DE102019134077B4

DE102019134077B4 - Signalverarbeitungsschaltung für einen Hall-Sensor und Signalverarbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE102019134077B4
Application number: DE102019134077.2A
Authority: DE
Inventors: Yongjia Li; Mario Motz; Umberto ARACRI
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2021-07-22
Anticipated expiration: 2039-12-13
Also published as: DE102019134077A1; US11693066B2; CN112986873B; US20210181272A1; CN112986873A

Abstract

Es werden Signalverarbeitungsschaltungen für Vier-Phasen-Spinning-Hall-Magnetfeldsensoren, entsprechende Verfahren sowie entsprechende Magnetfeldsensorvorrichtungen bereitgestellt. Dabei wird ein Korrektursignal (c) basierend auf einem ersten Rückkopplungssignal (fb1) und einem zweiten Rückkopplungssignal (fb2) erzeugt, wobei das erste Rückkopplungssignal (fb1) mit einer kürzeren Signallaufzeit als das zweite Rückkopplungssignal (fb2) bereitgestellt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung betrifft Signalverarbeitungsschaltungen und Signalverarbeitungsverfahren für Hall-Sensoren sowie Magnetfeldsensorvorrichtungen mit derartigen Hall-Sensoren und Signalverarbeitungsschaltungen.
HINTERGRUND
Magnetfeldsensorvorrichtungen zum Messen eines Magnetfeldes werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, beispielsweise zum Detektieren von Bewegungen. Bei solchen Anwendungen bewirkt eine Bewegung eines Elements eine Änderung eines Magnetfeldes, welche dann von einer Magnetfeldsensorvorrichtung erfasst wird.
Eine Art von Magnetfeldsensoren, die in derartigen Magnetfeldsensorvorrichtungen verwendet werden, sind Hall-Sensoren. Hall-Sensoren weisen in einigen Implementierungen vier Anschlüsse auf, wobei an zwei Anschlüssen ein Biasstrom angelegt wird und an den zwei anderen Anschlüssen eine Hall-Spannung abgegriffen wird, deren Größe von einer Magnetfeldkomponente senkrecht zu einer Ebene des Hall-Sensors abhängt.
Zum Reduzieren eines Offsets werden derartige Hall-Sensoren bei manchen Implementierungen mit einer sogenannten Spinning-Current-Technik betrieben. Bei dieser Technik wechseln die Anschlüsse, die zum Anlegen des Biasstroms und zum Abgreifen der Hall-Spannung verwendet werden, in verschiedenen Betriebsphasen, und durch Kombination der in verschiedenen Betriebsphasen abgegriffenen Spannungen kann dann ein Offset herausgerechnet und somit reduziert werden. Dabei werden Zwei-Phasen-Spinning-Schemata und Vier-Phasen-Spinning-Schemata verwendet, wobei Vier-Phasen-Schemata im Allgemeinen eine bessere Verringerung des Offsets bereitstellt. Derartige Techniken werden häufig mit einem Choppen bei einer Frequenz entsprechend dem Wechseln der Phasen kombiniert.
Dabei ist eine Filterung nötig, um Welligkeiten in dem Ausgangssignal mit der Frequenz des Spinning-Currents (d.h. der Frequenz, mit der die Betriebsphasen wechseln) zu eliminieren oder zumindest zu verringern.
Eine konventionelle Technik hierzu ist die Verwendung einer Zwei-Phasen-Rückkopplungsschleife, was jedoch bei hohen Frequenzen, beispielsweise über 250 kHz, unzureichend sein kann.
Bei einer herkömmlichen Lösung für solche hohen Frequenzen werden parallele Kerbfilterstufen in einem Signalpfad, der mit einem Hall-Sensor gekoppelt ist, verwendet. Bei dieser Lösung können Abtasteffekte im Ausgangssignal auftreten, wenn sich das Magnetfeld schnell ändert und somit ein Eingangssignal des Signalpfades eine Stufe aufweist.
Die US 2014 / 0 077 873 A1 offenbart eine Signalverarbeitungsschaltung für einen Spinning-Current-Hall-Sensor mit zwei Signalpfaden zur Rückkopplung. Ein Signalpfad überträgt dabei das Ausgangssignal nach einem Chopperelement am Ausgang der Signalverarbeitungsschaltung als Rückkopplungssignal, während der andere Signalpfad vor dem Chopperelement abzweigt.
KURZFASSUNG
Es werden eine Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 12 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine Signalverarbeitungsschaltung bereitgestellt, umfassend:

einen Kombinierer zum Empfangen eines Ausgangssignals eines Vier-Phasen-Spinning-Current-Hall-Sensors und eines Korrektursignals und zum Kombinieren des Ausgangssignals und des Korrektursignals zu einem korrigierten Signal,
einen Hauptsignalpfad, der eingerichtet ist, das korrigierte Signal zu empfangen und ein Ausgangssignal auszugeben,
einen zweiten Signalpfad, der von einem Knoten innerhalb des Hauptsignalpfads abzweigt und eingerichtet ist, ein erstes Rückkopplungssignal bereitzustellen, wobei der zweite Signalpfad eine geringere Signallaufzeit aufweist als der Hauptsignalpfad, wobei der Hauptsignalpfad einen Spannungs/Stromwandler, dem Spannung/Stromwandler nachgeschaltete Strombereichs-Komponenten und einen Strom/Spannungswandler umfasst, wobei der Knoten zwischen dem Spannungs/Stromwandler und dem Strom/Spannungswandler liegt, und wobei der zweite Signalpfad einen weiteren Strom/Spannungswandler umfasst, und
eine Verarbeitungseinrichtung, welche eingerichtet ist, das Korrektursignal zur Verringerung von Welligkeiten in dem Ausgangssignal auf Basis des ersten Rückkopplungssignals und des Ausgangssignals als zweites Rückkopplungssignal zu erzeugen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zur Signalverarbeitung bereitgestellt, umfassend:

Bereitstellen eines zweiten Rückkopplungssignals von einem Ausgang eines Hauptsignalpfades, der mit einem Vier-Phasen-Spinning-Current-Hall-Sensor gekoppelt ist, Bereitstellen eines ersten Rückkopplungssignals, welches von einem Knoten innerhalb des Hauptsignalpfades abgeleitet ist, wobei das erste Rückkopplungssignal mit einer geringeren Signallaufzeit bereitgestellt wird als das zweite Rückkopplungssignal, wobei der Hauptsignalpfad einen Spannungs/Stromwandler, dem Spannung/Stromwandler nachgeschaltete Strombereichs-Komponenten und einen Strom/Spannungswandler umfasst, wobei der Knoten zwischen dem Spannungs/Stromwandler und dem Strom/Spannungswandler liegt, und wobei ein zweiter Signalpfad zum Bereitstellen des ersten Rückkopplungssignals einen weiteren Strom/Spannungswandler umfasst, und
Erzeugen eines Korrektursignals für ein Ausgangssignal des Hall-Sensors basierend auf dem ersten Rückkopplungssignal und dem zweiten Rückkopplungssignal.

