DE112009000448T5 - Magnetfeldsensor mit einer automatischen Empfindlichkeitsanpassung - Google Patents
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Abstract
einem Magnetfeld erfassenden Element, das durch ein Substrat getragen ist, wobei das Magnetfeld erfassende Element zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das einen auf ein Magnetfeld ansprechenden Signalanteil aufweist, dient, wobei der auf ein Magnetfeld ansprechende Signalanteil eine Empfindlichkeit gegenüber einem ersten Magnetfeld hat;
einer Rückkopplungsschaltung mit:
einem Stromleiter, der durch das Substrat getragen ist und nahe dem Magnetfeld erfassenden Element ist, wobei der Stromleiter zum Erzeugen eines zweiten Magnetfelds dient; und
einer Gewinnberechnungsschaltung, die konfiguriert ist, um ansprechend auf das zweite Magnetfeld ein Gewinnanpassungssignal zu erzeugen; und
einer Gewinnanpassungsschaltung, die durch das Substrat getragen ist und einen Gewinnanpassungsknoten hat, der gekoppelt ist, um das Gewinnanpassungssignal zu empfangen, wobei die Gewinnanpassungsschaltung konfiguriert ist, um die Empfindlichkeit des auf ein Magnetfeld ansprechenden Signalanteils ansprechend auf das Gewinnanpassungssignal anzupassen.
Description
- GEBIET DER ERFINDUNG
- Diese Anmeldung bezieht sich allgemein auf Magnetfeldsensoren und insbesondere auf Magnetfeldsensoren, die eine Schaltungsanordnung haben, um eine Empfindlichkeit der Magnetfeldsensoren gegenüber einem Magnetfeld zu erfassen und anzupassen.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Magnetfeldsensoren nutzen eine Vielfalt von Typen von Magnetfeld erfassenden Elementen, beispielsweise Hall-Effekt-Elemente und Magnetowiderstandselemente, die oftmals mit einer Vielfalt an Elektronik gekoppelt sind, was alles über einem gemeinsamen Substrat angeordnet ist. Ein Magnetfeld erfassendes Element (und ein Magnetfeldsensor) kann durch eine Vielfalt von Leistungscharakteristiken charakterisiert sein, wobei eine derselben eine Empfindlichkeit ist, die in Form einer Ausgangssignalamplitude gegen ein Magnetfeld, dem das Magnetfeld erfassende Element ausgesetzt ist, ausgedrückt ist.
- Es ist bekannt, dass sich die Empfindlichkeit eines Magnetfeld erfassenden Elements und daher eines Magnetfeldsensors in Bezug auf eine Anzahl von Parametern ändert. Die Empfindlichkeit kann sich beispielsweise in Bezug auf eine Änderung der Temperatur des Magnetfeld erfassenden Elements ändern. Die Empfindlichkeit kann sich bei einem anderen Beispiel in Bezug auf eine Dehnung, die dem Substrat, über dem das Magnetfeld erfassende Element angeordnet ist, auferlegt ist, ändern. Eine solche Dehnung kann dem Substrat zu der Zeit einer Herstellung einer integrierten Schaltung, die das Substrat aufweist, auferlegt werden. Die Dehnung kann beispielsweise durch mechanische Spannungen auferlegt werden, die durch ein Aushärten von Formkomponenten, die verwendet werden, um eine Verkapselung des Substrats, zum Beispiel eine Kunststoffverkapselung, zu bilden, verursacht werden.
- Es ist zu erkennen, dass Änderungen der Temperatur eines Magnetfeldsensors direkt in Änderungen einer Empfindlichkeit aufgrund der Änderungen der Temperatur resultieren können. Die Änderungen der Temperatur des Magnetfeldsensors können jedoch ferner indirekt in Änderungen einer Empfindlichkeit resultieren, wobei die Temperatur dem Substrat, über dem das Magnetfeld erfassende Element angeordnet ist, Dehnungen vermittelt.
- Die Änderungen der Empfindlichkeit des Magnetfeldsensors und des Magnetfeld erfassenden Elements sind unerwünscht.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Ein Magnetfeldsensor, der ein Magnetfeld erfassendes Element aufweist, kann entweder direkt oder indirekt eine Empfindlichkeit des Magnetfeld erfassenden Elements messen und kann dementsprechend eine Empfindlichkeit des Magnetfeldsensors anpassen. Der Magnetfeldsensor hält daher eine Empfindlichkeit gegenüber Magnetfeldern, die allgemein in der Anwesenheit von Temperaturausschlägen oder in der Anwesenheit von Herstellungsschritten invariant ist, die beide sonst dazu tendieren könnten, die Empfindlichkeit des Magnetfeldsensors zu ändern, aufrecht.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Magnetfeldsensor ein Magnetfeld erfassendes Element, das durch ein Substrat getragen ist, auf. Das Magnetfeld erfassende Element dient zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das einen auf ein Magnetfeld ansprechenden Signalanteil aufweist. Der auf ein Magnetfeld ansprechende Signalanteil hat eine Empfindlichkeit gegenüber einem ersten Magnetfeld. Der Magnetfeldsensor weist ferner eine Rückkopplungsschaltung auf, die einen Stromleiter, der durch das Substrat getragen ist und nahe dem Magnetfeld erfassenden Element ist, auf. Der Stromleiter dient zum Erzeugen eines zweiten Magnetfelds. Die Rückkopplungsschaltung weist ferner eine Gewinnberechnungsschaltung, die konfiguriert ist, um ansprechend auf das zweite Magnetfeld ein Gewinnanpassungssignal zu erzeugen, auf. Der Magnetfeldsensor weist ferner eine Gewinnanpassungsschaltung, die durch das Substrat getragen ist und einen Gewinnanpassungsknoten, der gekoppelt ist, um das Gewinnanpassungssignal zu empfangen, auf. Die Gewinnanpassungsschaltung ist konfiguriert, um die Empfindlichkeit des auf ein Magnetfeld ansprechenden Signalanteils ansprechend auf das Gewinnanpassungssignal anzupassen.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Magnetfeldsensor ein Magnetfeld erfassendes Element, das durch ein Substrat getragen ist, auf. Das Magnetfeld erfassende Element dient zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das einen auf ein Magnetfeld ansprechenden Signalanteil aufweist. Der auf ein Magnetfeld ansprechende Signalanteil hat eine Empfindlichkeit gegenüber einem ersten Magnetfeld. Der Magnetfeldsensor weist ferner eine Rückkopplungsschaltung auf. Die Rückkopplungsschaltung weist einen ersten Piezowiderstand auf, der durch das Substrat getragen ist. Der erste Piezowiderstand hat einen Knoten, an dem ein erstes piezoelektrisches Ausgangssignal erzeugt wird. Das erste piezoelektrische Ausgangssignal spricht auf eine Dehnung des Substrats in einer ersten Richtung an. Die Rückkopplungsschaltung weist ferner einen zweiten Piezowiderstand auf, der durch das Substrat getragen ist. Sowohl der erste als auch der zweite Piezowiderstand haben eine jeweilige primäre Ansprechachse, wobei der erste und der zweite Piezowiderstand in einer relativen Ausrichtung angeordnet sind, sodass ihre jeweiligen primären Ansprechachsen allgemein senkrecht sind. Der zweite Piezowiderstand hat einen Knoten, bei dem ein zweites piezoelektrisches Ausgangssignal erzeugt wird. Das zweite piezoelektrische Ausgangssignal spricht auf eine Dehnung des Substrats in einer zweiten Richtung, die allgemein senkrecht zu der ersten Richtung ist, an. Die Rückkopplungsschaltung weist ferner eine Kombinierschaltung, die einen ersten und einen zweiten Eingangsknoten, die gekoppelt sind, um Signale, die sich auf das erste und das zweite piezoelektrische Ausgangssignal beziehen, zu empfangen, hat, und einen Ausgangsknoten, bei dem ein Gewinnanpassungssignal erzeugt wird, hat, auf. Der Magnetfeldsensor weist ferner eine Gewinnanpassungsschaltung, die durch das Substrat getragen ist und die einen Gewinnanpassungsknoten hat, der gekoppelt ist, um das Gewinnanpassungssignal zu empfangen, auf. Die Gewinnanpassungsschaltung ist konfiguriert, um die Empfindlichkeit des auf ein Magnetfeld ansprechenden Signalanteils ansprechend auf das Gewinnanpassungssignal anzupassen.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Die vorhergehenden Merkmale der Erfindung sowie die Erfindung selbst sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Zeichnungen verständlicher. Es zeigen:
-
1 ein Blockdiagramm einer Schaltung, die ein Magnetfeld erfassendes Element, hier ein Hall-Effekt-Element, das mit einer Gewinnanpassungsschaltung gekoppelt ist, hat, wobei die Gewinnanpassungsschaltung mit einer Rückkopplungsschaltung gekoppelt ist, die konfiguriert ist, um ein Gewinnanpassungssignal zu liefern, um einen Gewinn der Gewinnanpassungsschaltung anzupassen, wobei bei einigen Ausführungsbeispielen die Rückkopplungsschaltung eine Temperaturschwellenschaltung und/oder eine Einschaltschaltung aufweist; -
1A ein Blockdiagramm, das ein exemplarisches Ausführungsbeispiel einer Temperaturschwellenschaltung, die als die Temperaturschwellenschaltung von1 verwendet sein kann, zeigt; -
1B ein Blockdiagramm, das ein weiteres exemplarisches Ausführungsbeispiel einer Temperaturschwellenschaltung, die als die Temperaturschwellenschaltung von1 verwendet sein kann, zeigt; -
1C ein Blockdiagramm, das eine kombinierte Einschalt-Temperaturschwellen-Schaltung, die anstelle der Einschaltschaltung und der Temperaturschwellenschaltung von1 verwendet sein kann, zeigt; -
2 ein Blockdiagramm eines speziellen Ausführungsbeispiels der Schaltung von1 , wobei die Rückkopplungsschaltung zwei Piezowiderstände aufweist, und wobei die Gewinnanpassungsschaltung einen Vorverstärker mit einem anpassbaren Gewinn aufweist; -
2A ein Blockdiagramm eines weiteren speziellen Ausführungsbeispiels der Schaltung von1 , wobei die Rückkopplungsschaltung die zwei Piezowiderstände aufweist, und wobei die Gewinnanpassungsschaltung eine anpassbare Stromquelle, die mit dem Hall-Effekt-Element gekoppelt ist, aufweist; -
3 ein Blockdiagramm eines weiteren speziellen Ausführungsbeispiels der Schaltung von1 , wobei die Rückkopplungsschaltung einen Leiter nahe dem Hall-Effekt-Element aufweist, und wobei die Gewinnanpassungsschaltung einen Gewinn anpassbaren Verstärker aufweist; -
3A ein Blockdiagramm eines weiteren speziellen Ausführungsbeispiels der Schaltung von1 , wobei die Rückkopplungsschaltung den Leiter nahe dem Hall-Effekt-Element aufweist, und wobei die Gewinnanpassungsschaltung eine anpassbare Stromquelle, die mit dem Hall-Effekt-Element gekoppelt ist, aufweist; -
3B ein Blockdiagramm eines weiteren speziellen Ausführungsbeispiels der Schaltung von1 , wobei die Rückkopplungsschaltung ein zweites Hall-Effekt-Element aufweist, und wobei die Gewinnanpassungsschaltung eine anpassbare Stromquelle, die mit dem Hall-Effekt-Element gekoppelt ist, aufweist; -
4 ein Blockdiagramm eines weiteren speziellen Ausführungsbeispiels der Schaltung von1 , wobei die Rückkopplungsschaltung zwei Piezowiderstände aufweist und ferner einen jeweiligen Leiter nahe jedem Piezowiderstand aufweist, und wobei die Gewinnanpassungsschaltung eine anpassbare Stromquelle, die mit dem Hall-Effekt-Element gekoppelt ist, aufweist; -
4A ein Blockdiagramm eines weiteren speziellen Ausführungsbeispiels der Schaltung von1 , wobei die Rückkopplungsschaltung die zwei Piezowiderstände aufweist und ferner den jeweiligen Leiter nahe jedem Piezowiderstand aufweist, und wobei die Gewinnanpassungsschaltung die anpassbare Stromquelle, die mit dem Hall-Effekt-Element gekoppelt ist, aufweist; -
4B ein Blockdiagramm eines weiteren speziellen Ausführungsbeispiels der Schaltung von1 , wobei die Rückkopplungsschaltung zwei Piezowiderstände aufweist und ferner einen Leiter nahe dem Hall-Effekt-Element aufweist, und wobei die Gewinnanpassungsschaltung eine anpassbare Stromquelle, die mit dem Hall-Effekt-Element gekoppelt ist, aufweist; -
5 ein Blockdiagramm, das ein Magnetfeld erfassendes Element in Bezug auf zwei Piezowiderstände zeigt; -
6 ein Blockdiagramm, das ein Magnetfeld erfassendes Element und einen Stromleiter nahe dem Magnetfeld erfassenden Element zeigt; -
7 ein Blockdiagramm, das ein Magnetfeld erfassendes Element, zwei Piezowiderstände und einen jeweiligen Leiter nahe jedem Piezowiderstand zeigt; und -
8 ein Blockdiagramm, das ein Magnetfeld erfassendes Element und einen Stromleiter, der in mehreren Schleifen um das Magnetfeld erfassende Element gebildet ist, zeigt. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Vor dem Beschreiben der vorliegenden Erfindung sind einige einführende Konzepte und eine Terminologie erläutert. Wie hierin verwendet, wird die Bezeichnung „Magnetfeldsensor” verwendet, um eine Schaltung zu beschreiben, die ein „Magnetfeld erfassendes Element” aufweist. Magnetfeldsensoren sind in einer Vielfalt von Anwendungen verwendet, die einen Stromsensor, der ein Magnetfeld, das durch einen Strom, der in einem Stromleiter fließt, erzeugt wird, erfasst, einen Magnetschalter, der die Nähe eines ferromagnetischen Objekts erfasst, einen Drehungsdetektor, der vorbeigehende ferromagnetische Gegenstände, beispielsweise Magnetbezirke bzw. Weißsche Bezirke eines Ringmagneten erfasst, und einen Magnetfeldsensor, der eine Magnetfelddichte eines Magnetfelds erfasst, aufweisen, jedoch nicht darauf begrenzt sind. Die Bezeichnung „Magnetfeldsensor” wird hierin synonym mit der Phrase „Schaltung zum Erfassen eines Magnetfelds” verwendet.
