DE10306127B4

DE10306127B4 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Festellung der Richtung eines Magnetfeldes

Info

Publication number: DE10306127B4
Application number: DE2003106127
Authority: DE
Inventors: Siegbert Steinlechner; Axel Wenzler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2023-02-15
Also published as: DE10306127A1

Abstract

Verfahren zur Feststellung der Richtung eines äußeren Magnetfeldes B unter Verwendung eines magnetoresistiven Sensors (1), mit folgenden Schritten:
– Überlagerung des äußeren Magnetfeldes B mit einem mit einer Frequenz f fluktuierenden Magnetfeld B',
– Erfassen wenigstens zweier durch die Wirkung der Magnetfelder B, B' verursachter analoger Signale des magnetoresistiven Sensors (1),
– Wandlung der analogen Signale in wenigstens zwei digitale Signale mit einer Abtastrate f_A,
– Ermittlung wenigstens zweier digitaler 180°-periodischer Signale auf der Grundlage der digitalen Signale,
– Ermittlung wenigstens zweier digitaler 360°-periodischer Signale auf der Grundlage der digitalen Signale,
– Dezimation der 180°-periodischen Signale und der 360°-periodischen Signale zum Erhalt wenigstens zweier 180°-periodischer Signale S_x, S_y und wenigstens zweier 360°-periodischer Signale D_x, D_y, deren Abtastrate jeweils um einen Faktor M reduziert ist, wobei die 360°-periodischen Signale vor der Dezimation jeweils ein Digitalfilter durchlaufenen,
– Berechnung eines über 360° eindeutigen Winkelsignals...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Schaltungsanordnungen zur Feststellung der Richtung eines Magnetfeldes nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1, 5, 6 bzw. 9.

Anordnungen bzw. Verfahren dieser Art, mit denen ein möglichst großer Winkelbereich, insbesondere 0°-360°, mit geringem Aufwand eindeutig erfassbar ist, sind aus der DE 198 39 446 A1 bekannt. Mit Hilfe von Winkelsensoren nach dem AMR-Prinzip (anisotropic magneto resistence) werden hierbei Ausgangssignale erhalten, über die die Richtung eines äußeren Magnetfeldes ermittelbar ist. AMR-Sensoren herkömmlicher Bauart weisen einen Eindeutigkeitsbereich von 180° auf. In der DE 198 39 446 A1 werden in einer Weiterentwicklung der AMR-Sensoren Strombahnen auf ein Sensorsubstrat integriert und damit ein zusätzliches (Hilfs-)Magnetfeld erzeug.

Die auf diese Weise erhaltenen Änderungen der Sensorsignale bzw. Änderungssignale weisen eine Periodizität von 360° auf. Hierbei liegen die resultierenden Änderungssignale in der Regel etwa 60 dB unter den aufgrund des ungestörten Magnetfeldes erhaltenen Sensorsignalen, wodurch eine Signalauswertung sich als relativ aufwendig erweist. Durch rechnerische Auswertung der 180°-periodischen Signale und der 360°-periodischen Änderungssignale erhält man eine über 360° eindeutige Winkelinformation.

In der DE 199 47 761 A1 wird ein Verfahren zur Feststellung eines äußeren magnetischen Feldes offenbart, wobei eine möglichst einfache Ansteuerung und Auswertung eines AMR- bzw. magnetoresistiven Winkelsensors angestrebt wird und der Sensor einen Eindeutigkeitsbereich von 360° aufweist.

AMR-Sensoren weisen in der Regel einen geringen Anisotropiefehler auf. Mit einer Drehung des Magnetfeldes werden gegenüber den mit 180° periodischen Sensorsignalen Oberwellen erzeugt, die in derselben Größenordnung liegen, wie die zur 360°-Auswertung verwendeten Änderungssignale. Die Bestimmung der 360°-periodischen Änderungssignale kann aus diesem Grunde Störungen unterliegen.

Die DE 692 29 739 T2 betrifft einen magnetischen Kompass und den Ausgleich von magnetischen Störungen. Aus dieser Druckschrift ist es bekannt, magnetoresistive Mittel zur Ablenkungskompensation bei einem elektronischen Kompass einzusetzen.