Die obige Kurzfassung dient lediglich als kurzer Überblick über manche Ausführungsformen und ist nicht als einschränkend auszulegen.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm einer Magnetfeldsensorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2A und 2B zeigen Diagramme zur Veranschaulichung von Spinning-Current-Techniken.
3 zeigt ein Blockdiagramm einer Magnetfeldsensorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
4 zeigt Beispielsignale in der Magnetfeldsensorvorrichtung der 3.
5 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer Magnetfeldsensorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
6 zeigt ein Flussdiagram zur Veranschaulichung von Verfahren gemäß mancher Ausführungsbeispiele.
7 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Multiplexens, wie es bei manchen Ausführungsbeispielen zum Einsatz kommt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung und sind nicht als einschränkend auszulegen. So können bei anderen Ausführungsbeispielen manche der dargestellten Merkmale (Komponenten, Elemente, Vorgänge und dergleichen) weggelassen sein und/oder durch alternative Merkmale oder Komponenten ersetzt sein. Zusätzlich zu den explizit dargestellten und beschriebenen Merkmalen können weitere Merkmale, beispielsweise herkömmlicherweise in Magnetfeldsensorvorrichtungen verwendete Merkmale, bereitgestellt werden.
Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Beispielsweise werden manche Variationen, Abwandlungen und Alternativen nur in Bezug auf ein Ausführungsbeispiel beschrieben, um Wiederholungen zu vermeiden, können aber auch auf andere Ausführungsbeispiele angewendet werden.
Verbindungen oder Kopplungen, die im Folgenden beschrieben werden, beziehen sich auf elektrische Verbindungen oder Kopplungen, sofern nichts anderes angegeben ist. Derartige elektrische Verbindungen oder Kopplungen können modifiziert werden, beispielsweise durch Bereitstellen zusätzlicher Elemente oder durch Weglassen von Elementen, solange die grundsätzliche Funktion der elektrischen Verbindung oder Kopplung, beispielsweise die Übertragung eines Signals, die Übertragung einer Information, die Bereitstellung einer Spannung oder die Bereitstellung eines Stroms, nicht wesentlich geändert wird.
Die 1 zeigt eine Magnetfeldsensorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, welche eine Signalverarbeitungsschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel beinhaltet.
Als Magnetfeldsensor weist die Magnetfeldsensorvorrichtung der 1 einen Hall-Sensor 10 auf. Der Hall-Sensor 10 wird mit einer Spinning-Current-Technik betrieben, bei Implementierungen mit einer Vier-Phasen-Spinning-Current-Technik, wie sie in der Beschreibungseinleitung kurz erwähnt wurde und wie sie weiter unten unter Bezugnahme auf die 2A und 2B auch noch näher erläutert werden wird. Die hierfür verwendeten Schaltungskomponenten wie Schalter zum wahlweisen Anlegen eines Biasstroms an verschiedene Anschlüsse, entsprechende Strom- oder Spannungsquellen und Schalter zum wahlweisen Abgreifen der Hall-Spannung an verschiedenen Anschlüssen können in jeder herkömmlichen Weise implementiert werden und sind daher nicht explizit dargestellt.
Ein Ausgangssignal so des Hall-Sensors 10, d.h. die abgegriffene Hall-Spannung oder ein hiervon abgeleitetes Signal, wird einem ersten Eingang eines Addierers 11 zugeführt. An einem zweiten Eingang des Addierers 11 wird ein Korrektursignal c zugeführt, dessen Erzeugung im Folgenden näher beschrieben wird und welches zum Herausfiltern, das heißt zum Eliminieren oder zumindest Reduzieren, von Welligkeiten (auch häufig als „Ripples“ bezeichnet) dient. Der Begriff „Addierer“ ist dabei allgemein als Element zu verstehen, welches zwei Signale kombiniert, und kann die Signale beispielsweise auch subtrahieren (je nach verwendeter Vorzeichenkonvention) und kann auch allgemein als Kombinierer bezeichnet werden.
Ein so korrigiertes Ausgangssignal k des Addierers 11 wird einem Hauptsignalpfad mit einer ersten Verstärkerstufe 12, gefolgt von einer zweiten Verstärkerstufe 13, zugeführt. An einem Ausgang der zweiten Verstärkerstufe 13 ist ein Ausgangssignal o abgreifbar. Zu bemerken ist, dass wie durch die gestrichelte Linie zwischen den Verstärkern 12 und 13 angedeutet, der Hauptsignalpfad auch noch weitere dazwischengeschaltete Elemente aufweisen kann. Auch dienen die Verstärkerstufen 12 und 13 lediglich als Beispiele für mögliche Elemente in einem Signalpfad, und es sind auch andere Komponenten möglich, wie dies im Folgenden auch anhand von Beispielen erläutert werden wird.
Zur Bildung des Korrektursignals c wird ein erstes Rückkopplungssignal fb1 innerhalb des Hauptsignalpfades zwischen dem Verstärker 12 und dem Verstärker 13 abgegriffen, und ein zweites Rückkopplungssignal fb2 entsprechend dem Ausgangssignal o wird am Ausgang des Hauptsignalpfades abgegriffen. Das erste Rückkopplungssignal fb1 und das zweite Rückkopplungssignal fb2 werden einer Verarbeitung 14 zugeführt. Die Verarbeitung 14 kann eine digitale Verarbeitung umfassen, für die die Rückkopplungssignale fb1, fb2 digitalisiert werden. Das Digitalisieren kann mittels einer Nachverfolgungs- und Halteschaltung (Track-and-Hold) oder einer Abtast-Halte-Schaltung (Sample-and-Hold) gefolgt von einem Analog-Digital-Wandler erfolgen, wobei hier mittels eines Multiplexers auch eine einzige derartige Schaltung für beide Rückkopplungssignale fb1, fb2 benutzt werden kann. Beispiele hierfür werden später noch näher erläutert. Als Digital-Analog-Wandler kann ein 1-Bit-Digital-Analog-Wandler eingesetzt werden. Eine solche digitale Verarbeitung kann mittels jeglicher Komponenten implementiert sein, die die Analog-Digital-Wandlung der Signale fb1, fb2, die digitale Verarbeitung der so gewandelten Signale sowie die Digital-Analog-Wandlung des Ergebnisses, um das Korrektursignal c zu bilden, ermöglichen. Beispielsweise können 1-Bit- oder Mehrbit-Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandler, Signalprozessoren, Logikschaltungen, Zähler, Vielzweckprozessoren und dergleichen verwendet werden.