- Obwohl Magnetfeld erfassende Elemente als Hall-Effekt-Elemente im Folgenden gezeigt und beschrieben sind, können bei anderen Anordnungen die Magnetfeld erfassenden Elemente Hall-Effekt-Elemente, Magnetowiderstandselemente oder Magnetotransistoren sein, sind jedoch nicht darauf begrenzt. Wie bekannt ist, gibt es unterschiedliche Typen von Hall-Effekt-Elementen, beispielsweise ein planares Hall-Element und ein vertikales Hall-Element. Wie ferner bekannt ist, gibt es unterschiedliche Typen von Magnetowiderstandselementen, beispielsweise ein Großmagnetowiderstands-(GMR-; GMR = giant magnetoresistance)Element, ein anisotropes Magnetowiderstandselement (AMR-; AMR = anisotropic magnetoresistance), ein Tunnelmagnetowiderstands-(TMR-; TMR = tunneling magnetoresistance)Element und einen Magnettunnelübergang (MTJ; MTJ = magnetic tunnel junction).
- Wie hierin verwendet, wird die Bezeichnung „Piezowiderstand” verwendet, um ein Schaltungselement zu beschreiben, das einen Widerstand hat, der sich auf eine Dehnung des Piezowiderstands bezieht. Herkömmliche Piezowiderstände sind bekannt. Wie offensichtlich werden wird, können jedoch bei einigen im Folgenden beschriebenen Anordnungen die Piezowiderstände einen Widerstand haben, der sich auf ein Magnetfeld, das durch den Piezowiderstand erfahren wird, bezieht, und auf diese Weise können diese ferner als ein sogenannter „Magnetowiderstand” funktionieren. Dafür, dass die Piezowiderstände, die im Folgenden beschrieben sind, einen Widerstand haben, der sich sowohl auf eine Dehnung als auch ein Magnetfeld bezieht, können die Piezowiderstände größer (zum Beispiel länger) als herkömmliche Piezowiderstände hergestellt sein, um die Empfindlichkeit der Piezowiderstände gegenüber Magnetfeldern zu verbessern. Wie hierin verwendet, umfasst die Bezeichnung „Piezowiderstände” jedoch ferner herkömmliche Magnetowiderstandselemente.
- Bezug nehmend auf
1 weist eine exemplarische Schaltung10 zum Erfassen eines Magnetfelds ein Magnetfeld erfassendes Element20 , hier ein Hall-Effekt-Element, auf. Das Hall-Effekt-Element20 ist gekoppelt, um von einer Stromquelle24 einen Treibstrom22 zu empfangen, und konfiguriert, um ein Differenz-Hall-Spannungssignal26 ,28 zu erzeugen, das mit einer Gewinnanpassungsschaltung14 gekoppelt ist. Die Gewinnanpassungsschaltung14 weist die Stromquelle24 auf und weist ferner einen Vorverstärker30 auf. Der Vorverstärker30 ist konfiguriert, um das Differenzeingangssignal26 ,28 zu verstärken und ein verstärktes Signal32 zu erzeugen. Die Schaltung10 kann ferner ein weiteres Schaltungselement34 , das bei einigen Anordnungen ein (linearer) Verstärker ist, und das bei anderen Anordnungen ein Komparator bzw. Vergleicher ist, aufweisen. - Die Schaltung
10 weist ferner eine Rückkopplungsschaltung12 , die konfiguriert ist, um entweder direkt oder indirekt eine Empfindlichkeit der Hall-Effekt-Elemente20 zu erfassen, auf. Die Rückkopplungsschaltung ist konfiguriert, um ein Gewinnanpassungssignal16 , das mit der Gewinnanpassungsschaltung gekoppelt ist, zu erzeugen. - Bei einem Betrieb können entweder die Stromquelle
24 oder der Vorverstärker30 (oder beide) als ein Gewinnanpassungselement verwendet sein, das eine Größe des verstärkten Signals32 ansprechend auf das Gewinnanpassungssignal16 beeinflussen kann. - Die Rückkopplungsschaltung
12 kann bei einigen Ausführungsbeispielen eine Temperaturschwellenschaltung18 aufweisen. Die Rückkopplungsschaltung12 kann bei einigen Ausführungsbeispielen ferner eine Einschaltschaltung19 aufweisen. - Die Temperaturschwellenschaltung
18 ist konfiguriert, um das Gewinnanpassungssignal16 beispielsweise so zu beeinflussen, dass das Gewinnanpassungssignal16 den Gewinn der Gewinnanpassungsschaltung14 lediglich steuert, wenn eine Temperatur eines Substrats, über dem die Schaltung10 angeordnet ist, eine Temperatur oberhalb einer Temperaturschwelle erreicht. - Die Einschaltschaltung
18 ist ferner konfiguriert, um das Gewinnanpassungssignal16 beispielsweise so zu beeinflussen, dass das Gewinnanpassungssignal16 den Gewinn der Gewinnanpassungsschaltung14 lediglich für eine Periode einer Zeit steuert, die kurz dem folgt, dass eine Energie an die Schaltung10 angelegt wird. - Bezug nehmend nun auf
1A kann eine exemplarische Temperaturschwellenschaltung40 gleich derselben oder ähnlich zu der Temperaturschwellenschaltung18 von1 sein. Die Temperaturschwellenschaltung40 kann ein Temperatur erfassendes Element42 , das konfiguriert ist, um ansprechend auf eine Temperatur eines Substrats, über dem das Temperatur erfassende Element42 angeordnet ist, ein Temperatursignal44 zu erzeugen, aufweisen. Ein Vergleicher47 ist gekoppelt, um das Temperatursignal44 zu empfangen und das Temperatursignal44 mit einem Schwellensignal46 zu vergleichen. Der Vergleicher47 ist konfiguriert, um ein Temperaturfreigabesignal48 , das beispielsweise einen ersten Zustand annehmen kann, wenn das Temperatursignal44 unterhalb des Temperaturschwellensignals46 ist, und einen zweiten Zustand annehmen kann, wenn das Temperatursignal44 oberhalb des Temperaturschwellensignals46 ist, zu erzeugen. - Bezug nehmend nun auf
1B kann eine weitere exemplarische Temperaturschwellenschaltung50 gleich oder ähnlich zu der Temperaturschwellenschaltung18 von1 sein. Die Temperaturschwellenschaltung50 kann ein Temperatur erfassendes Element52 aufweisen, das konfiguriert ist, um ein Temperatursignal54 , das auf eine Temperatur eines Substrats, über dem das Temperatur erfassende Element52 angeordnet ist, anspricht, zu erzeugen. Ein Vergleicher58 ist gekoppelt, um das Temperatursignal54 zu empfangen, und das Temperatursignal54 mit einem Schwellensignal56 zu vergleichen. Der Vergleicher58 ist konfiguriert, um ein Vergleichssignal60 zu erzeugen, das beispielsweise einen ersten Zustand annehmen kann, wenn das Temperatursignal unterhalb des Temperaturschwellensignals56 ist, und einen zweiten Zustand annehmen kann, wenn das Temperatursignal54 oberhalb des Temperaturschwellensignals56 ist. Die Temperaturschwellenschaltung50 kann ferner einen monostabilen Multivibrator62 , der gekoppelt ist, um das Vergleichssignal60 zu empfangen, und konfiguriert ist, um ein Temperaturfreigabesignal64 zu erzeugen, aufweisen. - Im Betrieb ist das Temperaturfreigabesignal
64 ein Pulssignal, das bei oder nahe zu einer Zeit beginnt, zu der das Temperatursignal54 einen Wert eines Temperaturschwellensignals56 kreuzt und zu einer Zeit endet, die durch Charakteristiken des monostabilen Multivibrators62 bestimmt ist. Bei einigen Anordnungen hat das Pulssignal54 eine Dauer von etwa einer Millisekunde. - Es ist offensichtlich, dass die Schaltung
40 von1A das Temperaturfreigabesignal48 als ein im Wesentlichen statisches Signal erzeugen kann, während die Schaltung50 von1B das Temperaturfreigabesignal48 als Pulssignal erzeugen kann. - Bezug nehmend nun auf
1C liefert eine kombinierte Einschalt- und Temperaturschwellenschaltung700 eine Änderung eines Zustands eines Freigabesignals742 sowohl zu der Zeit eines Hochfahrens als auch zu der Zeit von Temperaturausschlägen. Die Schaltung700 weist eine Einschaltschaltung702 auf, die konfiguriert ist, um ein Einschaltsignal704 , das ein Hochfahren einer Schaltung, beispielsweise der Schaltung10 von1 , angibt, zu erzeugen. - Einschaltschaltungen, die als die Einschaltschaltung
19 von1 oder die Einschaltschaltung702 von1C verwendet sein können, sind bekannt und daher nicht weiter beschrieben. Es sollte jedoch zu erkennen sein, dass die Einschaltschaltungen19 ,702 bei einigen Ausführungsbeispielen ein im Wesentlichen statisches Einschaltfreigabesignal, und bei anderen Ausführungsbeispielen das Einschaltfreigabesignal als ein Pulssignal nahe zu einer Zeit, zu der eine Energie an eine Schaltung, beispielsweise die Schaltung10 von1 angelegt wird, erzeugen können. - Die Schaltung
700 weist ferner einen monostabilen Multivibrator706 auf, der gekoppelt ist, um das Einschaltsignal704 zu empfangen, und konfiguriert ist, um ein binäres Einschaltpulssignal708 , das eine vorbestimmte Periode hat, zu erzeugen. Das binäre Einschaltpulssignal708 ist mit einem ODER-Gatter714 bzw. -Tor, das konfiguriert ist, um ein binäres Abtastsignal716 zu erzeugen, gekoppelt. - Die Schaltung
700 weist ferner ein Temperatur erfassendes Element744 auf, das konfiguriert ist, um ein Temperatursignal746 , das eine Temperatur einer Schaltung, beispielsweise der Schaltung10 von1 , angibt, zu erzeugen. Das Temperatursignal746 wird durch eine Abtast- und Halteschaltung748 , die das Temperatursignal746 während eines Zustands des binären Abtastsignals716 abtastet, empfangen, was in einem gehaltenen Temperatursignal750 während des anderen Zustands des binären Abtastsignals716 resultiert. - Eine Offset- bzw. Versatzschaltung
718 ist gekoppelt, um das gehaltene Temperatursignal750 zu empfangen. Bei einer Anordnung weist die Offset-Schaltung718 eine erste bzw. eine zweite Spannungsquelle722 ,724 auf, die gekoppelt sind, um ein positives Offset-Haltetemperatursignal720 und ein negatives Offset-Haltetemperatursignal726 zu erzeugen. Es ist offensichtlich, dass das positive Offset-Haltetemperatursignal720 eine vorbestimmte Menge oberhalb des gehaltenen Temperatursignals750 , beispielsweise einhundert Millivolt, ist, und das negative gehaltene Offset-Temperatursignal726 eine vorbestimmte Menge unterhalb des gehaltenen Temperatursignals750 , beispielsweise einhundert Millivolt, ist. Bei einigen anderen Anordnungen können sich jedoch die erste und die zweite Spannungsquelle722 ,274 unterscheiden, was in dem positiven gehaltenen Offset-Temperatursignal720 und dem negativen gehaltenen Offset-Temperatursignal726 resultiert, die unterschiedliche vorbestimmte Mengen weg von dem gehaltenen Temperatursignal750 sind. - Das positive gehaltene Offset-Temperatursignal
720 und das negative gehaltene Offset-Temperatursignal726 werden durch einen Fenstervergleicher730 empfangen. Fenstervergleicher können mit einer Vielfalt von Topologien konfiguriert sein, und die gezeigte Topologie ist bloß darstellend. Der Fenstervergleicher730 ist ferner gekoppelt, um das Temperatursignal746 zu empfangen. - Im Betrieb ist der Fenstervergleicher
730 konfiguriert, um immer dann eine Änderung in einem Zustand eines binären Fenstervergleicherausgangssignals742 zu erzeugen, wenn das Temperatursignal752 aus einem Fensters, das durch die Grenzen des positiven gehaltenen Offset-Temperatursignals720 und des negativen gehaltenen Offset-Temperatursignals726 definiert ist, geht. Auf diese Weise gibt das binäre Fenstervergleicherausgangssignal742 ein Erfahren eines Temperaturausschlags durch das Temperatur erfassende Element744 an. - Es sollte offensichtlich sein, dass das binäre Fenstervergleicherausgangssignal
742 ferner eine Änderung eines Zustands nahe einer Zeit eines Hochfahrens der Schaltung700 hat. Bei einem Hochfahren kann das Temperatursignal752 rasch einen Wert erreichen, der die Temperatur darstellt, während das positive gehaltene Offset-Temperatursignal720 und das negative gehaltene Offset-Temperatursignal726 sich langsamer stationären Werten nähern können. Anfangs kann daher beispielsweise beim Hochfahren das binäre Fenstervergleicherausgangssignal742 hoch sein. Sowie das positive gehaltene Offset-Temperatursignal720 und das negative gehaltene Offset-Temperatursignal726 stationärere Werte erreichen, kann das binäre Fenstervergleicherausgangssignal742 zu einem niedrigen Zustand übergehen. - Bei einem Betrieb kann ferner zu einer Zeit, zu der das Temperatursignal
746 aus dem Fenster, das durch die Grenzen des positiven gehaltenen Offset-Temperatursignals720 und des negativen gehaltenen Offset-Temperatursignals726 definiert ist, geht, das binäre Fenstervergleicherausgangssignal742 seinen Zustand ändern. - Das binäre Fenstervergleicherausgangssignal
742 kann als ein „Freigabe”-Signal in Schaltungen verwendet sein, die in anschließenden Figuren gezeigt sind. Wie im Folgenden beschrieben ist, kann eine Gewinnanpassung, das heißt eine Gewinnkalibrierung, einer Schaltung zum Erfassen eines Magnetfelds während eines hohen Zustands oder alternativ während eines niedrigen Zustands des Freigabesignals742 auftreten. Aus der vorhergehenden Erörterung versteht es sich von selbst, dass das Freigabesignal742 dazu dienen kann, um eine solche Kalibrierung bei oder nahe zu der Zeit eines Hochfahrens und bei oder nahe zu einer Zeit eines Temperaturausschlags, der durch das Temperatur erfassende Element744 erfasst wird, zu initialisieren. - Wie hierin verwendet, ist die Bezeichnung „Freigabe”-Signal verwendet, um entweder auf ein Temperaturfreigabesignal, ein Einschaltfreigabesignal oder eine Kombination von beiden Bezug zu nehmen.
