DE102016204478B4

DE102016204478B4 - Erfassen einer physikalischen Grösse in Bezug auf einen Sensor

Info

Publication number: DE102016204478B4
Application number: DE102016204478.8A
Authority: DE
Inventors: Alessandro Michelutti
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2023-06-07
Anticipated expiration: 2036-03-18
Also published as: DE102016204478A1; US20160290837A1; US9778067B2

Abstract

Sensorsystem (100, 400) zum differenziellen Erfassen eines physikalischen Parameters, umfassend:eine Sensorkomponente (106), die einen ersten Sensor (108, 210), ausgelegt zum Erzeugen eines ersten Signals als Reaktion auf einen ersten Zustand des physikalischen Parameters, und einen zweiten Sensor (110, 212), ausgelegt zum Erzeugen eines zweiten Signals als Reaktion auf einen zweiten Zustand des physikalischen Parameters, umfasst;eine Spannungsquellenkomponente (102, 102"), ausgelegt zum Erzeugen einer prozessstabilen Spannung zum Ansteuern des ersten Sensors (108, 210); undeine Stromversorgungskomponente (104, 104'''), ausgelegt zum Leiten eines ersten Versorgungssignals (118) zu dem ersten Sensor (108, 210) und eines zweiten Versorgungssignals (120) zu dem zweiten Sensor (110, 212), Detektieren eines ersten Sensorstroms durch den ersten Sensor (108, 210) und des ersten Zustandes des physikalischen Parameters und Leiten eines zweiten Sensorstroms zu dem zweiten Sensor (110, 212) auf der Basis des ersten Sensorstroms durch den ersten Sensor (108, 210) und des ersten Zustandes des physikalischen Parameters, wobei der zweite Sensor (110, 212) dazu ausgelegt ist, ein Signal zu detektieren und zu liefern, das den ersten Zustand und den zweiten Zustand des physikalischen Parameters aufweist, der dadurch messbar ist, wobeidie Spannungsquellenkomponente (102, 102'') als eine Bandlücken-Referenzschaltung (102'') konfiguriert ist, um eine prozessstabile Spannung für den ersten Sensor (108, 210) direkt zu erzeugen und die Stromversorgungskomponente (104; 104''') eine Stromreplikationskomponente (402) umfasst, die auf der Basis des an dem ersten Sensor (108, 210) detektierten ersten Stroms dem zweiten Sensor (110, 212) einen replizierten Strom zuführt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet der Sensoren und insbesondere Sensoren, die eine physikalische Größe differenziell erfassen.
STAND DER TECHNIK
Aufgrund der weit verbreiteten Anwendung von Sensoren, die eine physikalische Größe erfassen, bestehen Erwartungen, ihre Herstellung und Implementierung zu vereinfachen, um die diesen Vorrichtungen zugeordneten Kosten zu verringern und auch die Funktionsgenauigkeit zu verbessern. In einem Beispiel für eine Anwendung wird die Funktionssicherheit in Automotive-Vorrichtungen ins Visier genommen, um die Zuverlässigkeit solcher Vorrichtungen im Hinblick auf ihr Verhalten mit Bezug auf Ausfälle zu vergrößern. Um entsprechende Zielsetzungen im Hinblick auf das Automobil-Sicherheitsintegritätsniveau (ASIL - automotive safety integrity level) zu erfüllen, müssen neue und erweiterte Konzepte festgelegt werden. Um ein besonderes ASIL-Niveau zu erfüllen, müssen verschiedene Zielparameter wie FIT-Rate (Failures in Time), Diagnostikabdeckung, SPFM (Single Point Failure Mode), LPFM (Latent Point Fault Metric) usw. einen besonderen Wert erreichen. Bei Sensoren besteht ein typisches Sicherheitsziel darin, besondere Signalgenauigkeit in einem vordefinierten Zeitraum sicherzustellen (z.B. 5° Abweichung des wahren Winkelwerts werden in 5 ms in einem Winkelsensor detektiert). Diese Anwendungen und andere gelten auch für die Notwendigkeit des differenziellen Detektierens einer physikalischen Größe, wobei zum Beispiel mindestens zwei Sensorelemente eines Sensors zur Bestimmung von Änderungen einer physikalischen Größe oder eines Parameters, wie etwa einer Drehzahl, Drehrichtung, eines Magnetfelds, einer Temperatur, eines Drucks oder anderer physikalischer Parameter, benutzt werden.
DE 10 2014 115 537 A1 offenbart eine Schaltung zum Erhalten von Informationen über eine physikalische Größe. Die Schaltung weist eine Sensoranordnung auf, die für die physikalische Größe empfindlich ist, mindestens ein weiteres Sensorelement, das für die physikalische Größe empfindlich ist, und eine Speiseschaltung, die konfiguriert ist, die Sensoranordnung mit einem Speisesignal zu versorgen, das eine Speisespannung umfasst, die von der Speiseschaltung in einer Regelkreiskonfiguration gesteuert wird.
DE 10 2015 103 075 A1 offenbart einen Träger einer elektronischen Schaltung mit einem ersten Sensor zur Bestimmung eines ersten Signals basierend auf einer Summe einer ersten Normalspannungskomponente und einer zweiten Normalspannungskomponente und mit einem zweiten Sensor zur Bestimmung eines zweiten Signals basierend auf einer Differenz der ersten Normalspannungskomponente und der zweiten Normalspannungskomponente. DE 10 2004 015 611 A1 offenbart eine integrierte Schaltungseinheit, die ein Ausgangssignal bereitstellt, dessen Versatzabschnitt von einer mechanischen Spannungskomponente in einem Chipabschnitt abhängt.
DE 10 2014 212 651 A1 offenbart ein Widerstandselement, welches einen Widerstandsbereich in einem Halbleitersubstrat, eine erste Kontaktstruktur und eine zweite Kontaktstruktur umfasst. Das Widerstandselement erzeugt eine Stromflussverteilung innerhalb eines Widerstandsbereichs mit einer lateralen Komponente und einer vertikalen Komponente, die zu einem Piezowiderstandskoeffizienten des Widerstandselements führt.
US 2013 / 0 229 175 A1 offenbart ein Magnetfeld-Erfassungsverfahren und eine entsprechende Vorrichtung. Das Verfahren und die Vorrichtung verwenden zwei Tunnel-Magnetowiderstand (TMR) -Vorrichtungen.
DE 10 2004 003 853 A1 offenbart einen Halbleiterchip, welcher ein erstes Funktionselement mit einem ersten elektronischen Funktionselementparameter, der eine Abhängigkeit in Bezug auf die in dem Halbleiterschaltungschip vorhandene mechanische Beanspruchung aufweist, umfasst und ist konfiguriert, um ein erstes Ausgangssignal bereitzustellen.
DE 101 54 498 A1 offenbart ein System, welches eine leitende Hall-Region aufweist, durch die ein Hall-Strom fließen kann und an der eine Hall-Spannung abgegriffen werden kann, sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung einer von einem Einflussparameter abhängigen Steuerspannung und eine von der Hall-Region elektrisch isoliertes Elektrodenregion.
Eine Aufgabe ist es, ein verbessertes Sensorsystem und ein entsprechendes Verfahren zum Erfassen eines physikalischen Parameters mit einem verbesserten Sensorsystem bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die beigefügten, den Schutzumfang definierenden Ansprüche gelöst.
Figurenliste

1 ist eine Blockdarstellung eines Sensorsystems gemäß verschiedenen offenbarten Aspekten.
2 ist eine andere Blockdarstellung eines Sensorsystems gemäß verschiedenen offenbarten Aspekten.
3 ist eine andere Blockdarstellung eines Sensorsystems gemäß verschiedenen offenbarten Aspekten.
4 ist eine andere Blockdarstellung eines Sensorsystems gemäß verschiedenen offenbarten Aspekten.
5 ist eine Blockdarstellung eines Sensorsystems gemäß verschiedenen offenbarten Aspekten.
6 ist ein Prozessfluss eines Sensorsystems gemäß verschiedenen offenbarten Aspekten.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungsfiguren beschrieben, in denen durchweg gleiche Bezugszahlen verwendet werden, um gleiche Elemente zu bezeichnen, und wobei die dargestellten Strukturen und Vorrichtungen nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet sind. Im vorliegenden Gebrauch sollen sich die Ausdrücke „Komponente“, „System“, „Schnittstelle“ und dergleichen auf eine computerbezogene Entität, Hardware, Software (z.B. ausgeführt) und/oder Firmware beziehen. Eine Komponente kann zum Beispiel ein Prozessor, ein auf einem Prozessor laufender Prozess, eine Steuerung, eine elektronische Schaltung, ein Objekt, eine ausführbare Datei, ein Programm, eine Speichervorrichtung und/oder ein Computer mit einer Verarbeitungsvorrichtung sein. Als Veranschaulichung können eine auf einem Server laufende Anwendung und der Server auch eine Komponente sein. Eine oder mehrere Komponenten können in einem Prozess residieren, und eine Komponente kann auf einem Computer lokalisiert und/oder zwischen zwei oder mehr Computern verteilt sein. Es kann hier eine Menge von Elementen oder eine Menge von anderen Komponenten beschrieben werden, wobei der Ausdruck „Menge“ als „eines oder mehrere“ aufgefasst werden kann.
Ferner können diese Komponenten von verschiedenen computerlesbaren Speichermedien aus ausgeführt werden, auf denen verschiedene Datenstrukturen gespeichert sind, wie zum Beispiel mit einem Modul. Die Komponenten können über lokale und/oder entfernte Prozesse kommunizieren, wie etwa gemäß einem Signal, das ein oder mehrere Datenpakete aufweist (z.B. Daten von einer Komponente, die mit einer anderen Komponenten in einem lokalen System, verteilten System und/oder über ein Netzwerk, wie etwa das Internet, ein lokales Netzwerk, ein großflächiges Netzwerk oder ein ähnliches Netzwerk; mit anderen Systemen über das Signal in Interaktion tritt.
Als ein anderes Beispiel kann eine Komponente eine Vorrichtung mit spezifischer Funktionalität sein, die durch mechanische Teile bereitgestellt wird, die durch elektrische oder elektronische Schaltkreise betrieben werden, wobei die elektrischen oder elektronischen Schaltkreise durch eine Softwareanwendung oder eine Firmwareanwendung betrieben werden können, die durch einen oder mehrere Prozessoren oder Steuerungen ausgeführt wird. Der eine oder die mehreren Prozessoren können sich innerhalb oder außerhalb der Vorrichtung befinden und können mindestens einen Teil der Software- oder Firmwareanwendung ausführen. Als weiteres Beispiel kann eine Komponente eine Vorrichtung sein, die mittels elektronischer Komponenten ohne mechanische Teile spezifische Funktionalität bereitstellt; die elektronischen Komponenten können einen oder mehrere Prozessoren darin enthalten, um Software und/oder Firmware auszuführen, die die Funktionalität der elektronischen Komponenten mindestens teilweise vermittelt bzw. vermitteln.
Die Verwendung des Worts beispielhaft soll Konzepte auf konkrete Weise angeben. In der vorliegenden Anmeldung soll der Ausdruck „oder“ ein inklusives „oder“ bedeuten, statt einem exklusiven „oder“. Das heißt, sofern es nicht anders spezifiziert wird oder aus dem Kontext klar ist, soll „X verwendet A oder B“ beliebige der natürlichen einschließenden Permutationen bedeuten. Das heißt, wenn X A verwendet; X B verwendet; oder X sowohl A als auch B verwendet, ist „X verwendet A oder B“ unter beliebigen der obigen Fälle erfüllt. Zusätzlich sollten die in der vorliegenden Anmeldung und in den angefügten Ansprüchen verwendeten Artikel „ein“ und „eine“ im Allgemeinen so aufgefasst werden, dass sie „eines oder mehrere“ bedeuten, sofern es nicht anderweitig spezifiziert oder aus dem Kontext klar ist, eine Singularform zu betreffen. Ferner sollen, soweit die Ausdrücke „enthaltend“, „enthält“, „aufweisend“, „hat“, „mit“ oder Varianten davon entweder in der ausführlichen Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet werden, diese Ausdrücke auf ähnliche Weise wie der Ausdruck „umfassend“ einschließend sein.