Bei einer Vier-Phasen-Spinning-Current-Technik kann das erste Rückkopplungssignal fb1 aus zwei aufeinanderfolgenden Phasen kombiniert werden, während das zweite Rückkopplungssignal fb2 über alle vier Phasen kombiniert wird, um das Korrektursignal c zu bilden.
Da das Rückkopplungssignal fb1 innerhalb des Hauptsignalpfades abgegriffen wird, ist hier eine schnellere Rückkopplung möglich als beim Signal fb2, was bei manchen Ausführungsbeispielen, insbesondere bei hohen Frequenzen, eine bessere Verringerung von Welligkeiten als bei einer einfachen Rückkopplung vom Ausgang des Hauptsignalpfades führen kann. Durch die digitale Verarbeitung kann eine einfache Implementierung ermöglicht werden. So kann die digitale Verarbeitung durch einfaches Inkrementieren und Dekrementieren des Korrektursignals in Abhängigkeit von den mittels einer 1-Bit-Wandlung digitalisierten Rückkopplungssignalen fb1, fb2 vornehmen. Beispiele hierfür werden ebenfalls später noch näher erläutert. Das Korrektursignal c kann dann durch eine Digital-Analog-Wandlung am Ausgang der Verarbeitung 14 erzeugt werden.
Bevor die unter Bezugnahme auf 1 erläuterten Herangehensweisen mit zwei Rückkopplungssignalen und digitaler Verarbeitung anhand der 3 bis 5 näher erläutert werden, soll nun unter Bezugnahme auf die 2A und 2B noch die Spinning-Current-Technik, wie sie bei verschiedenen Ausführungsbeispielen zum Einsatz kommt, näher erläutert werden.
Dabei zeigt die 2A eine Zwei-Phasen-Spinning-Current-Technik, während die 2B eine Vier-Phasen-Spinning-Current-Technik zeigt.
Es ist zu bemerken, dass die in der 2 dargestellten Signale wie auch in weiteren Figuren dargestellte Signale nur zur Veranschaulichung dienen, und tatsächliche Signalverläufe von der genauen Implementierung und auch von einem angelegten Magnetfeld, das von dem Hall-Sensor gemessen wird, abhängen können.
In der 2A ist schematisch ein Hall-Sensor 20 in zwei Phasen dargestellt und mit dem Bezugszeichen 20A bzw. 20B bezeichnet, wobei die Phasen auch mit PH1 und PH2 bezeichnet sind. Der Hall-Sensor ist dabei als Quadrat dargestellt, wobei an zwei Ecken des gegenüberliegenden Quadrats ein erster Strom eingeprägt wird und an den anderen zwei gegenüberliegenden Ecken dann die Hall-Spannung abgegriffen wird. Gestrichelte Pfeile für die Hall-Sensoren 20A, 20B zeigen die Richtung des Biasstroms in den zwei Phasen PH1, PH2.
Eine Kurve 21 zeigt ein Beispiel für ein sich ergebendes Signal, und eine Kurve 22 zeigt den Offset. Durch ein Verarbeitungssignal C kann, wie in einer Kurve 23 dargestellt, eine Glättung des Signals erreicht werden, um Welligkeiten zu beseitigen, während der Offset wie durch eine Kurve 24 repräsentiert gering bleibt.
Die 2B zeigt eine Vier-Phasen-Spinning-Current-Technik. Hier wird ein Hall-Sensor in vier Phasen PH1-PH4 mit den Bezugszeichen 25A bis 25D gekennzeichnet, wobei gestrichelte Pfeile wiederum die Richtung des Biasstroms angeben. Während in 2A der Biasstrom in zwei zueinander senkrechten Richtungen eingeprägt wird, wird in der 2B der Biasstrom auch noch für jede Richtung (in den 2A und 2B senkrecht und waagerecht dargestellt) mit zwei verschiedenen Polaritäten eingeprägt, was insgesamt vier Phasen ergibt.
Ein sich ergebendes Signal ist in einer Kurve 26 dargestellt, wobei hier ein Offset wie durch eine Kurve 27 dargestellt stärker reduziert ist als bei der Kurve 22 der 2A. Durch das Korrektursignal c kann hier wie durch eine Kurve 28 dargestellt wiederum eine Glättung des Signals erreicht werden, das heißt die Welligkeiten können eliminiert oder zumindest reduziert werden, während der Offset wie durch eine Kurve 29 dargestellt niedrig bleibt.
Wenn die Hall-Spannungen in den Phasen 25A, 25B, 25C bzw. 25D mit V1, V2, V3 und V4 bezeichnet werden, gilt für die Hall-Spannung V_Hall, die durch das Magnetfeld hervorgerufen wird, folgendes: $VHa 11 = V 1 - Vos 1 - Vos 3$
$VHa 11 = V2+Vos 1 - Vos 3$
$VHa 11 = V3 - Vos2+Vos 3$
$VHa 11 = V4+Vos2+Vos 3$
Vos1, Vos2 sind dabei Offsets, die von unterschiedlichen Widerständen in den beiden entgegengesetzten Richtungen von jeweils zwei aufeinanderfolgenden Phasen herrühren, während Vos3 ein Anteil ist, der durch die Anisotropie des Sensors (unterschiedliches Verhalten in den Phasen 25A, 25C bzw. unterschiedliches Verhalten in den Phasen 25B, 25D) herrührt.
Die Offsets Vos1 bis Vos3 können aus den Gleichungen wie folgt berechnet werden: $Vos 1 = (V 1 - V 2) / 2$
$Vos2 = (V3 - V4) / 2$
$Vos 1 = (V 1 + V 2 - V 3 - V 4) / 4$
Wie ersichtlich kann dann die eigentliche Hall-Spannung VHall und somit das gemessene Magnetfeld befreit von den Offsets Vos1-Vos3 mittels der Gleichungen 1 bis 4 aus jeder der Spannungen V1 bis V4 bestimmt werden.
Bei Ausführungsbeispielen dient das langsamere Rückkopplungssignal fb2 zur Berechnung des Offsets Vos3, während das Rückkopplungssignal fb1 zur Berechnung der Offsets Vos1 und Vos2 dient.
Durch Kombinieren der Offsets in jeder Phase entsprechend den Gleichungen 1 bis 4 kann dann das Korrektursignal c bestimmt werden.