- Das Freigabesignal
742 ist mit einem weiteren monostabilen Multivibrator712 gekoppelt, der ein binäres Temperaturausschlagspulssignal710 erzeugt. Das binäre Temperaturausschlagspulssignal710 wird ferner durch das ODER-Gatter714 empfangen, was in einem weiteren Puls innerhalb des binären Abtastsignals716 resultiert, wenn das Freigabesignal742 eine Änderung eines Zustands aufgrund eines Temperaturausschlags hat. - Es sollte offensichtlich sein, dass das gepulste binäre Abtastsignal
716 , das aus dem Temperaturausschlag resultiert, darin resultiert, dass das gehaltene Temperatursignal750 einen neuen Wert annimmt, und daher das Fenster, das durch die Grenzen des positiven gehaltenen Offset-Temperatursignals720 und des negativen gehaltenen Offset-Temperatursignals726 definiert ist, eine neue Position annimmt, die das gehaltene Temperatursignal750 umgibt. Das Freigabesignal742 ändert sich somit zurück zu seinem ursprünglichen Zustand. - Auf diese Weise resultiert eine Hochfahrbedingung nicht nur in einem temporären hohen Zustand des Freigabesignals
742 , sondern ein Temperaturausschlag, der durch das Temperatur erfassende Element erfahren wird, resultiert ferner in einem temporären hohen Zustand des Freigabesignals742 . Das Freigabesignal742 kann somit verursachen, dass sich eine der im Folgenden beschriebenen Schaltungen sowohl bei einem Hochfahren als auch wenn ein vorbestimmter Temperaturausschlag, entweder ein positiver oder negativer Temperaturausschlag, erfahren wird, automatisch kalibriert (zum Beispiel den Gewinn anpasst). - Nun Bezug nehmend auf
2 kann eine Schaltung70 zum Erfassen eines Magnetfelds gleich oder ähnlich zu der Schaltung10 von1 sein und kann eine Rückkopplungsschaltung72 aufweisen, die gleich oder ähnlich zu der Rückkopplungsschaltung12 von1 sein kann. Die Rückkopplungsschaltung72 ist im Folgenden vollständiger beschrieben. - Die Schaltung
70 weist ein Magnetfeld erfassendes Element108 , hier ein Hall-Effekt-Element, auf. Das Hall-Effekt-Element108 ist gekoppelt, um ein Treibstromsignal112 von einer Stromquelle110 zu empfangen und konfiguriert, um ein Differenz-Hall-Spannungssignal114 ,116 , das mit einem Vorverstärker118 gekoppelt ist, zu erzeugen. Der Vorverstärker118 ist als ein Gewinnanpassungselement verwendet, das einen Gewinn, der auf ein Gewinnanpassungssignal106 , das durch die Rückkopplungsschaltung72 erzeugt wird, anspricht, hat. Der Vorverstärker118 ist konfiguriert, um das Differenzeingangssignal114 ,116 zu verstärken und ein verstärktes Signal120 zu erzeugen. Die Schaltung70 kann ferner ein anderes Schaltungselement122 , das gekoppelt ist, um das verstärkte Signal120 zu empfangen, und konfiguriert ist, um ein Ausgangssignal124 zu erzeugen, aufweisen. Bei einigen Anordnungen ist das Schaltungselement122 ein (linearer) Verstärker, und bei anderen Anordnungen ist das Schaltungselement122 ein Vergleicher. - Die Rückkopplungsschaltung
72 kann einen ersten bzw. zweiten Piezowiderstand80 ,86 aufweisen. Ein Piezowiderstand ist als ein Schaltungselement zu erkennen, das einen Widerstand hat, der in Bezug auf eine Dehnung, die durch den Piezowiderstand erfahren wird, variiert. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, kann, wenn ein Substrat, über dem die Schaltung70 angeordnet ist, einen Temperaturausschlag erfährt, oder wenn das Substrat bestimmte Herstellungsverarbeitungsschritte, beispielsweise ein Überformen mit einem Körper einer integrierten Schaltung, erfährt, das Substrat eine mechanische Spannung und eine resultierende Dehnung erfahren. Die Dehnung kann eine Empfindlichkeit des Magnetfeld erfassenden Elements108 beeinflussen. Wie vollständiger im Folgenden beschrieben ist, können insbesondere die Rückkopplungsschaltung72 und die Piezowiderstände80 ,86 die Dehnung messen, und die Rückkopplungsschaltung72 kann das Rückkopplungssignal106 , das sich auf die Dehnung bezieht, erzeugen. - Der erste Piezowiderstand
80 kann gekoppelt sein, um von einer ersten Stromquelle76 ein erstes Stromsignal78 zu empfangen, was in einem ersten Spannungssignal78a resultiert. Die Rückkopplungsschaltung72 kann ferner einen ersten Verstärker81 , der gekoppelt ist, um das erste Spannungssignal78a zu empfangen, und konfiguriert ist, um ein erstes verstärktes Signal94 zu erzeugen, aufweisen. - Der zweite Piezowiderstand
86 kann ähnlicherweise gekoppelt sein, um von einer zweiten Stromquelle82 ein zweites Stromsignal84 zu empfangen, was in einem zweiten Spannungssignal84a resultiert. Die Rückkopplungsschaltung72 kann ferner einen zweiten Verstärker90 , der gekoppelt ist, um das zweite Spannungssignal84a zu empfangen, und konfiguriert ist, um ein zweites verstärktes Signal92 zu erzeugen, aufweisen. - Die Rückkopplungsschaltung
72 kann ferner eine Kombinierschaltung96 , die gekoppelt ist, um das erste bzw. zweite verstärkte Signal94 ,92 zu empfangen, und konfiguriert ist, um ein Ausgangssignal98 zu erzeugen, aufweisen. Bei einigen Anordnungen weist die Rückkopplungsschaltung72 eine Abtast- und Halteschaltung104 , die gekoppelt ist, um das Ausgangssignal98 zu empfangen, auf. Die Abtast- und Halteschaltung104 kann gekoppelt sein, um ein Pulssignal102 von einem Pulsgenerator100 zu empfangen, wobei ein Zustand oder ein Übergang desselben darin resultiert, dass die Abtast- und Halteschaltung104 das Ausgangssignal98 abtastet und dementsprechend das Gewinnsteuersignal106 erzeugt. Der Pulsgenerator100 kann ansprechend auf ein Freigabesignal88 , das ein Temperaturfreigabesignal, ein Einschaltfreigabesignal oder eine Kombination von beiden sein kann, ansprechen. Zu diesem Zweck kann die Schaltung70 eine oder beide einer Temperaturschwellenschaltung und/oder einer Einschaltschaltung aufweisen, die in Verbindung mit1 –1B beschrieben sind. Die Temperaturschwellenschaltung und/oder eine Einschaltschaltung sind jedoch für eine Klarheit nicht gezeigt; stattdessen ist lediglich das Freigabesignal88 gezeigt. - Es sollte aus der vorhergehenden Erörterung offensichtlich sein, dass die Abtast- und Halteschaltung
104 das Ausgangssignal98 abtasten kann, um ein Gewinnanpassungssignal106 während Zeiten zu erzeugen, zu denen das Temperaturfreigabesignal oder das Einschaltfreigabesignal aktiv sind, zum Beispiel wenn sich die Temperatur der Schaltung über eine Temperaturschwelle erhöht hat, oder wenn eine Energie kürzlich an die Schaltung70 angelegt wurde. Umgekehrt kann die Abtast- und Halteschaltung104 das Gewinnanpassungssignal106 während Zeiten halten, zu denen das Temperaturfreigabesignal oder das Einschaltfreigabesignal inaktiv sind, zum Beispiel wenn sich die Temperatur von oberhalb der Temperaturschwelle zu unterhalb der Temperaturschwelle verringert, oder zu einer Zeit, nach der eine Energie an die Schaltung70 angelegt wurde. - Das Freigabesignal
88 kann ferner durch die erste bzw. zweite Stromquelle76 ,82 empfangen werden, was verursacht, dass die erste und die zweite Stromquelle76 ,82 das erste und das zweite Stromsignal78 ,84 lediglich erzeugen, wenn das Freigabesignal88 aktiv ist. Mit dieser Anordnung kann die Schaltung70 zu Zeiten, zu denen eine Gewinnanpassung nicht erforderlich, beispielsweise wenn die Temperatur der Schaltung70 die Temperaturschwelle nicht überschritten hat, Energie erhalten. - Bei einigen Anordnungen sind der erste und der zweite Piezowiderstand
80 ,86 orthogonal über dem Substrat, auf dem dieselben angeordnet sind, angeordnet. Mit dieser Anordnung bezieht sich ein Wert des ersten Spannungssignals78a auf eine Dehnung in einer ersten Richtung parallel zu einer Hauptoberfläche des Substrats, und ein Wert des zweiten Spannungssignals84a bezieht sich auf eine Dehnung in einer zweiten Richtung parallel zu einer Hauptoberfläche des Substrats und orthogonal zu der ersten Richtung. Mit dieser Anordnung kann eine Dehnung des Substrats in irgendeiner Richtung parallel zu einer Hauptoberfläche des Substrats durch die Piezowiderstände80 ,86 erfasst werden. - Bei Anordnungen ist eine vorbestimmte Beziehung zwischen dem ersten Stromsignal
78 und dem zweiten Stromsignal84 gemäß einer erwarteten Beziehung zwischen der Dehnung des Substrats in der ersten Richtung und der Dehnung des Substrats in der zweiten Richtung, wenn das Substrat einem Temperaturausschlag unterworfen ist, ausgewählt. - Bei einigen Anordnungen liefert die Kombinierschaltung
96 das Ausgangssignal98 und ein resultierendes Gewinnanpassungssignal106 als eine Summe der verstärkten Signale94 ,92 . Bei anderen Anordnungen liefert die Kombinierschaltung96 das Ausgangssignal98 und ein resultierendes Gewinnanpassungssignal106 als eine Summe eines quadratischen Mittelwerts bzw. Effektivwerts (RMS; RMS = root-mean-square) der verstärkten Signale94 ,92 . Bei noch anderen Anordnungen, speziellen Anordnungen, für die die Empfindlichkeit des Magnetfeld erfassenden Elements108 eine nichtlineare Funktion der Dehnung des Substrats ist, über dem dasselbe angeordnet ist, kann die Kombinierschaltung96 die verstärkten Signale94 ,92 auf andere Weisen kombinieren. - Bei einem Betrieb passt das Gewinnanpassungssignal
106 den Gewinn des Vorverstärkers118 in Bezug auf die Dehnungen, die durch die Piezowiderstände80 ,86 erfasst werden, an, wobei dazu tendiert wird, die Empfindlichkeit der Schaltung70 bei der Anwesenheit von Dehnungen und Temperaturausschlägen konstanter zu halten, als wenn das Gewinnanpassungssignal106 nicht vorgesehen ist. Fachleute verstehen die Beziehung zwischen der Dehnung eines Substrats und dem resultierenden Effekt auf die Empfindlichkeit eines Hall-Elements, das auf dem Substrat angeordnet ist. Fachleute verstehen ferner die Beziehung zwischen einer Temperatur eines Substrats und dem resultieren Effekt auf die Empfindlichkeit eines Hall-Elements, das auf dem Substrat angeordnet ist. - Nun Bezug nehmend auf
2A , in der gleiche Elemente von2 mit gleichen Bezugsbenennungen gezeigt sind, kann eine andere Schaltung130 zum Erfassen eines Magnetfelds gleich oder ähnlich zu der Schaltung10 von1 sein und kann die Rückkopplungsschaltung72 von2 aufweisen. In Gegensatz zu der Schaltung70 von2 ist eine Gewinnanpassung mittels einer anpassbaren Stromquelle136 vorgesehen, die ansprechend auf das Gewinnanpassungssignal106 zu dem Hall-Effekt-Element108 ein anpassbares Stromsignal140 erzeugt. Ein Vorverstärker142 mit einem festen Gewinn ersetzt den Vorverstärker118 mit einem anpassbaren Gewinn von2 . - Ein Betrieb der Schaltung
130 ist im Wesentlichen gleich einem Betrieb, der im Vorhergehenden in Verbindung mit2 beschrieben ist. - Bezug nehmend nun auf
3 kann eine Schaltung150 zum Erfassen eines Magnetfelds gleich oder ähnlich zu der Schaltung10 von1 sein und eine Rückkopplungsschaltung152 aufweisen, die gleich oder ähnlich zu der Rückkopplungsschaltung12 von1 ist. Die Rückkopplungsschaltung152 ist vollständiger im Folgenden beschrieben. - Die Schaltung
150 weist ein Magnetfeld erfassendes Element166 , hier ein Hall-Effekt-Element, auf. Das Hall-Effekt-Element166 ist gekoppelt, um ein Treibstromsignal192 von einer Stromquelle190 zu empfangen, und konfiguriert, um ein Differenz-Hall-Spannungssignal194 ,196 , das mit einem Vorverstärker198 gekoppelt ist, zu erzeugen. Der Vorverstärker198 ist als ein Gewinnanpassungselement verwendet, das einen Gewinn, der auf ein Gewinnanpassungssignal186 , das durch die Rückkopplungsschaltung152 erzeugt wird, anspricht, hat. Der Vorverstärker198 ist konfiguriert, um das Differenzeingangssignal194 ,196 zu verstärken und ein verstärktes Signal200 zu erzeugen. Die Schaltung150 kann ferner ein Tiefpassfilter202 , das gekoppelt ist, um das verstärkte Signal200 zu empfangen, und konfiguriert ist, um ein gefiltertes Signal204 zu erzeugen, aufweisen. Die Schaltung150 kann ferner ein anderes Schaltungselement206 , das gekoppelt ist, um das gefilterte Signal204 zu empfangen, und konfiguriert ist, um ein Ausgangssignal208 zu erzeugen, aufweisen. Bei einigen Anordnungen ist das Schaltungselement206 ein (linearer) Verstärker, und bei anderen Anordnungen ist das Schaltungselement206 ein Vergleicher bzw. Komparator. - Die Rückkopplungsschaltung
