DE112011102509B4

DE112011102509B4 - Magnetfeldsensor mit verbesserter Unterscheidung zwischen einem wahrgenommenen Magnetfeldsignal und einem Rauschsignal

Info

Publication number: DE112011102509B4
Application number: DE112011102509.2T
Authority: DE
Inventors: Hernan D. Romero; Gerardo Monreal
Original assignee: Allegro Microsystems Inc
Current assignee: Allegro Microsystems Inc
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2023-06-15
Anticipated expiration: 2031-06-08
Also published as: WO2012015533A1; KR20130042559A; US20120025817A1; CN103038658B; JP5864573B2; US8564285B2; JP2013537626A; DE112011102509T5; KR101890619B1; CN103038658A

Abstract

Magnetfeldsensor (200, 230), aufweisend:ein Hall-Element (12, 52, 72), das ausgelegt ist, ein Hall-Element-Ausgangssignal (202a-202d) in Reaktion auf ein magnetisches Feld zu erzeugen, wobei das Hall-Element-Ausgangssignal eine Magnetfeldsignal-Komponente und eine Offset-Signalkomponente aufweist; undeine Hall-Element-Modulationsschaltung (14, 15, 54, 74), die so verbunden ist, dass sie das Hall-Element-Ausgangssignal empfängt, und ausgelegt ist, ein Modulationsschaltungsausgangssignal (204a, 204b, 205a, 205b) zu erzeugen, wobei die Hall-Element-Modulationsschaltung in der Lage ist, die Magnetfeldsignal-Komponente oder die Offset-Signalkomponente mit einem ersten Modulationssignal (216a, 217a) zu modulieren, das eine erste variable Modulationsfrequenz hat, welche sich von einer ersten minimalen Frequenz zu einer ersten maximalen Frequenz und zu wenigstens einer Frequenz zwischen der ersten minimalen Frequenz und der ersten maximalen Frequenz ändert,eine Verstärkerschaltung (16, 41), die so verbunden ist, dass sie das Modulationsschaltungsausgangssignal empfängt, und ausgelegt ist, ein Verstärkerschaltungsausgangssignal (210a, 210b, 238a, 238b) zu erzeugeneine Filterschaltung (26), die so verbunden ist, dass sie das Verstärkerschaltungsausgangssignal empfängt, und ausgelegt ist, ein Ausgangssignal des Magnetfeldsensors (214a, 241b) zu erzeugen,wobei die Filterschaltung das Folgende aufweist:einen Anti-Alias-Filter (28), der ausgelegt ist, ein Alias-geglättetes Signal (212a, 212b) zu erzeugen; undeinen zeitdiskreten Selektivfilter (30), der mit dem Anti-Alias-Filter verbunden ist, und ausgelegt ist, ein Signal, das das Alias-geglättete Signal darstellt, gemäß einem Abtastsignal (216c) abzutasten, das eine variable Abtastfrequenz hat, die mit der ersten variablen Modulationsfrequenz in Beziehung steht, wobei der zeitdiskrete Selektivfilter eine variable Notch-Frequenz hat, die mit der ersten variablen Modulationsfrequenz in Beziehung steht.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Magnetfeldsensoren und insbesondere auf einem Magnetfeldsensor, der ausgelegt ist, den Einfluss von Rauschen zu verringern.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Magnetfeldsensoren zur Erfassung von Magnetfeldern sind bekannt. In einem Magnetfeldsensor wird das Magnetfeld von einem magnetfeldempfindlichen Element, wie zum Beispiel einem Hall-Element oder einem Magnetowiderstandselement, das ein Signal (d. h. ein Magnetfeldsignal) proportional zu einem erfassten Magnetfeld zur Verfügung stellt, erfasst. In manchen Anordnungen ist das Magnetfeldsignal ein elektrisches Signal.
Magnetfeldsensoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, umfassend, aber nicht beschränkt auf, einen linearen Magnetfeldsensor, der eine Magnetfeldstärke eines Magnetfelds misst, einen Stromsensor, der ein Magnetfeld wahrnimmt, das von einem Strom erzeugt wird, der in einem stromführenden Leiter fließt, einen magnetischen Schalter, der die Nähe eines ferromagnetischen Objekts wahrnimmt, und einen Rotationsdetektor, der vorbeikommende ferromagnetische Gegenstände wahrnimmt.
Für einen linearen Magnetfeldsensor ändert sich das Ausgangssignal in direkter Proportionalität zu einem wahrgenommenen Magnetfeld. Für einen magnetischen Schalter ändert sich das Ausgangssignal in Reaktion auf das wahrgenommene Magnetfeld.
Magnetfeldsensoren sind einem Rauschen ausgesetzt, welches dazu tendiert, die Genauigkeit der Magnetfeldsensoren zu verschlechtern. Das Rauschen kann von einer Vielzahl von Rauschquellen kommen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Quellen von externen magnetischen Störfeldern und Quellen von externen elektrischen Störfeldern.
Es wäre wünschenswert, einen Magnetfeldsensor zu haben, für den das Rauschen von einem erwünschten Magnetfeldsignal unterschieden (abgegrenzt) werden kann.
Die US 2009 / 0 261 821 A1 offenbart ein System, das einen Spinning-Current-Hall-Sensor und eine Zerhackerschaltung umfasst. Der „Spinning-Current-Hall-Sensor“ ist dazu konfiguriert, Eingangssignale bereitzustellen, und die Zerhackerschaltung ist dazu konfiguriert, die Eingangssignale zu empfangen. Spinning-Phasen des Spinning-Current-Hall-Sensors werden in Rest-Offset-Anpassungsphasen verlängert, um Signale zu erhalten, die den Rest-Offset-Spannungen der Spinning-Phasen entsprechen.
Die US 4 603 305 A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Wobbelsignals, dessen Frequenz während des Wobbelzyklus jederzeit genau bekannt ist. Die Anfangs- und Endfrequenz werden durch einen Phasenregelkreis festgelegt und die resultierenden Fehlerkorrekturspannungen werden gespeichert. Während der Wobbelung bestimmen diese Fehlerspannungen den Versatz und die Steigung des Rampensignals der Gleichspannung, das die Frequenz des Wobbeloszillators bestimmt.
Die US 2008 / 0 094 055 A1 offenbart eine Topologie eines Hall-Effekt-Sensors, umfassend eine geschaltete Hall-Platte, einen Verstärker, der auf eine Ausgabe der geschalteten Hall-Platte anspricht, und eine Filterstufe, die auf die Ausgabe des Verstärkers anspricht und einen Anti-Aliasing-Filter und einen darauf abgestimmten selektiven Filter enthält Modulationsfrequenz. Die geschaltete Hall-Platte enthält ein Hall-Element und eine Hall-Platten-Modulationsschaltung, die die Hall-Offset-Signalkomponente oder die magnetische Signalkomponente moduliert. In Ausführungsformen, in denen die Hall-Offset-Signalkomponente durch die geschaltete Hall-Platte moduliert wird, enthält der Verstärker, wenn er zerhackt ist, eine gerade Anzahl von zusätzlichen Modulationsschaltungen. In Ausführungsformen, in denen die magnetische Signalkomponente durch die geschaltete Hall-Platte moduliert wird, enthält der Verstärker eine ungerade Anzahl von Modulationsschaltungen. Die beschriebene Topologie stellt einen rauscharmen Hall-Effekt-Sensor mit schneller Ansprechzeit bereit.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Magnetfeldsensor vorzusehen, für den das Rauschen von einem erwünschten Magnetfeldsignal unterschieden (abgegrenzt) werden kann.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Ansprüche 1 und 24 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dessen sind Gegenstand der jeweils zugehörigen Unteransprüche.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Magnetfeldsensor mit Modulationstaktsignalen zur Verfügung, welche eine Frequenz zeitlich ändern, was zu einem Ausgangssignal des Magnetfeldsensors führt, das die Möglichkeit bietet, besser ein Rauschsignal von einem Magnetfeldsignal in dem Ausgangssignal des Magnetfeldsensors zu unterscheiden.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Magnetfeldsensor ein Hall-Element auf, das ausgelegt ist, ein Hall-Element-Ausgangssignal in Reaktion auf ein Magnetfeld zu erzeugen, wobei das Hall-Element-Ausgangssignal eine Magnetfeldsignalkomponente und eine Offset-Signalkomponente aufweist. Der Magnetfeldsensor weist auch eine Hall-Element-Modulationsschaltung auf, die so verbunden ist, dass sie das Hall-Element-Ausgangssignal empfängt, und ausgelegt ist, ein Modulationsschaltungsausgangssignal zu erzeugen. Die Hall-Element-Modulationsschaltung kann so betrieben werden, dass sie die Magnetsignalkomponente oder die Offset-Signalkomponente mit einem Modulationssignal moduliert, welches eine variable Modulationsfrequenz hat, die sich zwischen einer minimalen Frequenz und einer maximalen Frequenz ändert.
Der Magnetfeldsensor kann auch einen oder mehrere der folgenden Gesichtspunkte aufweisen.
In manchen Ausführungsformen ändert sich die erste variable Modulationsfrequenz von der ersten minimalen Frequenz zu der ersten maximalen Frequenz in einem linearen Durchlauf.
In manchen Ausführungsformen ändert sich die erste variable Modulationsfrequenz von der ersten minimalen Frequenz zu der ersten maximalen Frequenz in einem nicht-linearen Durchlauf.
In manchen Ausführungsformen ändert sich die erste variable Modulationsfrequenz von der ersten minimalen Frequenz zu der ersten maximalen Frequenz in einer Mehrzahl von diskreten Frequenzschritten.
In manchen Ausführungsformen ändert sich die erste variable Modulationsfrequenz in einer Mehrzahl von diskreten Frequenzschritten.
In manchen Ausführungsformen weist der Magnetfeldsensor ferner eine Verstärkerschaltung auf, die so verbunden ist, dass sie das Modulationsschaltungsausgangssignal empfängt, und ausgelegt ist, ein Verstärkerschaltungsausgangssignal zu erzeugen.
In manchen Ausführungsformen weist die Verstärkerschaltung eine Schaltung auf, die ausgelegt ist, ein Signal, das das Modulationsschaltung-Ausgangsignal darstellt, mit einem zweiten Modulationssignal zu modulieren, das eine zweite variable Modulationsfrequenz hat, die sich zwischen einer zweiten minimalen Frequenz und einer zweiten maximalen Frequenz ändert.
In manchen Ausführungsformen ist die zweite variable Modulationsfrequenz gleich groß wie und synchron mit der ersten variablen Modulationsfrequenz.
In manchen Ausführungsformen ist die zweite variable Modulationsfrequenz unterschiedlich von, aber synchron mit der ersten variablen Modulationsfrequenz.
In manchen Ausführungsformen weist die Verstärkerschaltung eine Abtast-Halte-Schaltung aus, die ausgelegt ist, ein Signal, das das Modulationsschaltungsausgangssignal darstellt, abzutasten mit einer Rate, die einem zweiten Modulationssignal entspricht, das eine zweite variable Modulationsfrequenz hat, die sich zwischen einer zweiten minimalen Frequenz und einer zweiten maximalen Frequenz ändert.
In manchen Ausführungsformen ist die zweite variable Modulationsfrequenz gleich groß wie und synchron mit der ersten variablen Modulationsfrequenz.
In manchen Ausführungsformen weist der Magnetfeldsensor ferner eine Filterschaltung auf, die so verbunden ist, dass sie das Verstärkerschaltungsausgangssignal empfängt, und ausgelegt ist, ein Magnetfeldsensor-Ausgangssignal zu erzeugen. Die Filterschaltung weist einen Anti-Alias-Filter, der ausgelegt ist, ein Alias-geglättetes Signal zu erzeugen, und einen zeitdiskreten Selektivfilter auf, der mit dem Anti-Alias-Filter verbunden ist und ausgelegt ist, ein Signal, das das Alias-geglättete Signal darstellt, gemäß einem Abtastsignal abzutasten, das eine variable Abtastfrequenz hat, die in Beziehung mit der ersten variablen Modulationsfrequenz steht. Der zeitdiskrete Selektivfilter hat eine variable Notch-Frequenz, die mit der ersten variablen Modulationsfrequenz in Beziehung steht.