Die 3 zeigt ein Blockdiagramm einer Magnetfeldsensorvorrichtung mit einer Signalverarbeitungsschaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Das Ausführungsbeispiel der 3 umfasst einen Hall-Sensor 30 mit einer nachgeschalteten Signalverarbeitungsschaltung. Der Hall-Sensor 30 wird wie bereits für den Hall-Sensor 10 der 1 beschrieben mit einem Spinning-Current-Schema betrieben, bei dem Ausführungsbeispiel der 3 mit einem Vier-Phasen-Spinning-Current-Schema.
Der Hall-Sensor 30 gibt eine Hall-Spannung so an einen Addierer 314 aus, der dem Addierer 11 der 1 entspricht.
Der Addierer 314 empfängt zudem ein Korrektursignal c und kombiniert dieses mit dem Signal so zu einem korrigierten Signal k. Bei dem Beispiel der 3 sind die Signale so, c und k jeweils Spannungssignale. Während die Signale mit einzelnen Pfeilen bezeichnet sind, können Sie auch differentielle Signale sein. So kann das Signal so eine differentielle Hall-Spannung sein, die wie unter Bezugnahme auf die 2 erläutert an zwei gegenüberliegenden Punkten, beispielsweise Ecken, des Hall-Sensors 30 abgegriffen wird.
Das Signal k wird einem Hauptsignalpfad 31 zugeführt, der dann ein Ausgangssignal o entsprechend dem Signal oder 1 ausgibt. Der Hauptsignalpfad o umfasst einen Spannungs/Strom(V/I)-Wandler 32, eine oder mehrere Verarbeitungseinrichtungen 33, die im Strombereich arbeiten, das heißt dass von dem Strom/Spannungswandler 32 benutzte Stromsignal nutzen, sowie einen Strom/Spannungswandler 34, der das von der Verarbeitungseinrichtung 33 ausgegebene Stromsignal in das Spannungssignal o wandelt.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Spannungs/Stromwandler 32 beispielsweise einen Transkonduktanzverstärker oder mehrere Transkonduktanzverstärker umfassen. Der Spannungs/Stromwandler 32 weist eine Signallaufzeit t_d1 auf. Die Verarbeitungseinrichtung 33 kann beispielsweise einen oder mehrere Stromspiegel umfassen. Die Verarbeitungseinrichtung 33 weist eine Signallaufzeit t_d2 auf. Der Strom/Spannungswandler 34 kann beispielsweise als Transimpedanzverstärker implementiert sein und weist eine Signallaufzeit t_d3 auf, sodass eine gesamte Signallaufzeit, auch als Latenz bezeichnet, des Hauptsignalpfades t_d1 + t_d2 + t_d3 beträgt.
Die Komponenten 32, 33 und 34 sind jedoch nur ein Beispiel, und bei anderen Ausführungsbeispielen können auch andere Komponenten, beispielsweise im Spannungsbereich arbeitende Komponenten, verwendet werden.
Zwischen dem Spannungs/Stromwandler 32 und der Verarbeitungseinrichtung 33 wird das Signal abgegriffen und einem Strom/Spannungswandler 35 zugeführt, der einen zweiten Signalpfad 311 zur Bereitstellung eines ersten Rückkopplungssignals fb1 mit geringerer Signallaufzeit bereitstellt. Der Strom/Spannungswandler 35 kann ebenfalls als Transimpedanzverstärker eingerichtet sein und weist eine Signallaufzeit t_d4 auf. Dabei ist t_d4 deutlich kleiner als die Summe von t_d2 und t_d3, beispielsweise mindestens um einen Faktor 2, mindestens um einen Faktor 3 oder mindestens um einen Faktor 5 kleiner. Der zweite Signalpfad 311 kann auch als Replikapfad zu dem Hauptsignalpfad 31 bezeichnet werden und weist in gewisser Weise ein ähnliches Verhalten auf (beispielsweise gibt er ebenfalls wiederum ein Spannungssignal aus), weist jedoch eine kürzere Signallaufzeit auf. In dem Beispiel der 3 ist beispielsweise die Verarbeitungseinrichtung 33 weggelassen, während der Strom/Spannungswandler 35 entsprechend zu dem Strom/Spannungswandler 34 aufgebaut sein kann, aber auch ein einfacherer Strom/Spannungswandler mit geringerer Signallaufzeit sein kann. Das Signal an den Ausgängen der Strom/Spannungswandler 34, 35 kann jeweils mit einer Chopperfrequenz tchop entsprechend der Frequenz des Spinning-Current-Verfahrens gechoppt werden. Dies wird durch Chopper 312, 313 in 3 angedeutet.
Das Ausgangssignal des zweiten Signalpfades 311 wird als das erste Rückkopplungssignal fb1 einem Multiplexer 36 mit nachgeschalteter Nachverfolgungs- und Halteeinrichtung 37 (T&H, vom englischen „track and hold“) zugeführt. Die Nachverfolgungs- und Halteeinrichtung 37 arbeitet mit der gleichen Frequenz wie die Spinning-Current-Technik, und der Multiplexer 36 schaltet zwischen dem Signal fb1 und dem Signal fb2 um, beispielsweise nach jedem Durchlauf aller vier Phasen. Dabei wird das Signal fb1 dazu benutzt, letztendlich Zweiphasen-Welligkeiten zu kompensieren (verursacht durch die entgegengesetzten Richtungen des Stroms, siehe 2A und 2B), während das Rückkopplungssignal fb2 dazu benutzt wird, die Welligkeiten zu kompensieren, die zusätzlich durch die zueinander senkrechten Richtungen des Biasstroms verursacht wird.
Das Ausgangssignal der Nachverfolgen- und Halteeinrichtung 37 wird von einem Analog-Digital-Wandler 38, in dem Beispiel der 3 ein 1-Bit-Quantisierer, digitalisiert und von einem digitalen Signalprozessor weiterverarbeitet. Der 1-Bit-Quantisierer kann im Wesentlichen als Komparator arbeiten, der seine Eingangssignale mit einem Schwellenwert vergleicht und in Abhängigkeit von dem Vergleich eine 0 oder eine 1 angibt. Bei der Verwendung differentieller Eingangssignale für den Komparator kann der Schwellenwert als differentiell 0V gewählt sein (d.h. Spannungsdifferenz 0 zwischen den differentiellen Eingangssignalen). Bei einem einpoligen Signal gegenüber einem Bezugspotenzial kann ein 0V bei einem differentiellen Signal entsprechender Schwellenwert gewählt werden. Der digitale Signalprozessor 39 errechnet dabei aus den Abtastwerten eine digitale Version des Kompensationssignals c. Wie später unter Bezugnahme auf die 5 erläutert kann der digitale Signalprozessor 39 dabei Zähler beinhalten. Es sind jedoch auch komplexere Berechnungen möglich. Grundlage sind dabei die oben unter Bezugnahme auf die 2B erläuterten Gleichungen (1) bis (4), aus welchen das Nutzsignal und der Offset berechenbar sind und aus welchen somit der Offset kompensiert werden kann.