152 kann einen Leiter164 , der hier gezeigt ist, um eine Schleife um das Hall-Effekt-Element166 zu bilden, aufweisen. Der Leiter164 kann gekoppelt sein, um von einer Stromquelle160 ein Stromsignal162 zu empfangen. Die Stromquelle160 kann gekoppelt sein, um ein Pulssignal158 , das durch einen Pulsgenerator154 erzeugt wird, zu empfangen. Das Pulssignal158 kann in einem Pulsstromsignal162 resultieren. Bei einigen Anordnungen hat das Pulsstromsignal zwei Zustände, einen ersten Zustand, während dessen ein Strom von im Wesentlichen null in den Leiter164 fließt, und einen zweiten Zustand, während dessen ein vorbestimmter Strom in den Leiter164 fließt. Bei einigen Anordnungen kann ein Tastverhältnis des zweiten Zustands, beispielsweise in dem Bereich von einem Prozent bis etwa fünf Prozent, klein sein. Bei einigen Anordnungen ist eine Frequenz des Pulsstromsignals162 in dem Bereich von etwa 25 kHz bis 500 kHz. - Es versteht sich von selbst, dass, wenn die Stromquelle
160 in dem ersten Zustand ist und im Wesentlichen einen Strom von null erzeugt, das Hall-Effekt-Element166 lediglich auf ein Magnetfeld, das es messen soll, anspricht, das beispielsweise ein Magnetfeld ist, das aus einem Strom, der durch einen Strom transportierenden Leiter (oder einfacher einen Stromleiter) geht, resultiert, wie es in Verbindung mit einem Stromsensor vorgefunden wird. Wenn jedoch die Stromquelle160 in dem zweiten Zustand ist und den vorbestimmten Strom erzeugt, spricht das Hall-Effekt-Element166 nicht nur auf lediglich das Magnetfeld an, das gemessen werden soll, jedoch ferner auf ein Magnetfeld, das durch den vorbestimmten Strom, der durch den Leiter164 geht, erzeugt wird. Das verstärkte Signal200 ist daher eine Summe eines Signals, das das Magnetfeld, das die Schaltung150 messen soll, darstellt, kombiniert mit Pulsen, die das Magnetfeld, das aus einem Stromsignal162 , das die im Vorhergehenden beschriebenen Strompulse hat, resultiert, darstellen. - Das verstärkte Signal
200 wird durch einen Verstärker178 , der konfiguriert ist, um ein anderes verstärktes Signal175 zu erzeugen, empfangen. Eine erste und eine zweite Abtast- und Halteschaltung174 ,178 sind jeweils gekoppelt, um das verstärkte Signal175 zu empfangen und ein erstes bzw. zweites abgetastetes Signal180 ,192 zu erzeugen. Die erste Abtast- und Halteschaltung174 empfängt das Pulssignal158 und tastet während eines speziellen Zustands des Pulssignals158 , beispielsweise zu Zeiten, zu denen das Stromsignal162 einen Strompuls hat, ab. Die zweite Abtast- und Halteschaltung176 empfängt ein invertiertes Pulssignal172 , das durch einen Inverter170 erzeugt wird, und tastet während eines speziellen Zustands des invertierten Pulssignals172 , beispielsweise zu Zeiten, zu denen das Stromsignal162 keinen Strompuls hat, ab. Es sollte offensichtlich sein, dass das zweite abgetastete Signal182 das Magnetfeld darstellt, das die Schaltung150 messen soll, während das erste abgetastete Signal180 das Magnetfeld, das die Schaltung150 messen soll, in Kombination mit dem Magnetfeld, das aus dem Stromsignal162 , das die im Vorhergehenden beschriebenen Strompulse hat, resultiert, darstellt. - Die Rückkopplungsschaltung
152 kann eine Kombinierschaltung184 , die gekoppelt ist, um das erste und das zweite abgetastete Signal180 ,182 zu empfangen, aufweisen. Die Kombinierschaltung184 ist konfiguriert, um das Gewinnanpassungssignal186 , das mit dem Vorverstärker198 gekoppelt ist, zu erzeugen. Bei einigen Anordnungen liefert die Kombinierschaltung184 das Gewinnanpassungssignal186 als eine Differenz des ersten und des zweiten abgetasteten Signals180 ,182 und stellt daher lediglich das Magnetfeld, das aus dem Stromsignal162 , das die im Vorhergehenden beschriebenen Strompulse hat, resultiert, dar. Mit dieser speziellen Anordnung versteht es sich von selbst, dass die Gewinnanpassungsschaltung186 direkt eine Empfindlichkeit des Hall-Effekt-Elements166 gegenüber dem Magnetfeld, das aus den im Vorhergehenden beschriebenen Strompulsen resultiert, darstellt. - Wie hierin verwendet ist die Bezeichnung „Gewinnberechnungsschaltung” verwendet, um Abschnitte der Rückkopplungsschaltung
152 , die den Leiter164 , die Stromquelle160 oder den Pulsgenerator154 nicht aufweisen, zu beschreiben. - Das Tiefpassfilter
202 entfernt im Wesentlichen die Pulse in dem verstärkten Signal200 , die aus den im Vorhergehenden beschriebenen Strompulsen resultieren, was das gefilterte Signal204 lediglich das Magnetfeld, das die Schaltung150 messen soll, darstellen lässt. Es versteht sich von selbst, dass das gefilterte Signal204 ähnlich zu dem zweiten abgetasteten Signal182 ist, und bei anderen Ausführungsbeispielen jedes Signal austauschbar verwendet sein kann. Das Signal204 ist somit mit einer gestrichelten Linie als mit der Kombinierschaltung184 gekoppelt gezeigt. - Beim Betrieb passt die Gewinnanpassungsschaltung
186 den Gewinn des Vorverstärkers198 in Bezug auf die direkt gemessene Empfindlichkeit des Hall-Effekt-Elements164 an, was dazu tendiert, die Empfindlichkeit der Schaltung150 bei der Anwesenheit von dehnungsbezogenen Änderungen der Empfindlichkeit des Hall-Effekt-Elements166 oder anderen Änderungen der Empfindlichkeit des Hall-Effekt-Elements166 konstanter zu halten, als wenn das Gewinnanpassungssignal nicht vorgesehen wäre. - Es ist offensichtlich, dass die Empfindlichkeit des Hall-Effekt-Elements
166 abgesehen von den Dehnungen, die dem Hall-Effekt-Element166 aufgrund der Temperatur auferlegt werden, durch die Temperatur direkt beeinflusst werden kann. Eine Beweglichkeit des Hall-Effekt-Elements kann sich beispielsweise auf eine Temperatur beziehen. Da die Schaltung150 die Empfindlichkeit des Hall-Effekt-Elements166 direkt misst, ist die Schaltung150 konfiguriert, um den Gewinn des Vorverstärkers198 anzupassen, um Änderungen der Empfindlichkeit des Hall-Effekt-Elements166 , die aus irgendeiner Quelle einer Änderung resultieren, zu berücksichtigen. - Der Pulsgenerator
154 kann gekoppelt sein, um ein Freigabesignal156 , das, wie im Vorhergehenden in Verbindung mit2 beschrieben ist, ein Temperaturfreigabesignal, ein Einschaltfreigabesignal oder eine Kombination von beiden sein kann, zu empfangen. Zu diesem Zweck kann die Schaltung150 eine oder beide einer Temperaturschwellenschaltung und/oder einer Einschaltschaltung, die in Verbindung mit1 –1B beschrieben sind, aufweisen. Die Temperaturschwellenschaltung und/oder eine Einschaltschaltung sind jedoch zur Klarheit nicht gezeigt; stattdessen ist lediglich das Freigabesignal156 gezeigt. - Nun Bezug nehmend auf
3A , in der gleiche Elemente von3 mit gleichen Bezugsbenennungen gezeigt sind, kann eine andere Schaltung220 zum Erfassen eines Magnetfels gleich oder ähnlich zu der Schaltung10 von1 sein, und die Rückkopplungsschaltung152 von3 aufweisen. Im Gegensatz zu der Schaltung150 von3 ist eine Gewinnanpassung mittels einer anpassbaren Stromquelle222 vorgesehen, die ansprechend auf das Gewinnanpassungssignal186 ein anpassbares Stromsignal224 zu dem Hall-Effekt-Element166 erzeugt. Ein Vorverstärker226 mit einem festen Gewinn ersetzt den Vorverstärker198 mit einem anpassbaren Gewinn von3 . - Ein Betrieb der Schaltung
220 ist im Wesentlichen gleich einem Betrieb, der im Vorhergehenden in Verbindung mit3 beschrieben ist. - Nun Bezug nehmend auf
3B erreicht eine Schaltung240 zum Erfassen eines Magnetfelds, wie die Schaltung150 von3 , durch eine direkte Messung einer Empfindlichkeit eines Hall-Effekt-Elements eine Gewinnanpassung. Im Gegensatz zu der Schaltung150 ist jedoch das Element, das verwendet ist, um die Empfindlichkeit direkt zu messen, ein zweites Hall-Effekt-Element254 , nicht das Hall-Effekt-Element280 , das ein Magnetfeld messen soll. - Die Schaltung
240 kann eine Rückkopplungsschaltung242 , die gleich oder ähnlich zu der Rückkopplungsschaltung12 von1 sein kann, aufweisen. Die Rückkopplungsschaltung242 ist vollständiger im Folgenden beschrieben. - Die Schaltung
240 weist ein Magnetfeld erfassendes Element280 , hier ein Hall-Effekt-Element, auf. Das Hall-Effekt-Element280 ist gekoppelt, um von einer Stromquelle276 ein Treibstromsignal278 zu empfangen, und konfiguriert, um ein Differenz-Hall-Spannungssignal282 ,284 zu erzeugen, das mit einem Vorverstärker286 gekoppelt ist. Der Vorverstärker286 ist konfiguriert, um ein verstärktes Signal288 zu erzeugen. Die Schaltung240 kann ferner ein anderes Schaltungselement290 , das gekoppelt ist, um das verstärkte Signal288 zu empfangen, und konfiguriert ist, um ein Ausgangssignal290 zu erzeugen, aufweisen. Bei einigen Anordnungen ist das Schaltungselement290 ein (linearer) Verstärker, und bei anderen Anordnungen ist das Schaltungselement290 ein Vergleicher. - Die Rückkopplungsschaltung
242 kann ein sekundäres Magnetfeld erfassendes Element254 , hier ein Hall-Effekt-Element, aufweisen. Das sekundäre Hall-Effekt-Element254 ist gekoppelt, um ein Treibstromsignal258 von einer Stromquelle256 zu empfangen, und konfiguriert, um ein Differenz-Hall-Spannungssignal264 ,266 , das mit einem zweiten Vorverstärker268 gekoppelt ist, zu erzeugen. Ein Stromleiter252 , der hier als eine Spule gezeigt ist, ist nahe dem sekundären Hall-Effekt-Element254 . Der Stromleiter252 empfängt von einer Stromquelle246 ein Stromsignal250 . Das Differenz-Hall-Spannungssignal264 ,266 stellt ein Magnetfeld, das durch den Stromleiter252 erzeugt wird, und eine Empfindlichkeit des zweiten Hall-Effekt-Element254 dar. Bei einigen Anordnungen weist die Schaltung240 eine Magnetabschirmung, die nahe dem zweiten Hall-Effekt-Element254 angeordnet ist, auf, um den Effekt von anderen Magnetfeldern als das Magnetfeld, das durch den Stromleiter252 erzeugt wird, auf das sekundäre Hall-Effekt-Element254 zu reduzieren. - Der zweite Vorverstärker
268 ist konfiguriert, um ein verstärktes Signal270 zu erzeugen. Die Rückkopplungsschaltung242 kann eine Abtast- und Halteschaltung272 , die gekoppelt ist, um das verstärkte Signal270 zu empfangen, und konfiguriert ist, um ein Gewinnanpassungssignal274 zu erzeugen, aufweisen. Die Stromquelle276 erzeugt ansprechend auf das Gewinnanpassungssignal274 das Stromsignal278 als ein anpassbares Stromsignal278 zu dem Hall-Effekt-Element280 . - Bei einem Betrieb passt das Gewinnanpassungssignal
274 die Stromquelle276 an, was dazu tendiert, die Empfindlichkeit der Schaltung240 bei der Anwesenheit von Änderungen der Empfindlichkeit des sekundären Hall-Effekt-Elements254 , die sich auf Änderungen der Empfindlichkeit des Hall-Effekt-Elements280 beziehen, konstanter zu halten, als wenn das Gewinnanpassungssignal274 nicht vorgesehen wäre. - Der Pulsgenerator
260 kann gekoppelt sein, um ein Freigabesignal248 , das, wie im Vorhergehenden in Verbindung mit2 beschrieben ist, ein Temperaturfreigabesignal, ein Einschaltfreigabesignal oder eine Kombination von beiden sein kann, zu empfangen. Zu diesem Zweck kann die Schaltung240 eine oder beide einer Temperaturschwellenschaltung und/oder einer Einschaltschaltung, die im Vorhergehenden in Verbindung mit1 –1B beschrieben sind, aufweisen. Die Temperaturschwellenschaltung und/oder eine Einschaltschaltung sind jedoch für eine Klarheit nicht gezeigt; stattdessen ist das Freigabesignal248 gezeigt. - Das Freigabesignal
248 kann ferner durch die erste bzw. zweite Stromquelle246 ,256 empfangen werden, was verursacht, dass die erste und die zweite Stromquelle246 ,256 das erste und das zweite Stromsignal250 ,258 lediglich erzeugen, wenn das Freigabesignal248 aktiv ist, das heißt in einem speziellen Zustand ist. Mit dieser Anordnung kann die Schaltung240 eine Energie zu Zeiten erhalten, zu denen eine Gewinnanpassung nicht erforderlich ist, wenn beispielsweise die Temperatur der Schaltung240 die Temperaturschwelle nicht überschritten hat. - Obwohl die Rückkopplungsschaltung
242 gezeigt ist, um den Gewinn, der dem Hall-Effekt-Element280 zugeordnet ist, mittels der Stromquelle276 zu steuern, kann das Gewinnanpassungssignal274 bei anderen Ausführungsbeispielen an einen Vorverstärker mit einem anpassbaren Gewinn anstelle des Vorverstärkers286 angelegt sein. - Nun Bezug nehmend auf