In manchen Ausführungsformen hat der Anti-Alias-Filter eine Randfrequenz, die gewählt ist, um Frequenzkomponenten oberhalb des halben Werts einer maximalen Abtastfrequenz, die mit der variablen Abtastfrequenz zusammenhängt, zu reduzieren.
In manchen Ausführungsformen ist die variable Abtastfrequenz gleich einem ganzzahligen Vielfachen der ersten variablen Modulationsfrequenz.
In manchen Ausführungsformen ist die variable Abtastfrequenz gleich der ersten variablen Modulationsfrequenz.
In manchen Ausführungsformen ist die variable Abtastfrequenz gleich dem Doppelten der ersten variablen Modulationsfrequenz.
In manchen Ausführungsformen ist die variable Notch-Frequenz gleich der ersten variablen Modulationsfrequenz.
In manchen Ausführungsformen weist der Magnetfeldsensor ferner einen spannungsgesteuerten Oszillator auf, der ausgelegt ist, ein Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators zu erzeugen, das eine variable Frequenz hat, die mit der ersten variablen Modulationsfrequenz in Beziehung steht.
In manchen Ausführungsformen weist der Magnetfeldsensor ferner eine Takterzeugungsschaltung auf, die so verbunden ist, dass sie das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators empfängt, und ausgelegt ist, wenigstens eines von dem ersten Modulationssignal, dem zweiten Modulationssignal oder dem Abtastsignal zu erzeugen.
In manchen Ausführungsformen weist der Magnetfeldsensor ferner eine Signalerzeugungsschaltung auf, die ausgelegt ist, ein Ausgangssignal zu erzeugen, um die variable Frequenz des Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators zu steuern.
In manchen Ausführungsformen weist das Ausgangssignal des Signalgenerators ein lineares Spannungssignal auf, das von einem minimalen Spannungswert zu einem maximalen Spannungswert hochläuft.
In manchen Ausführungsformen weist das Ausgangssignal des Signalgenerators ein nicht-lineares Spannungssignal auf, das von einem minimalen Spannungswert zu einem maximalen Spannungswert hochläuft.
In manchen Ausführungsformen weist das Ausgangssignal des Signalgenerators ein gestuftes Spannungssignal auf, das sich von einem minimalen Spannungswert zu einem maximalen Spannungswert in einer Mehrzahl von diskreten Spannungsschritten ändert.
In manchen Ausführungsformen weist das Ausgangssignal des Signalgenerators ein gestuftes Spannungssignal auf, das sich in einer Mehrzahl von diskreten Spannungsschritten ändert
In manchen Ausführungsformen weist der Magnetfeldsensor ferner einen spannungsgesteuerten Oszillator auf, der ausgelegt ist, ein Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators zu erzeugen, das eine variable Frequenz hat, die in Beziehung mit der ersten variablen Modulationsfrequenz steht.
Figurenliste
Die voranstehenden Eigenschaften der Erfindung sowie die Erfindung selbst können vollumfänglicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Zeichnungen verstanden werden, in denen:

1 ein Blockdiagramm ist, das einen Magnetfeldsensor des Stands der Technik zeigt, welcher ein Hall-Element, eine Modulationsschaltung, eine Verstärkerschaltung mit einem Chopper-stabilisierten Verstärker und eine Filterschaltung mit einem Anti-Alias-Filter und einem zeitdiskreten Selektivfilter hat, für den getaktete Abschnitte mit fixen Takten getaktet werden (d.h. Taktsignale mit fixen Frequenzen);
1A ein Blockdiagramm ist, das einen anderen Magnetfeldsensor des Stands der Technik zeigt, welcher ein Hall-Element, eine Modulationsschaltung, eine Verstärkerschaltung mit einer Abtast-Halte-Schaltung und eine Filterschaltung mit einem Tiefpassfilter hat, für den getaktete Abschnitte mit fixen Takten getaktet werden;
2 ein Blockdiagramm ist, das ein geschaltetes Hall-Element zeigt, das ein Hall-Element und eine Modulationsschaltung hat, die als das Hall-Element und die Modulationsschaltung in dem Magnetfeldsensor von 1 und 1A verwendet werden können, um eine Offset-Komponente zu einer höheren Frequenz zu modulieren;
2A ein Graph ist, der Taktsignale für das geschaltete Hall-Element von 2 zeigt;
2B ein Graph ist, der eine modulierte Offset-Komponente zeigt, die von dem geschalteten Hall-Element von 2 bereitgestellt wird;
2C ein Graph ist, der eine unmodulierte Magnetfeldsignal-Komponente zeigt, die von dem geschalteten Hall-Element von 2 bereitgestellt wird;
3 ein Blockdiagramm ist, das ein geschaltetes Hall-Element zeigt, das ein Hall-Element hat und das eine Modulationsschaltung hat, die als das Hall-Element und die Modulationsschaltung in dem Magnetfeldsensor von 1 und 1A verwendet werden können, um eine Magnetfeldsignal-Komponente zu einer höheren Frequenz zu modulieren;
3A ein Graph ist, der Taktsignale für das geschaltete Hall-Element von 3 zeigt;
3B ein Graph ist, der eine unmodulierte Offset-Komponente zeigt, die von dem geschalteten Hall-Element von 3 bereitgestellt wird;
3C ein Graph ist, der eine modulierte Magnetfeldsignal-Komponente zeigt, die von dem geschalteten Hall-Element von 3 bereitgestellt wird;
4 ein Graph ist, der vier Signale als asymmetrische Signale zeigt, die bei einem Punkt A von 1 und 1A auftreten;
4A ein Graph ist, der ein differentielles Signal mit einer modulierten Offset-Komponente und einer unmodulierten Signalkomponente zeigt, welche bei einem Punkt B von 1 auftreten;
4B ein Graph ist, der ein differentielles Signal mit einer demodulierten Magnetfeldsignal-Komponente und einer modulierten Offset-Komponente zeigt, die bei einem Punkt C von 1 auftreten;
4C ein Graph ist, der ein gefiltertes differentielles Signal mit einer demodulierten Signalkomponente und einer gefilterten modulierten Offset-Komponente zeigt, die bei einem Punkt D von 1 und 1A auftreten;
5 ein Blockdiagramm ist, das einen Magnetfeldsensor zeigt, der ein Hall-Element, eine Modulationsschaltung, eine Verstärkerschaltung mit einem Chopper-stabilisierten Verstärker und eine Filterschaltung mit einem Anti-Alias-Filter und einem zeitdiskreten Selektivfilter hat, für den getaktete Abschnitte mit Takten, die in der Frequenz proportional zu einem modulierenden Taktsignal variieren, getaktet werden;
5A ein Blockdiagramm ist, das einen anderen Magnetfeldsensor zeigt, welcher ein Hall-Element, eine Modulationsschaltung, eine Verstärkerschaltung mit einer Abtast-Halte-Schaltung und eine Filterschaltung mit einem Tiefpassfilter hat, für den getaktete Abschnitte mit Takten, die in der Frequenz proportional zu einem modulierenden Taktsignal variieren, getaktet werden;
6 ein Graph ist, der einen Spannungslauf zeigt, wie er als Steuersignal an einen VCO von 5 oder 5A gegeben werden kann.
6A ein Graph im Frequenzraum ist, der eine variable Frequenz zeigt, wie sie als das modulierende Taktsignal von 5 oder 5A in Reaktion auf die Spannungsrampe von 6 erzeugt werden kann;
7 ein Graph im Frequenzbereich ist, der ein moduliertes Signal zeigt, das eine variable Frequenz und Oberschwingungen davon hat, wie es nach einer ersten Schaltung in der Verstärkerschaltung von 5 oder an dem Ausgang der Modulationsschaltung von 5A erzeugt werden kann, und der ebenfalls ein Basisband- (demoduliertes) Signal zeigt, wie es bei dem Ausgang der Verstärkerschaltung von 5 oder 5A oder bei dem Ausgang der Filterschaltung von 5 oder 5A erzeugt werden kann;
8 ein Graph im Frequenzbereich ist, der ein moduliertes Signal zeigt, das eine variable Frequenz (aber ohne ihre Oberschwingungen) hat, wie es nach einer ersten Schaltung in der Verstärkerschaltung von 5 oder an dem Ausgang der Modulationsschaltung von 5A erzeugt werden kann, der ebenfalls ein Rauschsignal zeigt, wie es in dem Band des modulierten Signals auftreten kann, der ebenfalls ein Basisband- (demoduliertes) Signal zeigt, wie es bei dem Ausgang der Verstärkerschaltung von 5 oder 5A oder bei dem Ausgang der Filterschaltung von 5 oder 5A erzeugt werden kann, und der auch das Rauschsignal zeigt, das in das Basisband demoduliert worden ist, wie es bei dem Ausgang der Verstärkerschaltung von 5 oder 5A oder bei dem Ausgang der Filterschaltung von 5 oder 5A erzeugt werden kann;
9 ein Graph im Zeitbereich ist, der ein beispielhaftes modulierendes Taktsignal von 5 und 5A zeigt, welches eine sich linear verändernde Frequenz hat;
9A ein Graph im Zeitbereich ist, der ein Ausgangssignal zeigt, wie es bei dem Punkt C von 5 in der Gegenwart eines Rauschsignals und in Reaktion auf das modulierende Taktsignal, das die sich linear verändernde Frequenz, die in 9 dargestellt ist, hat, erzeugt werden kann;
9B ein Graph im Zeitbereich ist, der ein Ausgangssignal zeigt, wie es bei dem Ausgang der Filterschaltung von 5 und 5A in der Gegenwart des Rauschsignals und in Reaktion auf das modulierende Taktsignal, das die sich linear verändernde Frequenz hat, die in 9 dargestellt ist, erzeugt werden kann;
10 ein Graph im Zeitbereich ist, der ein beispielhaftes modulierendes Taktsignal von 5 und 5A mit Frequenzschritten zeigt;
10A ein Graph im Zeitbereich ist, der ein Ausgangssignal zeigt, wie es bei dem Punkt C von 5 in der Gegenwart eines Rauschsignals und in Reaktion auf das modulierende Taktsignal, das die diskreten Frequenzschritte hat, die in 10 dargestellt sind, erzeugt werden kann;
10B ein Graph im Zeitbereich ist, der ein Ausgangssignal zeigt, wie es bei dem Ausgang der Filterschaltung von 5 und 5A in der Gegenwart des Rauschsignals und in Reaktion auf das modulierende Taktsignal, das die diskreten Frequenzschritte hat, die in 10 dargestellt sind, erzeugt werden kann.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Vor der Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden einige einführende Konzepte und Terminologie erklärt. So wie er hier verwendet wird, wird der Begriff „magnetfeldempfindliches Element“ verwendet, um eine Vielzahl von Arten von elektronischen Elementen, die ein magnetisches Feld wahrnehmen können, zu beschreiben. Die magnetfeldempfindlichen Elemente können sein, sind aber nicht beschränkt auf: Hall-Elemente, Magnetowiderstand-Elemente oder Magnetotransistoren. Wie bekannt ist, gibt es verschiedene Arten von Hall-Elementen, zum Beispiel planare Hall-Elemente, vertikale Hall-Elemente und kreisförmige Hall-Elemente. Wie ebenfalls bekannt ist, gibt es verschiedene magnetoresistive Elemente, zum Beispiel Elemente mit anisotropem Magnetowiderstand (AMR, engl.: anisotropic magnetoresistance) und Elemente mit Riesenmagnetowiderstand (GMR, engl.: giant magnetoresistance), Elemente mit magnetischem Tunnelwiderstand (TMR), Indium-Antimonid-Elemente (InSb) und Elemente mit magnetischen Tunnelkontakten (MTJ, engl.: magnetic tunnel junction).
Elemente mit Hall-Effekt (Hall-Elemente) werden hier in Beispielen verwendet.
Wie bekannt ist, haben manche der oben beschriebenen magnetfeldempfindlichen Elemente die Tendenz, eine Achse mit maximaler Empfindlichkeit parallel zu einem Substrat zu haben, das das magnetfeldempfindliche Element trägt, und andere der oben beschriebenen magnetfeldempfindlichen Elemente haben die Tendenz, eine Achse mit maximaler Empfindlichkeit senkrecht zu einem Substrat zu haben, das das magnetfeldempfindliche Element trägt. Insbesondere haben die meisten, aber nicht alle Arten von Elementen mit Magnetowiderstand eine Tendenz, Achsen mit maximaler Empfindlichkeit parallel zu dem Substrat zu haben und die meisten, aber nicht alle Hall-Elemente haben eine Tendenz, Achsen mit Empfindlichkeit senkrecht zu einem Substrat zu haben.