Die DE 101 54 154 A1 betrifft eine Kompensation eines Offset-Drift eines Winkelsensors, insbesondere bei einem temperatur-bezogenen Offset, und verfolgt die Aufgabe, hierfür ein vereinfachtes Verfahren zur Verfügung zu stellen. Dabei wird die Amplitude des Sinus- und Cosinus-Signals ausgenutzt, um Daten über die Temperatur und den Temperatur-Offset zu erhalten, ohne die Temperatur explizit bestimmen zu müssen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Erfassung der Richtung eines Magnetfeldes relativ zu einem magnetoresistiven Sensor zu ermöglichen, bei der die Ansteuerung und die robuste digitale Auswertung von 360°-AMR-Sensoren auch bei hohen Drehzahlen möglich ist und gleichzeitig eine genaue und auf 360° eindeutige Winkelbestimmung gewährleistet wird.

Dieses Ziel wird erreicht durch Verfahren mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 oder 5 sowie durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen der Patentansprüche 6 oder 9.

Erfindungsgemäß wird nun insbesondere eine Schaltungsanordnung zur Erfassung des Drehwinkels eines umlaufenden Elements geschaffen mit AMR-Winkelsensoren, die vom Sinus und Kosinus des Winkels eines äußeren Magnetfeldes gegenüber einer Referenzrichtung abhängige Ausgangssignale liefern, und mit einem ortsfesten Hilfsfeld, das Änderungssignale mit einer Periodizität von 360° erzeugt, wobei aus den nach einer AD-Wandlung erzeugten digitalen Signalen mit Hilfe von digitalen Filtern die 180°-periodischen Signale sowie die 360°-periodischen Änderungssignale gewonnen und dabei die 180°-periodischen Signale von den durch das Hilfsfeld bewirkten 360°-periodischen Signaländerungen befreit werden.

Die Befreiung der 180°-periodischen Signale von den durch das Hilfsfeld verursachten Störungen erfolgt hierbei mittels digitaler Filterung und Dezimation der digitalen Signale. Die 360°-periodischen Änderungssignale werden gleichfalls durch digitale Filterung und Dezimation gewonnen. Die hierbei verwendeten digitalen Filter dienen dazu, die Änderungssignale gegenüber den durch die Winkeländerung des Magnetfeldes B erzeugten Signalen anzuheben. Dies ermöglicht eine Ansteuerung und digitale Auswertung der 360°-AMR-Sensoren bis zu sehr hohen Drehzahlen und gewährleistet dabei eine genaue und auf 360° eindeutige Winkelbestimmung. Der Einfluss von Anisotropiefehlern von AMR-Sensoren auf die 360°-Auswertung wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen unterdrückt.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist besonders leicht reproduzierbar und beispielsweise kostengünstig in einer integrierten Schaltung zu realisieren. Die Erfindung erweist sich als besonders vorteilhaft, weil mit der vorgeschlagenen Anordnung und dem Signalverarbeitungskonzept die Funktionalität der 360°-Auswertung von niedrigen bis hin zu hohen Drehzahlen von mehreren tausend U/min bei geringen Spulenströmen von wenigen mA nachweisbar ist.

Das erfindungsgemäße Ziel ist ferner dadurch erreichbar, dass die wenigstens zwei durch die Wirkung der Magnetfelder verursachten analogen Signale des magnetoresistiven Sensors jeweils in ein digitales Signal mit einer vorbestimmten Abtastrate, und ein analoges Signal, welches ebenfalls eine vorbestimmte Abtastrate aufweist, umgewandelt werden. Eine in diesem Zusammenhang besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die jeweils durch die Magnetfelder verursachten analogen Signale in getrennten Signalkanälen jeweils digital zum Erhalt der 180°-periodischen Signale, und analog zum Erhalt der Änderungssignale zu verarbeiten. Insbesondere erweist sich als zweckmäßig, zum Erhalt der Änderungssignale zunächst eine analoge Abtastung bzw. Dezimation der durch die Magnetfelder bedingten analogen Signale, und anschließend hieran eine Filterung mittels geschalteten Kondensatoren (SC-Technik) durchzuführen.