EINFÜHRUNG
Im Folgenden wird eine Einführung der vorliegenden Offenbarung gegeben, bevor verschiedene Ausführungsformen mit Bezug auf Beispielfiguren ausführlich erläutert werden. Mit Rücksicht auf die oben beschriebenen Unzulänglichkeiten oder Notwendigkeiten für Sensorsysteme betreffen verschiedene Aspekte einen Sensor zum differenziellen Erfassen einer physikalischen Größe (oder eines physikalischen Parameters) durch Replizieren eines Stroms an einem ersten Sensor oder ersten Sensorelement und Leiten des replizierten Stroms zu einem zweiten Sensor oder zweiten Sensorelement, um die physikalische Größe (differenziell) zu erfassen. Das zweite Sensorelement oder der Sensor, dem der replizierte Strom zugeführt wird, liefert als Reaktion auf die physikalische Größe ein asymmetrisches Ausgangssignal. Es ist zu beachten, dass das asymmetrische Ausgangssignal Informationen über die physikalische Größe enthält, die an dem ersten Sensorelement und dem zweiten Sensorelement gemessen wird.
Anwendungen zur Messung der Drehzahl, Drehrichtung, eines Magnetfelds, einer Temperatur, eines Drucks sowie anderer physikalischer Größen oder physikalischer Parameter können zum Beispiel mit Differenzsignalen arbeiten, um Änderungen einer physikalischen Größe für verschiedene Systemfunktionen zu detektieren, wobei fortgesetzt verbesserte Genauigkeit, Einfachheit und Qualität gefordert wird. In der vorliegenden Offenbarung werden als nicht einschränkendes Beispiel für diese Anwendungen magnetoresistive Sensoren ausführlich erläutert. Für Durchschnittsfachleute ist erkennbar, dass verschiedene Anwendungen von Sensoren, die eine physikalische Größe wie offenbart messen, das Messen der physikalischen Größe (oder des physikalischen Parameters) durch Replizieren eines Stroms an einem ersten Sensor oder ersten Sensorelement nutzen und den replizierten Strom einem zweiten Sensor oder zweiten Sensorelement zuführen können. Wie zuvor kann als Reaktion auf die physikalische Größe ein asymmetrisches Ausgangssignal bereitgestellt werden. Das asymmetrische Ausgangssignal kann Informationen über die an dem ersten Sensorelement und dem zweiten Sensorelement gemessene physikalische Größe enthalten. Ferner ist für Durchschnittsfachleute erkennbar, dass es von Interesse sein kann, dem ersten Sensor eine prozessstabile Spannung zuzuführen, was dabei hilft, etwaige Auswirkungen von Prozessschwankungen auf das Ausgangssignal jedes einzelnen der Sensorelemente zu verringern.
Bei einer Ausführungsform optimiert ein Sensorsystem oder eine Sensorvorrichtung, das bzw. die beschrieben wird, eine Ausgangs-Differenzspannung eines Differenzsensors durch Verwendung von mindestens zwei Sensoren oder Elementen, die auf der Basis eines einzigen Vorstroms aus einer einzigen Stromversorgung Vorstrom auf ungefähr identische Ströme erhalten. Ein Vorteil eines solchen Differenzsensors besteht darin, dass er die Ausgangsspannung verglichen mit anderen Differenzsensoren (z.B. einem Wheatstone-Brückensensor oder einem anderen als Brückenschaltung konfigurierten Sensor), die zwei verschiedene Zustände einer physikalischen Größe durch Verwendung einer halben Spannung einer Versorgungsspannung erfassen, statt des gesamten Versorgungsspannungsbereichs, verdoppelt. Dementsprechend gelten verschiedene Anwendungen für das differenzielle Detektieren einer physikalischen Größe mit einem größeren Genauigkeitsbereich, wobei mindestens zwei Sensorelemente eines Sensors zur Bestimmung von Änderungen der physikalischen Größe oder des physikalischen Parameters benutzt werden.
Bei einer anderen Ausführungsform kann der offenbarte Differenzsensor mindestens zwei verschiedene Zustände (z.B. Polaritäten, Richtungen oder andere Eigenschaftsdaten in Bezug auf eine physikalische Eigenschaft) einer physikalischen Größe (z.B. Drehzahl, Drehrichtung, ein Magnetfeld, eine Temperatur, ein Druck oder andere physikalische Größen oder physikalische Parameter) erfassen, wobei einem Sensor oder Sensorelement nur eine Stromversorgung zugeführt wird. Außerdem kann aus einer Replikation des ersten Stroms ein zweiter Strom erzeugt und dem zweiten Sensor zugeführt werden, so dass die Signalinformationen oder erfassten Daten von beiden Sensorelementen in einer asymmetrischen Spannung vorliegen können.
Die Zustände der physikalischen Größe/des physikalischen Parameters, die bzw. der durch die Sensorelemente detektiert werden, können Daten entsprechen, die mit dem physikalischen Parameter zusammenhängen, der durch das entsprechende Sensorelement detektiert wird. Zum Beispiel kann ein erstes Sensorelement wirken, um eine erste Richtung/Polarität einer magnetischen Größe zu detektieren, während ein zweites Sensorelement wirken kann, um auch eine zweite Richtung/Polarität/einen anderen Zustand einer magnetischen Größe zu detektieren. Andere Zustände oder Eigenschaften können jedoch auch durch verschiedene Sensorelemente für andere physikalische Größen oder Parameter detektiert werden, die hier als Daten in Bezug auf diese konkrete physikalische Größe bezeichnet werden. Bei einer anderen beispielhaften Anwendung kann durch ein Polrad wie in der Technik bekannt ein wechselndes oder rotierendes Magnetfeld bewirkt werden, um eine Drehbewegung zu überwachen. Ohne Einschränkung kann das wechselnde Magnetfeld verwendet werden, um eine lineare Bewegung unter Verwendung einer Sequenz wechselnder magnetischer Pole entlang der Bewegungsrichtung zu überwachen. Für ein wechselndes oder rotierendes Magnetfeld können die zwei Sensorelemente verschiedene Magnetfelder erfassen, die als verschiedene (lokale) Zustände des physikalischen Parameters, nämlich des rotierenden oder wechselnden Magnetfelds, bezeichnet werden können. Der erste und zweite Sensor oder das erste und zweite Sensorelement können somit an einem gegebenen Zeitpunkt aufgrund einer Phasenverschiebung zwischen den einzelnen Sensorsignalen (erfassten Daten) in Bezug auf den physikalischen Parameter verschiedene Magnetfeldwerte erfassen. Als zusätzliches Anwendungsbeispiel kann ein Winkelsensor einzelne Sensorelemente umfassen, die nicht nur versetzt sind, sondern ferner auf verschiedene Weise magnetisiert sind. Im Fall eines Winkelsensors können die verschiedenen Magnetisierungen bewirken, dass in jedem der Sensorelemente verschiedene magnetische Zustände erfasst werden. Für Durchschnittsfachleute ist ohne weiteres erkennbar, dass das Konzept der vorliegenden Offenbarung in anderen Anwendungen verwendet werden kann, dergestalt, dass ein oder mehrere verschiedene Zustände in Bezug auf eine physikalische Größe (einen physikalischen Parameter) durch entsprechende Sensorelemente als die physikalische Größe betreffende Daten detektiert werden können. Zusätzliche Aspekte und Einzelheiten der Offenbarung werden ferner nachfolgend mit Bezug auf die Figuren beschrieben.
BEISPIELE FÜR DAS (DIFFERENZIELLE) ERFASSEN EINER PHYSIKALISCHEN GRÖSSE IN BEZUG AUF EINEN SENSOR
Unter anfänglicher Bezugnahme auf 1 ist eine beispielhafte Beschreibung eines Sensorsystems 100, das Sensordaten einer physikalischen Größe erzeugt, auf hoher Ebene dargestellt, gemäß verschiedenen Aspekten, die offenbart werden, wobei weitere ausführliche Ausführungsformen danach im Folgenden dargestellt und beschrieben werden. Obwohl 1 ein Beispiel auf hoher Ebene darstellt, werden zur leichteren Beschreibung ausführlichere Ausführungsformen auf nachfolgende Figuren bezogen, bevor die betreffenden vollständigen Beschreibungen der ausführlicheren Figuren behandelt werden. Das System 100 kann zum Beispiel eine Sensorvorrichtung 101, eine Spannungsquellenkomponente 102, eine Stromversorgungskomponente 104, eine Sensorkomponente 106, einen optionalen Prozessor 112 und einen weiteren optionalen Datenspeicher 114 umfassen. Es kann von Interesse sein, dass die Stromversorgungskomponente 104 als eine Komponente implementiert wird, die den Strom an dem ersten Sensorelement 108 zu dem zweiten Sensorelement 110 repliziert oder spiegelt. Zu diesem Zweck kann es von weiterem Interesse sein, eine prozessstabile Spannung zur Ansteuerung des ersten Sensorelements 108 zu verwenden, als Versuch, eine Auswirkung von Prozessschwankungen auf Ausgangssignale des ersten Sensorelements 108 oder des zweiten Sensorelements 110 zu verringern. Insbesondere ist für ein an dem zweiten Sensorelement 110 bereitgestelltes asymmetrisches Signal, wie oben erläutert wurde, die an dem ersten Sensorelement bereitgestellte prozessstabile Spannung von Interesse.
Die Sensorvorrichtung 101 kann als Teil des Systems 100 auf einem selben Chip, Halbleiter-IC oder einer Leiterplatte konfiguriert sein oder mit getrennten externen Komponenten konfiguriert sein. Die Sensorvorrichtung 101 kann die Sensorkomponente 106 umfassen, die einen physikalischen Parameter oder eine Größe des physikalischen Parameters erfasst oder detektiert, wie etwa ein Magnetfeld, eine Widerstandsänderung, einen Druck, einen Winkel, eine Orientierung, eine Intensität, einen Betrag, eine Wellenlänge, eine mechanische Belastung oder eine andere physikalische Eigenschaft oder einen anderen physikalischen Zustand einer physikalischen Größe/eines physikalischen Parameters. Die Sensorvorrichtung 101 kann zum Beispiel in einer Kommunikationsvorrichtung wie einem Mobiltelefon, einem Personal Digital Assistant, einem Computer, einem Laptop, einem Fahrzeug oder einer beliebigen anderen Erfassungs- oder Verarbeitungsvorrichtung, die wirkt, um eine Änderung einer Eigenschaft oder eines Zustands des physikalischen Parameters zu detektieren, die Sensordaten in Bezug auf den physikalischen Parameter bestimmt, enthalten sein oder als Teil davon benutzt werden.
Die Sensorkomponente 106 kann zum Beispiel wirken, um Daten (z.B. Sensorinformationen) eines Zustands oder einer Eigenschaft in Bezug auf einen physikalischen Parameter über das erste Sensorelement 108 und das zweite Sensorelement 110 differenziell zu detektieren oder zu messen. Obwohl die Sensorkomponente 106 als ein Sensor mit zwei Sensorelementen dargestellt und beschrieben wird, kann die Sensorkomponente 106 auch als Sensorvorrichtung mit zwei Sensoren als das erste Sensorelement 108 und das zweite Sensorelement 110 bezeichnet werden. Jedes der Sensorelemente 108 und 110 kann somit ein Teil der Sensorkomponente 106 sein und kann getrennte Sensoren einer selben gleichförmigen Klasse oder Art sein. Zum Beispiel kann die Sensorkomponente 106 einen magnetoresistiven Sensor oder eine andere Art von Sensor zum Detektieren von Änderungen einer magnetischen Eigenschaft oder eines magnetischen Zustands umfassen. Zum Beispiel kann die Sensorkomponente 106 einen Sensor des Typs TMR (tunneling magnetoresistance, Tunnel-Magnetwiderstand), GMR (giant magnetoresistance, -Riesen-Magnetwiderstand), EMR (extraordinary magnetoresistance, außergewöhnlicher Magnetwiderstand), CMR (colossal magnetoresistance, kolossaler Magnetwiderstand), AMR (anisotropic magnetoresistance, anisotroper Magnetwiderstand), einen magnetoelastischen Wandler oder eine andere resistive Sensorart mit jeweiligen entsprechenden Sensorelementen (z.B. Hallelementen, AMR-Elementen oder dergleichen) umfassen. Die Sensorkomponente 106 oder Sensorelemente 108 und 110 können eine beliebige Anzahl resistiver Sensoren sein, die wirken, um eine Widerstandsänderung zu detektieren, um ein Magnetfeld oder eine Feldstärke zu erfassen, um Strom, Position, Bewegung, Richtung oder eine beliebige andere physikalische Eigenschaft oder einen beliebigen anderen physikalischen Zustand des Magnetfelds mit den Sensorelementen 108 und 110 zu messen, oder Sensorzellen aus derselben Klasse von Sensoren oder Wandlern (z.B. Hallelemente, AMR-Elemente, dreidimensionale Sensorzellenelemente, Drucksensoren, Temperatursensoren, mechanische Wandler oder andere ähnliche Erfassungsvorrichtungen).