So wie er hier verwendet wird, wird der Begriff „Magnetfeldsensor“ verwendet, um eine Schaltung zu beschreiben, die ein magnetfeldempfindliches Element aufweist. Wie oben beschrieben worden ist, werden Magnetfeldsensoren in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: einen linearen Magnetfeldsensor, der eine Magnetfeldstärke eines Magnetfelds misst, einen Stromsensor, der ein Magnetfeld wahrnimmt, das von einem Strom erzeugt wird, der in einem stromführenden Leiter fließt, einen magnetischen Schalter, der die Nähe eines ferromagnetischen Objekts wahrnimmt, und einen Rotationsdetektor, der vorbeikommende ferromagnetische Gegenstände wahrnimmt.
Die Schaltungen und Techniken, die hier beschrieben werden, sind geeignet für alle der oben identifizierten Arten von Magnetfeldsensoren, die Elemente mit Hall-Effekt verwenden. Allerdings werden zur Einfachheit nur Beispiele gezeigt und hier beschrieben, die lineare Magnetfeldsensoren zeigen, die eine Magnetfeldstärke eines Magnetfelds wahrnehmen.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Magnetfeldsensor 10 des Stands der Technik von einer Art, die in U.S.-Patent 7,425,821 , erteilt am 16. September 2008, welches an den Zessionar der vorliegenden Erfindung abgetreten wurde beschrieben. Der Magnetfeldsensor 10 weist ein Hall-Element 12 auf, das vier Verbindungen mit zugehörigen Signalen 12a-12d zu und von einer Modulationsschaltung 14 zur Verfügung stellt. Signale 12a-12d werden geeignet paarweise mit Hilfe der Modulationsschaltung 14 ausgewählt, um ein differentielles Ausgangssignal zu bilden, das hierin als ein Magnetfeldsignal bezeichnet wird. Es wird unten beschrieben, dass das Magnetfeldsignal wenigstens zwei Komponenten hat, nämlich eine Magnetfeldsignal-Komponente, die auf ein Magnetfeld reagiert, und eine Offset-Komponente (im Allgemeinen bei Gleichstrom), die im Allgemeinen nicht auf ein Magnetfeld reagiert.
Die Modulationsschaltung 14 kann von einer Art sein, die genauer unten in Verbindung mit 2-2C oder 3-3C beschrieben wird, aber vorzugsweise von der Art, die unten in Verbindung mit 2-2C für Ausführungsformen, in denen eine erste Schaltung 20 vorhanden ist, beschrieben wird, und wie sie unten in Verbindung mit 3-3C beschrieben wird für Ausführungsformen, in denen die erste Schaltung 20 nicht verwendet wird.
Die Modulationsschaltung 14 stellt differentielle Ausgangssignale 14a, 14b an eine Verstärkerschaltung 16 mit einem Chopper-stabilisierten Verstärker zur Verfügung, der genauer unten beschrieben wird. Die Verstärkerschaltung 16 stellt ein verstärktes differentielles Signal 24a, 24b einer Filterschaltung 26 zur Verfügung, welche ebenfalls genauer unten beschrieben wird. Die Filterschaltung 26 kann einen Tiefpassfilter 28 vor einem zeitdiskreten (zeitabtastenden) Selektivfilter aufweisen. Die Filterschaltung 26 stellt ein differentielles Ausgangssignal 30a, 30b zur Verfügung. In manchen alternativen Anordnungen können stattdessen die differentiellen Signale 24a, 24b und 30a, 30b asymmetrische Signale sein.
Das differentielle Ausgangssignal 30a, 30b kann ein lineares Ausgangssignal sein, das einen Wert hat, der proportional zu einen Magnetfeld ist, das von dem Hall-Element 12 wahrgenommen wird. In anderen Anordnungen kann eine Vergleichsschaltung (nicht gezeigt) so verbunden werden, dass sie das differentielle Ausgangssignal 30a, 30b empfängt, und in diesem Fall ist ein Ausgangssignal, das von der Vergleichsschaltung erzeugt wird, ein nicht-lineares Signal, das zwei Zustände hat, wobei die zwei Zustände darstellen, ob das Magnetfeldsignal, das von dem Hall-Element 12 wahrgenommen wird, oberhalb oder unterhalb eines Schwellwerts ist.
Die Verstärkerschaltung 16 kann einen Summationsknoten 18 aufweisen, welcher so verbunden ist, dass er das differentielle Signal 14a, 14b und auch ein differentielles Rückkopplungssignal 36a, 36b empfängt. Der Summationsknoten 18 ist ausgelegt, ein differentielles Signal 18a, 18b zu erzeugen. Die erste Schaltung 20 ist so verbunden, dass sie das differentielle Signal 18a, 18b empfängt, und ausgelegt, ein erstes differentielles geschaltetes Signal 20a, 20b zu erzeugen. Ein differentieller Verstärker 22 ist so verbunden, dass er das erste differentielle geschaltete Signal 20a, 20b empfängt, und ausgelegt, ein differentielles verstärktes Signal 22a, 22b zu erzeugen. Eine zweite Schaltung 24 ist so verbunden, dass sie das differentielle verstärkte Signal 22a, 22b empfängt, und ausgelegt, ein zweites differentielles geschaltetes Signal 24a, 24b zu erzeugen. Der Summationsknoten 18, die erste Schaltung 20, der differentielle Verstärker 22 und die zweite Schaltung 24 bilden zusammengenommen einen Chopper-stabilisierten Verstärker. In manchen Anordnungen wird der Summationsknoten 18 weggelassen und das differentielle Rückkopplungssignal 36a, 36b wird nicht verwendet.
Der Magnetfeldsensor 10 weist auch eine Takterzeugungsschaltung 32 auf, die so verbunden ist, dass sie ein Taktsignal 34a von einem Oszillator 34 empfängt, und ausgelegt ist, Taktsignale 32a, 32b, 32c an die Modulationsschaltung 14, an die Verstärkerschaltung 16 bzw. an die Filterschaltung 26 zu liefern. Deshalb sind in bevorzugten Ausführungsformen eine Schaltfunktion der Modulationsschaltung 14, eine Schaltfunktion der Verstärkerschaltung 16 und eine Schaltfunktion der Filterschaltung 26 synchron.
Die Modulationsschaltung 14 kann mit dem Taktsignal 32a getaktet werden, das eine Frequenz Φ hat. Die erste und die zweite Schaltung 20, 24 können mit dem Taktsignal 32b getaktet werden, das eine Frequenz K Φ hat, wobei K eine ganze Zahl mal ½ ist. Der zeitdiskrete Selektivfilter 30 kann mit dem Taktsignal 32c getaktet werden, das eine Frequenz N Φ hat, wobei N eine ganze Zahl ist. In manchen Anordnungen ist K Φ = ½ Φ und N Φ = ¼ Φ. Die Taktsignale 32a, 32b, 32c haben statische Frequenzen.
Wie es oben beschrieben worden ist, wird offensichtlich sein, dass das differentielle Ausgangssignal (d.h. ein differentielles Signal, das geeignet von Signalen 12a-12d paarweise mit Hilfe der Modulationsschaltung 14 ausgewählt wird) sowohl eine erwünschte Magnetfeldsignal-Komponente, die proportional zu einem wahrgenommenen Magnetfeld ist, als auch eine unerwünschte Offset-Signalkomponente (d.h. DC) aufweisen kann. Es wird von der Diskussion unten in Verbindung mit 2-3A ersichtlich werden, dass das Ausgangssignal 30a, 30b von dem Magnetfeldsensor 10 eine überwiegende Magnetfeldsignal-Komponente und eine vergleichsweise reduzierte Offset-Komponente hat, sogar wenn das Hall-Element 12 ein Signal (d.h. das differentielle Signal, das geeignet paarweise von den Signalen 12a-12d mit Hilfe der Modulationsschaltung 14 ausgewählt wird) erzeugt, das sowohl eine Magnetfeldsignal-Komponente als auch eine Offset-Komponente hat.
Es wird von der Diskussion unten in Zusammenhang mit 2-2C offensichtlich sein, dass im Betrieb die Modulationsschaltung 14 die Offset-Komponente des differentiellen Signals des Hall-Elements (d.h. das differentielle Signal, das geeignet paarweise von den Signalen 12a-12d mit Hilfe der Modulationsschaltung 14 ausgewählt wird) zu einer höheren Frequenz moduliert (d. h. in der Frequenz verschiebt), während sie die Magnetfeldsignal-Komponente beim Basisband belässt (d. h. DC oder relativ niedrige Frequenz). Auf diese Weise werden die Magnetfeldsignal-Komponente und die Offset-Komponente in der Frequenz nach Einsatz der Modulationsschaltung 14 getrennt.
Im Betrieb moduliert (mit der ersten Schaltung 20) und demoduliert (d. h. verschiebt in der Frequenz) (mit der zweiten Schaltung 24) die Verstärkerschaltung 16 mit dem Chopper-stabilisierten Verstärker, was dazu führt, dass die Magnetfeldsignal-Komponente im Basisband (d. h. DC oder relativ niedrige Frequenz) bleibt. Die Verstärkerschaltung wird auch betrieben, um zu demodulieren (mit der ersten Schaltung 20) und zu remodulieren (d. h. in der Frequenz zu verschieben) (mit der zweiten Schaltung 24), was dazu führt, dass die Offset-Komponente bei einer höheren Frequenz bleibt. Auf diese Weise bleiben die Magnetfeldsignal-Komponente und die Offset-Komponente in der Frequenz nach Einsatz der Verstärkerschaltung 16 getrennt.
Die Filterschaltung 26 reduziert eine Stärke der Offset-Komponente, die bei der höheren Frequenz auftritt. Auf diese Weise weist das differentielle Ausgangssignal 30a, 30b die Magnetfeldsignal-Komponente im Basisband (z. B. DC oder relativ niedrige Frequenz) und eine erheblich reduzierte Offset-Komponente auf, die zuvor zu einer höheren Frequenz verschoben worden ist.
Eine weitergehende Diskussion des Magnetfeldsensors 10 kann in dem oben beschriebenen U.S.-Patent 7,425,821 gefunden werden.
Unter Bezugnahme auf 1A, in der gleiche Elemente wie in 1 mit gleichen Bezugsbezeichnungen gezeigt werden, kann ein anderer Magnetfeldsensor 40 des Standes der Technik von einer Art sein, die in U.S.-Patent 5,621,319 , erteilt am 15. April 1997, welches an den Zessionar der vorliegenden Erfindung abgetreten wurde, beschrieben wird. Der Magnetfeldsensor 40 weist das Hall-Element 12 auf, das vier Verbindungen mit zugehörigen Signalen 12a-12d zu und von einer Modulationsschaltung 15 zur Verfügung stellt. Die Modulationsschaltung 15 kann von einer Art sein, die genauer unten in Verbindung mit 3-3C beschrieben wird.
Die Modulationsschaltung 15 stellt differentielle Ausgangssignale 15a, 15b an eine Verstärkerschaltung 41 mit zwei Abtast-Halte-Schaltungen 43, 44 zur Verfügung, die genauer unten beschrieben werden. Die Verstärkerschaltung 41 stellt ein differentielles verstärktes Signal 46a, 46b einer Filterschaltung 48 zur Verfügung, welche ebenfalls genauer unten beschrieben wird. Die Filterschaltung 48 stellt ein differentielles Ausgangssignal 47a, 47b zur Verfügung. In manchen alternativen Anordnungen können die differentiellen Signale 46a, 46b und 47a, 47b asymmetrische Signale sein.