Das Ausgangssignal des digitalen Signalprozessors 39 wird dann von einem Digital-Analog-Wandler 310 digital-analoggewandelt, um das Korrektursignal c zu bilden.
Zur weiteren Erläuterung zeigt die 4 Beispiele für die Signale so, c und k der 3. Dabei zeigt eine Kurve 40 ein Beispiel für das von dem Hall-Sensor 30 ausgegebene Signal so.
Eine Kurve 41 zeigt ein Beispiel für den Verlauf eines entsprechenden Korrektursignals c, der im Wesentlichen invers zu den Welligkeiten der Kurve 40 ist. Eine Kurve 42 zeigt ein entsprechendes Beispiel für das korrigierte Signal k, bei dem die Welligkeiten unterdrückt sind.
Die 5 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer Magnetfeldsensorvorrichtung mit einer Signalverarbeitungsschaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Magnetfeldsensorvorrichtung der 5 umfasst einen Hall-Sensor 50, welcher mit einer Vier-Phasen-Spinning-Current-Technik betrieben wird und eine Hall-Spannung so ausgibt. Die Hall-Spannung so wird einem Addierer 51 zugeführt, dessen Funktion den Addierern 11 der 1 sowie 311 der 3 entspricht. Der Addierer 51 kombiniert das Signal so mit einem Korrektursignal c, um ein korrigiertes Signal k auszugeben.
Das korrigierte Signal k wird einem Transkonduktanzverstärker 52 zugeführt, der es in ein Stromsignal wandelt. Dieses Stromsignal wird einem ersten Transistor 55 einer Folge von ersten Stromspiegeln 53 zugeführt, in der 5 n Stromspiegeln, die ein Beispiel für eine Verarbeitungseinrichtung im Strombereich darstellen.
Ein Ausgang der n ersten Stromspiegel 53 ist mit einem Eingang eines Transimpedanzverstärkers 54 verbunden, der das Ausgangssignal o als Spannungssignal erzeugt und auch ein zweites Feedbacksignal fb2 entsprechend dem Ausgangssignal o ausgibt.
Des Weiteren dient der Transistor 55 als erster Transistor einer Folge zweiter Stromspiegel 56, wobei hier m zweite Stromspiegel 56 bereitgestellt sind. m ist dabei bei manchen Ausführungsbeispielen kleiner als n, um einen zweiten Signalpfad mit geringerer Signallaufzeit bereitzustellen. Ein Ausgang der zweiten Stromspiegel 56 wird einem Strom/Spannungswandler 57 zugeführt, welcher im Beispiel der 5 im Wesentlichen durch einen Widerstand, der mit einer Gleichtaktspannung Vcm verbunden ist, gebildet wird. Der Ausgangsstrom der zweiten Stromspiegel 56 bewirkt einen Spannungsabfall über den Widerstand und somit eine Strom-Spannungswandlung. Dieser Strom/Spannungswandler 57 kann eine geringere Signallaufzeit aufweisen als der Transimpedanzverstärker 54. Insgesamt weist bei dem Ausführungsbeispiel der 5 ein Hauptsignalpfad durch die ersten Stromspiegel 53 und den Transimpedanzverstärker 54, der das zweite Rückkopplungssignal fb2 ausgibt, eine größere Signallaufzeit auf als der Signalpfad durch die zweiten Stromspiegel 56 und den Strom/Spannungswandler 57, der ein erstes Rückkopplungssignal fb1 ausgibt.
Die Rückkopplungssignale fb1 und fb2 werden einer Multiplex-Nachverfolgungs- und Halteeinrichtung 59 zugeführt, deren Funktion den Multiplexer 56 und der Nachverfolgungs- und Halteeinrichtung der 3 entspricht. Das von der Einrichtung 59 ausgegebene Signal wird von einem Analog-Digital-Wandler 510, beispielsweise einem 1-Bit-Quantisierer, digitalisiert und einer digitalen Verarbeitungseinrichtung zugeführt, die beispielsweise mittels eines digitalen Signalprozessors wie dem digitalen Signalprozessor 39 der 3 implementiert sein kann.
Das digitale Signal wird mit einer Multiplexerfunktion 511 gemultiplext und dabei in die Abtastwerte, die dem digitalisierten Rückkopplungssignal fb1, und Abtastwerte, die dem digitalen Rückkopplungssignal fb2 entsprechen, aufgeteilt. Die Abtastwerte, die dem zweiten Rückkopplungssignal fb2 entsprechen, steuern einen Vier-Phasen-Zähler 513, der in Abhängigkeit von einem Vergleich der Abtastwerte mit einem Schwellenwert, der einem Mittelwert entsprechen kann, herauf- oder herunterzählt. Die Richtung des Herauf- oder Herunterzählens kann in Abhängigkeit von der Abtastphase gewählt werden, sodass im Wesentlichen eine Berechnung von Vos3 gemäß der Gleichung (7) erfolgt. In ähnlicher Weise werden die Abtastwerte, die dem ersten Rückkopplungssignal fb1 entsprechen, einem Zwei-Phasen-Zähler 512 zugeführt, der durch Herauf- und Herunterzählen eine Berechnung im Wesentlichen von Vos1 und/oder Vos2 entsprechend den Gleichungen (5) und (6) vornimmt. Die Ausgaben der Zähler 512, 513 werden mit einer Additionsfunktion 514 addiert und mittels eines Digital-Analog-Wandlers 515 in das analoge Korrektursignals c gewandelt. Die Zähler 512, 513 erzeugen dabei bei einer Implementierung in einer Mittenstellung eines Aussteuerbereichs der Rückkopplungssignale fb1, fb2 ein differentielles 0-Signal, so dass die Mittenstellung nichts zum Korrektursignal c beiträgt. Des Weiteren erzeugen die Zähler 512, 513 +/- differentielle Signale zur Kompensation der Welligkeiten, die dann von dem Digital-Analog-Wandler 515 in entsprechende Anteile des Korrektursignals c gewandelt werden.
Die Funktion des Multiplexers 36 der 3 oder der Multiplex- und Nachverfolgungs- und Halteeinrichtung 59 der 5 wird anhand der 7 noch näher erläutert.