Die Sensorvorrichtung 101 kann die Spannungsquellenkomponente 102 umfassen, die wirkt, um eine prozessstabile Spannung zu regeln oder der Sensorkomponente 106 zuzuführen. Eine „prozessstabile Referenzspannung“ kann sich auf ein Spannungsversorgungsziel zur Regelung und Aufrechterhaltung einer Spannung für das erste Sensorelement 108 beziehen, die sicherstellt, dass die Versorgungsspannung von der physikalischen Größe, die erfasst wird, unabhängig ist. Außerdem kann sich eine „prozessstabile Spannung“ auf die Spannung beziehen, die dem ersten Sensorelement 108 als eine Spannung zugeführt wird, die im Verlauf der Zeit, über Prozessschwankungen oder über Komponentenfehlanpassungen hinweg relativ stabil ist und von einem erfassten Zustand wie erfasste Daten, die mit der physikalischen Größe zusammenhängen, unabhängig ist.
In einem Beispiel kann die Spannungsquellenkomponente 102 eine prozessstabile Spannung auf der Basis einer Konfiguration mit geschlossener Schleife, wie etwa einer Rückkopplungsschleife oder einer Regelschleife, bereitstellen, was ausführlicher zum Beispiel durch den Rückkopplungsschleifenpfad 204 mit Bezug auf 2 dargestellt wird, und abstrakt durch den Kommunikationspfad 116 in 1 dargestellt wird. Die Spannungsquellenkomponente 102 kann die prozessstabile Spannung auf der Basis einer prozessstabilen Referenzspannung (z.B. V_ref von 2) über einen Spannungsvergleich oder eine Differenzminimierung, die Funktion der prozessstabilen Referenzspannung ist, erzeugen. In einem Beispiel empfängt die Spannungsquellenkomponenten 102 eine Rückkopplungsspannung, wie abstrakt über einen Rückkopplungspfad oder eine Rückkopplungsschleife 116 dargestellt, wozu ein Teil der Stromversorgungskomponente 104 gehören kann, und das Sensorelement 108, das in einer Konfiguration mit geschlossener Schleife konfiguriert wird, um eine Rückkopplungsspannung zu ermöglichen.
Die Spannungsquellenkomponente 102 kann einen Verstärker (z.B. den Verstärker 202 von 2) umfassen, der dafür ausgelegt ist, eine Rückkopplungsspannung mit einer prozessstabilen Referenzspannung zu vergleichen, um die Spannung an dem ersten Sensorelement 108 zu stabilisieren, und somit ermöglichen, dass die Spannung an dem ersten Sensorelement 108 eine prozessstabile Spannung ist, die von den Daten, die detektiert werden (erfasste Daten in Bezug auf die physikalische Größe) unabhängig ist. Die prozessstabile Spannung, die an dem ersten Sensorelement 108 detektiert wird, kann somit auf der Basis einer Minimierung einer Differenz zwischen einer Rückkopplungsspannung und einer prozessstabilen Referenzspannung aufrechterhalten werden.
Erfindungsgemäß umfasst die Spannungsquellenkomponente 102 eine Bandlücken-Spannungsreferenzschaltung (wie z.B. nachfolgend in 4 weiter dargelegt, wobei die Spannungsquellenkomponente 102" als eine Bandlücken-Referenzschaltung konfiguriert ist), statt einer Verstärkungskomponente (z.B. des Verstärkers 202 von 2), um eine prozessstabile Spannung für das erste Sensorelement 108 direkt zu erzeugen. Während des Betriebs des ersten Sensorelements 108 kann sich der Strom durch das erste Sensorelement 108 als Folge der detektierten Daten (oder der erfassen Informationen eines entsprechenden detektierten Zustands), die mit der physikalischen Größe oder dem physikalischen Parameter zusammenhängen, ändern. Die Spannungsquellenkomponente 102 ist ausgelegt zum Bereitstellen eines Verstärkungsfaktors für die Rückkopplungsspannung zum Aufrechterhalten oder Justieren der prozessstabilen Spannung für das erste Sensorelement 108, während das erste Sensorelement 108 unabhängig wirkt, um die physikalische Größe/den physikalischen Parameter zu detektieren, bzw. den Zustand (z.B. eine erste Polarität, eine erste Richtung oder andere Eigenschaft) der physikalischen Größe zu erfassen oder anders ausgedrückt Daten zu detektieren, die mit der physikalischen Größe zusammenhängen.
Außerdem kann die Spannungsquellenkomponente 102 dafür ausgelegt werden, mit einem oder mehreren Transistoren (z.B. Bipolartransistoren oder FET-Transistoren 410 von 4) die Spannung mit einem positiven oder negativen Verstärkungsfaktor auf einen bestimmten Spannungspegel zu verstärken, um die prozessstabile Spannung direkt an dem ersten Sensorelement 108 bereitzustellen (z.B. als eine Bandlücken-Spannungsreferenzschaltung 102" in 4). Die Spannungsquellenkomponente 102 regelt die Ausgangsspannung durch Steuern eines Steuerstroms für die Stromversorgungskomponente 104. Das erste Sensorelement 108 empfängt einen Vorstrom von der Stromversorgungskomponente 104, um dann ein Sensorsignal oder Sensordaten eines mit dem physikalischen Parameter zusammenhängenden Zustands (z.B. eines Magnetfelds, einer Widerstandsänderung oder einer anderen physikalischen Eigenschaft) zu erfassen.
Die Stromversorgungskomponente 104 ist ferner dafür ausgelegt, ein oder mehrere Versorgungssignale für das erste Sensorelement 108 und das zweite Sensorelement 110 zu erzeugen. Die Versorgung des ersten Sensorelements 108 mit Stromsignalen durch die Stromversorgungskomponente 104 kann durch den Regelungs- oder Rückkopplungsschleifenpfad 116 bereitgestellt werden, der auf einer Konfiguration mit geschlossener Schleife basieren kann, wie ferner durch den Regelschleifen- oder Rückkopplungsschleifenpfad 204 von 2 und 3 veranschaulicht wird. Wenigstens ein Teil oder Abschnitt der Stromversorgungskomponente 104 kann somit mit dem Regel-Rückkopplungsschleifenpfad 116 gekoppelt sein und wirkt darin, während ein anderer Teil oder Abschnitt der Stromversorgungskomponente 104 außerhalb der Regel-/Rückkopplungsschleife 116 gebildet werden kann, um ein Versorgungssignal für das zweite Sensorelement 110 zu erzeugen.
Bei einer anderen Ausführungsform kann die Stromversorgungskomponente 104 dem ersten Sensorelement 108 über einen Versorgungspfad 118 einen ersten Versorgungsstrom zuführen und kann über einen Versorgungspfad 120 auf der Basis des ersten Versorgungsstroms einen zweiten Versorgungsstrom für das zweite Sensorelement 110 erzeugen. Der zweite Versorgungsstrom kann auf einer vordefinierten Funktion des ersten Versorgungsstroms basieren, ohne zusätzliche Vorspannungskomponenten oder Stromversorgungen, die spezifisch in das zweite Sensorelement 110 integriert werden. Zum Beispiel kann die Stromversorgungskomponente 104 den ersten Versorgungsstrom (z.B. über eine Stromspiegelschaltung) replizieren, wodurch die Betriebsbedingungen oder Einflüsse des detektierten Zustands der physikalischen Größe oder des physikalischen Parameters an dem ersten Sensorelement 108 bei der Erzeugung des zweiten Sensorstroms für das zweite Sensorelement 110 über den Versorgungspfad 120 berücksichtigt werden. Es versteht sich, dass eine Spannung an einem Knoten (z.B. einem ersten Knoten 216 oder einem zweiten Knoten 218 von 2) eine asymmetrische Spannung ist. Diese asymmetrische Spannung kann Informationen (erfasste Daten) des physikalischen Parameters umfassen, die an dem an dem ersten Sensor 108 (als ein erster Zustand an dem ersten Knoten 216) genommen werden, und auch Informationen über den physikalischen Parameter, die sowohl an dem ersten Sensor 108 als auch dem zweiten Sensor 110 (als ein zweiter Zustand) genommen werden, weil der Betrieb des zweiten Sensorelements 110 den replizierten Strom aus dem ersten Sensorelement 108 verwendet. Anders ausgedrückt, umfasst mit einem replizierten Strom an dem zweiten Knoten 216 das asymmetrische Signal an dem Knoten 218 Informationen über den physikalischen Parameter an dem ersten Sensor 108 und dem zweiten Sensor 212 in nur einem asymmetrischen Signal.
Die asymmetrische Spannung kann Prozess-, Spannungs-, Temperaturschwankungen (PVT-Schwankungen, PVT = process, voltage, temperature), Alterungsschwankungen oder andere naturgemäße Schwankungen des Betriebs der Sensorkomponente 106 intrinsisch verringern oder beseitigen. Für Durchschnittsfachleute ist erkennbar, dass die asymmetrische Spannung die Prozessschwankungen beseitigen oder verringern kann, obwohl der Strom an dem ersten Sensorelement 108 und der replizierte Strom an dem zweiten Sensorelement 110 den genannten Prozessschwankungen unterliegen.
Bei einer anderen Ausführungsform kann die Stromversorgungskomponente 104 mit einer Stromspiegelschaltung oder als diese wirken, um die Stromreplikation des Stroms durch das erste Sensorelement 108 zu ermöglichen und ferner den replizierten Strom dem zweiten Sensorelement 110 zuzuführen. Zum Beispiel kann die Stromversorgungskomponente 104 einen Stromsensor (z.B. den Stromsensor 206 von 2) umfassen, der den ersten Sensorstrom detektiert. Der detektierte Strom durch den Stromsensor (z.B. den Stromsensor 206 von 2) umfasst die Sensorinformationen oder -daten des ersten physikalischen Zustands in Bezug auf die physikalische Größe/den physikalischen Parameter mit dem Strom an dem ersten Sensorelement 108. Dieser detektierte erste Sensorstrom wird repliziert und über den Versorgungspfad 120 dem zweiten Sensorelement 110 zugeführt. Die Stromversorgungskomponente 104 spiegelt, repliziert oder dupliziert somit den Strom an dem ersten Sensorelement 108 und stellt den zweiten Strom durch das zweite Sensorelement 110 ohne jegliche zusätzlichen oder getrennten Vorspannungskomponenten oder ohne jegliche zusätzliche oder getrennte Stromversorgungsvorrichtung, die dem Betrieb des zweiten Sensorelements 110 eigen ist, bereit; somit muss eine zweite Stromversorgung nicht mehr erforderlich sein. Es ist zu beachten, dass die an das erste und zweite Sensorelement 108 und 110 gelieferten Ströme ein Wechselstrom oder ein Gleichstrom sein können, wobei der zweite Strom auf dem Strom an dem ersten Sensorelement 108 basiert oder Funktion dieses ist und mindestens eine erfasste Größe an dem ersten Sensorelement 108 an dem ersten Strom des ersten Sensorelements 108 wirkt oder diesen beeinflusst.
Die Sensorkomponente 106 ist somit betreibbar zur Erzeugung eines Differenz-Sensorsignals, das eine sich ändernde Polarität oder einen sich ändernden Zustand des physikalischen Parameters, wie etwa eine Änderung einer magnetischen Richtung oder eines anderen Parameters als detektierte Daten an dem ersten Sensorelement 108 und detektierte Daten an dem zweiten Sensorelement 110 widerspiegeln kann, wie etwa durch eine Widerstandsänderung aufgrund des externen Zustands des physikalischen Parameters (z.B. eines Magnetfelds oder des anderen physikalischen Parameters). Die Sensorkomponente 106 kann einen Zustand eines physikalischen Parameters (z.B. eines Magnetfelds oder Magnetwiderstands) bereitstellen, während nur ein Sensor oder Sensorelement 108 vorgespannt wird, das die Daten eines Zustands detektiert, und der Strom daran gespiegelt wird, um auch um einen zweiten Strom zur Erfassung eines anderen Zustands des physikalischen Parameters bereitzustellen. Die Stromversorgungskomponente 104 erzeugt aus dem ersten Signal des an dem ersten Sensorelement 108 detektierten physikalischen Parameters einen zweiten Sensorstrom zu dem zweiten Sensorelement 110. Dementsprechend enthält die zweite Sensorspannung das erste Sensorsignal mit Sensorinformationen oder-daten (z.B. einer Polarität, einem Ort, einer Magnetisierung usw.) in Bezug auf den physikalischen Parameter (z.B. einen Winkel, ein Magnetfeld oder einen anderen physikalischen Parameter) an dem ersten Sensor 108, sowie Informationen (Daten), die an dem zweiten Sensor 110 detektiert oder erfasst werden. Die durch die Sensorkomponente 106 mit dem ersten und zweiten Sensorelement erzeugten Sensorinformationen können somit eine Verdopplung des detektierten Signals aus einem externen physikalischen Parameter umfassen, wobei sich beide Sensorelemente 108 und 110 nicht in einem Gleichtaktbetriebsmodus befinden. Zusätzliche Einzelheiten werden ferner in weiteren Beispielen nachfolgend bereitgestellt.