Die Verstärkerschaltung 41 kann einen differentiellen Verstärker 42 aufweisen, der so verbunden ist, dass er das differentielle Signal 15a, 15b empfängt, und ausgelegt ist, ein differentielles verstärktes Signal 42a, 42b zu erzeugen. Eine erste Abtast-Halte-Schaltung 43 ist so verbunden, dass sie das Signal 42a als ein asymmetrisches Signal empfängt, und eine zweite Abtast-Halte-Schaltung 44 ist so verbunden, dass sie das Signal 42b als ein asymmetrisches Signal empfängt. Die Abtast-Halte-Schaltung 43 ist ausgelegt, ein Signal 43a zu erzeugen, und die Abtast-Halte-Schaltung 44 ist ausgelegt, ein Signal 44a zu erzeugen. Ein Summationsknoten 45 ist so verbunden, dass er die Signale 43a, 44a empfängt, und ist ausgelegt, ein subtrahiertes Signal 45a zu erzeugen. Ein Verstärker 46 ist so verbunden, dass er das subtrahierte Signal 45a empfängt, und ist ausgelegt, das differentielle Signal 46a, 46b zu erzeugen.
Die Filterschaltung 48 kann einen Tiefpassfilter 47 aufweisen, der so verbunden ist, dass er das differentielle Signal 46a, 46b empfängt, und der ausgelegt ist, das differentielle gefilterte Signal 47a, 47b zu erzeugen.
Der Magnetfeldsensor 40 weist auch eine Takterzeugungsschaltung 49 auf, die so verbunden ist, dass sie das Taktsignal 34a von dem Oszillator 34 empfängt, und ausgelegt ist, ein Taktsignal 49a an die Modulationsschaltung 12 und an die Verstärkerschaltung 41 bereitzustellen. In bevorzugten Ausführungsformen ist eine Schaltfunktion der Modulationsschaltung 15 synchron mit einer Schaltfunktion der Verstärkerschaltung 41.
Die Modulationsschaltung 15 kann mit dem Taktsignal 49a, das eine Frequenz Φ hat, getaktet werden. Die erste und die zweite Abtast-Halte-Schaltung 43, 44 kann auch mit dem Taktsignal 49a getaktet werden. Das Taktsignal 49a hat eine statische Frequenz. In manchen Ausführungsformen ist die Filterschaltung 48 nicht getaktet. In anderen Ausführungsformen kann die Filterschaltung 48 einen zeitdiskreten Selektivfilter aufweisen, der derselbe oder ähnlich wie der zeitdiskrete Selektivfilter 30 von 1 sein kann.
Wie oben beschrieben wird deutlich, dass ein Ausgangssignal (d.h. ein differentielles Signal, das geeignet von den Signalen 12a-12d paarweise mit Hilfe der Modulationsschaltung 14 ausgewählt wird) von dem Hall-Element 12 sowohl eine Magnetfeldsignal-Komponente, die proportional zu einem wahrgenommenen Magnetfeld ist, als auch eine Offset-Signalkomponente aufweisen kann. Es wird von der Diskussion unten in Verbindung mit 3-3C ersichtlich werden, dass das Ausgangssignal 47a, 47b von dem Magnetfeldsensor 40 eine überwiegende Magnetfeldsignal-Komponente und eine in großem Maße reduzierte Offset-Komponente hat, sogar wenn das Hall-Element 12 ein Signal (d.h. das differentielle Signal, das geeignet paarweise von den Signalen 12a-12d mit Hilfe der Modulationsschaltung 15 ausgewählt wird) erzeugt, das sowohl eine Magnetfeldsignal-Komponente als auch eine Offset-Komponente hat.
Wie auch oben beschrieben, wird aus der Diskussion unten in Zusammenhang mit 3 und 3A verständlich, dass im Betrieb die Modulationsschaltung 15 die Magnetfeldsignal-Komponente des differentiellen Signals des Hall-Elements (d.h. das differentielle Signal, das geeignet paarweise von den Signalen 12a-12d mit Hilfe der Modulationsschaltung 15 ausgewählt wird) zu einer höheren Frequenz moduliert (d. h. in der Frequenz verschiebt), während sie die Offset-Komponente im Basisband (d. h. DC) belässt. Auf diese Weise werden die Magnetfeldsignal-Komponente und die Offset-Komponente in der Frequenz durch Einsatz der Modulationsschaltung 15 getrennt.
Die Verstärkerschaltung 41 mit den zwei Abtast-Halte-Schaltungen 43, 44 demoduliert (d. h. verschiebt in der Frequenz) die Magnetfeldsignal-Komponente zurück ins Basisband (d. h. DC oder niedrige Frequenz) und moduliert (d. h. verschiebt in der Frequenz) die Offset-Komponente zu einer höheren Frequenz. Auf diese Weise bleiben die Magnetfeldsignal-Komponente und die Offset-Komponente in der Frequenz nach Einsatz der Verstärkerschaltung 41 getrennt. Es wird ferner offensichtlich sein, dass die zwei Abtast-Halte-Schaltungen 43, 44 auch eine Filterung des resultierenden Signals ermöglichen, ähnlich zu dem, das von dem zeitdiskreten Selektivfilter 30 von 1 ermöglicht wird. Deshalb ist der zeitdiskrete Selektivfilter 30 in dem Magnetfeldsensor 40 nicht erforderlich.
Die Filterschaltung 48 kann den Tiefpassfilter 47 aufweisen. Im Betrieb kann die Filterschaltung 48 ferner eine Stärke der Offset-Komponente reduzieren, die bei der höheren Frequenz auftritt. Die Filterschaltung 48 kann auch beliebige Komponenten zweiter Ordnung, die eine Folge des Abtastvorgangs sind, reduzieren. Auf diese Weise weist das differentielle Ausgangssignal 47a, 47b die Magnetfeldsignal-Komponente im Basisband (z. B. DC oder niedrige Frequenz) und eine in großem Maße reduzierte Offset-Komponente auf, die zuvor zu einer höheren Frequenz verschoben worden ist.
Unter Bezugnahme auf 2 weist ein geschaltetes Hall-Element 50 von einer Art, die die Hall-Offset-Komponente moduliert, nun ein Hall-Element (oder eine Hall-Platte) 52 und eine Modulationsschaltung 54 auf, die dieselbe oder ähnlich wie die Modulationsschaltung 14 von 1 sein kann. Das Hall-Element 52 weist vier Kontakte 52a, 52b, 52c und 52d auf, die jeweils mit einem ersten Anschluss von jeweiligen Schaltern 56a, 56b, 56c und 56d wie gezeigt verbunden sind. Zweite Anschlüsse von Schaltern 56b und 56c sind verbunden, um einen ersten positiven Knoten eines geschalteten Hall-Ausgangssignals zur Verfügung zu stellen, hier mit Vo+ bezeichnet, und zweite Anschlüsse von Schaltern 56a und 56d sind verbunden, um einen negativen Knoten des geschalteten Hall-Ausgangssignals zur Verfügung zu stellen, hier mit Vobezeichnet.
Zusätzliche Schalter 60a, 60b, 60c und 60d sind so angeordnet, dass sie selektiv die Hall-Kontakte 52a, 52b, 52c, 52d an die Versorgungsspannung Vs und Masse verbinden. Insbesondere werden Schalter 56b, 56d, 60a und 60c von einem Taktsignal CLK gesteuert und Schalter 56a, 56c, 60b und 60d werden von einem komplementären Taktsignal CLK/ wie gezeigt gesteuert. Die Taktsignale CLK und CLK/ haben zwei Zustände oder Phasen, einen Φ_0°-Zustand und einen Φ_90°-Zustand, wie in 2A gezeigt wird.
Im Betrieb fließt während der Φ_0°-Phase Strom von dem Anschluss 52a zu dem Anschluss 52c und das geschaltete Hall-Ausgangssignal, Vo, ist gleich V_H + V_op, wobei V_op die Offset-Spannung des Hall-Elements oder Hall-Offset-Komponente ist und V_H die Magnetfeldsignal-Komponente ist. Während der Phase Φ_90° fließt Strom von dem Anschluss 52b zu dem Anschluss 52d und das geschaltete Hall-Ausgangssignal Vo ist gleich V_H - V_op. Auf diese Weise moduliert die Modulationsschaltung 54 die Hall-Offset-Komponente V_op, die gezeigt ist in 2B für ein Magnetfeld ungleich null. Die Magnetfeldsignal-Komponente V_H bleibt im Wesentlichen unverändert, wie in 2C gezeigt wird.
Unter Bezugnahme auf 3 weist nun ein alternatives geschaltetes Hall-Element 70 von einer Art, die die Magnetsignal-Komponente moduliert, ein Hall-Element 72 und eine Modulationsschaltung 74 auf, die dieselbe oder ähnlich wie die Modulationsschaltung 15 von 1A sein kann. Das Hall-Element 72 ist dasselbe wie das Hall-Element 52 von 2 und weist vier Kontakte 72a, 72b, 72c und 72d auf, welche jeweils mit einem ersten Anschluss von jeweiligen Schaltern 76a, 76b, 76c und 76d verbunden sind. Zweite Anschlüsse von Schaltern 76a und 76b sind so verbunden, dass sie einen positiven Knoten eines geschalteten Hall-Ausgangssignals bereitstellen, hier mit Vo+ bezeichnet, und zweite Anschlüsse von Schaltern 56c und 56d sind so verbunden, dass sie einen negativen Knoten des geschalteten Hall-Ausgangssignals bereitstellen, hier mit Vo- bezeichnet. Auf diese Weise zeigt ein Vergleich von 2 und 3, dass die Ausgangskontakte des Hall-Elements während der Φ_90° -Phase vertauscht sind.
Zusätzliche Schalter 80a, 80b, 80c und 80d sind so angeordnet, dass sie selektiv die Hall-Kontakte 72a, 72b, 72c und 72d an die Versorgungsspannung Vs und Masse verbinden. Schalter 76b, 76d, 80a und 80c werden von einem Taktsignal CLK gesteuert und Schalter 76a, 76c, 80b und 80d werden von einem komplementären Taktsignal CLK/ wie gezeigt gesteuert. Die Taktsignale CLK und CLK/ sind identisch mit gleichen Signalen in 2 und haben folglich zwei Zustände oder Phasen, Φ0_° und Φ_90°, wie gezeigt wird.
Im Betrieb fließt während Phase Φ_0° Strom von dem Anschluss 72a zu dem Anschluss 72c und das geschaltete Hall-Ausgangssignal, Vo, ist gleich V_H + V_op. Während Phase Φ_90° fließt Strom von dem Terminal 72b zu dem Terminal 72d und das geschaltete Hall-Ausgangssignal Vo ist gleich -V_H + V_op. Auf diese Weise moduliert die Modulationsschaltung 74 die Magnetsignal-Komponente, um eine modulierte Magnetsignal-Komponente V_H bereitzustellen, die in 3C für ein Magnetfeld ungleich null gezeigt ist. Die Offset-Komponente V_op bleibt im Wesentlichen unverändert, wie in 3B gezeigt wird.
Es wird aus der Diskussion unten in Verbindung mit 5 und 5A offensichtlich, dass in einer bevorzugten Ausführungsform die Modulationsschaltung 14 von 5 von einer Art ist, die oben in Verbindung mit 2-2C beschrieben worden ist, und dass die Modulationsschaltung 15 von 5A von einer Art ist, die oben Verbindung mit 3-3C beschrieben worden ist. Mit anderen Worten empfängt in einer bevorzugten Ausführungsform die Verstärkerschaltung 16 von 5 das differentielle Signal 14a, 14b mit einer modulierten Offset-Komponente und eine unmodulierte Magnetfeldsignal-Komponente. Umgekehrt empfängt in einer bevorzugten Ausführungsform die Verstärkerschaltung 41 von 5A das differentielle Signal 15a, 15b mit einer modulierten Magnetfeldsignal-Komponente und einer unmodulierten Offset-Komponente.
Unter Bezugnahme auf 4-4c sind Graphen 100, 120, 140, 160 Beispiele von Signalen, die bei Punkten A, B, C und D von 1 auftreten. Die Graphen 100, 120, 140, 160 haben jeweils eine horizontale Achse mit einer Skala in beliebigen Zeiteinheiten und eine vertikale Achse mit einer Skala in beliebigen Einheiten von Volt.
Bezüglich der Anordnung von 1A sind Signale, die mit A', B' und D' in 1A bezeichnet sind, ähnlich wie Signale A, B und D von 1 und 4-4C. Betrieb des Magnetfeldsensors 40 von 1A ist in dem oben erwähnten U.S.-Patent 5,621,319 beschrieben und wird hier nicht weiter beschrieben.