Insbesondere sind erfindungsgemäß auch nichtrekursive Filter (FIR-Filter) einsetzbar. Diese sind unter Ausnutzung der Dezimation mit nur geringem Aufwand an Additionen und Multiplikationen umsetzbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Frequenz des fluktuierenden Magnetfeldes B' als ein ganzteiliges Vielfaches P der Ausgaberate f_A/M gewählt. Auch diese Maßnahme ermöglicht es, die Übertragungsfunktionen der verwendeten Digitalfilter optimal auf die Frequenz des fluktuierenden Magnetfeldes einzustellen, so dass hierdurch bewirkte Störungen des 180°-periodischen Sensorsingals wirksam herausgefiltert werden können.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das fluktuierende Magnetfeld mittels eines periodisch alternierenden Stromes, welcher insbesondere rechteckförmig ausgebildet ist, generiert.

Hierdurch wird ein Mittel zur Verfügung gestellt, den thermischen Beitrag des Spulenstroms konstant zu halten und auf diese Weise die Genauigkeit des Verfahrens erheblich zu steigern.

Vorteilhafterweise erfolgt die Gewinnung der 180°-Winkelinformation mit Hilfe eines CORDIC-Algorithmus (Coordinate Rotation Digital Computer).

Es erweist sich als vorteilhaft, dass der Spulenstrom des Hilfsfeldes bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bezüglich der Abtastung und der Dezimation eine bestimmte bzw. einstellbare Phasenbeziehung aufweist.

Es ist ebenfalls denkbar, dass von den digitalen 180°-Signalen nach der Filterung und der Dezimation ein dem jeweiligen Sensor entsprechender Offset abgezogen wird.