4 kann eine Schaltung300 zum Erfassen eines Magnetfelds gleich oder ähnlich zu der Schaltung10 von1 sein, und kann eine Rückkopplungsschaltung302 , die gleich oder ähnlich zu der Rückkopplungsschaltung12 von1 sein kann, aufweisen. Die Rückkopplungsschaltung302 ist vollständiger im Folgenden beschrieben. - Die Schaltung
300 weist ein Magnetfeld erfassendes Element352 , hier ein Hall-Effekt-Element, auf. Das Hall-Effekt-Element352 ist gekoppelt, um von einer anpassbaren Stromquelle348 ein Treibstromsignal350 zu empfangen, und konfiguriert, um ein Differenz-Hall-Spannungssignal354 ,356 , das mit einem Vorverstärker358 gekoppelt ist, zu erzeugen. Die anpassbare Stromquelle348 spricht auf ein Gewinnanpassungssignal344 , das durch die Rückkopplungsschaltung302 erzeugt wird, an und liefert eine Gewinnanpassung des Differenz-Hall-Spannungssignals354 ,356 . Der Vorverstärker358 ist konfiguriert, um ein verstärktes Signal360 zu erzeugen. Die Schaltung300 kann ferner ein anderes Schaltungselement362 , das gekoppelt ist, um das verstärkte Signal360 zu empfangen, und konfiguriert ist, um ein Ausgangssignal364 zu erzeugen, aufweisen. Bei einigen Anordnungen ist das Schaltungselement362 ein (linearer) Verstärker, und bei anderen Anordnungen ist das Schaltungselement362 ein Vergleicher. - Die Rückkopplungsschaltung
302 kann ferner einen ersten bzw. zweiten Piezowiderstand312 ,320 aufweisen. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, kann, wenn ein Substrat, über dem die Schaltung300 angeordnet ist, einen Temperaturausschlag erfährt, oder wenn das Substrat bestimmte Herstellungsverarbeitungsschritte, beispielsweise ein Überformen mit einem Körper einer integrierten Schaltung, erfährt, das Substrat eine mechanische Spannung und eine resultierende Dehnung erfahren. Die Dehnung kann eine Empfindlichkeit des Magnetfeld erfassenden Elements352 beeinflussen. Wie vollständiger im Folgenden beschrieben ist, können die Rückkopplungsschaltung302 und insbesondere die Piezowiderstände312 ,320 die Dehnung messen, und die Rückkopplungsschaltung302 kann das Rückkopplungssignal344 , das sich auf die Dehnung bezieht, erzeugen. - Der erste Piezowiderstand
312 kann gekoppelt sein, um von einer ersten Stromquelle308 ein erstes Stromsignal310 zu empfangen, was in einem ersten Spannungssignal310a resultiert. Die Rückkopplungsschaltung302 kann ferner einen ersten Verstärker327 , der gekoppelt ist, um das erste Spannungssignal310a zu empfangen, und konfiguriert ist, um ein erstes verstärktes Signal328 zu erzeugen, aufweisen. - Der zweite Piezowiderstand
320 kann ähnlicherweise gekoppelt sein, um ein zweites Stromsignal318 von einer zweiten Stromquelle316 zu empfangen, was in einem zweiten Spannungssignal318a resultiert. Die Rückkopplungsschaltung302 kann ferner einen zweiten Verstärker330 , der gekoppelt ist, um das zweite Spannungssignal318a zu empfangen, und konfiguriert ist, um ein zweites verstärktes Signal332 zu erzeugen, aufweisen. - Im Gegensatz zu der Schaltung
70 von2 kann die Schaltung300 ferner einen reihengekoppelten ersten bzw. zweiten Leiter314 ,322 , die hier als Spulen gezeigt sind, nahe dem ersten und dem zweiten Piezowiderstand312 ,320 aufweisen. Es ist zu erkennen, dass Piezowiderstände, die hauptsächlich auf Dehnungen ansprechen, ferner auf Magnetfelder ansprechen. Zu diesem Zweck sind die Leiter314 ,322 gekoppelt, um von einer Stromquelle324 ein Stromsignal326 zu empfangen. Das Stromsignal326 , das durch die Leiter314 ,322 geht, resultiert in einem Magnetfeld bei den Piezowiderständen312 ,320 . Es sollte daher offensichtlich sein, dass das erste und das zweite verstärkte Signal328 ,332 Dehnungen, die durch den ersten bzw. zweiten Piezowiderstand312 ,320 erfahren werden, angeben (zum Beispiel Spannungen haben, die im Verhältnis zu den jeweiligen Dehnungen variieren), und ferner ein Magnetfeldansprechen (das heißt eine Empfindlichkeit) des ersten bzw. zweiten Piezowiderstands312 ,320 angeben (zum Beispiel Spannungen haben, die im Verhältnis zu dem Stromsignal326 variieren). Es sollte verständlich sein, dass Änderungen der Magnetfeldempfindlichkeit des ersten und des zweiten Piezowiderstands312 ,320 dazu tendieren, auf Änderungen der Magnetfeldempfindlichkeit des Magnetfeld erfassenden Elements352 bezogen zu sein. Die Schaltung300 tendiert dazu, Änderungen der Magnetfeldempfindlichkeit direkter zu messen als die Schaltung70 von2 . - Die Rückkopplungsschaltung
302 kann ferner eine Kombinierschaltung334 aufweisen, die gekoppelt ist, um das erste bzw. zweite verstärkte Signal328 ,332 zu empfangen, und konfiguriert sein, um ein Ausgangssignal336 zu erzeugen. Bei einigen Anordnungen weist die Rückkopplungsschaltung302 eine Abtast- und Halteschaltung342 , die gekoppelt ist, um das Ausgangssignal336 zu empfangen, auf. Die Abtast- und Halteschaltung342 kann gekoppelt sein, um von einem Pulsgenerator338 ein Pulssignal340 zu empfangen, wobei ein Zustand oder ein Übergang desselben darin resultiert, dass die Abtast- und Halteschaltung243 das Ausgangssignal336 abtastet und dementsprechend das Gewinnsteuersignal344 erzeugt. Der Pulsgenerator338 kann auf ein Freigabesignal306 , das ein Temperaturfreigabesignal, ein Einschaltfreigabesignal oder eine Kombination von beiden sein kann, ansprechen. Zu diesem Zweck kann die Schaltung300 eine oder beide einer Temperaturschwellenschaltung und/oder einer Einschaltschaltung, die im Vorhergehenden in Verbindung mit1 –1B beschrieben sind, aufweisen. Die Temperaturschwellenschaltung und/oder eine Einschaltschaltung sind zur Klarheit nicht gezeigt; stattdessen ist lediglich das Freigabesignal306 gezeigt. - Es sollte aus der vorhergehenden Erörterung offensichtlich sein, dass die Abtast- und Halteschaltung
342 das Ausgangssignal336 abtasten kann, um während Zeiten, zu denen das Temperaturfreigabesignal oder das Einschaltfreigabesignal aktiv sind, zum Beispiel, wenn sich die Temperatur der Schaltung über eine Temperaturschwelle erhöht hat, oder wenn eine Energie kürzlich an die Schaltung300 angelegt wurde, das Gewinnanpassungssignal344 zu erzeugen. Die Abtast- und Halteschaltung342 kann umgekehrt das Gewinnanpassungssignal344 während Zeiten halten, zu denen das Temperaturfreigabesignal oder das Einschaltfreigabesignal inaktiv sind, zum Beispiel, wenn sich die Temperatur davon, über der Temperaturschwelle zu sein, zu unterhalb der Temperaturschwelle zu sein, verringert, oder zu einer Zeit, nach der eine Energie an die Schaltung300 angelegt wurde. - Das Freigabesignal
306 kann ferner nicht nur durch den Pulsgenerator338 , sondern ferner durch die erste bzw. zweite Stromquelle308 ,316 und ferner durch die Stromquelle324 empfangen werden, was verursacht, dass die erste und die zweite Stromquelle308 ,316 und ferner die Stromquelle324 das erste und das zweite Stromsignal310 ,318 und ferner das Stromsignal326 lediglich erzeugen, wenn das Freigabesignal306 aktiv ist, das heißt in einem speziellen Zustand ist. Mit dieser Anordnung kann die Schaltung300 eine Energie zu Zeiten erhalten, wenn eine Gewinnanpassung nicht erforderlich ist, wenn beispielsweise die Temperatur der Schaltung300 die Temperaturschwelle nicht überschritten hat. - Bei einigen Anordnungen sind der erste und der zweite Piezowiderstand
312 ,320 orthogonal über das Substrat, auf dem dieselben angeordnet sind, angeordnet. Mit dieser Anordnung bezieht sich ein Wert des ersten Spannungssignals310a auf eine Dehnung in einer ersten Richtung parallel zu einer Hauptoberfläche des Substrats, und ein Wert des zweiten Spannungssignals318a bezieht sich auf eine Dehnung in einer zweiten Richtung parallel zu einer Hauptoberfläche des Substrats und orthogonal zu der ersten Richtung. Mit dieser Anordnung kann eine Dehnung des Substrats in irgendeiner Richtung parallel zu einer Hauptoberfläche des Substrats durch die Piezowiderstände312 ,320 erfasst werden. - Bei einigen Anordnungen liefert die Kombinierschaltung
334 das Ausgangssignal336 und ein resultierendes Gewinnanpassungssignal344 als eine Summe der verstärkten Signale328 ,332 . Bei anderen Anordnungen liefert die Kombinierschaltung334 das Ausgangssignal336 und ein resultierendes Gewinnanpassungssignal344 als eine Summe eines quadratischen Mittelwerts (RMS) der verstärkten Signale328 ,332 . Bei noch anderen Anordnungen, bei speziellen Anordnungen, bei denen die Empfindlichkeit des Magnetfeld erfassenden Elements352 eine nichtlineare Funktion der Dehnung des Substrats ist, über dem dasselbe angeordnet ist, kann die Kombinierschaltung334 die verstärkten Signale328 ,332 auf andere Weisen kombinieren. - Bei einem Betrieb passt das Gewinnanpassungssignal
344 das Stromsignal350 und daher die Empfindlichkeit des Hall-Effekt-Elements352 in Bezug auf die Dehnungen, die durch den ersten und den zweiten Piezowiderstand312 ,320 erfasst werden, und ferner in Bezug auf eine Magnetfeldempfindlichkeit des ersten und des zweiten Piezowiderstands312 ,320 an, was dazu tendiert, die Empfindlichkeit der Schaltung300 in der Anwesenheit von Dehnungen und der Temperaturausschläge konstanter zu halten, als wenn das Gewinnanpassungssignal344 nicht vorgesehen wäre. - Obwohl die Rückkopplungsschaltung
302 gezeigt ist, um den Gewinn, der dem Hall-Effekt-Element352 zugeordnet ist, mittels der Stromquelle348 zu steuern, kann bei anderen Ausführungsbeispielen das Gewinnanpassungssignal344 anstelle des Vorverstärkers358 auf einen Vorverstärker mit einem anpassbaren Gewinn angewendet sein. - Obwohl die Leiter
314 ,322 als in Reihe gekoppelt und durch die Stromquelle324 getrieben gezeigt sind, sind bei anderen Anordnungen die Leiter314 ,322 durch die Stromquelle324 parallel getrieben. Bei noch anderen Anordnungen sind die Leiter314 ,322 durch getrennte Stromquellen getrennt getrieben. - Bei einigen Anordnungen hat die Schaltung
300 lediglich einen der Strom transportierenden Leiter314 ,322 . - Nun Bezug nehmend auf
4A ist eine Schaltung400 zum Erfassen eines Magnetfelds ähnlich zu der Schaltung300 von4 , wirkt jedoch auf Signale, die durch Piezowiderstände auf eine unterschiedliche Weise erzeugt werden. Die Schaltung400 kann gleich oder ähnlich zu der Schaltung10 von1 sein und eine Rückkopplungsschaltung402 , die gleich oder ähnlich zu der Rückkopplungsschaltung12 von1 sein kann, aufweisen. Die Rückkopplungsschaltung402 ist vollständiger im Folgenden beschrieben. - Die Schaltung
400 weist ein Magnetfeld erfassendes Element468 , hier ein Hall-Effekt-Element, auf. Das Hall-Effekt-Element468 ist gekoppelt, um ein Treibstromsignal466 von einer anpassbaren Stromquelle464 zu empfangen, und konfiguriert, um ein Differenz-Hall-Spannungssignal470 ,472 , das mit einem Vorverstärker474 gekoppelt ist, zu erzeugen. Die anpassbare Stromquelle464 spricht auf ein Gewinnanpassungssignal462 , das durch die Rückkopplungsschaltung402 erzeugt wird, an, und liefert eine Verstärkungsanpassung des Differenz-Hall-Spannungssignals470 ,472 . Der Vorverstärker474 ist konfiguriert, um ein verstärktes Signal476 zu erzeugen. Die Schaltung400 kann ferner ein anderes Schaltungselement478 , das gekoppelt ist, um das verstärkte Signal476 zu empfangen, und konfiguriert ist, um ein Ausgangssignal480 zu erzeugen, aufweisen. Bei einigen Anordnungen ist das Schaltungselement478 ein (linearer) Verstärker, und bei anderen Anordnungen ist das Schaltungselement478 ein Vergleicher. - Die Rückkopplungsschaltung
402 kann einen ersten bzw. zweiten Piezowiderstand412 ,420 aufweisen. Der erste Piezowiderstand412 kann gekoppelt sein, um von einer ersten Stromquelle408 ein erstes Stromsignal410 zu empfangen, was in einem ersten Spannungssignal410a resultiert. Die Rückkopplungsschaltung402 kann ferner einen ersten Verstärker424 , der gekoppelt ist, um das erste Spannungssignal410a zu empfangen, und konfiguriert ist, um ein erstes verstärktes Signal426 zu erzeugen, aufweisen. - Der zweite Piezowiderstand