Der Graph 100 weist vier Signale 102, 104, 106 und 108 auf, die Beispiele sind für Signale 12a, 12b, 12c bzw. 12d, d.h. das Signal A, das in 1 gezeigt wird, und die ebenfalls Beispiel sind für die vier Signale, die von den Schaltern 56a, 56b, 56c , 56d von 2 empfangen werden. In jeder Halbperiode des Taktsignals Φ von 1 und des Signals CLK von 2 sind zwei von den Signalen (102 und 108 oder 104 und 106) an dem Ausgang der Modulationsschaltung als die Signale V_o+ und V_o- von 2 vorhanden, welche die differentiellen Signale 14a, 14b von 1 sind, d.h. das Signal B von 1. Differenzen zwischen den Signalen V_o+ und V_o- von 2 und zwischen den Signalen 14a, 14b von 1 sind differentielle Signale.
Während einer Phase Ph 0 unterscheiden sich Signale 104 und 106 um einen Betrag 110. Während einer Phase Ph 90 unterscheiden sich Signale 108 und 102 um einen Betrag 112, der in der Polarität umgekehrt ist wie die Differenz der Signale 104 und 106. Ein Signal 122 von 4A stellt die oben beschriebene Differenz von Signalen dar, stellt auch eine Summe der Signale V_op und V_H von 2B und 2C dar und stellt auch ein differentielles Signal B von 1 dar. Der AC-Anteil des Signals 122 stellt eine modulierte Offset-Komponente des Signals 122 dar. Eine Linie 124 stellt einen DC-Anteil (oder Niedrigfrequenzanteil) des Signals 122 dar, d.h. eine Magnetfeldsignal-Komponente des Signals 122, die eine unmodulierte Magnetfeldsignal-Komponente ist.
Ein Signal 144 stellt das differentielle Signal 28a, 28b von 1 dar, d. h. das Signal C von 1. Das Signal 144 kann abgerundete Flanken aufgrund von bandlimitierenden Effekten der Tiefpassfilter-Schaltung 28 von 1 haben, abhängig von einer Frequenz des Taktsignals 32b von 1. Das Signal 144 ist größer als das Signal 122 aufgrund von Verstärkung, die von der Verstärkerschaltung 16 von 1 ermöglicht wird. Das Signal 144 hat einen AC-Anteil, der die Offset-Komponente 124 von 4A darstellt, und ist eine modulierte Offset-Komponente, die mit Hilfe der Verstärkerschaltung 16 von 1 (ein Chopper-stabilisierter Verstärker) erzeugt wird. Eine Linie 142 stellt einen DC-Anteil des Signals 144 dar und ist eine demodulierte Version des AC-Anteils des modulierten Magnetfeldsignals 122 (d.h. eine Magnetfeldsignal-Komponente).
Es ist zu beachten, dass das erwünschte Signal (Magnetfeldsignal-Komponente) der DC-Anteil (oder Niedrigfrequenzanteil) des Signals 144 ist, welcher durch die Linie 142 dargestellt wird, und dass das unerwünschte Signal (Offset-Komponente) der AC-Anteil des Signals 144 ist. Es sollte auch verstanden werden, dass der DC-Anteil des Signals 144, der durch die Linie 142 dargestellt wird, nur ein DC-Signal ist, wenn der Magnetfeldsensor 10 von 1 ein statisches Magnetfeld erfährt. Wenn mit anderen Worten der Magnetfeldsensor 10 von 1 ein variables Magnetfeld erfährt, dann wird der DC-Anteil des Signals 144, der durch die Linie 142 dargestellt wird, einen variablen (AC)-Anteil haben.
Eine Kurve 164 stellt das differentielle Signal 30a, 30b von 1 dar, d.h. das Signal D von 1. Die Kurve 164 ist eine gefilterte Version der Kurve 144. Es sollte erkannt werden, dass Filterung des Signals 144, um das Signal 164 zu erreichen, viel von dem AC-Anteil des Signals 144 entfernt, was ein Signal zurücklässt, das den erwünschten DC-Anteil (Magnetfeldsignal-Komponente) des Signals 144 besser darstellt, das die Linien 142 und 162 darstellen. Wie oben beschrieben worden ist, sollte allerdings auch verstanden werden, dass der DC-Anteil des Signals 164, der von der Linie 162 dargestellt wird, nur ein DC-Signal ist, wenn der Magnetfeldsensor 10 von 1 ein statisches Magnetfeld erfährt.
Es ist zu beachten, dass die Signale von 4, 4A und 4C ähnlich wie Signale A', B' und D' von 1A sind. Mit Bezug auf 1A stellt allerdings das Signal 122 von 4A eine Summe der Signale V_op und V_H von 3B und 3C dar und stellt auch das differentielle Signal B' von 1A dar. Der AC-Anteil des Signals 122 stellt eine modulierte Magnetfeldsignal-Komponente des Signals 122 dar. Eine Linie 124 stellt einen DC-Anteil (oder Niedrigfrequenzanteil) des Signals 122 dar, d.h. eine Offset-Komponente des Signals 122. Also ist es, unter Bezugnahme auf 4A, für das Signal B' von 1A, anders als für das Signal B von 1, das Magnetfeldsignal, das moduliert wird, und nicht die Offset-Komponente.
Unter Bezugnahme auf 5, in der gleiche Elemente wie in 1 mit gleichen Bezugsbezeichnungen gezeigt werden, ist ein Magnetfeldsensor 200 ähnlich dem Magnetfeldsensor 10 von 1 angegeben. Allerdings weist der Magnetfeldsensor 200 einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 218 auf, der so verbunden ist, dass er ein VCO-Steuersignal 220a empfängt, das von einem VCO-Steuersignalgenerator 220 erzeugt wird. Der VCO 218 ist ausgelegt, ein VCO-Ausgangssignal 218a zu erzeugen, das in der Frequenz in Reaktion auf das VCO- Steuersignal 220a variiert. Eine Takterzeugungsschaltung 216 ist so verbunden, dass sie das VCO-Ausgangssignal 218a empfängt, und ausgelegt, Taktsignale 216a, 216b, 216c zu erzeugen, die auch in der Frequenz variieren.
Ähnlich der Takterzeugungsschaltung 32 von 1 ist die Takterzeugungsschaltung 216 ausgelegt, Taktsignale 216a, 216b, 216c an die Modulationsschaltung 14, die Verstärkerschaltung 16 bzw. die Filterschaltung 26 zu geben. Deshalb sind in bevorzugten Ausführungsformen Schaltfunktion der Modulationsschaltung 14, Schaltfunktion der Verstärkerschaltung 16 und Schaltfunktion der Filterschaltung 26 synchron.
Wie bei dem Magnetfeldsensor 10 von 1 kann die Modulationsschaltung 14 mit dem Taktsignal 216a mit einer Frequenz Φ getaktet sein. Die erste und zweite Schaltung 20, 24 können mit dem Taktsignal 216b mit einer Frequenz K Φ getaktet sein, wobei K eine ganze Zahl mal ½ ist. Der zeitdiskrete Selektivfilter 30 kann mit dem Taktsignal 216c mit einer Frequenz von N Φ getaktet sein. In manchen Anordnungen ist K Φ = ½ Φ und N Φ = ¼ Φ. Allerdings haben anders als der Magnetfeldsensor 10 von 1 die Taktsignale 216a, 216b, 216c nicht-statische (variable) Frequenzen.
Insbesondere kann das Taktsignal 216a ein erstes Modulationssignal mit einer ersten veränderlichen Modulationsfrequenz sein, die sich zwischen einer ersten minimalen Frequenz und einer ersten maximalen Frequenz verändert. In manchen Ausführungsformen verändert sich die erste veränderliche Modulationsfrequenz von der ersten minimalen Frequenz zu der ersten maximalen Frequenz in einem linearen Durchlauf. In manchen anderen Ausführungsformen verändert sich die erste veränderliche Modulationsfrequenz von der ersten minimalen Frequenz zu der ersten maximalen Frequenz in einem nicht-linearen Durchlauf. In manchen anderen Ausführungsformen verändert sich die erste veränderliche Modulationsfrequenz von der ersten minimalen Frequenz zu der ersten maximalen Frequenz in einer Mehrzahl von diskreten Frequenzschritten. In manchen anderen Ausführungsformen verändert sich die erste veränderliche Modulationsfrequenz in einer Mehrzahl von diskreten Frequenzschritten. In manchen Ausführungsformen sind die diskreten Frequenzschritte Schritte mit einem pseudozufälligen Rauschmuster.
In ähnlicher Weise kann das Taktsignal 216b ein zweites Modulationssignal mit einer zweiten veränderlichen Modulationsfrequenz sein, die sich zwischen einer zweiten minimalen Frequenz und einer zweiten maximalen Frequenz verändert. In manchen Ausführungsformen ist die zweite veränderliche Modulationsfrequenz gleich wie und synchron mit der ersten veränderlichen Modulationsfrequenz des ersten Taktsignals 216a. In manchen anderen Ausführungsformen ist die zweite veränderliche Modulationsfrequenz verschieden von, aber synchron mit der ersten veränderlichen Modulationsfrequenz des ersten Taktsignals 216a.
In ähnlicher Weise kann das Taktsignal 216c ein Abtastsignal sein, das eine veränderliche Abtastfrequenz hat, die in Beziehung steht mit der ersten veränderlichen Modulationsfrequenz des ersten Taktsignals 216a oder des zweiten Taktsignals 2176b, wobei der zeitdiskrete Selektivfilter 30 eine veränderliche Notch-Frequenz hat, die in Beziehung steht mit der ersten veränderlichen Modulationsfrequenz. In manchen Ausführungsformen ist die veränderliche Abtastfrequenz gleich groß wie ein ganzzahliges Vielfaches der ersten veränderlichen Modulationsfrequenz des ersten Taktsignals. In manchen Ausführungsformen ist die veränderliche Abtastfrequenz gleich groß wie die erste veränderliche Modulationsfrequenz. In manchen Ausführungsformen ist die veränderliche Abtastfrequenz gleich groß wie das Doppelte der ersten veränderlichen Modulationsfrequenz. In manchen Ausführungsformen ist die veränderliche Notch-Frequenz gleich groß wie die erste veränderliche Modulationsfrequenz.
In manchen Ausführungsformen hat der Anti-Alias-Filter 28 eine Randfrequenz, die so ausgewählt wird, dass sie Frequenzkomponenten oberhalb des halben Werts einer maximalen Abtastfrequenz, die in Zusammenhang mit der veränderlichen Abtastfrequenz steht, reduziert.
Differentielle Signale 204a-204b, 215a-215b, 206a-206b, 207a-207b, 208a-208b, 210a-210b, 212a-212b und 214a-214b entsprechen im Allgemeinen Signalen 14a-14b, 36a-36b, 18a-18b, 20a-20b, 22a-22b, 24a-24b, 28a-28b und 30a-30b von 1, aber unterscheiden sich aufgrund der Verwendung von unterschiedlichen Taktsignalen 216a-216c. Das differentielle Signal (d.h. ein differentielles Signal, das geeignet von den Signalen 204a-204d paarweise mit Hilfe der Modulationsschaltung 14 ausgewählt wird) kann dasselbe sein oder ähnlich wie das differentielle Signal (d.h. ein differentielles Signal, das geeignet von den Signalen 204a-204d paarweise mit Hilfe der Modulationsschaltung 14 ausgewählt wird) von 1.
Unter Bezugnahme auf 5A, in der gleiche Elemente von 1A und 5 mit gleichen Bezugsbezeichnungen gezeigt werden, ist ein Magnetfeldsensor 230 ähnlich dem Magnetfeldsensor 40 von 1A. Allerdings weist der Magnetfeldsensor 230 den spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 218 auf, der so verbunden ist, dass er das VCO-Steuersignal 220a empfängt, das von dem VCO-Steuersignalgenerator 220 erzeugt wird. Der VCO 218 ist ausgelegt, das VCO-Ausgangssignal 218a zu erzeugen, das in der Frequenz in Reaktion auf das VCO-Ausgangssignal 220a variiert. Eine Takterzeugungsschaltung 217 ist so verbunden, dass sie das VCO-Ausgangssignal 218a empfängt, und ausgelegt, ein Taktsignal 217a zu erzeugen.