Insbesondere besteht hier die Möglichkeit, für jeden Sensor und jede Auswerteschaltung einen unterschiedlichen Offset einzusetzen.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung weiter beschrieben. In dieser zeigt:
1 ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
2 die Darstellung der erfindungsgemäß erhaltenen AMR-Sinus- und -Kosinus-Sensorsignale nach Verstärkung und Offsetabgleich über dem Winkel des äußeren Magnetfeldes,
3 die durch das Hilfsfeld erzeugten Änderungen in den Sinus- und Kosinus-Sensorsignalen mit einer Periodizität von 360°,
4 eine beispielhafte Darstellung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auftretender Übertragungsfunktionen der verwendeten digitalen Filter, und
5 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung in schematisch vereinfachter Darstellung.
In 1 ist ein 360°-AMR-Winkelsensor 1 dargestellt, der von einer Versorgungsspannung beaufschlagt ist. Der AMR-Sensor 1 ist mit nicht dargestellten Hilfsspulen versehen, in denen durch einen angelegten Wechselstrom Magnetfelder B' erzeugbar sind, die sich mit einem äußeren, zu messenden Magnetfeld B überlagern. Das Hilfsfeld ist mit Hilfe eines durch einen Generator 2 generierten, rechteckförmigen Spulenstroms abwechselnd mit positivem und negativem Strom beaufschlagt. Durch diese periodische Umpolung wird das Hilfsfeld moduliert.
Zur Veranschaulichung sei beispielsweise davon ausgegangen, dass der AMR-Winkelsensor 1 ortsfest ist, und das äußere zu messende Magnetfeld B mittels eines auf einer drehbaren Welle angeordnete Magneten erzeugt wird. Ziel der Anordnung ist also insgesamt den Drehwinkel der Welle über 360° eindeutig zu bestimmen.
Die Richtung des äußeren Magnetfeldes B über einen Bereich von 0° bis 360° wird durch den AMR-Sensor 1 bestimmt. An seinen Ausgängen 3 und 4 liefert der Sensor 1 ein kosinusförmiges Signal, und an seinen Ausgängen 5 und 6 ein sinusförmiges Signal. Diese Signale werden in Verstärkern 7 bzw. 8 verstärkt. Die von den Verstärkern 7 und 8 ausgehenden Kosinus- bzw. Sinus-Signale werden in den Verstärkern 7, 8 nachgeschalteten AD-Wandlern 9 und 10 mit einer bestimmten Abtastrate f_A in digitale Signale umgewandelt. Die resultierenden Signale X und Y beschreiben die differenziellen Brückenspannungen.
In einer anschließenden Stufe werden die Signale X und Y einer digitalen Filterung sowie einer nachgeschalteten Dezimation unterzogen. Die Signale X und Y passieren hierbei Filter 11, 12 H_s(z). Sie werden bei 13 und 14 einer Dezimation unterzogen, bei 15 und 16 erfolgt der Abzug eines eventuell vorhandenen Offsets.
Die hieraus resultierenden Summensignale S_x und S_y sind von den durch das Hilfsfeld verursachten Signaländerungen befreit, wie im folgenden im einzelnen erläutert wird. Aus diesen Summensignalen S_x und S_y ergibt sich die 180°-Winkelinformation beispielsweise nach der Formel: 2α180° = arg(Sx + j·Sy)
Diese Operation kann beispielsweise (bei 25) mittels eines CORDIC-Algorithmus realisiert werden. Das Ergebnis der Operation ist ein 180°-periodisches Winkel-Informationssignal α_180°.
Eine zusätzlich vorgesehene 360°-Korrektur erweitert diese Winkelinformation mit Hilfe von 360°-periodischen Änderungssignalen. Diese Änderungssignale D_x und D_y werden, ebenfalls aus den Signalen x, y, unter Verwendung von Digitalfiltern H_d(z) 17, 18 und jeweils sich hieran anschließenden Dezimationsstufen 19, 20 erhalten.