420 kann ähnlicherweise gekoppelt sein, um von einer zweiten Stromquelle416 ein zweites Stromsignal418 zu empfangen, was in einem zweiten Spannungssignal418a resultiert. Die Rückkopplungsschaltung402 kann ferner einen zweiten Verstärker436 , der gekoppelt ist, um das zweite Spannungssignal418a zu empfangen, und konfiguriert ist, um ein zweites verstärktes Signal438 zu erzeugen, aufweisen. - Im Gegensatz zu der Schaltung
70 von2 , jedoch wie bei der Schaltung300 von4 , kann die Schaltung400 ferner einen reihengekoppelten ersten bzw. zweiten Leiter414 ,422 , die hier als Spulen gezeigt sind, nahe dem ersten und dem zweiten Piezowiderstand412 ,420 aufweisen. Es ist zu erkennen, dass Piezowiderstände, die hauptsächlich auf Dehnungen ansprechen, ferner auf Magnetfelder ansprechen. Zu diesem Zweck sind die Leiter414 ,422 gekoppelt, um von einer Stromquelle458 ein Stromsignal459 zu empfangen. Im Gegensatz zu dem Stromsignal346 von4 ist das Stromsignal459 ein gepulstes Stromsignal, das auf einen Pulsgenerator455 anspricht. Das Stromsignal459 , das durch die Leiter414 ,422 geht, resultiert bei den Piezowiderständen412 ,420 in einem Magnetfeld. Es sollte daher offensichtlich sein, dass das erste und das zweite verstärkte Signal426 ,438 Dehnungen angeben, die durch den ersten bzw. zweiten Piezowiderstand412 ,420 erfahren werden, und ferner ein Magnetfeldansprechen des ersten bzw. zweiten Piezowiderstands312 ,320 angeben. Wie im Vorhergehenden in Verbindung mit4 beschrieben ist, sollte verständlich sein, dass Änderungen der Magnetfeldempfindlichkeit des ersten und des zweiten Piezowiderstands412 ,420 dazu tendieren, sich auf Änderungen der Magnetfeldempfindlichkeit des Magnetfeld erfassenden Elements468 zu beziehen. Die Schaltung400 tendiert dazu, Änderungen einer Magnetfeldempfindlichkeit direkter zu messen, als die Schaltung70 von2 . - Die Rückkopplungsschaltung
402 kann ferner eine erste bzw. zweite Abtast- und Halteschaltung428 ,430 , die gekoppelt sind, um das erste verstärkte Signal426 zu empfangen, und ferner eine dritte bzw. vierte Abtast- und Halteschaltung432 ,434 , die gekoppelt sind, um das zweite verstärkte Signal438 zu empfangen, aufweisen. Die erste Abtast- und Halteschaltung428 erzeugt ein erstes abgetastetes Signal440 , die zweite Abtast- und Halteschaltung430 erzeugt ein zweites abgetastetes Signal442 , die dritte Abtast- und Halteschaltung432 erzeugt ein drittes abgetastetes Signal446 , und die vierte Abtast- und Halteschaltung434 erzeugt ein viertes abgetastetes Signal448 , die jeweils durch eine Kombinierschaltung460 empfangen werden. - Die erste und die dritte Abtast- und Halteschaltung
428 ,432 tasten zu Zeiten ab, zu denen das Stromsignal459 einen Wert gleich einem Pulsstrom hat. Das erste und das dritte abgetastete Signal440 ,446 geben daher Dehnungen, die durch den ersten bzw. zweiten Piezowiderstand412 ,420 erfahren werden, an, und geben ferner das Magnetansprechen des ersten und des zweiten Piezowiderstands412 ,420 auf das Magnetfeld, das durch das gepulste Stromsignal459 erzeugt wird, (und ferner auf ein anderes Magnetfeld, das anwesend sein kann) an. - Die erste und die vierte Abtast- und Halteschaltung
430 ,434 tasten zu Zeiten ab, zu denen das Stromsignal459 einen Wert von im Wesentlichen null hat. Das zweite und das vierte abgetastete Signal442 ,448 geben daher allgemein lediglich Dehnungen, die durch den ersten bzw. zweiten Piezowiderstand412 ,420 erfahren werden, an. Das zweite und das vierte abgetastete Signal442 ,448 können jedoch ferner andere Magnetfelder angeben, die anwesend sein können. Das zweite und das vierte abgetastete Signal442 ,448 stellen eine Grundlinie dar, die von dem ersten und dem dritten abgetasteten Signal440 ,446 subtrahiert werden kann, um ein Signal zu erreichen, das lediglich das Magnetfeldansprechen des ersten und des zweiten Piezowiderstands412 ,420 auf das Magnetfeld, das durch das gepulste Stromsignal459 erzeugt wird, (und ferner auf ein anderes Magnetfeld, das anwesend sein kann) darstellt. - Die Kombinierschaltung
460 ist konfiguriert, um das Gewinnanpassungssignal462 zu erzeugen. Der Pulsgenerator455 kann ferner auf ein Freigabesignal406 , das ein Temperaturfreigabesignal, ein Einschaltfreigabesignal oder eine Kombination von beiden sein kann, ansprechen. Zu diesem Zweck kann die Schaltung300 eine oder beide einer Temperaturschwellenschaltung und/oder einer Einschaltschaltung, die im Vorhergehenden in Verbindung mit1 –1B beschrieben sind, aufweisen. Die Temperaturschwellenschaltung und/oder eine Einschaltschaltung sind jedoch für eine Klarheit nicht gezeigt; stattdessen ist lediglich das Freigabesignal406 gezeigt. - Es sollte aus der vorhergehenden Erörterung offensichtlich sein, dass mittels des Freigabesignals
406 , das durch den Pulsgenerator455 empfangen wird, die Abtast- und Halteschaltungen428 ,430 ,432 ,434 abtasten können, um während Zeiten, zu denen das Temperaturfreigabesignal oder das Einschaltfreigabesignal aktiv sind, zum Beispiel, wenn sich die Temperatur der Schaltung über eine Temperaturschwelle erhöht hat, oder wenn eine Energie kürzlich an die Schaltung400 angelegt wurde, das Gewinnanpassungssignal462 zu erzeugen. Die Abtast- und Halteschaltungen428 ,430 ,432 ,434 können umgekehrt während Zeiten, zu denen das Temperaturfreigabesignal oder das Einschaltfreigabesignal inaktiv sind, zum Beispiel, wenn sich die Temperatur von oberhalb der Temperaturschwelle zu unterhalb der Temperaturschwelle verringert, oder zu einer Zeit, nach der eine Energie an die Schaltung400 angelegt wurde, das Gewinnanpassungssignal462 halten. - Das Freigabesignal
406 kann ferner durch die erste bzw. zweite Stromquelle408 ,416 empfangen werden, was verursacht, dass die erste und die zweite Stromquelle408 ,416 das erste und das zweite Stromsignal410 ,418 (und ferner das Stromsignal459 ) lediglich erzeugen, wenn das Freigabesignal406 aktiv ist, das heißt in einem speziellen Zustand ist. Mit dieser Anordnung kann die Schaltung400 eine Energie zu Zeiten erhalten, wenn eine Gewinnanpassung nicht erforderlich ist, wenn beispielsweise die Temperatur der Schaltung400 die Temperaturschwelle nicht überschritten hat. - Bei einigen Anordnungen sind der erste und der zweite Piezowiderstand
412 ,420 über das Substrat, auf dem dieselben angeordnet sind, orthogonal angeordnet. Mit dieser Anordnung bezieht sich ein Wert des ersten Spannungssignals410 auf eine Dehnung in einer ersten Richtung parallel zu einer Hauptoberfläche des Substrats, und ein Wert des zweiten Spannungssignals418 bezieht sich auf eine Dehnung in einer zweiten Richtung parallel zu einer Hauptoberfläche des Substrats und orthogonal zu der ersten Richtung. Mit dieser Anordnung kann eine Dehnung des Substrats in einer Richtung parallel zu einer Hauptoberfläche des Substrats durch die Piezowiderstände412 ,420 erfasst werden. - Bei einigen Anordnungen liefert die Kombinierschaltung
460 das Gewinnanpassungssignal462 , das sich auf eine Summe des ersten und des dritten abgetasteten Signals440 ,446 bezieht. Bei einigen Anordnungen subtrahiert die Kombinierschaltung460 eine Summe des zweiten und vierten abgetasteten Signals442 ,448 von der Summe des ersten und des dritten abgetasteten Signals440 ,446 . - Bei anderen Anordnungen liefert die Kombinierschaltung
460 das Gewinnanpassungssignal462 , das sich auf eine Summe eines quadratischen Mittelwerts (RMS) des ersten und des dritten abgetasteten Signals440 ,446 bezieht. Bei einigen Anordnungen subtrahiert die Kombinierschaltung460 eine RMS-Summe des zweiten und des vierten abgetasteten Signals442 ,448 von der RMS-Summe des ersten und des dritten abgetasteten Signals440 ,446 . - Bei noch anderen Anordnungen, speziellen Anordnungen, bei denen die Empfindlichkeit des Magnetfeld erfassenden Elements
468 eine nichtlineare Funktion der Dehnung des Substrats, über dem dasselbe angeordnet ist, ist, kann die Kombinierschaltung460 das erste, das zweite, das dritte und das vierte abgetastete Signal440 ,442 ,446 ,448 auf andere Weisen kombinieren. - Bei einem Betrieb passt das Gewinnanpassungssignal
462 das Stromsignal446 und daher die Empfindlichkeit des Hall-Effekt-Elements468 in Bezug auf Dehnungen, die durch den ersten und den zweiten Piezowiderstand412 ,420 erfasst werden, und ferner in Bezug auf eine Magnetfeldempfindlichkeit des ersten und des zweiten Piezowiderstands412 ,420 an, was dazu tendiert, die Empfindlichkeit der Schaltung400 bei der Anwesenheit der Dehnungen und der Temperaturausschläge konstanter zu halten, als wenn das Gewinnanpassungssignal462 nicht vorgesehen wäre. - Obwohl die Rückkopplungsschaltung
402 gezeigt ist, um den Gewinn, der dem Hall-Effekt-Element468 zugeordnet ist, mittels der Stromquelle464 zu steuern, kann bei anderen Ausführungsbeispielen das Gewinnanpassungssignal462 anstelle des Vorverstärkers474 an einen Vorverstärker mit einem anpassbaren Gewinn angelegt sein. - Bei einigen Anordnungen hat die Schaltung
400 lediglich einen der Strom transportierenden Leiter414 ,422 . - Nun Bezug nehmend auf
4B weist eine Schaltung500 zum Erfassen eines Magnetfelds Aspekte der Schaltung70 von2 in Kombination mit Aspekten der Schaltung150 von3 auf. Die Schaltung500 weist nämlich zum Erfassen einer Dehnung eines Substrats, die sich indirekt auf eine Empfindlichkeit eines Hall-Effekt-Elements bezieht, zwei Piezowiderstände wie in2 und ferner einen Leiter wie in3 , der nahe dem Hall-Effekt-Element ist, um die Änderungen der Empfindlichkeit des Hall-Effekt-Elements direkt zu erfassen, auf. - Die Schaltung
500 kann gleich oder ähnlich zu der Schaltung10 von1 sein und kann eine Rückkopplungsschaltung502 , die gleich oder ähnlich zu der Rückkopplungsschaltung12 von1 sein kann, sein. Die Rückkopplungsschaltung502 ist im Folgenden vollständiger beschrieben. - Die Schaltung
500 weist ein Magnetfeld erfassendes Element524 , hier ein Hall-Effekt-Element, auf. Das Hall-Effekt-Element524 ist gekoppelt, um von einer Stromquelle564 ein Treibstromsignal566 zu empfangen, und konfiguriert, um ein Differenz-Hall-Spannungssignal568 ,570 , das mit einem Vorverstärker572 gekoppelt ist, zu erzeugen. Der Vorverstärker572 ist konfiguriert, um das Differenzeingangssignal568 ,570 zu verstärken und ein verstärktes Signal564 zu erzeugen. Die Schaltung500 kann ferner ein Tiefpassfilter574 , das gekoppelt ist, um das verstärkte Signal564 zu empfangen, und konfiguriert ist, um ein gefiltertes Signal576 zu erzeugen, aufweisen. Die Schaltung500 kann ferner ein anderes Schaltungselement578 , das gekoppelt ist, um das gefilterte Signal576 zu empfangen, und konfiguriert ist, um ein Ausgangssignal580 zu erzeugen, aufweisen. Bei einigen Anordnungen ist das Schaltungselement578 ein (linearer) Verstärker, und bei anderen Anordnungen ist das Schaltungselement578 ein Vergleicher. - Die Rückkopplungsschaltung
502 kann einen ersten bzw. zweiten Piezowiderstand512 ,520 aufweisen. Wie vollständiger im Folgenden beschrieben ist, können die Rückkopplungsschaltung502 und insbesondere die Piezowiderstände512 ,520 eine Dehnung des Hall-Effekt-Elements524 messen, und die Rückkopplungsschaltung502 kann das Rückkopplungssignal554 , das sich auf die Dehnung bezieht, erzeugen. - Der erste Piezowiderstand
512 kann gekoppelt sein, um von einer ersten Stromquelle508 ein erstes Stromsignal510 zu empfangen, was in einem ersten Spannungssignal510a resultiert. Die Rückkopplungsschaltung502 kann ferner einen ersten Verstärker514 , der gekoppelt ist, um das erste Spannungssignal510a zu empfangen, und konfiguriert ist, um ein erstes verstärktes Signal526 zu erzeugen, aufweisen. - Der zweite Piezowiderstand
520 kann ähnlicherweise gekoppelt sein, um ein zweites Stromsignal518 von einer zweiten Stromquelle516 zu empfangen, was in einem zweiten Spannungssignal518a resultiert. Die Rückkopplungsschaltung502 kann ferner einen zweiten Verstärker528 , der gekoppelt ist, um das zweite Spannungssignal518a zu empfangen, und konfiguriert ist, um ein zweites verstärktes Signal530 zu erzeugen, aufweisen. - Die Rückkopplungsschaltung