Ähnlich der Takterzeugungsschaltung 49 von 1A ist die Takterzeugungsschaltung 217 ausgelegt, ein Taktsignal 217a der Modulationsschaltung 15 und der Verstärkerschaltung 41 zur Verfügung zu stellen. Deshalb ist in bevorzugten Ausführungsformen eine Schaltfunktion der Modulationsschaltung 15 synchron mit einer Schaltfunktion der Verstärkerschaltung 41. In manchen Ausführungsformen ist die Filterschaltung 48 nicht getaktet. In anderen Ausführungsformen kann die Filterschaltung 48 einen zeitdiskreten Selektivfilter aufweisen, welcher derselbe oder ähnlich wie der zeitdiskrete Selektivfilter 30 von 5 sein kann, in welchem Fall ein anderes Taktsignal zur Verfügung gestellt wird, um den zeitdiskreten Selektivfilter zu takten.
Ähnlich wie das Taktsignal 216a von 5 kann das Taktsignal 217a ein Modulationssignal mit einer veränderlichen Modulationsfrequenz sein, die sich zwischen einer minimalen Frequenz und einer maximalen Frequenz verändert. In manchen Ausführungsformen verändert sich die veränderliche Modulationsfrequenz von der minimalen Frequenz zu der maximalen Frequenz in einem linearen Durchlauf. In manchen anderen Ausführungsformen verändert sich die veränderliche Modulationsfrequenz von der minimalen Frequenz zu der maximalen Frequenz in einem nicht-linearen Durchlauf. In manchen anderen Ausführungsformen verändert sich die veränderliche Modulationsfrequenz von der minimalen Frequenz zu der maximalen Frequenz in einer Mehrzahl von diskreten Frequenzschritten. In manchen anderen Ausführungsformen verändert sich die veränderliche Modulationsfrequenz in einer Mehrzahl von diskreten Frequenzschritten. In manchen Ausführungsformen sind die diskreten Frequenzschritte Schritte in einem pseudozufälligen Rauschmuster.
Signale 205a-205b, 232a-232b, 234a, 235a, 236, 238a-238b und 240a-240b entsprechen im Allgemeinen Signalen 14a-14b, 42a-42, 43a, 44a, 45a, 46a-46b und 47a-47b von 1A, unterscheiden sich aber aufgrund der Verwendung von unterschiedlichen Taktsignalen 217a. Differentielle Signale 202b, 202c können dieselben oder ähnliche wie differentielle Signale 12b, 12c von 1A sein.
6-10 zeigen Beispiele von Signalen, die während des Betriebs des Magnetfeldsensors 200 von 5 auftreten. Ähnliche Signale, die während des Betriebs des Magnetfeldsensors 230 von 5A auftreten, sind offensichtlich, werden aber nicht explizit gezeigt.
Unter Bezugnahme auf 6 hat ein Graph 250 eine horizontale Achse mit einer Skala in Einheiten von Zeit in beliebigen Einheiten und eine vertikale Achse mit einer Skala in Einheiten von Volt in beliebigen Einheiten. Eine Kurve 252, die von einer minimalen Spannung 254 zu einer maximalen Spannung 256 läuft, stellt eine spezielle Ausführungsform des VCO-Steuersignals 220a von 5 dar, welche einem linearen Durchlauf der Frequenz der Taktsignale 216a, 216b, 216c entspricht.
Obwohl die Kurve 252 so gezeigt wird, dass sie mit der Zeit nur hochläuft, kann die Kurve 252 während einer anderen Zeitspanne abwärts laufen, wobei sich das Hochlaufen und das Abwärtslaufen periodisch wiederholen.
Unter Bezugnahme auf 6A hat ein Graph 260 eine horizontale Achse mit einer Skala in Einheiten von Frequenz in beliebigen Einheiten und eine vertikale Achse mit einer Skala in Einheiten von Leistung in beliebigen Einheiten. Der Graph 260 ist eine Frequenzbereichsansicht, wobei die Linien 262a-262e eine Mehrzahl von Momentaufnahmen des Taktsignals 216a von 5 darstellen, wenn das VCO-Steuersignal 220a, wie in 6 gezeigt, für einen Aufwärtslauf der Frequenz ist, welches aber für einen Abwärtslauf der Frequenz abwärts läuft (nicht gezeigt). Pfeile 264a, 264b stellen dar, dass die Frequenz des Taktsignals 216a aufwärtslaufen und dann abwärtslaufen kann in der Frequenz zwischen einer minimalen Frequenz f⁰ _chop-Δfmax und f⁰ _chop+Δfmax, wobei eine Frequenz f⁰ _chop, eine Chopper-Frequenz (Modulationsfrequenz) des Taktsignals 216a, eine Mittelfrequenz bei einer Mitte des Durchlaufbereichs ist. In anderen Anordnungen läuft die Frequenz des Taktsignals 216a periodisch nur aufwärts oder nur abwärts in der Frequenz und wird dann rasch auf den anderen extremalen Wert zurückgesetzt.
Unter Bezugnahme auf 7 hat ein Graph 300 eine horizontale Achse mit einer Skala in Einheiten von Frequenz in beliebigen Einheiten und eine vertikale Achse mit einer Skala in Einheiten von Leistung in beliebigen Einheiten. Der Graph 300 ist eine Frequenzbereichsansicht, wobei die Linien 302a-302c eine Mehrzahl von Momentaufnahmen einer Fundamentalfrequenz der Magnetfeldsignal-Komponente des differentiellen Signals 207a, 207b von 5 darstellen, wenn das Taktsignal 216a, wie in 6 gezeigt, für einen Aufwärtslauf der Frequenz ist, welches aber für einen Abwärtslauf der Frequenz abwärts läuft (nicht gezeigt). Eine endliche Breite der Linien 302a-302c stellt die Magnetfeldsignal-Komponente (d.h. ein Magnetfeld, das von dem Hall-Element 12 von 5 wahrgenommen wird) dar, die einen Signalinhalt hat, der nicht bei DC, sondem auch bei relativ niedrigen Frequenzen ist. Pfeile 306a, 306b stellen dar, dass die Frequenz des differentiellen Signals 207a, 207b in der Frequenz auf periodische Weise aufwärtslaufen und dann abwärtslaufen kann.
Linien 304a-304c stellen eine Mehrzahl von Momentaufnahmen einer dritten Oberschwingung der Magnetfeldsignal-Komponente des differentiellen Signals 207a, 207b von 5 dar. Es wird verstanden werden, dass die Modulationsschaltung 14 von 5 (wie die Schaltung von 2) eine Schaltung ist, die die differentiellen Signale 202b, 202c von 5 mit einem Rechtecksignal (Taktsignal 216a) multipliziert. Folglich wird eine dritte Oberschwingung (und andere ungerade Oberschwingung) der Durchlauffrequenz erzeugt, welche durch die Linien 302a-302c dargestellt wird. Die Linien 304a-304c stellen nur die dritte Oberschwingung dar, aber auch andere ungerade Oberschwingungen werden von der Modulationsschaltung 14 erzeugt.
In manchen Anordnungen ist die Mittelfrequenz f⁰ _chop ungefähr dreihundert Kilohertz.
Es wird verstanden werden, dass die Linien 304a-304c nicht in richtiger relativer Proportion zu den Linien 302a-302c dargestellt sind, sondern eine Leistung gleich 1/9 ((1/3)²) der Leistung der Linien 302a-302c hätten.
Eine gestrichelte Linie 307 (enges Spektrum) stellt die Magnetfeldsignal-Komponente des differentiellen Signals 210a, 210b (5) bei dem Ausgang der Verstärkerschaltung 16 dar. Mit anderen Worten stellt die gestrichelte Linie 307 das laufende Signal 302a-302c von 7 dar (d.h. das differentielle Signal 207a, 207b, die die Magnetfeldsignal-Komponente darstellen), nachdem es zurück ins Basisband durch Einsatz der Verstärkerschaltung 16 (durch die zweite Schaltung 24) demoduliert worden ist, wenn es von dem laufenden Taktsignal 216b getaktet wird. Die Demodulation führt zu dem Linienspektrum (Schmalbandspektrum) 307. Das differentielle Signal 210a, 210b, das von der gestrichelten Linie 307 dargestellt wird, tritt bei oder nahe DC auf und läuft in diesem Beispiel nicht.
Eine Kurve 308 stellt einen Durchlassbereich der Filterschaltung 26 dar.
Mit Bezugnahme auf 8, in der gleiche Elemente von 7 mit gleichen Bezugsbezeichnungen gezeigt werden, hat ein Graph 320 eine horizontale Achse mit einer Skala in Einheiten von Frequenz in beliebigen Einheiten und eine vertikale Achse mit einer Skala in Einheiten von Leistung in beliebigen Einheiten. Der Graph 320 ist eine Frequenzbereichsansicht, wobei die Linien 302a-302e wieder eine Mehrzahl von Momentaufnahmen der Fundamentalfrequenz der Magnetfeldsignal-Komponente des differentiellen Signals 207a, 207b von 5 darstellen, wenn das Taktsignal 216a, wie in 6 gezeigt, für einen Aufwärtslauf der Frequenz ist, welches aber für einen Abwärtslauf der Frequenz abwärts läuft (nicht gezeigt). Die dritten Oberschwingungen 304a-304c von 7 sind nicht gezeigt.
Eine Linie (Frequenz) 322 stellt ein Rauschen dar, welches zum Beispiel ein Magnetfeldrauschen sein kann, wie es von dem Hall-Element 12 von 5 wahrgenommen wird, oder welches in einem anderem Beispiel ein elektrisches Rauschen sein kann, wie es in das Hall-Element 12, die Modulationsschaltung 14 oder die Verstärkerschaltung 16 von 5 vor der Schaltung 24 einkoppeln kann (beachte: Wenn das Rauschen nach der Schaltung 24 einfließt, wird es nicht zurück ins Basisband moduliert). Das beispielhafte Rauschsignal 322 ist in der Frequenz stationär.
In manchen Anordnungen ist die Mittelfrequenz f⁰ _chop ungefähr dreihundert Kilohertz und das Rauschsignal 322 hat eine statische oder beinahe statische Frequenz von etwa dreihundert Kilohertz. Von der Diskussion unten in Zusammenhang mit 9B wird allerdings erkannt werden, dass der Magnetfeldsensor 200 von 5 (und 230 von 5A) auch Vorteile für Rauschsignale bei anderen Frequenzen als der Mittelfrequenz f⁰ _chop und auch für Rauschsignale, die in der Frequenz nicht stationär sind, bietet. Dennoch wird das Beispiel, das in 8 gezeigt wird, wo das Rauschsignal 322 bei derselben Frequenz wie die Mittelfrequenz f⁰ _chop ist, zum Zwecke der Klarheit gezeigt.
Eine Gruppe von Linien 324 stellt die Spektrallinie 322 dar, sobald sie durch Einsatz der Verstärkerschaltung 16 von 5 (d. h. in differentiellem Signal 210a, 210b oder 212a, 212b von 5) demoduliert worden ist, wenn die Frequenz der Taktsignale 216a-216c in der Frequenz gemäß 6A läuft.
Weil das Rauschen, d.h. die Spektrallinie 322, stationär in der Frequenz ist, wenn sie mit dem Taktsignal 216b demoduliert wird, welches in der Frequenz läuft, ist das Ergebnis ein Basisbandsignal, das in der Frequenz läuft, was die Gruppe der Linien 324 darstellt. Wenn ein stationärer Takt (wie in 1) für die Demodulation durch die Verstärkerschaltung 16 statt des laufenden Takts 216b verwendet würde, wird auch verstanden werden, dass das demodulierte Rauschsignal bei oder nahe DC auftauchen dürfte und dass es sich mit dem erwünschten demodulierten Signal 307 (Magnetfeldsignal-Komponente) verbinden würde. Die Verbindung würde die Genauigkeit des erwünschten demodulierten Signals 307 reduzieren.
9-9B darunter zeigen beispielhafte Signale, die während des Betriebs des Magnetfeldsensors 200 von 5 auftreten, wenn das Taktsignal 216a eine Frequenz hat, die sich linear aufwärts und abwärts zwischen einer minimalen Frequenz und einer maximalen Frequenz ändert, wie es oben in Zusammenhang mit 6 und 6A beschrieben worden ist. Dagegen zeigen 10-10B darunter Signale, die während des Betriebs des Magnetfeldsensors 200 von 5 auftreten, wenn das Taktsignal 216a eine Frequenz hat, die sich aufwärts und abwärts zwischen einer minimalen Frequenz und einer maximalen Frequenz in einer Mehrzahl von diskreten Frequenzschritten ändert. Andere Ausführungsformen sind oben in Zusammenhang mit 5 beschrieben, aber andere beispielhafte Signale werden hier nicht explizit gezeigt.