Die 7 zeigt den Betrieb des Spinning-Hall-Sensors der 2B über einen längeren Zeitraum, wobei die Bezugszeichen 25A bis 25D die Hall-Sensoren in den entsprechenden Phasen PH1 bis PH4 der 2B bezeichnen. Für jeden Durchgang durch alle vier Phasen wird entweder das Signal fb2 oder das Signal fb1 weitergeleitet. Auf Basis des Signals fb2 (fb2 multiplexed in 7) wird eine Berechnung auf Basis aller Phasen, beispielsweise die Berechnung von Vos3 entsprechend Gleichung (7), durchgeführt, während auf Basis des Signals fb1 Berechnungen auf Basis zweier Phasen durchgeführt werden (PH1/PH2 multiplexed bzw. PH3/PH4 multiplexed), beispielsweise entsprechend den Gleichungen (5) und (6). Es sind jedoch auch andere Multiplexing-Schemata möglich. Beispielsweise kann während jeder Phase der Multiplexer umgestellt werden, sodass laufend beide Rückkopplungssignale fb1, fb2 ausgewertet werden. Somit dient das Schema der 7 lediglich der Veranschaulichung. Da fb2 über sämtliche Phasen gemeinsam ausgewertet wird, entspricht dies einer Auswertung mit der Chopper-Frequenz.
Zu bemerken ist, dass die Berechnung das Korrektursignals c mittels Zählern nur ein Beispiel ist, und auch andere Möglichkeiten zur Berechnung des Korrektursignals c im Wesentlichen auf der Grundlage der Gleichungen (5) bis (7) verwendet werden können, beispielsweise Herangehensweisen, die Akkumulatoren verwenden.
Die 6 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß mancher Ausführungsbeispiele. Das Verfahren der 6 kann beispielsweise mit den unter Bezugnahme auf die 1, 3 und 5 diskutierten Magnetfeldsensorvorrichtungen ausgeführt werden, kann aber auch in anderen Magnetfeldsensorvorrichtungen implementiert werden. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird das Verfahren der 6 unter Bezugnahme auf die obige Beschreibung der Vorrichtungen beschrieben.
Bei 60 umfasst das Verfahren ein Bereitstellen eines zweiten Rückkopplungssignals von einem Ausgang eines Hauptsignalpfades, der mit einem Hall-Sensor gekoppelt ist, wobei der Hall-Sensor mit einem Spinning-Current-Verfahren betrieben wird. Dies entspricht der Bereitstellung des Rückkopplungssignals fb2 der 1, 3 und 5.
Bei 61 umfasst das Verfahren ein Bereitstellen eines ersten Rückkopplungssignals, welches von einem Zwischenknoten des Hauptsignalpfades abgeleitet wird (beispielsweise von dem Knoten zwischen den Komponenten 12 und 13 der 1, den Komponenten 32 und 33 der 3 oder von dem Transistor 55 der 5). Bei Ausführungsbeispielen weist das erste Rückkopplungssignal (fb1) dadurch eine geringere Signallaufzeit auf als das zweite Rückkopplungssignal (fb2).
Bei 62 umfasst das Verfahren ein Verarbeiten des ersten und zweiten Rückkopplungssignals, insbesondere ein digitales Verarbeiten, um ein Korrektursignal (beispielsweise das Korrektursignal c der 1, 3 und 5) zu bilden. Das Verarbeiten kann dabei wie oben beschrieben auf Basis der Gleichungen (5) des (7) beispielsweise mittels Zählern wie in 5 dargestellt erfolgen. Auch die übrigen unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschriebenen Varianten und Abwandlungen können in entsprechender Weise auch auf das Verfahren angewendet werden.
Zu bemerken ist, dass das Bereitstellen des ersten und zweiten Feedbacksignals bei 60 und 61 im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen kann, wie in den verschiedenen Magnetfeldsensorvorrichtungen gezeigt, sodass die in 6 dargestellte Reihenfolge der verschiedenen Vorgänge hier nicht als einschränkend auszulegen ist.
Manche Ausführungsbeispiele werden durch die folgenden Beispiele definiert:

Beispiel 1. Signalverarbeitungsschaltung, umfassend:
- einen Kombinierer zum Empfangen eines Ausgangssignals eines Vier-Phasen-Spinning-Current-Hall-Sensors und eines Korrektursignals und zum Kombinieren des Ausgangssignals und des Korrektursignals zu einem korrigierten Signal,
- einen Hauptsignalpfad, der eingerichtet ist, das korrigierte Signal zu empfangen und ein Ausgangssignal auszugeben,
- einen zweiten Signalpfad, der von einem Knoten innerhalb des Hauptsignalpfads abzweigt und eingerichtet ist, ein erstes Rückkopplungssignal bereitzustellen, wobei der zweite Signalpfad eine geringere Signallaufzeit aufweist als der Hauptsignalpfad, wobei der Hauptsignalpfad einen Spannungs/Stromwandler, dem Spannung/Stromwandler nachgeschaltete Strombereichs-Komponenten und einen Strom/Spannungswandler umfasst, wobei der Knoten zwischen dem Spannungs/Stromwandler und dem Strom/Spannungswandler liegt, und
- wobei der zweite Signalpfad einen weiteren Strom/Spannungswandler umfasst, und
- eine Verarbeitungseinrichtung, welche eingerichtet ist, das Korrektursignal zur Verringerung von Welligkeiten in dem Ausgangssignal auf Basis des ersten Rückkopplungssignals und des Ausgangssignals als zweites Rückkopplungssignal zu erzeugen.

Beispiel 2. Signalverarbeitungsschaltung nach Beispiel 1, wobei die Verarbeitungseinrichtung einen Analog-Digital-Wandler, eine Digitalschaltung zum Bestimmen einer digitalen Version des Korrektursignals und einen Digital-Analog-Wandler zum Bereitstellen des Korrektursignals aus der digitalen Version des Korrektursignals umfasst.
Beispiel 3. Signalverarbeitungsschaltung nach Beispiel 2, wobei die Verarbeitungsschaltung eine Multiplexereinrichtung zum Empfangen des ersten Rückkopplungssignals und des zweiten Rückkopplungssignals und zum wahlweisen Weitergeben des ersten Rückkopplungssignals oder des zweiten Rückkopplungssignals an folgende Komponenten der Verarbeitungseinrichtung umfasst.
Beispiel 4. Signalverarbeitungsschaltung nach Beispiel 3, wobei die Verarbeitungseinrichtung eine der Multiplexereinrichtung nachgeschaltete Nachverfolgungs- und Halteeinrichtung umfasst, deren Ausgang mit einem Eingang des Digital-Analog-Wandlers gekoppelt ist.