502 kann ferner einen Leiter522 , der hier gezeigt ist, um eine Schleife um das Hall-Effekt-Element524 zu bilden, aufweisen. Der Leiter522 kann gekoppelt sein, um von einer Stromquelle560 ein Stromsignal562 zu empfangen. Die Stromquelle560 kann gekoppelt sein, um ein Pulssignal556 , das durch einen Pulsgenerator558 erzeugt wird, zu empfangen. Das Pulssignal556 kann in einem Pulsstromsignal556 resultieren. Bei einigen Anordnungen hat das Pulsstromsignal556 zwei Zustände, einen ersten Zustand, während dessen im Wesentlichen ein Strom von Null in den Leiter552 fließt, und einen zweiten Zustand, während dessen ein vorbestimmter Strom in den Leiter522 fließt. Bei einigen Anordnungen kann ein Tastverhältnis des zweiten Zustands beispielsweise in dem Bereich von etwa einem Prozent bis etwa fünf Prozent klein sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist eine Frequenz des Pulsstromsignals556 in dem Bereich von etwa 25 kHz bis 500 kHz. - Die Rückkopplungsschaltung
502 kann ferner eine erste bzw. zweite Abtast- und Halteschaltung548 ,540 , die jeweils gekoppelt sind, um das verstärkte Signal564 zu empfangen, und die ein erstes bzw. zweites Abtastsignal534 ,536 erzeugen, aufweisen. - Die erste Abtast- und Halteschaltung
548 empfängt das Pulssignal556 und tastet während eines speziellen Zustands des Pulssignals556 , beispielsweise zu Zeiten, zu denen das Stromsignal562 einen Strompuls hat, ab. Die zweite Abtast- und Halteschaltung540 empfängt ein invertiertes Pulssignal544 , das durch einen Inverter546 erzeugt wird, und tastet während eines speziellen Zustands des invertierten Pulssignals544 , beispielsweise zu Zeiten, zu denen das Stromsignal562 keinen Strompuls hat, ab. Es sollte offensichtlich sein, dass das zweite abgetastete Signal536 das Magnetfeld, das die Schaltung500 messen soll, darstellt, während das erste abgetastete Signal534 das Magnetfeld, das die Schaltung500 messen soll, in Kombination mit dem Magnetfeld, das aus dem Stromsignal562 , das die im Vorhergehenden beschriebenen Strompulse hat, resultiert, darstellt. - Die Rückkopplungsschaltung
502 kann ferner eine Kombinierschaltung532 , die gekoppelt ist, um das erste bzw. zweite verstärkte Signal526 ,530 zu empfangen, und ferner gekoppelt ist, um das erste bzw. zweite abgetastete Signal534 ,536 zu empfangen, aufweisen. Die Kombinierschaltung ist konfiguriert, um ein Ausgangssignal552 zu erzeugen. Bei einigen Anordnungen weist die Rückkopplungsschaltung502 ferner eine Abtast- und Halteschaltung550 , die gekoppelt ist, um das Ausgangssignal552 zu empfangen, auf. Die Abtast- und Halteschaltung550 kann gekoppelt sein, um das Pulssignal, von dem ein Zustand oder ein Übergang darin resultiert, dass die Abtast- und Halteschaltung550 das Ausgangssignal552 abtastet und dementsprechend das Gewinnsteuersignal554 erzeugt, zu empfangen. - Der Pulsgenerator
558 kann auf ein Freigabesignal506 , das ein Temperaturfreigabesignal, ein Einschaltfreigabesignal oder eine Kombination von beiden ist, ansprechen. Zu diesem Zweck kann die Schaltung500 eine oder beide einer Temperaturschwellenschaltung und/oder einer Einschaltschaltung, die in Verbindung mit1 –1B im Vorhergehenden beschrieben sind, aufweisen. Die Temperaturschwellenschaltung und/oder eine Einschaltschaltung sind jedoch für eine Klarheit nicht gezeigt; stattdessen ist das Freigabesignal506 gezeigt. - Es sollte aus der vorhergehenden Erörterung offensichtlich sein, dass die Abtast- und Halteschaltung
550 das Ausgangssignal552 abtasten kann, um das Gewinnanpassungssignal554 während Zeiten, zu denen das Temperaturfreigabesignal oder das Einschaltfreigabesignal aktiv sind, zum Beispiel, wenn sich die Temperatur der Schaltung über eine Temperaturschwelle erhöht hat, oder wenn kürzlich eine Energie an die Schaltung500 angelegt wurde, zu erzeugen. Die Abtast- und Halteschaltung550 kann umgekehrt das Gewinnanpassungssignal554 während Zeiten, zu denen das Temperaturfreigabesignal oder das Einschaltfreigabesignal inaktiv sind, zum Beispiel, wenn sich die Temperatur von oberhalb der Temperaturschwelle zu unterhalb der Temperaturschwelle verringert, oder zu einer Zeit, nach der eine Energie an die Schaltung500 angelegt wurde, halten. - Das Freigabesignal
506 kann ferner durch die erste bzw. zweite Stromquelle508 ,516 empfangen werden, was verursacht, dass die erste und die zweite Stromquelle508 ,516 das erste und zweite Stromsignal510 ,518 lediglich erzeugen, wenn das Freigabesignal506 aktiv ist. Mit dieser Anordnung kann die Schaltung500 eine Energie zu Zeiten erhalten, zu denen eine Gewinnanpassung nicht erforderlich ist, wenn beispielsweise die Temperatur der Schaltung500 die Temperaturschwelle nicht überschritten hat. - Bei einigen Anordnungen sind der erste und der zweite Piezowiderstand
512 ,520 orthogonal über das Substrat, auf dem dieselben angeordnet sind, angeordnet. Mit dieser Anordnung bezieht sich ein Wert des ersten Spannungssignals510a auf eine Dehnung in einer ersten Richtung parallel zu einer Hauptoberfläche des Substrats, und ein Wert des zweiten Spannungssignals518a bezieht sich auf eine Dehnung in einer zweiten Richtung parallel zu einer Hauptoberfläche des Substrats und orthogonal zu der ersten Richtung. Mit dieser Anordnung kann durch die Piezowiderstände512 ,520 eine Dehnung des Substrats in irgendeiner Richtung parallel zu einer Hauptoberfläche des Substrats erfasst werden. - Bei einigen Anordnungen liefert die Kombinierschaltung
532 das Ausgangssignal552 und ein resultierendes Gewinnanpassungssignal554 als eine Summe der verstärkten Signale526 ,530 plus einer Differenz des ersten abgetasteten Signals534 und des zweiten abgetasteten Signals536 . Bei anderen Anordnungen liefert die Kombinierschaltung532 das Ausgangssignal552 und ein resultierendes Gewinnanpassungssignal554 als eine Summe eines quadratischen Mittelwerts (RMS) der verstärkten Signale526 ,530 plus einer RMS-Differenz des ersten abgetasteten Signals534 und des zweiten abgetasteten Signals536 . Bei noch anderen Anordnungen, speziellen Anordnungen, für die die Empfindlichkeit des Magnetfeld erfassenden Elements524 eine nichtlineare Funktion der Dehnung des Substrats ist, über dem dasselbe angeordnet ist, kann die Kombinierschaltung532 die verstärkten Signale526 ,530 und die abgetasteten Signale534 ,536 auf andere Weisen kombinieren. - Das Tiefpassfilter
574 entfernt im Wesentlichen die Pulse in dem verstärkten Signal564 , die aus den im Vorhergehenden beschriebenen Strompulsen562 resultieren, was das gefilterte Signal576 lediglich das Magnetfeld, das die Schaltung500 messen soll, darstellend hinterlässt. Es versteht sich von selbst, dass das gefilterte Signal576 ähnlich zu dem zweiten abgetasteten Signal564 ist, und bei anderen Ausführungsbeispielen kann ein Signal austauschbar verwendet sein. Das gefilterte Signal576 ist mit einer gestrichelten Linie als mit der Kombinierschaltung532 gekoppelt gezeigt. - Bei einem Betrieb passt das Gewinnanpassungssignal
554 das Stromsignal566 und daher die Empfindlichkeit des Hall-Effekt-Elements524 in Bezug auf die Dehnungen, die durch den ersten und den zweiten Piezowiderstand512 ,512 erfasst werden, und ferner in Bezug auf eine Magnetfeldempfindlichkeit des Hall-Effekt-Elements524 an, was dazu tendiert, die Empfindlichkeit der Schaltung500 bei der Anwesenheit von Dehnungen und der Temperaturausschläge konstanter zu halten, als wenn das Anpassungssignal554 nicht vorgesehen wäre. - Obwohl die Rückkopplungsschaltung
502 gezeigt ist, um den Gewinn, der dem Hall-Effekt-Element524 zugeordnet ist, mittels der Stromquelle564 zu steuern, kann bei anderen Ausführungsbeispielen das Gewinnanpassungssignal554 anstelle des Vorverstärkers572 an einen Vorverstärker mit einem anpassbaren Gewinn angelegt sein. - Bei einigen alternativen Anordnungen hat die Schaltung lediglich einen der Piezowiderstände
512 ,520 . - Nun Bezug nehmend auf
5 ist eine Vielfalt von physischen Konfigurationen dargestellt, die detaillierter Anordnungen von Piezowiderständen und Stromleitern, die im Vorhergehenden in2 –4B gezeigt sind, darstellen. - Nun Bezug nehmend auf
5 sind ein erster und ein zweiter Piezowiderstand504 ,506 nahe einem Magnetfeld erfassenden Element502 . Diese Anordnung ist mindestens in Verbindung mit2 und2A gezeigt und beschrieben. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, sind bei einigen Anordnungen der erste und der zweite Piezowiderstand604 ,606 über das Substrat (nicht gezeigt), auf dem dieselben angeordnet sind, orthogonal angeordnet. - Nun Bezug nehmend auf
6 ist ein Stromleiter612 nahe einem Magnetfeld erfassenden Element610 angeordnet. Diese Anordnung ist mindestens in Verbindung mit3 –3B gezeigt und beschrieben. Obwohl die Stromleiter164 und252 von3 –3B als Spulen gezeigt sind, um jeweilige Magnetfeld erfassende Elemente zu umgeben, sollte erkennbar sein, dass die Leiter entweder Spulen, wie es in3 –3B gezeigt ist, oder keine Spulen nahe dem Magnetfeld erfassenden Element, wie in6 gezeigt ist, sein können. - Nun Bezug nehmend auf
7 sind ein erster und ein zweiter Piezowiderstand612 ,616 nahe einem Magnetfeld erfassenden Element620 . Ein erster Leiter614 umgibt den ersten Piezowiderstand612 teilweise, und ein zweiter Leiter618 umgibt den zweiten Piezowiderstand616 teilweise. Diese Anordnung ist mindestens in Verbindung mit4 und4A gezeigt und beschrieben. Obwohl die Stromleiter314 ,322 ,414 ,422 von4 und4A als Spulen gezeigt sind, die gänzlich jeweilige Piezowiderstände umgeben, sollte erkennbar sein, dass die Leiter entweder Spulen sein können, wie es in4 und4A gezeigt ist, oder offene Spulen sein können, wie es in7 gezeigt ist, oder keine Spulen sein können, wie es in6 gezeigt ist. - Nun Bezug nehmend auf
8 ist ein Stromleiter632 nahe einem Magnetfeld erfassenden Element630 . Diese Anordnung ist mindestens in Verbindung mit3 –3B gezeigt und beschrieben. Obwohl die Stromleiter164 und252 von3 –3B als einzelne Schleifenspulen, die jeweilige Magnetfeld erfassende Elemente umgeben, gezeigt sind, sollte erkennbar sein, dass die Leiter entweder einzelne Schleifenspulen, wie in3 –3B gezeigt ist, Mehrschleifenspulen, wie in8 gezeigt ist, oder keine Spulen, die nahe dem Magnetfeld erfassenden Element630 sind, wie in6 gezeigt ist, sein können. - Obwohl Hall-Effekt-Elemente, die durch Stromquellen (zum Beispiel
108 ,136 ,2A ) getrieben sind, im Vorhergehenden beschrieben sind, können bei anderen Ausführungsbeispielen die Stromquellen durch Spannungsquellen (zum Beispiel steuerbare Spannungsquellen) oder durch Spannungsquellen in Reihe mit Widerständen ersetzt sein. - Alle hierin zitierten Bezugnahmen sind hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen.
- Nachdem bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurden, ist es nun für Fachleute offensichtlich, dass andere Ausführungsbeispiele, die ihre Konzepte enthalten, verwendet sein können. Es wird daher empfunden, dass diese Ausführungsbeispiele nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein sollten, sondern vielmehr lediglich durch den Geist und den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche begrenzt sein sollten.
- Zusammenfassung
- Magnetfeldsensor mit einer automatischen Empfindlichkeitsanpassung
- Magnetfeldsensoren haben ein Magnetfeld erfassendes Element und ferner eine Rückkopplungsschaltung, um ein Gewinnanpassungssignal zu liefern, um eine Empfindlichkeit, die dem Magnetfeld erfassenden Element zugeordnet ist, zu beeinflussen. Bei einigen Anordnungen kann die Rückkopplungsschaltung Piezowiderstände aufweisen, um eine Dehnung eines Substrats, über dem der Magnetfeldsensor angeordnet ist, zu erfassen. Mit diesen Anordnungen kann die Rückkopplungsschaltung das Gewinnanpassungssignal gemäß der erfassten Dehnung erzeugen. Bei anderen Anordnungen kann die Rückkopplungsschaltung gepulste Magnetfelder nahe dem Magnetfeld erfassenden Element erzeugen, um die Empfindlichkeit des Magnetfeld erfassenden Elements direkt zu messen. Mit diesen Anordnungen kann die Rückkopplungsschaltung das Gewinnanpassungssignal gemäß der erfassten Empfindlichkeit erzeugen.