Die Summensignale S_x, S_y, sind in 2, die Änderungssignale D_x, D_y in 3 dargestellt. Mittels einer anschließenden rechnerischen Verarbeitung dieser Signale (1 bei 26) erhält man ein über 360° eindeutiges Winkelsignal α mit einer Abtastrate f_A/M. Die Berechnung des Winkels bzw. Signals α aus α_180° und der Signale D_x, D_y ist an sich bekannt und bedarf keiner expliziten Erläuterung.
Die Abtastrate f_A der AD-Wandler 9, 10 wird in der erfindungsgemäßen Anordnung um den Dezimationsfaktor M höher gewählt als die Ausgaberate bzw. Refreshrate des Ausgangssignals α. Gleichzeitig wird die Frequenz des Spulenstromes f_Spule, welche zur Generierung des magnetischen Hilfsfeldes B' dient, als ein ganzzahliges Vielfaches P der Ausgaberate f_A/M gewählt, d. h. es gilt fSpule = fA·P/M, mit P = 1, 2, 3 ... .
Unter Berücksichtigung dieser Werte M und P ist es möglich, die digitalen Filter 11, 12, 17, 18 derart anzupassen, dass der Einfluss des Hilfsfeldes B' auf die Signale S_x, S_y weitgehend ausgeschaltet wird, und andererseits die Signale D_x, D_y die Änderungssignale möglichst unverfälscht beschreiben.
Die Filter 11, 12 weisen eine Tiefpasscharakteristik auf. Die Übertragungsfunktion dieser Filter H_s(z) ist in 4 dargestellt.
Typischerweise ist die Abtastrate f_A der AD-Wandler hoch im Vergleich zu einer durch das externe Magnetfeld B verursachten Signalfrequenz f, so dass Signale der Frequenz f die digitalen Filter 11, 12 im Wesentlichen ungedämpft passieren können. Man erkennt in 4, dass die Übertragungsfunktion H_s(z) bei f/f_A = 1/6 eine Nullstelle aufweist. Dies bedeutet, dass eine Hilfsfeldfrequenz f_Spule von etwa einem Sechstel der Abtastfrequenz (entsprechend einem Dezimationsfaktor M = 6), welche Störungen der Signale S_x, S_y verursachen könnte, einen derartigen digitalen Filter nicht passieren kann.
Entsprechend sind die digitalen Filter 17, 18 mit Übertragungsfunktionen H_d(z) ausgebildet, welche spezielle Bandpässe mit einem Durchlassbereich im Bereich der Spulenfrequenz f_Spule darstellen.
Durch einen geeigneten Entwurf kann sichergestellt werden, dass sich die Anisotopiefehler des AMR-Sensors 1 nicht auf die Änderungssignale auswirken. Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass der in 4 dargestellten Übertragungsfunktion H_s(z) ein Dezimationsfaktor M = 6 sowie P = 1 zugrunde liegt. Entsprechend liegt den in der in 4 dargestellten Übertragungsfunktion der Wert P = 1 zugrunde. Die Übertragungsfunktionen lauten in den genannten Beispielen explizit: Hs(z) = ¼·(1 + z-2 + z-3 + z-5),
Es ist hierbei darauf zu achten, dass die Filter 11, 12, 17 und 18 mit den dargestellten Übertragungsfunktionen H_s(z) und H_d(z) dieselbe Gruppenlaufzeit aufweisen. Im genannten Beispiel ist daher zweckmäßigerweise ein zusätzlicher Laufzeitausgleich nach den Filtern H_s(z) vorzusehen.
Als alternative oder zusätzliche Maßnahme kann es sinnvoll oder aus Aufwandsgründen erforderlich sein, die Dezimation 13,14, 19,20 um den Faktor M in mehreren Schritten durchzuführen. Mittels geeigneter Dezimation und unter gezielter Ausnutzung des Aliasing-Effekts erfolgt hier eine Demodulation, so dass gemäß der Erfindung der Einsatz eines Synchrondemodulators verzichtbar ist.