Unter Bezugnahme auf 9 hat ein Graph 340 eine horizontale Achse mit einer Skala in Einheiten der Zeit in Mikrosekunden und eine vertikale Achse mit einer Skala in Einheiten der Frequenz in Hz. Eine Kurvenform 342 stellt eine Frequenz des Taktsignals 216a von 5 dar, welche aufwärts läuft und dann in manchen Ausführungsformen abwärts läuft (abwärts nicht gezeigt). Takte 216b und 216c laufen entsprechend aufwärts und abwärts.
Unter Bezugnahme auf 9A hat ein Graph 360 eine horizontale Achse mit einer Skala in Einheiten der Zeit in Mikrosekunden und eine vertikale Achse mit einer Skala in Einheiten von Volt in Millivolt. Ein Signal 362 stellt das differentielle Signal 212a, 212b von 5 dar, wenn der Magnetfeldsensor 200 von 5 einem Rauschen ausgesetzt ist, z. B. einem Rauschen 322 von 8, das statisch in der Frequenz ist. Das Signal 362 stellt also auch ein Signal dar, welches in der Frequenz läuft, was von der Gruppe von Linien 324 von 8 dargestellt wird. Wie oben in Zusammenhang mit 8 beschrieben worden ist, stellt das Signal 362 das Rauschsignal 322 von 8 dar, welches durch die Verstärkerschaltung 16 von 5 ins Basisband herunter ins Basisband (durch die zweite Schaltung 24) demoduliert worden ist, das aber in der Frequenz aufgrund des Einsatzes von laufenden Taktsignalen 216a-216c läuft.
In dem Signal 362 kann beobachtet werden, dass eine Komponente mit höherer Frequenz auf der Sinuskurve mit niedrigerer Frequenz läuft. Die Komponente mit höherer Frequenz stellt die Offset-Komponente des differentiellen Signals dar, welches von dem Hall-Element erzeugt wird und welche in der Frequenz zu einer höheren Frequenz durch Einsatz der Modulationsschaltung 14 und der Verstärkerschaltung 16 von 5 verschoben worden ist.
Unter Bezugnahme auf 9B hat ein Graph 380 eine horizontale Achse mit einer Skala in Einheiten der Zeit in Mikrosekunden und eine vertikale Achse mit einer Skala in Einheiten von Volt in Millivolt. Ein Signal 382 stellt das differentielle Signal 214a, 214b von 5 dar, auch wenn der Magnetfeldsensor 200 von 5 einem Rauschen ausgesetzt ist, z. B. einem Rauschen 322 von 8, das statisch in der Frequenz ist. Das Signal 382 ist ähnlich dem Signal 362 von 9A, aber hat den zeitdiskreten Selektivfilter 30 von 5 passiert. Die Hochfrequenzkomponente des Signals 362 von 9A ist durch den Einsatz der Filterschaltung 26 von 5 entfernt worden. Abtastschritte können in dem Signal 382 beobachtet werden, welche die Folge von der diskreten Abtastung des zeitdiskreten Selektivfilters 30 sind und welche mit einem zusätzlichen Filter (nicht gezeigt) entfernt werden könnten, wenn erwünscht.
Während die Signale 362, 382 ein Rauschen enthalten, das als ein Signal auftritt, welches in seiner Frequenz läuft, wird es verstanden werden, dass ein erwünschtes Signal, d.h. eine Magnetfeldsignal-Komponente des differentiellen Signals 202b, 202c, das von dem Hall-Element 12 erzeugt wird, der DC-Anteil der Signale 362, 382 ist für den Fall, wenn die Magnetfeldsignal-Komponente des differentiellen Signals 202b, 202c bei DC ist. Der DC-Anteil wird so dargestellt, dass er bei null Volt ist, könnte allerdings einen anderen Wert haben, der proportional zu einem Magnetfeld ist, dem das Hall-Element 12 ausgesetzt ist.
Wenn die Taktsignale 216a-216c von 5 statische Frequenzen wie die Taktsignale 32a-32c von 1 hätten, wird ebenfalls verstanden werden, dass dann das statische Rauschsignal 322 von 8, wenn es demoduliert worden ist (durch die zweite Schaltung 24 von 5) nicht gemäß der Gruppe von Linien 324 von 8 in der Frequenz laufen würde, sondern bei einer Frequenz sein würde, welche bei DC sein könnte oder welche nahe bei DC (sich langsam verändernd) sein könnte, was zu einer Ungenauigkeit der resultierenden erfassten Magnetfeldsignal-Komponente des Signals 214a, 214b von 5 führen würde. Weil allerdings die laufenden Taktsignale 216a-216c zu einem Rauschsignal führen, welches in der Frequenz läuft, wird das Rauschsignal leicht identifiziert und kann durch eine anschließende Verarbeitung oder durch anschließende Filterung entfernt werden, was nur die erwünschte Magnetfeldsignal-Komponente übrig lässt.
Die anschließende Verarbeitung und Filterung kann als ein Verarbeitungsmodul 222 bereitstehen, welches in 5 und 5A gezeigt wird und welches so verbunden ist, dass es das differentielle Signal 214a, 214b oder 240a, 240b von 5 bzw. 5A empfängt. In manchen Ausführungsformen kann das Verarbeitungsmodul 222 ein einfacher Tiefpassfilter sein. In anderen Ausführungsformen kann das Verarbeitungsmodul 222 einen weiteren zeitdiskreten Selektivfilter aufweisen. In manchen Ausführungsformen kann das Verarbeitungsmodul 222 einen digitalen Filter aufweisen. In manchen Ausführungsformen kann das Verarbeitungsmodul 222 Logik aufweisen, die a) einen stabilen Zeitbereich des differentiellen Signals 214a, 214b oder 240a, 240b auswählen und b) einen DC-Wert (oder einen sich langsam ändernden Wert) des differentiellen Signals berechnen kann, um die Magnetfeldsignal-Komponente zu identifizieren.
Die obige Unterscheidung der Magnetfeldsignal-Komponente von dem Rauschsignal bleibt sogar für eine Magnetfeldsignal-Komponente des differentiellen Signals (d. h. eines differentiellen Signals, das geeignet von den Signalen 202a-202d paarweise durch die Modulationsschaltung 14 ausgewählt wird) erhalten, das sich in der Frequenz relativ langsam verändert, solange das sich verändernde Rauschsignal nicht bei der Frequenz (einschließlich DC) der Magnetfeldsignal-Komponente liegt. Die obige Unterscheidung der Magnetfeldsignal-Komponente von dem Rauschsignal bleibt sogar für eine Magnetfeldsignal-Komponente des differentiellen Signals (d. h. des differentiellen Signals, das geeignet von den Signalen 202a-202d paarweise durch die Modulationsschaltung 14 ausgewählt wird) erhalten, das sich in der Frequenz relativ verändert, und das Rauschsignal verändert sich auch in der Frequenz, solange die sich verändernde Frequenz des Rauschsignals nicht bei der Frequenz der sich verändernden Frequenz der Magnetfeldsignal-Komponente liegt.
Unter Bezugnahme auf 10 hat ein Graph 400 eine horizontale Achse mit einer Skala in Einheiten der Zeit in Mikrosekunden und eine vertikale Achse mit einer Skala in Einheiten der Frequenz in Hz. Eine Kurvenform 402 stellt die Frequenz des Taktsignals 216a von 5 dar, welche diskrete Schritte aufwärts macht und dann in manchen Ausführungsformen diskrete Schritte abwärts macht. Takte 216b und 216c steigen entsprechend in diskreten Frequenzschritten aufwärts und abwärts.
Unter Bezugnahme auf 10A hat ein Graph 420 eine horizontale Achse mit einer Skala in Einheiten der Zeit in Mikrosekunden und eine vertikale Achse mit einer Skala in Einheiten von Volt in Millivolt. Ein Signal 422 stellt das differentielle Signal 212a, 212b von 5 dar, wenn der Magnetfeldsensor 200 von 5 einem Rauschen ausgesetzt ist, z. B. dem Rauschen 322 von 8, das statisch in der Frequenz ist. Das Signal 422 stellt also auch ein Signal dar, welches in der Frequenz stufenartig steigt, was auch von der Gruppe von Linien 324 von 8 dargestellt werden kann. Wie oben in Zusammenhang mit 8 beschrieben worden ist, stellt das Signal 422 das Rauschsignal 322 von 8 dar, welches durch die Verstärkerschaltung 16 von 5 ins Basisband herunter demoduliert worden ist, das aber in der Frequenz aufgrund des Einsatzes der in der Frequenz stufenartigen Taktsignale 216a-216c stufenartig in der Frequenz steigt.
In dem Signal 422 kann beobachtet werden, dass eine Komponente mit höherer Frequenz auf dem gestuften Signal mit niedrigerer Frequenz läuft. Die Komponente stellt die Offset-Komponente des differentiellen Signals 202b, 202c dar, welches von dem Hall-Element 12 erzeugt wird und welche in der Frequenz zu einer höheren Frequenz durch Einsatz der Modulationsschaltung 14 und der Verstärkerschaltung 16 von 5 verschoben worden ist.
Unter Bezugnahme auf 10B hat ein Graph 440 eine horizontale Achse mit einer Skala in Einheiten der Zeit in Mikrosekunden und eine vertikale Achse mit einer Skala in Einheiten von Volt in Millivolt. Ein Signal 442 stellt das differentielle Signal 214a, 214b von 5 dar, auch wenn der Magnetfeldsensor 200 von 5 einem Rauschen ausgesetzt ist, z. B. einem Rauschen 322 von 8, das statisch in der Frequenz ist. Das Signal 442 ist ähnlich dem Signal 422 von 10A, hat aber den zeitdiskreten Selektivfilter 30 von 5 passiert. Die Hochfrequenzkomponente des Signals 422 von 10A ist durch den Einsatz der Filterschaltung 26 von 5 entfernt worden. Abtastschritte können in dem Signal 442 beobachtet werden, welche mit einem zusätzlichen Filter (nicht gezeigt) entfernt werden könnten, wenn erwünscht.
Die obige Diskussion in Zusammenhang mit 9B bezüglich der Unterscheidung der Magnetfeldsignal-Komponente von dem Rauschsignal ist im Wesentlichen die gleiche in Bezug auf 10-10B und wird hier nicht wiederholt.
Wie oben beschrieben worden ist, können andere Taktsignale 216a, 216c andere Arten von Modulierung ermöglichen, aber führen alle zur selben Möglichkeit, die Magnetfeldsignal-Komponente von dem Rauschsignal zu unterscheiden, wobei sie im Wesentlichen die Offset-Komponente entfernen.