Claims (25)
- Magnetfeldsensor mit: einem Magnetfeld erfassenden Element, das durch ein Substrat getragen ist, wobei das Magnetfeld erfassende Element zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das einen auf ein Magnetfeld ansprechenden Signalanteil aufweist, dient, wobei der auf ein Magnetfeld ansprechende Signalanteil eine Empfindlichkeit gegenüber einem ersten Magnetfeld hat; einer Rückkopplungsschaltung mit: einem Stromleiter, der durch das Substrat getragen ist und nahe dem Magnetfeld erfassenden Element ist, wobei der Stromleiter zum Erzeugen eines zweiten Magnetfelds dient; und einer Gewinnberechnungsschaltung, die konfiguriert ist, um ansprechend auf das zweite Magnetfeld ein Gewinnanpassungssignal zu erzeugen; und einer Gewinnanpassungsschaltung, die durch das Substrat getragen ist und einen Gewinnanpassungsknoten hat, der gekoppelt ist, um das Gewinnanpassungssignal zu empfangen, wobei die Gewinnanpassungsschaltung konfiguriert ist, um die Empfindlichkeit des auf ein Magnetfeld ansprechenden Signalanteils ansprechend auf das Gewinnanpassungssignal anzupassen.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, bei dem das Ausgangssignal, das durch das Magnetfeld erfassende Element erzeugt wird, sowohl einen auf ein Magnetfeld ansprechenden Signalanteil als auch ferner einen Gewinnanpassungssignal bezogenen Anteil ansprechend auf das zweite Magnetfeld und bezogen auf das Gewinnanpassungssignal aufweist, wobei der Gewinnanpassungssignal bezogene Anteil eine Wechselstromsignalkomponente aufweist, wobei der Magnetfeldsensor ferner eine Filterschaltung aufweist, die mit dem Magnetfeld erfassenden Element gekoppelt ist und konfiguriert ist, um den Gewinnanpassungssignal bezogenen Anteil von dem auf ein Magnetfeld ansprechenden Signalanteil zu trennen.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 2, bei dem die Rückkopplungsschaltung ferner folgende Merkmale aufweist: eine Stromgeneratorschaltung, die einen Ausgangsknoten, bei dem Strompulse erzeugt werden, hat, wobei der Stromleiter gekoppelt ist, um die Strompulse, die in dem zweiten Magnetfeld resultieren, zu empfangen, wobei die Wechselstromsignalkomponente des Gewinnanpassungssignal bezogenen Anteils auf eine Wechselstromsignalkomponente der Strompulse bezogen ist.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, bei dem das Magnetfeld erfassende Element ein Hall-Effekt-Element ist, wobei die Gewinnanpassungsschaltung einen Stromgenerator, der mit dem Hall-Element gekoppelt ist, aufweist, wobei der Stromgenerator einen Steuerknoten hat, der gekoppelt ist, um das Gewinnanpassungssignal zu empfangen.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, bei dem die Gewinnanpassungsschaltung einen Verstärker aufweist, der gekoppelt ist, um das Ausgangssignal von dem Magnetfeld erfassenden Element zu empfangen, wobei der Verstärker einen Steuerknoten, der gekoppelt ist, um das Gewinnanpassungssignal zu empfangen, hat.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, bei dem die Rückkopplungsschaltung ferner folgende Merkmale aufweist: ein zweites Magnetfeld erfassendes Element, das durch das Substrat getragen ist, wobei das zweite Magnetfeld erfassende Element auf das zweite Magnetfeld anspricht, und wobei das zweite Magnetfeld erfassende Element ein Ausgangssignal, das auf das Gewinnanpassungssignal bezogen ist, erzeugt.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, bei dem die Rückkopplungsschaltung ferner folgende Merkmale aufweist: einen ersten Piezowiderstand, der durch das Substrat getragen ist, wobei der erste Piezowiderstand einen Knoten, bei dem ein erstes piezoelektrisches Ausgangssignal erzeugt wird, hat, wobei das erste piezoelektrische Ausgangssignal auf eine Dehnung des Substrats in einer ersten Richtung anspricht und ferner auf das zweite Magnetfeld anspricht, und wobei das erste piezoelektrische Ausgangssignal auf das Gewinnanpassungssignal bezogen ist.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 7, bei dem die Rückkopplungsschaltung ferner folgende Merkmale aufweist: einen zweiten Piezowiderstand, der durch das Substrat getragen ist, wobei sowohl der erste als auch der zweite Piezowiderstand eine jeweilige primäre Ansprechachse haben, der erste und der zweite Piezowiderstand in einer relativen Ausrichtung angeordnet sind, sodass ihre jeweiligen primären Ansprechachsen allgemein senkrecht sind, der zweite Piezowiderstand einen Knoten, bei dem ein zweites piezoelektrisches Ausgangssignal erzeugt wird, hat, das zweite piezoelektrische Ausgangssignal auf eine Dehnung des Substrats in einer zweiten Richtung allgemein senkrecht zu der ersten Richtung anspricht und ferner auf das zweite Magnetfeld anspricht, das zweite piezoelektrische Ausgangssignal ferner auf das Gewinnanpassungssignal bezogen ist, und wobei die Gewinnberechnungsschaltung eine Kombinierschaltung, die einen ersten und einen zweiten Eingangsknoten, die gekoppelt sind, um Signale, die sich auf das erste und das zweite piezoelektrische Ausgangssignal beziehen, zu empfangen, hat, und einen Ausgangsknoten, bei dem das Gewinnanpassungssignal erzeugt wird, hat, aufweist.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 8, bei dem der Stromleiter einen ersten und einen zweiten Stromleiter aufweist, und bei dem das zweite Magnetfeld einen ersten und einen zweiten Magnetfeldanteil aufweist, wobei der erste Piezowiderstand auf den ersten Magnetfeldanteil anspricht, und der zweite Piezowiderstand auf den zweiten Magnetfeldanteil anspricht.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 8, bei dem das Ausgangssignal, das durch das Magnetfeld erfassende Element erzeugt wird, sowohl den auf ein Magnetfeld ansprechenden Signalanteil als auch ferner einen Gewinnanpassungssignal bezogenen Anteil, der auf das zweite Magnetfeld anspricht und auf das Gewinnanpassungssignal bezogen ist, aufweist, wobei der Gewinnanpassungssignal bezogene Anteil eine Wechselstromsignalkomponente aufweist, wobei der Magnetfeldsensor ferner eine Filterschaltung, die mit dem Magnetfeld erfassenden Element gekoppelt ist und konfiguriert ist, um den Gewinnanpassungssignal bezogenen Anteil von dem auf ein Magnetfeld ansprechenden Signalanteil zu trennen, aufweist.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 10, bei dem die Rückkopplungsschaltung ferner folgende Merkmale aufweist: eine Stromgeneratorschaltung, die einen Ausgangsknoten, bei dem Strompulse erzeugt werden, hat, wobei der Stromleiter gekoppelt ist, um die Strompulse, die in dem zweiten Magnetfeld resultieren, zu empfangen, wobei die Wechselstromsignalkomponente des Gewinnanpassungssignal bezogenen Anteils auf eine Wechselstromsignalkomponente der Strompulse bezogen ist.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 8, bei dem das Magnetfeld erfassende Element ein Hall-Effekt-Element ist, wobei die Gewinnanpassungsschaltung einen Stromgenerator, der mit dem Hall-Element gekoppelt ist, hat, wobei der Stromgenerator einen Steuerknoten, der gekoppelt ist, um das Gewinnanpassungssignal zu empfangen, hat.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 8, bei dem die Gewinnanpassungsschaltung einen Verstärker, der gekoppelt ist, um das Ausgangssignal von dem Magnetfeld erfassenden Element zu empfangen, aufweist, wobei der Verstärker einen Steuerknoten hat, der gekoppelt ist, um das Gewinnanpassungssignal zu empfangen.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, mit ferner einer Temperaturschwellenschaltung, die konfiguriert ist, um ansprechend auf eine Temperatur, die oberhalb einer Temperaturschwelle ist, ein Temperaturfreigabesignal zu erzeugen, wobei ausgewählte Abschnitte der Rückkopplungsschaltung abhängig von einem Zustand des Temperaturfreigabesignals ein- oder ausschalten.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, mit ferner einer Einschaltschaltung, die konfiguriert ist, um ansprechend darauf ein Einschaltfreigabesignal zu erzeugen, dass der Magnetfeldsensor eingeschaltet wird, wobei ausgewählte Abschnitte der Rückkopplungsschaltung abhängig von einem Zustand des Einschaltfreigabesignals ein- oder ausschalten.
- Magnetfeldsensor mit: einem Magnetfeld erfassenden Element, das durch ein Substrat getragen ist, wobei das Magnetfeld erfassende Element zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das einen auf ein Magnetfeld ansprechenden Signalanteil aufweist, dient, wobei der auf ein Magnetfeld ansprechende Signalanteil eine Empfindlichkeit gegenüber einem ersten Magnetfeld hat; einer Rückkopplungsschaltung mit: einem ersten Piezowiderstand, der durch das Substrat getragen ist, wobei der erste Piezowiderstand einen Knoten, bei dem ein erstes piezoelektrisches Ausgangssignal erzeugt wird, hat, wobei das erste piezoelektrische Ausgangssignal auf eine Dehnung des Substrats in einer ersten Richtung anspricht; einem zweiten Piezowiderstand, der durch das Substrat getragen ist, wobei einer von den ersten und zweiten Piezowiderständen eine jeweilige primäre Ansprechachse hat, wobei der erste und der zweite Piezowiderstand in einer relativen Ausrichtung angeordnet sind, sodass ihre jeweiligen primären Ansprechachsen allgemein senkrecht sind, wobei der zweite Piezowiderstand einen Knoten, bei dem ein zweites piezoelektrisches Ausgangssignal erzeugt wird, hat, wobei das zweite piezoelektrische Ausgangssignal auf eine Dehnung des Substrats in einer zweiten Richtung allgemein senkrecht zu der ersten Richtung anspricht; und einer Kombinierschaltung, die einen ersten und einen zweiten Eingangsknoten hat, die gekoppelt sind, um Signale, die auf das erste und das zweite piezoelektrische Ausgangssignal bezogen sind, zu empfangen, und einen Ausgangsknoten, bei dem ein Gewinnanpassungssignal erzeugt wird, hat; und einer Gewinnanpassungsschaltung, die durch das Substrat getragen ist und einen Gewinnanpassungsknoten, der gekoppelt ist, um das Gewinnanpassungssignal zu empfangen, hat, wobei die Gewinnanpassungsschaltung konfiguriert ist, um die Empfindlichkeit des auf ein Magnetfeld ansprechenden Signalanteils ansprechend auf das Gewinnanpassungssignal anzupassen.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 16, bei dem das Magnetfeld erfassende Element ein Hall-Effekt-Element ist, wobei die Gewinnanpassungsschaltung einen Stromgenerator, der mit dem Hall-Element gekoppelt ist, aufweist, wobei der Stromgenerator einen Steuerknoten, der gekoppelt ist, um das Gewinnanpassungssignal zu empfangen, hat.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 16, bei dem die Gewinnanpassungsschaltung einen Verstärker, der gekoppelt ist, um das Ausgangssignal von dem Magnetfeld erfassenden Element zu empfangen, aufweist, wobei der Verstärker einen Steuerknoten, der gekoppelt ist, um das Gewinnanpassungssignal zu empfangen, hat.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 16, bei dem die Rückkopplungsschaltung ferner folgende Merkmale aufweist: einen ersten Stromgenerator, der mit dem ersten Piezowiderstand gekoppelt ist, zum Erzeugen eines ersten Stroms durch den ersten Piezowiderstand; und einen zweiten Stromgenerator, der mit dem zweiten Piezowiderstand gekoppelt ist, zum Erzeugen eines zweiten Stroms durch den zweiten Piezowiderstand.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 19, bei dem eine vorbestimmte Beziehung zwischen dem ersten Strom und dem zweiten Strom gemäß einer erwarteten Beziehung zwischen der Dehnung des Substrats in der ersten Richtung und der Dehnung des Substrats in der zweiten Richtung ausgewählt ist, wenn das Substrat einem Temperaturausschlag unterworfen ist.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 16, bei dem die Rückkopplungsschaltung ferner folgende Merkmale aufweist: einen ersten Verstärker, der eine erste Verstärkung hat und der zwischen den ersten Piezowiderstand und die Kombinierschaltung gekoppelt ist; und einen zweiten Verstärker, der eine zweite Verstärkung hat und der zwischen den zweiten Piezowiderstand und die Kombinierschaltung gekoppelt ist.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 21, bei dem eine vorbestimmte Beziehung zwischen der ersten Verstärkung und der zweiten Verstärkung gemäß einer erwarteten Beziehung zwischen der Dehnung des Substrats in der ersten Richtung und der Dehnung des Substrats in der zweiten Richtung, wenn das Substrat einem Temperaturausschlag unterworfen ist, ausgewählt ist.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 16, mit ferner einem Stromleiter nahe mindestens entweder dem ersten oder dem zweiten Piezowiderstand, wobei der Stromleiter zum Erzeugen eines zweiten Magnetfelds dient, wobei das erste und das zweite piezoelektrische Ausgangssignal, die jeweils durch den ersten und den zweiten Piezowiderstand erzeugt werden, ferner auf das zweite Magnetfeld ansprechen.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 16, mit ferner einer Temperaturschwellenschaltung, die konfiguriert ist, um ansprechend auf eine Temperatur, die oberhalb einer Temperaturschwelle ist, ein Temperaturfreigabesignal zu erzeugen, wobei ausgewählte Abschnitte der Rückkopplungsschaltung abhängig von einem Zustand des Temperaturfreigabesignals ein- oder ausschalten.
- Magnetfeldsensor nach Anspruch 16, mit ferner einer Einschaltschaltung, die konfiguriert ist, um ansprechend darauf ein Einschaltfreigabesignal zu erzeugen, dass der Magnetfeldsensor eingeschaltet ist, wobei ausgewählte Abschnitte der Rückkopplungsschaltung abhängig von einem Zustand des Einschaltfreigabesignals ein- oder ausschalten.
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