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung erhält man, wenn man an Stelle der AD-Wandler zunächst nur einen Abtaster vorsieht, und dann die Signale zeitdiskret aber analog weiterverarbeitet. Eine mögliche integrierbare Technologie dazu stellt die Schaltungstechnik mit geschalteten Kondensatoren (SC-Technik) dar. Hierbei werden die 180°- periodischen Signale S_x, S_x und die Änderungssignale D_x, D_y jeweils in einem getrennten Signalpfad bestimmt. Dies bedeutet, dass aus den an den Ausgängen des Sensors 1 anliegenden kosinus- und sinusförmigen Signalen jeweils ein 180°-periodisches digitales Signal S_x bzw. S_y und ein analoges Korrektursignal gewonnen wird. Die notwendige Genauigkeit des AD-Wandlers zur Bestimmung von S_x und S_y hängt dann nur noch von der gewünschten Winkelgenauigkeit ab und ist in der Regel wesentlich geringer. Von den Änderungssignalen D_x und D_y sind letztlich nur die Vorzeichen von deren Summe und deren Differenz notwendig (d. h. eine 1-Bit-Information).
Eine mögliche Realisierung dieser Ausführungsform ist in 5 dargestellt. Der Einfachheit halber ist in 5 lediglich der Signalgang, der sich an das kosinusförmige Ausgangssignal V_cos des Sensors 1 anschließt, dargestellt. Nach einer ersten Dezimation des Signals V_cos um einen Faktor Q (bei 21) ist in einem Kanal zur Bestimmung der Änderungssignale ein Filter 22 in SC-Technik vorgesehen. Dieser Filter kann beispielsweise die Übertragungsfunktion HSC-Technik(z) = (1 – Z-1)4 (d. h. eine Hochpasscharakteristik) aufweisen. Die Änderungssignale sind in diesem Beispiel mit der halben Abtastrate des SC-Filters moduliert. Anschließend an den Filter 22 erfolgt bei 32 eine weitere Dezimation des Signals um einen Faktor M/Q, so dass sich insgesamt eine Dezimation um den Faktor M ergibt. Ein entsprechendes, aus dem Sinus-Ausgangssignal V_sin des Sensors 1 gewonnenes Signal, welches ebenfalls um den Faktor M dezimiert ist, wird bei 34 eingespeist. Die beiden jeweils um den Faktor M dezimierten Signale werden in einem Komparator 36 miteinander verglichen, wodurch ein Korrektursignal k₃ erhalten wird.
Wie bereits erwähnt, wird gemäß der Ausführungsform der 5 aus dem Signal V_cos ferner über einen zweiten Signalpfad ein digitales und 180°-perodisches Signal S_x gewonnen, welches im wesentlichen unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Signal S_x entspricht. Analog zu der Ausführungsform gemäß 1 ist hier ein A/D-Wandler, beispielsweise ein Sigma-Delta-Modulator 38, ein Digitalfilter 40 mit der Übertragungsfunktion H_s(z) sowie bei 42 eine Dezimationseinrichtung vorgesehen.
Ein entsprechendes Signal S_y wird über den erwähnten, nicht dargestellten Signalkanal, der sich an das Ausgangssignal V_sin des Sensors anschließt, gewonnen. Die Signale S_x und S_y werden, wie bereits unter Bezugnahme auf Bezugszeichen 25 in 1 erläutert wurde, zu einem 180°-periodischem Winkel-Informationssignal verarbeitet. Auf der Grundlage dieses Winkel-Informationssignals sowie des Ausgangssignals K₃ des Komparators 36 und eines entsprechenden Signales K₄, das analog zum Signal K₃, jedoch mit einer Differenzbildung gewonnen wird, ist dann die gewünschte 360°-periodische Winkel-Information berechenbar. Die gezeigte Struktur liefert hierbei beispielsweise binäre Signale derart, wie sie gemäß der DE 199 47 761 A1 für eine 360°-periodische Auswertung verwendet werden.
Neben der in 5 dargestellten Ausführungsformen sind weitere Formen denkbar. Beispielsweise können in den beiden Signalpfaden (für die 180°-periodischen Signale und die Änderungssignale) jeweils eigene Sigma-Delta-Wandler eingesetzt werden. Insbesondere ist hierbei an einen Tiefpass-Sigma-Delta-Wandler für die 180°-periodischen Signale, und an einen Bandpass-Sigma-Delta-Wandler für die Änderungssignale zu denken.