Nunmehr mit Bezugnahme auf 2 ist ein anderes Beispiel für ein Sensorsystem gemäß verschiedenen Aspekten dargestellt, das ausführlicher beschrieben wird. Das System 200 kann wirken, um ein Differenzsignal verschiedener Zustände zum Beispiel in Bezug auf einen physikalischen Parameter, wie etwa ein Magnetfeld, magnetische Zustände oder andere Eigenschaften (z.B. Ort, Winkel, Polarität, Richtung usw.) anderer physikalischer Parameter bereitzustellen, wie etwa eine Widerstandsänderung relativ zu einer mechanischen Belastung, einem Druck oder dergleichen. Das System 200 kann eine Sensorvorrichtung oder ein Sensornetzwerk sein, das zwei Sensorvorrichtungen umfasst, einen ersten Sensor 210 und einen zweiten Sensor 212. Jeder Sensor 210 und 212 kann einem Sensorelement/einer Komponente entsprechen oder Sensorelemente/Komponenten umfassen, die eine Änderung eines Zustands oder einer Eigenschaft eines externen physikalischen Parameters detektieren oder erfassen.
In einem Beispiel sind die Sensoren 210, 212 von derselben Art und umfassen magnetoresistive oder Widerstandssensoren (z.B. GMR, CMR, AMR, TMR oder dergleichen), die elektrische Widerstände ändern, wenn ein externes Magnetfeld vorliegt. Als Alternative können die Sensoren 210 und 212 andere Arten von Sensoren sein, die auf einer selben Leiterplatte, Halbleiter-IC oder auf verschiedenen Leiterplatten oder ICs wirken. Das System 200 kann zum Beispiel die Spannungsquellenkomponente 102', die Versorgungskomponente 104', den ersten Sensor 210 und den zweiten Sensor 212 umfassen.
Die Spannungsquellenkomponente 102' umfasst ferner einen Verstärker 202, der einen Steuerstrom zum Bereitstellen eines Stroms zur Erzeugung einer prozessstabilen Spannung (V_{ref_reg}) an dem ersten Sensor 210 ansteuert. Der Verstärker 202 ist ausgelegt zum Regeln der prozessstabilen Spannung (V_{ref_reg}) als Funktion einer Rückkopplungsspannung eines Rückkopplungsschleifenpfads 204. Die prozessstabile Spannung an dem ersten Knoten 216 kann dann trotz Spannungsfluktuationen oder -verschiebungen, die an dem ersten Sensor 210 (z.B. Rgmr@S2) auftreten können, als eine stabile und unabhängige Spannung aufrechterhalten werden, während Schwankungen oder Änderungen eines externen physikalischen Parameters, wie etwa Änderungen eines externen Magnetfelds, detektiert werden. Insbesondere kann eine Änderung des externen Magnetfelds als dem externen physikalischen Parameter eine Eigenschaft des ersten Sensors 210 ändern, wie etwa des elektrischen Widerstands des ersten Sensors 210, was seinerseits Fluktuationen in einem dem ersten Sensor 210 an dem ersten Knoten 216 zugeführten Strom verursachen kann. Die Spannungsquellenkomponente 102' kann ferner dafür ausgelegt sein, die an dem ersten Knoten 216 und daher dem ersten Sensor 210 bereitgestellte Spannung zu regeln, so dass sie eine stabile Spannungsversorgung ist, die den ersten Sensor 210 zum Betrieb ohne signifikante Fluktuation des zugeführten Spannungspotentials ansteuert, selbst wenn Fluktuationen des externen physikalischen Parameters vorliegen.
Bei einer Ausführungsform kann die Stromversorgungskomponente 104' einen Stromsensor oder eine Erfassungskomponente 206 (z.B. einen Stromnebenschluss, einen Stromspiegeltransistor, einen magnetischen Sensor oder eine andere Stromerfassungskomponente) umfassen, die mit einer Versorgungsspannung (V_sup) wirkt und dafür ausgelegt ist, einen Strom (Isense) an dem Knoten 216 des ersten Sensors 210 zu detektieren. Der detektierte Strom an dem ersten Sensor 210 kann dann auch durch eine Replikationskomponente 208 (z.B. eine Stromquellenkomponente, eine Stromspiegelkomponente oder andere Stromquelle) der Stromversorgungskomponente 104' auf der Basis der prozessstabilen Spannung repliziert werden. Der Replikationsstrom kann ferner von Schwankungen des externen physikalischen Parameters aufgrund von Stromfluktuationen als Reaktion darauf, wie etwa das detektierte Signal (z.B. einen detektierten Zustand oder eine detektierte Eigenschaft) in Bezug auf den physikalischen Parameter an dem ersten Sensor 210 abhängen.
Die Replikationskomponente 208 (z.B. eine Stromreplikationskomponente oder dergleichen) kann mit dem Stromsensor 206 gekoppelt sein, den detektierten Strom von der Stromerfassungskomponente 206 empfangen und kann ferner denselben Strom erzeugen. Insbesondere kann die Replikationskomponente 208 einen duplizierten oder replizierten Strom als Funktion des ersten Sensors 210, genauer gesagt den replizierten Strom als fluktuierende Eigenschaft des ersten Sensors 210 zum Beispiel als Reaktion auf Schwankungen des externen Parameters bereitstellen.
Dieser Umstand kann auch mathematisch wie nachfolgend dargestellt formuliert werden: $\begin{array}{l} V_{218} = \frac{V_{r e f_r e g}}{R (1 + S * P Q (S 2))} * R (1 + S * P Q (S 1)) \approx V_{r e f_r e g} * [(1 + S * P Q (S 2)) * (1 + S * P Q (S 1))] = \ \\ = V_{r e f_r e g} * (1 + S (P Q (S 1) - P Q (S 2)) \\ V_{216} = V_{r e f_r e g} \\ V_{d i f f} = V_{218} - V_{216} = V_{r e f_r e g} * S (P Q (S 1) - P Q (S 2)) \end{array}$
Die asymmetrische Spannung V_218 an dem zweiten Sensor 212 umfasst deshalb Informationen aus beiden Zuständen oder Eigenschaften des erfassten physikalischen Parameters an dem ersten und zweiten Sensor 210, 212. Die asymmetrische Spannung V_218 kann als ein Strom ausgedrückt werden, der mit einem Widerstand multipliziert ist, der dann wie in der obigen Formel angegeben als eine Taylorreihe approximiert wird. Anders ausgedrückt, die asymmetrische Spannung V_218. Es versteht sich, dass die asymmetrische Spannung V_218 frei von Prozessschwankungen ist, weil V_ref prozessstabil ist. Eine Differenzspannungsablesung von V_diff als Differenz zwischen der Spannung V_218 an dem Knoten 218 und der Spannung V_216 ermöglicht zweckmäßigerweise, etwaige in der asymmetrischen Spannung V_218 anwesende Gleichtaktkomponenten zu beseitigen. Für Durchschnittsfachleute ist erkennbar, dass die Differenzspannung V_diff tatsächlich vom Widerstand R unabhängig ist, was aus den obigen Gleichungen zu sehen ist. Das heißt, dass die Differenzspannung V_diff im Wesentlichen von jeglichen Sensorprozessschwankungen, die sich auf den spezifischen Sensorwiderstand auswirken, unabhängig ist.
Es ist zu beachten, dass keine zusätzlichen Komponenten wirken, um einen zweiten Strom zu dem zweiten Sensor 212 vorzuspannen. Stattdessen wird Strom nur zu dem ersten Sensor 210 vorgespannt, aktiv mit einer aktiven Replikationskomponente 208 (z.B. einer aktiven Stromspiegelvorrichtung) repliziert und dann weiter als ein repliziertes Versorgungssignal dem zweiten Sensor 212 (Rgmr@S1) zugeführt. Der Strom wird zweckmäßigerweise zu dem zweiten Sensor 212 repliziert, der wirkt, um zum Beispiel einen entgegengesetzten Zustand oder eine entgegengesetzte Polarität des physikalischen Parameters zu erfassen, als an dem ersten Sensor 210 erfasst wird. Die Stromversorgungskomponente 104' ist somit dafür ausgelegt, sicherzustellen, dass jegliche Fehlanpassung (z.B. Gleichstromkomponentenoffset (-versatz), resistive Fehlanpassung oder andere Fehlanpassung) zwischen den Sensoren 210 und 212 mit Bezug auf jegliche Prozess-, Spannungs-, Temperatur- oder Alterungsschwankungen zwischen den zwei Sensoren 210 und 212 eliminiert wird. Außerdem können die Sensoren 210 und 212 mit einem Referenzpotential wie Masse 214 gekoppelt werden.
Obwohl dem ersten Sensor 210 die prozessstabile Spannung zugeführt werden kann, um einen ersten Zustand des physikalischen Parameters (z.B. ein Magnetfeld oder eine Widerstandsänderung als Reaktion auf einen Magnetfeldzustand/eine Magnetfeldpolarität) zu detektieren, kann der zweite Sensor 212 einen zweiten Zustand (z.B. entgegengesetzte Polarität) des physikalischen Parameters detektieren, der von dem ersten Zustand verschieden ist. Der zweite Sensor 212 ist somit ausgelegt zum Detektieren eines Signals als Reaktion auf die physikalische Größe als Funktion des replizierten Stroms des ersten Sensors 210 und des zweiten Zustands des physikalischen Parameters. Der zweite Sensor 212 detektiert und liefert ein Signal, das den ersten Zustand und den zweiten Zustand des physikalischen Parameters aufweist, der dadurch gemessen werden kann.
Das Sensorsystem 200 kann ferner wirken, um ein Spannungsdifferenzial zu erzeugen, das die verschiedenen Zustände eines externen physikalischen Parameters erfasst, im Fall eines resistiven oder eines magnetoresistiven Sensors zum Beispiel von verschiedenen Zuständen des physikalischen Parameters mit zwei Sensoren und einer einzigen Stromversorgungsvorspannung für den ersten Sensor. Zum Beispiel kann das Spannungsdifferenzial Vdiff ungefähr als V_diff = V_{ref_reg} ∗ S ∗ (B₂ - B₁) ausgedrückt werden, wobei B1 ein an einem gegebenen Moment am ersten Sensor 210 anwesendes Magnetfeld repräsentiert, B2 das Magnetfeld an dem gegebenen Moment am zweiten Sensorelement 212 repräsentiert und S die Empfindlichkeit der Sensoren 210 und 212 repräsentiert. Wenn in diesem Fall die Empfindlichkeit S der Sensoren nicht identisch ist, kann eine zwischen dem ersten und zweiten Sensor 210 und 212 fehlangepasste Empfindlichkeit vorliegen. Da die Replikationskomponente 208 als Funktion des ersten Sensors 210 einen duplizierten oder replizierten Strom bereitstellen kann, ermöglicht der zweite Sensor 212 Informationen von beiden Sensoren 210 und 212 in Bezug auf die Eigenschaften des physikalischen Parameters, die an einer asymmetrischen Spannung zu präsentieren sind. In den vorherigen Gleichungen entspricht PQ(S1) B_1 und PQ(S2) entspricht B_2. Deshalb gibt es wieder keine Prozessschwankungen, die sich auf die Differenzspannung auswirken.
Mit Bezug auf 3 ist ein anderes Beispiel für ein Sensorsystem 300 zum differenziellen Erfassen eines externen physikalischen Parameters gemäß verschiedenen Aspekten dargestellt. Das Sensorsystem 300 umfasst ähnliche Komponenten wie oben besprochen, sowie beispielhafte Ausführungsformen der Stromversorgungskomponente 104".