Beispiel 5. Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Beispiele 2 bis 4, wobei die Digitalschaltung einen Zwei-Phasen-Zähler, welcher auf Basis des ersten Rückkopplungssignals eine erste Komponente der digitalen Version des Korrektursignals bestimmt, und einen Vier-Phasen-Zähler, welcher eingerichtet ist, auf Basis des zweiten Rückkopplungssignals eine zweite Komponente der digitalen Version des Korrektursignals zu bestimmen, und eine Additionskomponente, welche eingerichtet ist, die erste und zweite Komponente zusammenzufassen, umfasst.
Beispiel 6. Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Beispiele 1 bis 5, wobei die Verarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, auf Basis des ersten Rückkopplungssignals eine erste Offsetkomponente zu bestimmen, und auf Basis des zweiten Rückkopplungssignals eine zweite Offsetkomponente zu bestimmen, wobei das Korrektursignal auf der ersten Offsetkomponente und der zweiten Offsetkomponente beruht.
Beispiel 7. Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Beispiele 1-6, wobei die Strombereichs-Komponenten eine erste Anzahl von Stromspiegeln umfassen.
Beispiel 8. Signalverarbeitungsschaltung nach Beispiel 7, wobei der zweite Signalpfad eine zweite Anzahl von Stromspiegeln umfasst.
Beispiel 9. Signalverarbeitungsschaltung nach Beispiel 8, wobei die erste Anzahl von Stromspiegeln und die zweite Anzahl von Stromspiegeln einen gemeinsamen Eingangstransistor aufweisen.
Beispiel 10. Signalverarbeitungsschaltung nach Beispiel 8 oder 9, wobei die zweite Anzahl kleiner ist als die erste Anzahl.
Beispiel 11. Magnetfeldsensorvorrichtung, umfassend:

eine Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Beispiele 1 bis 10, und
den Vier-Phasen-Spinning-Current-Hall-Sensor.

Beispiel 12. Verfahren zur Signalverarbeitung, umfassend:

Bereitstellen eines zweiten Rückkopplungssignals an einem Ausgang eines Hauptsignalpfades, der ein Vier-Phasen-Spinning-Current-Hall-Signal empfängt,
Bereitstellen eines ersten Rückkopplungssignals, welches von einem Knoten innerhalb des Hauptsignalpfades abgeleitet ist, wobei das erste Rückkopplungssignal mit einer geringeren Signallaufzeit bereitgestellt wird als das zweite Rückkopplungssignal, wobei der Hauptsignalpfad einen Spannungs/Stromwandler, dem Spannung/Stromwandler nachgeschaltete Strombereichs-Komponenten und einen Strom/Spannungswandler umfasst, wobei der Knoten zwischen dem Spannungs/Stromwandler und dem Strom/Spannungswandler liegt, und wobei ein zweiter Signalpfad zum Bereitstellen des ersten Rückkopplungssignals einen weiteren Strom/Spannungswandler umfasst, und
Erzeugen eines Korrektursignals für das Vier-Phasen-Spinning-Current-Hall-Signal basierend auf dem ersten Rückkopplungssignal und dem zweiten Rückkopplungssignal.

Beispiel 13. Verfahren nach Beispiel 12, wobei das Erzeugen des Korrektursignals durch eine zumindest teilweise digitale Verarbeitung erfolgt.
Beispiel 14. Verfahren nach Beispiel 12 oder 13, weiter umfassend Empfangen des ersten Rückkopplungssignals und Multiplexen zum wahlweisen Weitergeben des ersten Rückkopplungssignals oder des zweiten Rückkopplungssignals an eine folgende Verarbeitung.
Beispiel 15. Verfahren nach Beispiel 14, wobei das wahlweise Weitergeben an eine Nachverfolgungs- und Halteeinrichtung mit nachgeschaltetem Analog-Digital-Wandler erfolgt.
Beispiel 16. Verfahren nach einem der Beispiele 12 bis 15, wobei das Erzeugen des Korrektursignals ein erstes Zählen auf Basis des ersten Rückkopplungssignals zum Bestimmen einer ersten Komponente und ein zweites Zählen auf Basis des zweiten Rückkopplungssignals zum Bestimmen einer zweiten Komponente und ein Zusammenfassen der ersten und zweiten Komponente umfasst.
Beispiel 17. Verfahren nach einem der Beispiele 12 bis 16, wobei das Erzeugen des Korrektursignals ein Bestimmen einer ersten Offsetkomponente auf Basis des ersten Rückkopplungssignals und einer zweiten Offsetkomponente auf Basis des zweiten Rückkopplungssignals umfasst, wobei das Korrektursignal auf der ersten Offsetkomponente und der zweiten Offsetkomponente beruht.
Beispiel 18. Verfahren nach einem der Beispiele 12 bis 17, wobei
das Bereitstellen des zweiten Rückkopplungssignals ein Spannungs/Stromwandeln zum Erzeugen eines Stromsignals, eine Verarbeitung des Stromsignals im Strombereich zum Erzeugen eines verarbeiteten Stromsignals und ein
Strom/Spannungswandeln des verarbeiteten Stromsignals umfasst, und
das Bereitstellen des ersten Rückkopplungssignals ein weiteres Strom/Spannungswandeln basierend auf dem Stromsignal umfasst.
Obgleich in dieser Beschreibung spezifische Ausführungsbeispiele illustriert und beschrieben wurden, werden Personen mit üblichem Fachwissen erkennen, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Implementierung als Substitution für die spezifischen Ausführungsbeispiele, die in dieser Beschreibung gezeigt und beschrieben sind, ohne von dem Umfang der gezeigten Erfindung abzuweichen, gewählt werden können. Es ist die Intention, dass diese Anmeldung alle Adaptionen oder Variationen der spezifischen Ausführungsbeispiele, die hier diskutiert werden, abdeckt. Daher ist es beabsichtigt, dass diese Erfindung nur durch die Ansprüche und die Äquivalente der Ansprüche beschränkt ist.

Claims

Signalverarbeitungsschaltung, umfassend: einen Kombinierer (11; 314; 51) zum Empfangen eines Ausgangssignals (so) eines Vier-Phasen-Spinning-Current-Hall-Sensors (10; 30; 50) und eines Korrektursignals (c) und zum Kombinieren des Ausgangssignals (so) und des Korrektursignals (c) zu einem korrigierten Signal (k), einen Hauptsignalpfad (31), der eingerichtet ist, das korrigierte Signal (k) zu empfangen und ein Ausgangssignal (o) auszugeben, einen zweiten Signalpfad (311), der von einem Knoten innerhalb des Hauptsignalpfads (31) abzweigt und eingerichtet ist, ein erstes Rückkopplungssignal (fb1) bereitzustellen, wobei der zweite Signalpfad (311) eine geringere Signallaufzeit aufweist als der Hauptsignalpfad (31), wobei der Hauptsignalpfad einen Spannungs/Stromwandler (32; 52), dem Spannung/Stromwandler (32) nachgeschaltete Strombereichs-Komponenten (33; 55, 53) und einen Strom/Spannungswandler (34) umfasst, wobei der Knoten zwischen dem Spannungs/Stromwandler (32) und dem Strom/Spannungswandler (34) liegt, und wobei der zweite Signalpfad einen weiteren Strom/Spannungswandler (35) umfasst, und eine Verarbeitungseinrichtung (14), welche eingerichtet ist, das Korrektursignal (c) zur Verringerung von Welligkeiten in dem Ausgangssignal (so) auf Basis des ersten Rückkopplungssignals (fb1) und des Ausgangssignals (o) als zweites Rückkopplungssignal (fb2) zu erzeugen.
Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1, wobei die Verarbeitungseinrichtung (14) einen Analog-Digital-Wandler (38; 510), eine Digitalschaltung (39; 511-514) zum Bestimmen einer digitalen Version des Korrektursignals und einen Digital-Analog-Wandler (310; 515) zum Bereitstellen des Korrektursignals (c) aus der digitalen Version des Korrektursignals umfasst.
Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 2, wobei die Verarbeitungsschaltung eine Multiplexereinrichtung (36) zum Empfangen des ersten Rückkopplungssignals (fb1) und des zweiten Rückkopplungssignals (fb2) und zum wahlweisen Weitergeben des ersten Rückkopplungssignals (fb1) oder des zweiten Rückkopplungssignals (fb2) an folgende Komponenten der Verarbeitungseinrichtung (14) umfasst.
Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 3, wobei die Verarbeitungseinrichtung (14) eine der Multiplexereinrichtung (36) nachgeschaltete Nachverfolgungs- und Halteeinrichtung (37) umfasst, deren Ausgang mit einem Eingang des Digital-Analog-Wandlers (38; 510) gekoppelt ist.
Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Digitalschaltung (39; 511-514) einen Zwei-Phasen-Zähler (512), welcher auf Basis des ersten Rückkopplungssignals eine erste Komponente der digitalen Version des Korrektursignals bestimmt, und einen Vier-Phasen-Zähler (513), welcher eingerichtet ist, auf Basis des zweiten Rückkopplungssignals (fb2) eine zweite Komponente der digitalen Version des Korrektursignals zu bestimmen, und eine Additionskomponente (514), welche eingerichtet ist, die erste und zweite Komponente zusammenzufassen, umfasst.
Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Verarbeitungseinrichtung (14) eingerichtet ist, auf Basis des ersten Rückkopplungssignals (fb1) eine erste Offsetkomponente zu bestimmen, und auf Basis des zweiten Rückkopplungssignals (fb2) eine zweite Offsetkomponente zu bestimmen, wobei das Korrektursignal auf der ersten Offsetkomponente und der zweiten Offsetkomponente beruht.
Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Strombereichs-Komponenten (33, 55, 53) eine erste Anzahl von Stromspiegeln (55; 53) umfassen.
Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 7, wobei der zweite Signalpfad eine zweite Anzahl von Stromspiegeln (55, 56) umfasst.
Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 8, wobei die erste Anzahl von Stromspiegeln (55, 50) und die zweite Anzahl von Stromspiegeln (55, 56) einen gemeinsamen Eingangstransistor (55) aufweisen.
Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die zweite Anzahl kleiner ist als die erste Anzahl.
Magnetfeldsensorvorrichtung, umfassend: eine Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, und den Vier-Phasen-Spinning-Current-Hall-Sensor (10; 30; 50) .
Verfahren zur Signalverarbeitung, umfassend: Bereitstellen eines zweiten Rückkopplungssignals (fb2) an einem Ausgang eines Hauptsignalpfades (31), der ein Vier-Phasen-Spinning-Current-Hall-Signal empfängt, Bereitstellen eines ersten Rückkopplungssignals (fb1), welches von einem Knoten innerhalb des Hauptsignalpfades (31) abgeleitet ist, wobei das erste Rückkopplungssignal mit einer geringeren Signallaufzeit bereitgestellt wird als das zweite Rückkopplungssignal, wobei der Hauptsignalpfad einen Spannungs/Stromwandler (32; 52), dem Spannung/Stromwandler (32) nachgeschaltete Strombereichs-Komponenten (33; 55, 53) und einen Strom/Spannungswandler (34) umfasst, wobei der Knoten zwischen dem Spannungs/Stromwandler (32) und dem Strom/Spannungswandler (34) liegt, und wobei ein zweiter Signalpfad (311) zum Bereitstellen des ersten Rückkopplungssignals (fb1) einen weiteren Strom/Spannungswandler (35) umfasst, und Erzeugen eines Korrektursignals (c) für das Vier-Phasen-Spinning-Current-Hall-Signal basierend auf dem ersten Rückkopplungssignal und dem zweiten Rückkopplungssignal.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Erzeugen des Korrektursignals durch eine zumindest teilweise digitale Verarbeitung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, weiter umfassend Empfangen des ersten Rückkopplungssignals (fb1) und Multiplexen zum wahlweisen Weitergeben des ersten Rückkopplungssignals (fb1) oder des zweiten Rückkopplungssignals (fb2) an eine folgende Verarbeitung.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das wahlweise Weitergeben an eine Nachverfolgungs- und Halteeinrichtung (37) mit nachgeschaltetem Analog-Digital-Wandler (38) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das Erzeugen des Korrektursignals ein erstes Zählen auf Basis des ersten Rückkopplungssignals zum Bestimmen einer ersten Komponente und ein zweites Zählen auf Basis des zweiten Rückkopplungssignals (fb2) zum Bestimmen einer zweiten Komponente und ein Zusammenfassen der ersten und zweiten Komponente umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das Erzeugen des Korrektursignals (c) ein Bestimmen einer ersten Offsetkomponente auf Basis des ersten Rückkopplungssignals (fb1) und einer zweiten Offsetkomponente auf Basis des zweiten Rückkopplungssignals (fb2) umfasst, wobei das Korrektursignal (c) auf der ersten Offsetkomponente und der zweiten Offsetkomponente beruht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei das Bereitstellen des zweiten Rückkopplungssignals (fb2) ein Spannungs/Stromwandeln zum Erzeugen eines Stromsignals, eine Verarbeitung des Stromsignals im Strombereich zum Erzeugen eines verarbeiteten Stromsignals und ein Strom/Spannungswandeln des verarbeiteten Stromsignals umfasst, und das Bereitstellen des ersten Rückkopplungssignals (fb1) ein weiteres Strom/Spannungswandeln basierend auf dem Stromsignal umfasst.