Claims

Verfahren zur Feststellung der Richtung eines äußeren Magnetfeldes B unter Verwendung eines magnetoresistiven Sensors (1), mit folgenden Schritten: – Überlagerung des äußeren Magnetfeldes B mit einem mit einer Frequenz f fluktuierenden Magnetfeld B', – Erfassen wenigstens zweier durch die Wirkung der Magnetfelder B, B' verursachter analoger Signale des magnetoresistiven Sensors (1), – Wandlung der analogen Signale in wenigstens zwei digitale Signale mit einer Abtastrate f_A, – Ermittlung wenigstens zweier digitaler 180°-periodischer Signale auf der Grundlage der digitalen Signale, – Ermittlung wenigstens zweier digitaler 360°-periodischer Signale auf der Grundlage der digitalen Signale, – Dezimation der 180°-periodischen Signale und der 360°-periodischen Signale zum Erhalt wenigstens zweier 180°-periodischer Signale S_x, S_y und wenigstens zweier 360°-periodischer Signale D_x, D_y, deren Abtastrate jeweils um einen Faktor M reduziert ist, wobei die 360°-periodischen Signale vor der Dezimation jeweils ein Digitalfilter durchlaufenen, – Berechnung eines über 360° eindeutigen Winkelsignals α mit einer Ausgaberate f_A/M auf der Grundlage der wenigstens zwei dezimierten 180°-periodischen Signale und der wenigstens zwei dezimierten 360°-periodischen Signale.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz f des fluktuierenden Magnetfeldes B' als ein ganzzahliges Vielfaches P der Ausgaberate f_A/M gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Übertragungsfunktionen von zur Analog-Digital-Wandlung verwendeten A/D-Wandlern nachgeschalteten Digitalfiltern (11, 12, 17, 18) auf der Grundlage des Dezimationsfaktors M und/oder des Vielfachen P der Ausgaberate f_A/M gewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fluktuierende Magnetfeld B' mittels eines periodischen alternierenden Stromes generiert wird.
Verfahren zur Feststellung der Richtung eines äußeren Magnetfeldes B unter Verwendung eines magnetoresistiven Sensors 1 mit folgenden Schritten: – Überlagerung des äußeren Magnetfeldes B mit einem mit einer Frequenz f fluktuierenden Magnetfeld B', – Erfassen wenigstens zweier durch die Wirkung der Magnetfelder B, B' verursachter analoger Signale des magnetoresistiven Sensors (1), – Wandlung der analogen Signale jeweils in ein digitales Signal mit einer Abtastrate f_A und ein analoges Signal mit einer Abtastrate f_A zum Erhalt wenigstens zweier digitaler und wenigstens zweier analoger Signale, – Ermittlung wenigstens zweier digitaler 180°-periodischer Signale auf der Grundlage der digitalen Signale, – Ermittlung wenigstens zweier analoger 360°-periodischer Signale auf der Grundlage der analogen Signale, – Dezimation der wenigstens zwei 180°-periodischen digitalen Signale und der wenigstens zwei 360°-periodischen analogen Signale zum Erhalt wenigstens zweier 180°-periodischer Signale und wenigstens zweier 360°-periodischer Signale, deren Abtastrate jeweils um einen Faktor M reduziert ist, – Berechnung eines über 180° eindeutigen Winkelsignals α mit einer Ausgaberate f_A/M auf der Grundlage der wenigstens zwei dezimierten 180°-periodischen digitalen Signale und der wenigstens zwei dezimierten analogen 360°-periodischen Signale.
Schaltungsanordnung zur Feststellung der Richtung eines äußeren Magnetfeldes B unter Verwendung eines magnetoresistiven Sensors (1), mit – Mitteln (2) zur Überlagerung des äußeren Magnetfeldes B mit einem mit einer Frequenz f fluktuierenden Magnetfeld B', – Mitteln (1, 7, 8) zur Erfassung wenigstens zweier analoger Signale, welche durch eine Wechselwirkung der Magnetfelder B, B' mit dem magnetoresistiven Sensor (1) verursacht sind, – wenigstens einem A/D-Wandler (9, 10) zur Wandlung der wenigstens zwei analogen Signale in wenigstens zwei digitale Signale, – Mitteln (11, 12) zur Ermittlung wenigstens zweier 180°-periodischer Signale auf der Grundlage der wenigstens zwei digitalen Signale, – Mitteln (17, 18) zur Ermittlung wenigstens zweier digitaler 360°-periodischer Signale auf der Grundlage der wenigstens zwei digitalen Signale, – Dezimationsmitteln (13, 14, 19, 20) zur Dezimation der wenigstens zwei 180°-periodischen Signale und der wenigstens zwei 360°-periodischen Signale zum Erhalt wenigstens zweier um einen Dezimationsfaktor M dezimierter 180°-periodischer Signale und wenigstens zweier um den Dezimationsfaktor M dezimierter 360°-periodischer Signale, und – Mitteln (26) zur Berechnung eines über 360° eindeutigen Winkelsignals mit einer Ausgaberate f_A/M auf der Grundlage der wenigstens zwei dezimierten 180°-periodischen Signale und der wenigstens zwei dezimierten 360°-periodischen Signale.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch den A/D-Wandlern (9, 10) nachgeschaltete Digitalfilter (11, 12, 17, 18), deren Übertragungsfunktionen auf der Grundlage des Dezimationsfaktors M und/oder des gewählten Vielfachen P der Ausgaberate f_A/M einstellbar sind.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (2) als Einrichtung zur Generierung eines periodischen alternierenden Stromes, mittels dessen das fluktuierende Magnetfeld B' erzeugbar ist, ausgebildet sind.
Schaltungsanordnung zur Feststellung der Richtung eines äußeren Magnetfeldes B unter Verwendung eines magnetoresistiven Sensors (1), mit – Mitteln (2) zur Überlagerung des äußeren Magnetfeldes B mit einem mit einer Frequenz f fluktuierenden Magnetfeld B', – Mitteln (1, 7, 8) zur Erfassung wenigstens zweier analoger Signale, welche durch eine Wechselwirkung der Magnetfelder B, B' mit dem magnetoresistiven Sensor (1) verursacht sind, – Mitteln zur Wandlung der analogen Signale jeweils in ein digitales Signal mit einer Abtastrate f_A und ein analoges Signal mit einer Abtastrate f_A zum halt wenigstens zweier digitaler und wenigstens zweier analoger Signale, – Mitteln zur Ermittlung wenigstens zweier digitaler 180°-periodischer Signale auf der Grundlage der digitalen Signale, – Mitteln zur Ermittlung wenigstens zweier analoger 360°-periodischer Signale auf der Grundlage der analogen Signale, – Mitteln zur Dezimation der wenigstens zwei 180°-periodischen digitalen Signale und der wenigstens zwei 360°-periodischen analogen Signale zum Erhalt wenigstens zweier 180°-periodischer Signale und wenigstens zweier 360°-periodischer Signale, deren Abtastrate jeweils um einen Faktor M reduziert ist, – Mitteln zur Berechnung eines über 360° eindeutigen Winkelsignals α mit einer Ausgaberate f_A/M auf der Grundlage der wenigstens zwei dezimierten 180°-periodischen digitalen Signale und der wenigstens zwei dezimierten analogen 360°-periodischen Signale.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als AD-Wandler ein Sigma-Delta-Modulator (38) verwendet wird.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, gekennzeichnet durch in SC-Technik ausgeführte Mittel (22) zur Filterung der dezimierten analogen Signale.