Die Stromversorgungskomponente 104" umfasst ferner eine Stromspiegelschaltung 302, die wirkt, um dem ersten Sensor 210 eine Versorgungssignalausgabe 118 zuzuführen, die eine Versorgungsspannung umfasst. Das Versorgungssignal 118 für den ersten Sensor 108 kann als eine prozessstabile Spannung durch die Versorgungsschaltung 104" in einer Konfiguration mit geschlossener Schleife über dem Rückkopplungsschleifenpfad 204 gesteuert werden, der zum Beispiel auch als eine Rückkopplungsschleife konfiguriert sein könnte. Die Stromversorgungskomponente 104" kann wirken, um das dem ersten Knoten 216 zugeführte Stromsignal zu detektieren, das Funktion des Widerstands des ersten Sensors 210 und der prozessstabilen Spannung (V_{ref_reg}) sein kann. Als Reaktion auf den detektierten ersten Sensorstrom durch den ersten Sensor 210 kann die Stromversorgungskomponente 104" ferner wirken, um als Funktion des ersten Stroms ohne zusätzliche Vorspannungskomponenten einen zweiten Sensorstrom für den zweiten Sensor 212 zu erzeugen.
Zum Beispiel erzeugt die Stromspiegelschaltung 302 den ersten Sensorstrom für den ersten Sensor 210, und ohne jegliche andere zusätzliche Stromversorgung wird der an dem ersten Sensor 210 vorliegende Strom zusammen mit (oder zusätzlich zu) Daten (oder erfassten Informationen) einer Eigenschaft oder eines Zustands (z.B. eines magnetischen Zustands, eines magnetischen Betrags, einer magnetischen Richtung oder dergleichen) in Bezug auf eine physikalische Größe (z.B. ein Magnetfeld) detektiert und repliziert. Dieser replizierte Strom umfasst darin Sensordaten, die mit der physikalischen Größe zusammenhängen, die dann als der zweite Sensorstrom dem zweiten Sensorelement 212 zugeführt werden können. Das dem asymmetrischen Spannungsanschluss oder zum Beispiel einem zweiten Knoten 218 des zweiten Sensors 212 entnommene Spannungs- oder Stromsignal erfüllt somit eine vorbestimmte Beziehung mit dem ersten Sensorversorgungsstrom, wie etwa durch die Replikation oder Duplikation des ersten Sensorstroms auf der Basis der daran gelieferten Spannung (prozessstabile Spannung Vref_reg) und der in einem ersten Zustand der physikalischen Größe erfassten Daten. Der zweite Versorgungsstrom kann dann durch die Stromversorgungskomponente 104" über einen zweiten Ausgang 120 bereitgestellt werden und kann proportional zu dem Betrag des an dem ersten Sensor 210 detektierten Stroms sein.
Auf die obige Weise wirkt die Stromversorgungskomponente 104" zum Beseitigen einer Prozessschwankung, wie etwa einer Temperatur-, Spannungs- oder Vorrichtungsschwankung oder eines Temperatur-, Spannungs- oder Vorrichtungsoffsets zwischen den Sensoren 210 und 212. Durch Erzeugung eines Differenz-Sensorsignals, das auf einem Differenzial zwischen einem ersten Spannungssignal als Reaktion auf einen detektierten ersten Zustand des physikalischen Parameters und einem zweiten Spannungssignal als Reaktion auf einen detektierten zweiten Zustand basiert, kann die Stromversorgungskomponente 104" Prozessschwankungen in dem Sensorsystem 300 beseitigen, zurückweisen oder verringern. Die Differenz zwischen der prozessstabilen Spannung und der Spannung an dem zweiten Sensor ist zum Beispiel proportional zu der Differenz der physikalischen Größe oder dem physikalischen Parameter in den zwei Zuständen, und somit wirkt das Sensorsystem 300 mit der Stromversorgungskomponente 104" zum Zurückweisen, Löschen oder Verhindern jeglicher Abhängigkeit von anderen unerwünschten physikalischen Größen oder Prozessschwankungen.
In einem Aspekt einer Ausführungsform kann das Sensorsystem 300 dafür ausgelegt sein, eine Prozessschwankung durch Erzeugen des Differenz-Sensorsignals (V_diff) auf der Basis einer Proportional-Beziehung zu der prozessstabilen Spannung (V_ref) und auf der Basis des durch den ersten Sensor 210 bereitgestellten ersten Signals und des durch den zweiten Sensor 212 bereitgestellten zweiten Signals für einen Differenzausgang 308 zu beseitigen. Der Pegel der Referenzspannung (V_ref) kann ein Entwurfsparameter sein, der einen Betrag relativ zu der Versorgungsspannung (V_sup) der Stromversorgungskomponente 104" aufweist. Das Sensorsystem 300 kann ferner die Sättigungsspannung (V_DSAT) der Stromspiegelschaltung 302 und einen Halb-Dynamikumfang (V_{Half_FS}) des ersten Sensors 210 oder des zweiten Sensors 212, die abhängig von der Art des benutzten Sensors variieren können, berücksichtigen oder einbeziehen. Die Rückkopplungsspannung von dem ersten Knoten 216 über den Rückkopplungspfad 204 kann unter Berücksichtigung der Sättigungsspannung (V_DSAT) der Stromspiegelschaltung 302 konfiguriert werden (z.B. V_SUP - V_node210 > V_DSAT), während die Spannung an dem zweiten Sensor 212 dafür ausgelegt werden kann, V_SUP - (V_DSAT - V_{Half_FS}) nicht zu überschreiten, wobei V_{HALF_FS} die Hälfte des Dynamikumfangs der von dem Sensor 210 oder 212 benutzten Spannung repräsentiert und V_SUP eine Versorgungsspannung für die Stromspiegelschaltung 302 repräsentiert. Dementsprechend kann eine Ausgangsspannung relativ zu Sensoren mit einer Brückenschaltung (z.B. einer Wheatstone-Brückenschaltung oder dergleichen) verdoppelt werden. Das V_diff kann zum Beispiel ungefähr folgendermaßen ausgedrückt werden: V_diff = (V_SUP - (V_DSAT - V_{Half_FS}) ∗ S (PQ(Sensor2) - PQ(Sensorl), wobei PQ die physikalische Größe oder Daten repräsentiert, die an jedem entsprechenden Sensor in Bezug auf die physikalische Größe (z.B. ein Magnetfeld, einen magnetischen Zustand, eine Polarität, eine Richtung, einen Winkel, einen Betrag oder dergleichen) detektiert werden. Außerdem kann ein einzelner Vorstrom an der Stromversorgungskomponente 104" bereitgestellt werden, ohne Erfordernisse von zusätzlichen Kalibrationen zur Beseitigung von Prozessschwankungen (z.B. Temperaturschwankungen) beim Erfassen zweier verschiedener Zustände eines physikalischen Parameters oder einer physikalischen Größe. Wie in der obigen Gleichung gezeigt, kann die Spannungsdifferenz V_diff zwischen dem ersten Knoten 216 und dem zweiten Knoten 218 mit Beseitigung jeglicher konkreten Fehlanpassung, die zwischen den Sensoren 210 und 212 auftritt, ausgedrückt werden.
Die Stromspiegelschaltung 302 kann ferner einen ersten Transistor Q1 umfassen, der als ein Stromspiegeleingang konfiguriert ist, der dafür ausgelegt ist, eine Steuerstromeingabe von der Spannungsquellenkomponente 102' zu empfangen. Ein zweiter Transistor Q2 ist an Steueranschlüssen G1 und G2 (z.B. Gatekontakten) jeweils mit dem ersten Transistor Q1 gekoppelt. Der zweite Transistor Q2 ist als ein erster Stromspiegelausgang konfiguriert, um den ersten Sensorstrom für den ersten Sensor 210 über einen ersten Versorgungsanschluss D2 und die Versorgungsausgabe 118 gemäß einem Stromsignal von dem ersten Transistor Q1 zu erzeugen. Ferner ist ein dritter Transistor Q3 mit dem zweiten Transistor Q2 und dem ersten Transistor Q1 an den Steueranschlüssen G1, G2 und G3 gekoppelt. Der dritte Transistor Q3 ist als eine zweite Stromspiegelausgangskomponente konfiguriert, um den ersten Sensorstrom zu replizieren und einen replizierten Strom als den zweiten Sensorstrom über einen zweiten Versorgungsanschluss 120 dem zweiten Sensor zuzuführen.
Der erste Transistor Q1 umfasst einen ersten Eingangskontakt S1 (z.B. einen Sourcekontakt), den ersten Steuerkontakt G1 und einen ersten Ausgangskontakt D1 (z.B. einen Drainkontakt). Der zweite Transistor Q2 umfasst einen zweiten Eingangskontakt S2, den zweiten Steuerkontakt G2 und einen zweiten Ausgangskontakt D2. Der dritte Transistor Q3 umfasst einen dritten Eingangskontakt S3, den dritten Steuerkontakt G3 und einen dritten Ausgangskontakt D3. Der erste Eingangskontakt S1, der zweite Eingangskontakt S2 und der dritte Eingangskontakt S3 jedes der drei Transistoren Q1, Q2 und Q3 sind miteinander und mit einem Spannungsversorgungsanschluss gekoppelt, um eine Versorgungsspannung V_sup zu erhalten.
Zusätzlich ist der erste Ausgangskontakt D1 von Q1 mit der Spannungsquellenkomponente 102' gekoppelt. Der erste Ausgangskontakt D1, zum Beispiel als ein Drainanschluss des ersten Transistors Q1, ist auch über einen Rückkopplungspfad 306 mit den Steuerkontakten G1, G2 und G3 gekoppelt, um einen Eingang des Stromspiegels 302 und einen Mechanismus zur Steuerung über einen Steuerstrom von der Spannungsquellenkomponente 102' zu bilden. Ferner ist der zweite Ausgangskontakt D2 mit dem ersten Sensor 210 gekoppelt und der dritte Ausgangskontakt D3 über einen zweiten Knoten 218 mit dem zweiten Sensor 212 gekoppelt, wodurch jeweils der erste Strom und der zweite Strom auf der Basis einer Replikation des ersten Stroms bereitgestellt wird.
Um die Funktionsweise des Sensorsystems 300 zu erleichtern, sind die Transistoren Q1, Q2 und Q3 der Stromspiegelschaltung 302 P-Kanal-Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistoren (MOSFETs, metal oxide semiconductorfieldeffect transistors), könnten aber auch N-Kanal-MOSFET oder andere FET-Transistoren sein, was im Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung liegt. Wenn ein Strom in den Eingangszweig des Stromspiegels 302 geführt oder anders ausgedrückt durch den ersten Transistor Q1 geleitet wird, repliziert der Stromspiegel 302 sowohl in dem zweiten als auch in dem dritten Transistor Q2, Q3 einen proportionalen Strom. Die Proportionalität wird im Wesentlichen durch das Layout des zweiten Transistors Q2 mit Bezug auf den ersten Transistor Q1 und des dritten Transistors Q3 mit Bezug auf den ersten Transistor Q1 bestimmt. Zum Beispiel können im Fall einer MOSFET-Implementierung die Kanalbreite des jeweiligen Transistors Q1, Q2, Q3 und darauf basierende Verhältnisse die Proportionalitätsfaktoren der Stromspiegelschaltung 302 bestimmen oder zumindest teilweise beeinflussen.
Die Stromversorgungskomponente 104" funktioniert auf der Basis der Erzeugung eines Steuerstroms CC, der durch den ersten Transistor Q1 und einen vierten Transistor Q4, der zwischen den ersten Transistor Q1 und ein Referenzpotential oder Masse geschaltet ist, fließt. Dementsprechend ist ein Sourcekontakt S4 des vierten Transistors Q4 mit einem Masseanschluss für das Referenzpotential gekoppelt; während ein vierter Drainkontakt des vierten Transistors Q4 mit einem Drainanschluss D4 des ersten Transistors Q1 gekoppelt ist. Ein Gateanschluss D4 des vierten Transistors Q4 ist mit einem Ausgang eines Operationsverstärkers 202 gekoppelt. Ein nichtinvertierender Eingang des Operationsverstärkers 202 erhält eine Referenzspannung oder eine prozessstabile Referenzspannung, die die Versorgungsspannung des Versorgungssignals V_sup anzeigen oder proportional zu dieser sein kann. Ein invertierender Eingang des Operationsverstärkers ist mit dem ersten Knoten 216 gekoppelt, der über die Rückkopplungsschleife bzw. den Rückkopplungspfad 204 zwischen den Ausgang 118 der Stromversorgungsschaltung 104" und dem ersten Sensor 210 geschaltet ist.