Claims

Magnetfeldsensor (200, 230), aufweisend: ein Hall-Element (12, 52, 72), das ausgelegt ist, ein Hall-Element-Ausgangssignal (202a-202d) in Reaktion auf ein magnetisches Feld zu erzeugen, wobei das Hall-Element-Ausgangssignal eine Magnetfeldsignal-Komponente und eine Offset-Signalkomponente aufweist; und eine Hall-Element-Modulationsschaltung (14, 15, 54, 74), die so verbunden ist, dass sie das Hall-Element-Ausgangssignal empfängt, und ausgelegt ist, ein Modulationsschaltungsausgangssignal (204a, 204b, 205a, 205b) zu erzeugen, wobei die Hall-Element-Modulationsschaltung in der Lage ist, die Magnetfeldsignal-Komponente oder die Offset-Signalkomponente mit einem ersten Modulationssignal (216a, 217a) zu modulieren, das eine erste variable Modulationsfrequenz hat, welche sich von einer ersten minimalen Frequenz zu einer ersten maximalen Frequenz und zu wenigstens einer Frequenz zwischen der ersten minimalen Frequenz und der ersten maximalen Frequenz ändert, eine Verstärkerschaltung (16, 41), die so verbunden ist, dass sie das Modulationsschaltungsausgangssignal empfängt, und ausgelegt ist, ein Verstärkerschaltungsausgangssignal (210a, 210b, 238a, 238b) zu erzeugen eine Filterschaltung (26), die so verbunden ist, dass sie das Verstärkerschaltungsausgangssignal empfängt, und ausgelegt ist, ein Ausgangssignal des Magnetfeldsensors (214a, 241b) zu erzeugen, wobei die Filterschaltung das Folgende aufweist: einen Anti-Alias-Filter (28), der ausgelegt ist, ein Alias-geglättetes Signal (212a, 212b) zu erzeugen; und einen zeitdiskreten Selektivfilter (30), der mit dem Anti-Alias-Filter verbunden ist, und ausgelegt ist, ein Signal, das das Alias-geglättete Signal darstellt, gemäß einem Abtastsignal (216c) abzutasten, das eine variable Abtastfrequenz hat, die mit der ersten variablen Modulationsfrequenz in Beziehung steht, wobei der zeitdiskrete Selektivfilter eine variable Notch-Frequenz hat, die mit der ersten variablen Modulationsfrequenz in Beziehung steht.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, wobei die erste variable Modulationsfrequenz sich von einer ersten minimalen Frequenz zu einer ersten maximalen Frequenz in einem linearen Durchlauf (342) ändert.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, wobei die erste variable Modulationsfrequenz sich von der ersten minimalen Frequenz zu der ersten maximalen Frequenz in einem nicht-linearen Frequenzdurchlauf ändert.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, wobei die erste variable Modulationsfrequenz sich von der ersten minimalen Frequenz zu der ersten maximalen Frequenz in mehr als zwei diskreten Frequenzschritten ändert.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, wobei die erste variable Modulationsfrequenz sich in einer Mehrzahl von diskreten Frequenzschritten (402) ändert.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, wobei die Verstärkerschaltung gekennzeichnet ist durch eine Schaltung (20), die ausgelegt ist, ein Signal (206a, 206b), das das Modulationsschaltungsausgangssignal darstellt, mit einem zweiten Modulationssignal (216b) zu modulieren, das eine zweite variable Modulationsfrequenz hat, die sich von einer zweiten minimalen Frequenz zu einer zweiten maximalen Frequenz und zu wenigstens einer Frequenz zwischen der zweiten minimalen Frequenz und der zweiten maximalen Frequenz ändert.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 6, wobei die zweite variable Modulationsfrequenz gleich wie und synchron mit der ersten variablen Modulationsfrequenz ist.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 6, wobei die zweite variable Modulationsfrequenz verschieden von, aber synchron mit der ersten variablen Modulationsfrequenz ist.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, wobei die Verstärkerschaltung durch eine Abtast-Halte-Schaltung (43, 44) gekennzeichnet ist, die ausgelegt ist, ein Signal, das das Modulationsschaltungsausgangssignal darstellt, mit einer Rate abzutasten, die einem zweiten Modulationssignal entspricht, das eine zweite variable Modulationsfrequenz hat, die sich von einer zweiten minimalen Frequenz zu einer zweiten maximalen Frequenz und zu wenigstens einer Frequenz zwischen der zweiten minimalen Frequenz und der zweiten maximalen Frequenz ändert.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 9, wobei die zweite variable Modulationsfrequenz gleich wie und synchron mit einer ersten variablen Modulationsfrequenz ist.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, wobei der Anti-Alias-Filter eine Randfrequenz hat, die so gewählt wird, dass sie Frequenzkomponenten oberhalb des halben Werts einer maximalen Abtastfrequenz, die in Zusammenhang mit der variablen Abtastfrequenz steht, reduziert.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, wobei die variable Abtastfrequenz gleich einem ganzzahligen Vielfachen der ersten variablen Modulationsfrequenz ist.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, wobei die variable Abtastfrequenz gleich der ersten variablen Modulationsfrequenz ist.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, wobei die variable Abtastfrequenz gleich dem Doppelten der ersten variablen Modulationsfrequenz ist.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, wobei die variable Notch-Frequenz gleich der ersten variablen Modulationsfrequenz ist.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch einen spannungsgesteuerten Oszillator (218), der ausgelegt ist, ein Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators (218a) zu erzeugen, das eine variable Frequenz hat, die mit der ersten variablen Modulationsfrequenz in Beziehung steht.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 16, ferner gekennzeichnet durch eine Takterzeugungsschaltung (216), die so verbunden ist, dass sie das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators empfängt, und ausgelegt ist, wenigstens eines von dem ersten Modulationssignal (216a), dem zweiten Modulationssignal (216b) oder dem Abtastsignal (216c) zu erzeugen.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 16, ferner gekennzeichnet durch eine Signalerzeugungsschaltung (220), die ausgelegt ist, ein Ausgangssignal (220a) zu erzeugen, um die variable Frequenz des Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators zu erzeugen.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 18, wobei das Ausgangssignal des Signalgenerators durch ein lineares Spannungssignal (252) gekennzeichnet ist, das von einem minimalen Spannungswert (254) zu einem maximalen Spannungswert (256) hochläuft.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 18, wobei das Ausgangssignal des Signalgenerators durch ein nicht-lineares Spannungssignal gekennzeichnet ist, das sich von einem minimalen Spannungswert zu einem maximalen Spannungswert ändert.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 18, wobei das Ausgangssignal des Signalgenerators durch ein gestuftes Spannungssignal gekennzeichnet ist, das sich von einem minimalen Spannungswert zu einem maximalen Spannungswert in einer Mehrzahl von diskreten Spannungsschritten ändert.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 18, wobei das Ausgangssignal des Signalgenerators durch ein gestuftes Spannungssignal gekennzeichnet ist, das sich in einer Mehrzahl von diskreten Spannungsschritten ändert.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch einen spannungsgesteuerten Oszillator (218), der ausgelegt ist, ein Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators (218c) zu erzeugen, das eine variable Frequenz hat, die in Beziehung mit der ersten variablen Modulationsfrequenz steht.
Magnetfeldsensor (200, 230), gekennzeichnet durch: ein Hall-Element (12, 52, 72), das ausgelegt ist, ein Hall-Element-Ausgangssignal (202a-202d) in Reaktion auf ein magnetisches Feld zu erzeugen, wobei das Hall-Element-Ausgangssignal eine Magnetfeldsignal-Komponente und eine Offset-Signalkomponente aufweist; und eine Hall-Element-Modulationsschaltung (14, 15, 54, 74), die so verbunden ist, dass sie das Hall-Element-Ausgangssignal empfängt, und ausgelegt ist, ein Modulationsschaltungsausgangssignal (204a, 204b, 205a, 205b) zu erzeugen, wobei die Hall-Element-Modulationsschaltung in der Lage ist, die Magnetfeldsignal-Komponente oder die Offset-Signalkomponente mit einem ersten Modulationssignal (216a, 217a) zu modulieren, das eine erste variable Modulationsfrequenz hat, welche sich von einer ersten minimalen Frequenz zu einer ersten maximalen Frequenz in einem ersten linearen Frequenzdurchlauf ändert.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 24, ferner gekennzeichnet durch eine Verstärkerschaltung (16, 41), die so verbunden ist, dass sie das Modulationsschaltungsausgangssignal empfängt, und ausgelegt ist, ein Verstärkerschaltungsausgangssignal (210a, 210b, 238a, 238b) zu erzeugen.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 25, wobei die Verstärkerschaltung gekennzeichnet ist durch eine Schaltung (20), die ausgelegt ist, ein Signal (206a, 206b), das das Modulationsschaltungsausgangssignal darstellt, mit einem zweiten Modulationssignal (216b) zu modulieren, das eine zweite variable Modulationsfrequenz hat, die sich von einer zweiten minimalen Frequenz zu einer zweiten maximalen Frequenz in einem zweiten linearen Frequenzdurchlauf ändert.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 26, wobei die zweite variable Modulationsfrequenz gleich wie und synchron mit der ersten variablen Modulationsfrequenz ist.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 26, wobei die zweite variable Modulationsfrequenz verschieden von, aber synchron mit der ersten variablen Modulationsfrequenz ist.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 25, wobei die Verstärkerschaltung durch eine Abtast-Halte-Schaltung (43, 44) gekennzeichnet ist, die ausgelegt ist, ein Signal, das das Modulationsschaltungsausgangssignal darstellt, mit einer Rate abzutasten, die einem zweiten Modulationssignal entspricht, das eine zweite variable Modulationsfrequenz hat, die sich von einer zweiten minimalen Frequenz zu einer zweiten maximalen Frequenz in einem zweiten linearen Frequenzdurchlauf ändert.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 29, wobei die zweite variable Modulationsfrequenz gleich wie und synchron mit einer ersten variablen Modulationsfrequenz ist.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 25, ferner gekennzeichnet durch eine Filterschaltung (26), die so verbunden ist, dass sie das Verstärkerschaltungsausgangssignal empfängt, und ausgelegt ist, ein Ausgangssignal des Magnetfeldsensors (214a, 241b) zu erzeugen, wobei die Filterschaltung gekennzeichnet ist durch: einen Anti-Alias-Filter (28), der ausgelegt ist, ein Alias-geglättetes Signal (212a, 212b) zu erzeugen; und einen zeitdiskreten Selektivfilter (30), der mit dem Anti-Alias-Filter verbunden ist, und ausgelegt ist, ein Signal, das das Alias-geglättete Signal darstellt, gemäß einem Abtastsignal (216c) abzutasten, das eine variable Abtastfrequenz hat, die mit der ersten variablen Modulationsfrequenz in Beziehung steht, wobei der zeitdiskrete Selektivfilter eine variable Notch-Frequenz hat, die mit der ersten variablen Modulationsfrequenz in Beziehung steht.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 31, wobei der Anti-Alias-Filter eine Randfrequenz hat, die so gewählt wird, dass sie Frequenzkomponenten oberhalb des halben Werts einer maximalen Abtastfrequenz, die in Zusammenhang mit der variablen Abtastfrequenz steht, reduziert.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 31, wobei die variable Abtastfrequenz gleich einem ganzzahligen Vielfachen der ersten variablen Modulationsfrequenz ist.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 31, wobei die variable Abtastfrequenz gleich der ersten variablen Modulationsfrequenz ist.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 31, wobei die variable Abtastfrequenz gleich dem Doppelten der ersten variablen Modulationsfrequenz ist.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 31, wobei die variable Notch-Frequenz gleich der ersten variablen Modulationsfrequenz ist.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 31, ferner gekennzeichnet durch einen spannungsgesteuerten Oszillator (218), der ausgelegt ist, ein Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators (218a) zu erzeugen, das eine variable Frequenz hat, die mit der ersten variablen Modulationsfrequenz in Beziehung steht.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 37, ferner gekennzeichnet durch eine Takterzeugungsschaltung (216), die so verbunden ist, dass sie das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators empfängt, und ausgelegt ist, wenigstens eines von dem ersten Modulationssignal (216a), dem zweiten Modulationssignal (216b) oder dem Abtastsignal (216c) zu erzeugen.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 37, ferner gekennzeichnet durch eine Signalerzeugungsschaltung (220), die ausgelegt ist, ein Ausgangssignal (220a) zu erzeugen, um die variable Frequenz des Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators zu erzeugen.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 39, wobei das Ausgangssignal des Signalgenerators durch ein lineares Spannungssignal (252) gekennzeichnet ist, das von einem minimalen Spannungswert (254) zu einem maximalen Spannungswert (256) hochläuft.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 39, wobei das Ausgangssignal des Signalgenerators durch ein nicht-lineares Spannungssignal gekennzeichnet ist, das sich von einem minimalen Spannungswert zu einem maximalen Spannungswert ändert.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 39, wobei das Ausgangssignal des Signalgenerators durch ein gestuftes Spannungssignal gekennzeichnet ist, das sich von einem minimalen Spannungswert zu einem maximalen Spannungswert in einer Mehrzahl von diskreten Spannungsschritten ändert.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 39, wobei das Ausgangssignal des Signalgenerators durch ein gestuftes Spannungssignal gekennzeichnet ist, das sich in einer Mehrzahl von diskreten Spannungsschritten ändert.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch einen spannungsgesteuerten Oszillator (218), der ausgelegt ist, ein Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators (218c) zu erzeugen, das eine variable Frequenz hat, die in Beziehung mit der ersten variablen Modulationsfrequenz steht.