Die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Knoten 216 und dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 202 bildet die Rückkopplungsschleife bzw. den Rückkopplungspfad 204 zur Bereitstellung einer Rückkopplungs-/geregelten Spannung von dem ersten Knoten 216 für den Operationsverstärker 202. Aufgrund des Rückkopplungspfads 204 wirkt die Spannungsquellenkomponente 102' in einer Konfiguration mit geschlossener Schleife. Der Rückkopplungspfad 204 umfasst die Spannungsquellenkomponente 102' mit dem Verstärker 202, den vierten Transistor Q4, den ersten Transistor Q1 und den zweiten Transistor Q2. Der Rückkopplungspfad 204 wirkt, um dem ersten Stromsensor 210 eine Versorgungsspannung zuzuführen, wobei sich die Stromspiegelschaltung mindestens teilweise in der Rückkopplungsschleife als dem Rückkopplungspfad 204 befindet oder ein Teil davon ist, während sie sich auch mindestens teilweise außerhalb von oder extern zu dem Rückkopplungspfad 204, wie etwa am Transistor Q3, befindet.
Der Strom von Q1 sowie die durch den zweiten und dritten Transistor Q2, Q3 fließenden Ströme weisen einen Betrag auf, der von der durch den Sensor 210 erfassten physikalischen Größe abhängt. Dementsprechend sind die Informationen in Bezug auf den Sensor 210 in den Strömen von Q1 bis Q3 enthalten, während Informationen in Bezug auf den Sensor 212 in den Widerstandsinformationen des Sensors enthalten sind. Deshalb ist die Spannung an 212 proportional zu der Differenz der zwei physikalischen Zustände oder Eigenschaften einer physikalischen Größe (z.B. eines Magnetfelds oder dergleichen), die jeweils durch die Sensoren 210 und 212 erfasst wird. Da die Spannung an 212 eine Gleichstromkomponente aufweist, kann zum Beispiel eine zweite Spannung, d.h. V_{ref_reg} ausgewählt werden, um die erwähnte Gleichstromkomponente zu beseitigen, indem die zwei Spannungen im Differenzverfahren verarbeitet werden.
Wie oben angegeben, kann die Stromversorgungskomponente 104" als teilweise in dem Rückkopplungsschleifenpfad 204, in einer Konfiguration mit geschlossener Schleife mit der Spannungsquellenkomponente 102' und teilweise außerhalb der Rückkopplungsschleife 204 mit mindestens dem Transistor Q3 integriert werden. Auf der Basis des durch den ersten Transistor Q1 und somit durch den Eingangspfad der Stromspiegelschaltung 302 fließenden Steuerstroms CC umfasst der Versorgungsstrom des Versorgungssignals über den ersten Versorgungsausgangspfad 118 einen Betrag, der - über den zuvor skizzierten Proportionalitätsfaktor der beteiligten Transistoren Q1 und Q2 - auf dem Betrag des Steuerstroms CC basiert, während die prozessstabile Spannung (V_{ref_reg}) durch die Spannungsquellenkomponente 102' gesteuert wird, die die Rückkopplungsschleife bzw. den Rückkopplungspfad 204 umfasst. Außerdem wird der zweite Strom über den zweiten Stromspiegelausgang 120 auch durch die Stromversorgungskomponente 104" und ihre Stromspiegelschaltung 302 als Reaktion auf den Steuerstrom CC auf der Basis des Proportionalitätsfaktors bereitgestellt, der mindestens teilweise durch die Transistoren Q1 und Q3 bestimmt wird. Zusätzlich ist zu beachten, dass die Erfassungsspannung des über den zweiten Ausgang 120 bereitgestellten weiteren Versorgungssignals nicht gesteuert wird, so dass das zweite Sensorelement 212 in einem Modus oder einer Konfiguration mit offener Schleife außerhalb des Rückkopplungspfads 204 betrieben wird, der durch die Spannungsquellenkomponente 102' und die Transistoren Q4, Q1 und Q2 gebildet wird. Dementsprechend ist nur eine Stromversorgung für das Sensorsystem 300 erforderlich, während mehr als ein Versorgungsstrom aus einer Replikation oder Duplikation der einen Stromversorgung abgeleitet werden.
Nunmehr mit Bezug auf 4 ist ein erfindungsgemäßes Beispiel für ein Sensorsystem dargestellt, das eine Bandlücken-Referenzschaltung gemäß verschiedenen beschriebenen Aspekten aufweist. Das Sensorsystem 400 umfasst ähnliche Komponenten wie oben besprochen, einschließlich des ersten und zweiten Sensors 210 und 212, der Spannungsquellenkomponente 102" und der Stromversorgungskomponente 104'''.
Die Stromversorgungskomponente 104''' umfasst eine Stromreplikationskomponente 402, die auf der Basis des an dem ersten Sensor 210 detektierten ersten Stroms dem zweiten Sensor 212 einen replizierten Strom zuführt. Die Replikationskomponente 402 kann zum Beispiel den Transistor Q3 mit einem Eingangskontakt S3, einem Gatekontakt G3 und einem Ausgangskontakt D3 umfassen. Die Stromversorgungskomponente 104''' wirkt als Stromspiegelschaltung mit Stromspiegelkomponenten, die der oben in 3 besprochenen Stromversorgungskomponente 104" ähnlich sind. Die Stromspiegelschaltung der Stromversorgungskomponente 104''' umfasst die Transistoren Q1, Q2 und Q3, die als ein Stromspiegeleingang Q1 angeordnet sind, einen Stromspiegelausgang Q2 und die Replikationskomponente 402 an den Gatekontakten G1, G2 und G3 zusammengekoppelt.
Die Stromversorgungskomponente 104''' erzeugt einen Strom proportional zu dem zweiten Sensor 212 aus einer Detektion des ersten Sensorstroms an dem ersten Sensor 210. Der Transistor Q1 wirkt als Eingangssteuerung für die Stromversorgungskomponente 104''' über einen Eingangssteuerpfad 406, der den Gatekontakt G1 des Transistors Q1 mit dem Drainkontakt D1 verbindet. Der Strom an dem ersten Sensor 210 wird durch die Stromversorgungskomponente 104''' detektiert. Der Transistor Q5 wirkt als Eingangssteuertransistor für die Stromversorgungskomponente 104''' und für die Spannungsquellenkomponente 102", ähnlich wie der Transistor Q4 von 3.
Bei einer Ausführungsform kann die Spannungsquellenkomponente 102" als eine Bandlücken-Spannungsreferenzschaltung entworfen werden, um die prozessstabile Spannung dem ersten Sensor 210 direkt mit Bipolartransistoren 410 (Q6, Q7 und Q8) zuzuführen. Die Spannungsquellenkomponente 102" umfasst als Bandlücken-Spannungsreferenzschaltung die Bipolartransistoren 410, wodurch eine Regelschleife 408 mit den Transistoren Q1, Q2 und Q5 gebildet wird, und umfasst auch die Transistoren Q1, Q2 und Q5 und den Sensor 210. Die Regelschleife 408 führt die prozessstabile Spannung direkt dem ersten Sensor 210 zu, zur Erfassungsoperation eines ersten Zustands (einer ersten Eigenschaft) des physikalischen Parameters (z.B. eines Magnetfelds oder einer anderen externen physikalischen Größe oder einem anderen externen physikalischen Parameter).
Während des Betriebs des ersten Sensors 210 kann sich der Strom durch den ersten Sensor 210 als Folge der detektierten Daten (oder Sensorinformationen) des erfassten ersten Zustands (der erfassten ersten Eigenschaft) in Bezug auf einen ersten Zustand einer externen physikalischen Größe oder eines externen physikalischen Parameters (z.B. eines Magnetfelds oder einer anderen externen physikalischen Größe oder einem anderen externen physikalischen Parameter) ändern (oder fluktuieren). Die Spannungsquellenkomponente 102" liefert eine prozessstabile (Referenz-)Spannung mit einem Verstärkungsfaktor aus der Rückkopplungsspannung in einer Regelschleife 408, die durch die Bipolartransistoren Q6, Q7 und Q8 mit der Stromversorgungskomponente 104''' gebildet wird. Die Regelschleife 408 hält eine prozessstabile Spannung für den ersten Sensor 210 aufrecht bzw. erzeugt diese, während der erste Sensor 210 den ersten Zustand (die erste Eigenschaft) des physikalischen Parameters detektiert. Die Stromversorgungskomponente 104''' wirkt zum Detektieren des Stroms an dem ersten Sensor 210 zusammen mit den Sensorinformationen (oder Daten) in Bezug auf den physikalischen Parameter als Teil von (oder in) der Regelschleife 408. Die Stromversorgungskomponente 104''' kann ferner den ersten Sensorstrom mit der Replikationskomponente 402, die sich außerhalb der Regelschleife 408 befindet, replizieren. Der replizierte Strom für den zweiten Sensor 212 kann auf der prozessstabilen Spannung für den ersten Sensorstrom 210 und auch dem detektierten ersten Zustand (oder den erfassten Informationen) des physikalischen Parameters basieren. Der zweite Sensor 212 erfasst oder detektiert somit einen zweiten Zustand des physikalischen Parameters ohne jegliche zusätzliche Vorspannung oder Vorspannungskomponenten dafür, sondern stattdessen aus einem replizierten Strom, der die Sensorinformationen oder -daten des ersten Zustands in Bezug auf den physikalischen Parameter aufweist. Die offenbarten Ausführungsformen und Aspekte veranschaulichen eine Alternative dazu, eine prozessstabile Referenzspannung (V_ref) und den Verstärker 202 von 3 zu haben. Deshalb wird eine prozessstabile Spannung als eine geregelte Gleichspannung zum Beispiel ohne jede Minimierung oder ohne jeden Vergleich, die bzw. der über den Verstärker 202 auftritt.
Mit Bezug auf 5 ist eine andere beispielhafte Ausführungsform eines Sensorsystems gemäß verschiedenen Aspekten dargestellt. Das System 500 umfasst ähnliche oben besprochene Komponenten und umfasst ferner eine beispielhafte Konfiguration einer Anpassungskomponente 502, einer Zerhackerkomponente 504 und einer Prüfkomponente 506.
Die Anpassungskomponente 502 kann wirken, um ein elektrisches Offset oder eine Fehlanpassung zu verringern oder zu beseitigen, die sich zum Beispiel aus einer resistiven Fehlanpassung zwischen dem ersten Sensorelement 108 und dem zweiten Sensorelement 110 ergibt. Die Anpassungskomponente 502 kann eine oder mehrere Stromspiegelkomponenten, die dafür ausgelegt sind, den ersten Sensorstrom an dem ersten Sensorelement 108 zu replizieren und dem zweiten Sensorelement 110 einen replizierten Strom zuzuführen, aktivieren oder deaktivieren. Der zweite Sensorstrom für das zweite Sensorelement 110 kann somit anfänglich kalibriert oder dynamisch justiert werden, um resistive Fehlanpassungen zu beseitigen.
In einem Beispiel kann die Anpassungskomponente 502 Segmente der Stromspiegel-Ausgangskomponente, einen Stromspiegeltransistor oder andere Strom replizierende Komponenten der Stromversorgungskomponente 104 aktivieren oder Deaktivieren, um eine resistive Fehlanpassung oder andere Fehlanpassung zu beseitigen. Die Anpassungskomponente 502 modifiziert, aktiviert oder koppelt zum Beispiel dynamisch eine Anzahl der (nicht gezeigten) Stromspiegelschaltungen oder Stromspiegelkomponenten mit der Stromversorgungskomponente 104 als Reaktion auf eine sich aus Prozessschwankungen ergebende resistive Fehlanpassung. Zum Beispiel kann die Anpassungskomponente 502 zusätzliche Segmente umfassen, wie etwa Transistoren, Stromspiegelschaltungen oder andere Komponenten zum selektiven Koppeln oder Aktivieren einer Anzahl zusätzlicher Komponenten für die Stromversorgungskomponente 104, wodurch eine Gesamtbreite der Stromversorgungskomponente 104, der Stromspiegelschaltung oder Transistorkomponenten der Schaltung geändert werden kann. Anders ausgedrückt, kann die Anpassungskomponente 502 programmierbar sein, eine Fehlanpassung oder ein Offset durch Auswählen oder Aktivieren der Anzahl von mit der Stromversorgungskomponente 104 oder Komponente(n) davon zu koppelnden Segmente zu beseitigen. Die ausgewählten Segmente können miteinander gekoppelt werden (z.B. in einer Reihenschaltung, einer Parallelschaltung oder anderen Konfigurationen). Die Anpassungskomponente 502 wirkt somit zum Trimmen einer Differenzspannung zwischen dem ersten Sensorelement 108 und dem zweiten Sensorelement 110, um eine Spannungsdifferenz von ungefähr null zu erhalten, wenn kein externer physikalischer Parameter oder keine externe physikalische Größe (z.B. ein magnetischer Zustand oder Stimulus) vorliegt, um somit einen ungefähr gleichen oder konstanten Widerstand sicherzustellen und zum Beispiel eine resistive Fehlanpassung zu beseitigen.
Die Zerhackerkomponente 504 kann einen Zerhacker oder eine Zerhackerschaltung umfassen, der bzw. die wirkt, um die Ausgaben der Stromversorgungskomponente 104 zu zerhacken, um ein Frequenzrauschen zu beseitigen oder zu verringern. Insbesondere kann die Stromversorgungskomponente 104 eine oder mehrere aktive Vorrichtungen umfassen, die einen Stromspiegel bilden. Jedes Frequenzrauschen, das sich aus dem Betrieb der Stromversorgungskomponente 104 ergibt, kann über die Zerhackerkomponente 504 beseitigt oder gelöst werden. Zum Beispiel kann die Zerhackerkomponente 504 dafür ausgelegt sein, eine Ausgabe über den ersten Versorgungspfad 118 mit dem zweiten Versorgungspfad 120 zu zerhacken. In einem anderen Beispiel kann ein Ausgangskontakt oder Drainanschluss des zweiten Transistors Q2 mit einem anderen Ausgangskontakt (Drainkontakt) des dritten Transistors Q3 ausgewechselt werden, um ein niederfrequentes Rauschen zu verhindern.
Die Prüfkomponente 506 kann dafür ausgelegt sein, individuell und unabhängig eine Prüfung eines Sensorparameters zu erzeugen (z.B. eines Widerstands, eines Membranfläche, eines Abstands, einer Höhe einer Membran, einer Fehlerkonstante, eines Drucks oder anderen Parameters in Bezug auf eine Sensorfunktion, wie etwa eine Permittivitätskonstante (ε), einen Ausdehungskoeffizienten, einen Materialkoeffizienten wie das Young'sche Modul oder andere relevante Parameter zur Erfassung eines physikalischen Parameters, einer Eigenschaft oder Größe durch einen Sensor). Die Prüfung des ersten Sensorelements 108 und des zweiten Sensorelements 110 können voneinander isoliert geschehen, indem eine Konfiguration mit offener Schleife erzeugt wird, um die Rückkopplungs- oder Regelschleife 116 und die Spannungsquelle 102 über einen oder mehrere (nicht gezeigte) Schalter zu deaktivieren. Die Prüfkomponente 506 ist dafür ausgelegt, einen Strom (z.B. einen Prüfstrom oder einen anderen unabhängigen Strom) über die Stromversorgungskomponente 104 unabhängig dem ersten Sensorelement 108 und dem zweiten Sensorelement 110 zuzuführen. Die Prüfkomponente 506 oder eine andere damit gekoppelte Komponente kann wirken, um den geprüften Sensorparameter des ersten Sensorelements 108 oder des zweiten Sensorelements 110 unabhängig auf der Basis der Prüfung oder eines oder mehrerer Zielwerte zu kalibrieren.
Die Prüfkomponente 506 kann ferner einen oder mehrere Herunterfahrschalter umfassen, die dafür ausgelegt sind, die Stromversorgungskomponente zu deaktivieren und dann dem ersten und zweiten Sensor einen externen Prüfstrom zuzuführen, um die Spannung direkt an dem ersten oder dem zweiten Sensorelement 108, 110 zu messen. Das Sensorsystem 500 kann dann fungieren, um ein resistives Verhaltens der Sensoren zu charakterisieren oder um die Sensorparameter, wie etwa eine Funktion des gemessenen Widerstands jedes Sensors oder Sensorelements, auszuwerten. Zum Beispiel kann ein Sensorparameter eine Empfindlichkeit (S), ein Widerstand, eine Toleranz oder eine andere Eigenschaft zum Beispiel in Bezug auf die Herstellung und den Entwurf des Sensors oder Sensorelements sein.
In einem Beispiel kann die Prüfkomponente 506 die Regel- oder Rückkopplungsschleife (z.B. 116, 204 oder 408 von 1-4) zu einer Konfiguration mit offener Schleife ermöglichen, indem zum Beispiel die Stromversorgungskomponente 104 über einen oder mehrere Schalter, wie etwa (nicht gezeigte) Herunterfahrschalter, die gekoppelt werden können, um das erste Sensorelement 108 und das zweite Sensorelement 110 unabhängig zu prüfen, deaktiviert wird. Ein Strom kann über die Stromspiegelschaltung oder die Stromversorgungskomponente 104, über einen externen bereitgestellten Strom oder über einen über die Prüfkomponente 506 gelieferten Prüfstrom an das erste Sensorelement 108 oder das zweite Sensorelement 110 angelegt werden. Die Prüfkomponente 506 kann eine Bestimmung eines Sensorparameters mindestens eines der Sensorelemente durchführen und den Sensorparameter auf der Basis der Bestimmung modifizieren.
Obwohl die in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Verfahren hier als eine Reihe von Schritten oder Ereignissen dargestellt und beschrieben werden, versteht sich, dass die dargestellte Anordnung solcher Schritte oder Ereignisse nicht im einschränkenden Sinne aufzufassen ist. Zum Beispiel können einige Schritte in einer anderen Reihenfolge und/oder gleichzeitig mit anderen Schritten oder Ereignissen als den hier dargestellten und/oder beschriebenen auftreten. Außerdem müssen nicht alle dargestellten Schritte erforderlich sein, um einen oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen der vorliegenden Beschreibung zu implementieren. Ferner können ein oder mehrere der hier abgebildeten Schritte in einem oder mehreren getrennten Schritten und/oder Phasen ausgeführt werden.
Mit Bezug auf 6 ist ein Verfahren 600 für Sensorschnittstellensysteme gemäß offenbarten Aspekten dargestellt. Das Verfahren 600 wird bei 602 eingeleitet, um einen physikalischen Parameter zu erfassen, in dem einem ersten Sensorelement oder ersten Sensor eine prozessstabile Spannung geliefert wird. Bei 604 wird ein Signal detektiert, das einen ersten Zustand des physikalischen Parameters aufweist. Zum Beispiel detektiert ein erster Sensor oder ein erstes Sensorelement einen ersten Zustand des physikalischen Parameters (z.B. eines Magnetfelds oder dergleichen) als Reaktion auf einen ersten Sensorstrom. Bei 606 wird ein erster Sensorstrom an dem ersten Sensorelement bereitgestellt.
Bei 608 umfasst das Verfahren 600 ferner Erzeugen eines zweiten Sensorstroms auf der Basis des ersten Sensorstroms. Bei 610 wird dem zweiten Sensor ein zweiter Sensorstrom bereitgestellt. Bei 612 wird ein anderes Signal als einen zweiten Zustand und den ersten Zustand des physikalischen Parameters aufweisend detektiert.
Außerdem umfasst das Verfahren Rückkoppeln einer Rückkopplungsspannung an dem ersten Sensorelement zu einem Verstärker oder einer Bandlücken-Referenzschaltung der Spannungsquellenkomponente über eine Rückkopplungsschleife oder eine Regelschleife und Erzeugen der prozessstabilen Spannung auf der Basis der Rückkopplungsspannung. Dann wird auf der Basis des ersten Zustands und des zweiten Zustands des durch die Sensorelemente oder einen ersten und zweiten Sensor detektierten Signals eine Differenzsignalausgabe des physikalischen Parameters erzeugt. Der Sensor, das Sensorelement oder die Sensoren können wie oben besprochen resistive Sensoren oder dergleichen sein. Als Alternative kann auf der Basis des ersten Sensorstroms im Schritt 608 ein asymmetrisches Ausgangssignal aus dem zweiten Sensorstrom erzeugt werden.
Bei einer anderen Ausführungsform kann das Verfahren Detektieren eines Offsets oder einer Fehlanpassung zwischen dem ersten Sensor/Element und dem zweiten Sensor/Element umfassen. Eine Einheit einer Stromspiegelschaltung kann programmierbar oder selektiv mit einer Anzahl von miteinander gekoppelten Stromspiegelschaltungen segmentiert werden, um das Offset oder die Fehlanpassung zu verringern. Die Regelschleife kann zu einer Konfiguration mit offener Schleife konfiguriert werden, und eine Stromversorgungskomponente kann über einen Herunterfahrschalter heruntergefahren oder deaktiviert werden, um den ersten Sensor und den zweiten Sensor unabhängig zu prüfen. Das Verfahren kann ferner Anlegen eines Stroms an das erste Sensorelement oder das zweite Sensorelement über die Stromspiegelschaltung und Erzeugen einer Bestimmung eines Sensorparameters des ersten Sensorelements und/oder des zweiten Sensorelements; und Modifizieren des Sensorparameters auf der Basis der Bestimmung umfassen.
Obwohl die Offenbarung mit Bezug auf eine oder mehrere Implementierungen gezeigt und beschrieben wurde, werden anderen Fachleuten bei Durchsicht und Verständnis der vorliegenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen äquivalente Abänderungen und Modifikationen einfallen. Ferner ist ersichtlich, dass Bezeichnungen wie „erstes“ und „zweites“ keinerlei Ordnung oder Platzierung mit Bezug auf andere Elemente zur Folge haben; sondern stattdessen sind „erstes“ und „zweites“ und andere ähnliche Kennungen nur generische Kennungen. Außerdem versteht sich, dass der Ausdruck „gekoppelt“ direktes und indirektes Koppeln umfasst. Die Offenbarung umfasst alle solchen Modifikationen und Abänderungen und wird nur durch den Schutzumfang der folgenden Ansprüche beschränkt. Insbesondere im Hinblick auf die verschiedenen durch die oben beschriebenen Komponenten (z.B. Elemente und/oder Ressourcen) ausgeführten Funktionen sollen die zur Beschreibung solcher Komponenten verwendeten Ausdrücke, sofern es nicht anders angegeben wird, einer beliebigen Komponente entsprechen, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente ausführt (z.B. die funktional äquivalent ist), obwohl sie der offenbarten Struktur, die die Funktion in den hier dargestellten beispielhaften Implementierungen der Offenbarung ausführt, nicht strukturell äquivalent ist. Obwohl ein bestimmtes Merkmal der Offenbarung mit Bezug auf nur eine von mehreren Implementierungen offenbart worden sein kann, kann ein solches Merkmal außerdem mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, wenn es für eine beliebige gegebene oder konkrete Anwendung erwünscht und vorteilhaft ist.
Außerdem sollen die in der vorliegenden Anmeldung und in den angefügten Ansprüchen verwendeten Artikel „ein“ und „eine“ als „eines oder mehrere“ bedeutend aufgefasst werden.
Soweit die Ausdrücke „enthält“, „aufweisend“, „hat“ oder Varianten entweder in der ausführlichen Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet werden, sollen solche Ausdrücke ferner auf ähnliche Weise wie der Ausdruck „umfassend“ einschließend sein.

Claims

Sensorsystem (100, 400) zum differenziellen Erfassen eines physikalischen Parameters, umfassend: eine Sensorkomponente (106), die einen ersten Sensor (108, 210), ausgelegt zum Erzeugen eines ersten Signals als Reaktion auf einen ersten Zustand des physikalischen Parameters, und einen zweiten Sensor (110, 212), ausgelegt zum Erzeugen eines zweiten Signals als Reaktion auf einen zweiten Zustand des physikalischen Parameters, umfasst; eine Spannungsquellenkomponente (102, 102"), ausgelegt zum Erzeugen einer prozessstabilen Spannung zum Ansteuern des ersten Sensors (108, 210); und eine Stromversorgungskomponente (104, 104'''), ausgelegt zum Leiten eines ersten Versorgungssignals (118) zu dem ersten Sensor (108, 210) und eines zweiten Versorgungssignals (120) zu dem zweiten Sensor (110, 212), Detektieren eines ersten Sensorstroms durch den ersten Sensor (108, 210) und des ersten Zustandes des physikalischen Parameters und Leiten eines zweiten Sensorstroms zu dem zweiten Sensor (110, 212) auf der Basis des ersten Sensorstroms durch den ersten Sensor (108, 210) und des ersten Zustandes des physikalischen Parameters, wobei der zweite Sensor (110, 212) dazu ausgelegt ist, ein Signal zu detektieren und zu liefern, das den ersten Zustand und den zweiten Zustand des physikalischen Parameters aufweist, der dadurch messbar ist, wobei die Spannungsquellenkomponente (102, 102'') als eine Bandlücken-Referenzschaltung (102'') konfiguriert ist, um eine prozessstabile Spannung für den ersten Sensor (108, 210) direkt zu erzeugen und die Stromversorgungskomponente (104; 104''') eine Stromreplikationskomponente (402) umfasst, die auf der Basis des an dem ersten Sensor (108, 210) detektierten ersten Stroms dem zweiten Sensor (110, 212) einen replizierten Strom zuführt.
Sensorsystem (100, 400) nach Anspruch 1, wobei die Stromversorgungskomponente (104; 104''') eine Stromspiegelschaltung (302) umfasst, die einen oder mehr Transistoren (Q1, Q2, Q3) umfasst, ausgelegt zum Detektieren des ersten Sensorstroms durch den ersten Sensor (108, 210), Replizieren des ersten Sensorstroms und Leiten des zweiten Sensorstroms zu dem zweiten Sensor (110, 212) auf der Basis des ersten Sensorstroms.
Sensorsystem nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: einen Stromsensor, ausgelegt zum Detektieren des ersten Sensorstroms durch den ersten Sensor (108, 210) auf der Basis der prozessstabilen Spannung von der Spannungsquellenkomponente (102, 102") und des ersten Signals als Reaktion auf den physikalischen Parameter.
Sensorsystem (100, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Stromversorgungskomponente (104, 104', 104''') ferner ausgelegt ist zum Leiten einer Versorgungsspannung zu dem zweiten Sensor (110, 212), die auf dem zweiten Sensorstrom basiert, der aus der prozessstabilen Spannung und dem ersten Signal des physikalischen Parameters erzeugt wird.
Sensorsystem (100, 400) nach Anspruch 4, wobei die Sensorkomponente (106) ferner ausgelegt ist zum Beseitigen einer Prozessschwankung durch Erzeugen eines Differenz-Sensorsignals, das zu der prozessstabilen Spannung proportional ist und auf dem ersten Signal und dem zweiten Signal basiert.
Sensorsystem (100, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: eine Regelschleife (408), ausgelegt zum Bereitstellen einer prozessstabilen und geregelten Spannung, die den ersten Sensor (108, 210) ansteuert.
Sensorsystem (100, 400) nach Anspruch 6, wobei die Stromversorgungskomponente (104, 104''') Folgendes umfasst: eine Stromspiegelkomponente mit einem in der Regelschleife (408) gekoppelten ersten Stromspiegeltransistor zum Leiten des ersten Sensorstroms zu dem ersten Sensor (108, 210) durch einen ersten Ausgang der Stromversorgungskomponente (104, 104''') und einem außerhalb der Regelschleife (408) gekoppelten zweiten Spiegeltransistor zum Leiten des zweiten Sensorstroms durch einen zweiten Ausgang der Stromversorgungskomponente (104, 10''') zu dem zweiten Sensor (110, 212) auf der Basis des ersten Sensorstroms.
Sensorsystem (100, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Stromversorgungskomponente (104, 104''') Folgendes umfasst: einen als Stromspiegeleingang ausgelegten ersten Transistor (Q1); einen zweiten Transistor (Q2), der jeweils an Steueranschlüssen mit dem ersten Transistor (Q1) gekoppelt und als ein erster Stromspiegelausgang ausgelegt ist, um den ersten Sensorstrom für den ersten Sensor (108, 210) über einen ersten Versorgungsanschluss auf der Basis eines Stromsignals von dem ersten Transistor (Q1) zu erzeugen; und einen dritten Transistor (Q3), der an den Steueranschlüssen mit dem zweiten Transistor (Q2) und dem ersten Transistor (Q1) gekoppelt und als ein zweiter Stromspiegelausgang ausgelegt ist, um den ersten Sensorstrom zu replizieren und einen replizierten Strom als den zweiten Sensorstrom über einen zweiten Versorgungsanschluss zu dem zweiten Sensor (110, 212) zu leiten
Sensorsystem (100, 400) nach Anspruch 8, ferner umfassend: eine Zerhackerkomponente (504), ausgelegt zum Zerhacken eines Ausgangskontakts des zweiten Transistors (Q2) mit einem anderen Ausgangskontakt des dritten Transistors (Q3), um ein niederfrequentes Rauschen zu verringern.
Sensorsystem (100, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend: eine Anpassungskomponente (502), ausgelegt zum Verringern oder Beseitigen eines durch eine Widerstandsfehlanpassung zwischen dem ersten Sensor (108, 210) und dem zweiten Sensor (212) verursachten Offsets durch Aktivieren oder Deaktivieren einer oder mehrerer Stromspiegelkomponenten, die dafür ausgelegt sind, den ersten Sensorstrom zu replizieren und einen replizierten Strom als den zweiten Sensorstrom zu dem zweiten Sensor (110, 212) zu leiten.
Sensorsystem (100, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner umfassend: eine Prüfkomponente (506), ausgelegt zum individuellen und unabhängigem Erzeugen einer Prüfung eines Sensorparameters des ersten Sensors (108, 210) und des zweiten Sensors (110, 212) isoliert voneinander durch Erzeugen einer Konfiguration mit offener Schleife zum Deaktivieren einer Rückkopplungsschleife (116, 204, 408) und der Spannungsquellenkomponente (102, 102") über einen oder mehrere Schalter, unabhängigem Leiten eines Stroms zu dem ersten Sensor (108, 210) und dem zweiten Sensor (110, 212) über die Stromversorgungskomponente (104, 104') und unabhängigem Kalibrieren des Sensorparameters des ersten Sensors (108, 210) und des zweiten Sensors (110, 212) auf der Basis der Prüfung.
Sensorsystem (100, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Sensorsystem (100, 200, 300, 400) eine Sensorvorrichtung (101) umfasst.
Sensorsystem (100, 400) nach Anspruch 2, wobei das Sensorsystem (100, 400) eine Sensorvorrichtung (101) und die Stromversorgungskomponente (104, 104") die Stromspiegelschaltung (302) umfasst, umfassend: den ersten Transistor (Q1) mit einem ersten Eingangskontakt (S1), einem ersten Steuerkontakt (G1) und einem ersten Ausgangskontakt (D1); den zweiten Transistor (Q2) mit einem zweiten Eingangskontakt (S2), einem zweiten Steuerkontakt (G2) und einem zweiten Ausgangskontakt (D2); und den dritten Transistor (Q3) mit einem dritten Eingangskontakt (S3), einem dritten Steuerkontakt (G3) und einem dritten Ausgangskontakt (D3); wobei der erste Eingangskontakt (S1), der zweite Eingangskontakt (S2) und der dritte Eingangskontakt (S3) miteinander gekoppelt sind, um eine Versorgungsspannung zu erhalten; wobei der erste Steuerkontakt (G1), der zweite Steuerkontakt (G2) und der dritte Steuerkontakt (G3) miteinander gekoppelt sind; wobei der erste Ausgangskontakt (D1) mit der Spannungsquellenkomponente (102, 102") und mit dem ersten Steuerkontakt (G1) gekoppelt ist, der zweite Ausgangskontakt (D2) mit dem ersten Sensor (210) gekoppelt ist und der dritte Ausgangskontakt (D3) mit dem zweiten Sensor (212) gekoppelt ist.
Sensorsystem (100, 400) nach einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei der Verstärker (202) zum Empfangen einer Rückkopplungsspannung über die Rückkopplungsschleife (116, 204, 408) und einer prozessstabilen Referenzspannung zur Erzeugung der prozessstabilen Spannung ausgelegt ist.
Sensorsystem (100, 400) nach einem der Ansprüche 2 bis 14, ferner umfassend: die Anpassungskomponente (502), ausgelegt zum Verringern eines durch eine Fehlanpassung zwischen dem ersten Sensor (108, 210) und dem zweiten Sensor (110, 212) verursachten Offsets durch Modifizieren einer Anzahl von Stromspiegelkomponenten, die als Teil der Stromversorgungskomponente (104, 104') miteinander gekoppelt sind, wobei die Anzahl der Stromspiegelkomponenten ausgelegt ist zum Replizieren des ersten Sensorstroms und Leiten eines replizierten Stroms als den zweiten Sensorstrom zu dem zweiten Sensor (110, 212).
Sensorsystem (100, 400) nach Anspruch 15, ferner umfassend: die Prüfkomponente (506) mit einem oder mehreren Herunterfahrschaltern, ausgelegt zum Deaktivieren der Stromversorgungskomponente (104, 104'), Leiten eines externen Prüfstroms zu dem ersten Sensor (108, 210) und dem zweiten Sensor (212) und direktem Messen einer Spannung des ersten Sensors (108, 210) und des zweiten Sensors (110, 212), um ein resistives Verhalten des ersten Sensors (108, 210) und des zweiten Sensors (212) zu charakterisieren.
Sensorsystem (100, 400) nach Anspruch 12 bis 16, ferner umfassend: einen Stromsensor (206) der Stromversorgungskomponente (104, 104') als Erfassungskomponente (206), ausgelegt zum Detektieren des ersten Sensorstroms durch den ersten Sensor (108, 210) auf der Basis der durch den physikalischen Parameter erfassten ersten Größe und der prozessstabilen Spannung; und das Stromspiegelelement, ausgelegt zum Erzeugen eines replizierten Stroms des ersten Sensorstroms und Leiten des replizierten Stroms zu dem zweiten Sensor (110, 212), um ein Differenz-Sensorsignal des physikalischen Parameters zu erzeugen.
Verfahren zum Erfassen eines physikalischen Parameters mit einem Sensorsystem (100, 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, umfassend: Liefern einer prozessstabilen Spannung an ein erstes Sensorelement (108, 210) eines Sensors (210, 212); Detektieren eines Signals, das einen ersten Zustand des physikalischen Parameters aufweist; Detektieren eines ersten Sensorstroms durch das erste Sensorelement (108, 210); Erzeugen eines zweiten Sensorstroms auf der Basis des ersten Sensorstroms und des ersten Zustandes des physikalischen Parameters; Leiten des zweiten Sensorstroms zu einem zweiten Sensorelement (110, 212) des Sensors; und Detektieren eines anderen Signals, das einen zweiten Zustand und den ersten Zustand des physikalischen Parameters aufweist, und Bereitstellen des anderen Signals als asymmetrisches Signal als Reaktion auf den physikalischen Parameter.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend: Rückkoppeln einer Rückkopplungsspannung des ersten Sensorelements (108, 210) zu einem Verstärker (202) oder einer Bandlücken-Referenzschaltung (102") einer Spannungsquellenkomponente (102, 102") über eine Regelschleife (116, 204, 408); und Erzeugen der prozessstabilen Spannung auf der Basis einer Verstärkung der Rückkopplungsspannung.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, ferner umfassend: Erzeugen einer Differenzsignalausgabe auf der Basis des ersten Zustands und des zweiten Zustands, der durch den Sensor (210, 212) von dem physikalischen Parameter detektiert wird, wobei der Sensor (210, 212) ein resistiver Sensor (210, 212) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, ferner umfassend: Detektieren eines Offsets zwischen dem ersten Sensorelement (108, 210) und dem zweiten Sensorelement (110, 212); und Segmentieren einer Einheit einer Stromspiegelschaltung, die dafür ausgelegt ist, den ersten Sensorstrom mit einer Anzahl von miteinander gekoppelten Stromspiegelschaltungen zu replizieren, um das Offset zu verringern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, ferner umfassend: Einrichten der Regelschleife (408) zu einer Konfiguration mit offener Schleife; Deaktivieren einer Stromversorgungskomponente (104, 104') über einen Herunterfahrschalter, um das erste Sensorelement (108, 210) und das zweite Sensorelement (110, 212) unabhängig zu prüfen; Anlegen eines Stroms an das erste Sensorelement (108, 210) oder das zweite Sensorelement (110, 212) über eine Stromspiegelschaltung (302); Erzeugen einer Bestimmung eines erfassten Parameters des ersten Sensorelements (108, 210) und/oder des zweiten Sensorelements (110, 212); und Modifizieren eines Sensorparameters auf der Basis der Bestimmung.