DE112012002239T5

DE112012002239T5 - Schaltkreise und Verfahren zum Verarbeiten eines Signals, welches von einer Mehrzahl von Messvorrichtungen erzeugt wird

Info

Publication number: DE112012002239T5
Application number: DE112012002239.4T
Authority: DE
Inventors: Craig S. Petrie
Original assignee: Allegro Microsystems Inc
Current assignee: Allegro Microsystems Inc
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2014-03-20
Anticipated expiration: 2032-04-26
Also published as: KR101950704B1; DE112012002239B4; KR20140032401A; DE112012002239T8; US8860410B2; WO2012161912A2; US20120299588A1; WO2012161912A3

Abstract

Schaltkreise und Verfahren verwenden eine Feedbackanordnung, um eine oder mehrere Messvorrichtungen aus einer Mehrzahl von Messvorrichtungen auszuwählen, um eine Richtung eines abgetasteten Parameters schnell zu identifizieren. Bei einigen Ausführungsformen entspricht die Mehrzahl der Messvorrichtungen einer Mehrzahl von Magnetfeldabtastelementen und der abgetastete Parameter ist ein Magnetfeld.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen elektronische Schaltkreise, und insbesondere einen elektronischen Schaltkreis, der einen Winkel einer Richtung eines abgetasteten Parameters, welcher von einer Mehrzahl von Messvorrichtungen abgetastet wird, schnell identifizieren kann.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
So wie dies bekannt ist, werden Abtastelemente bei einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, um die Eigenschaften einer Umgebung abzutasten. Abtastelemente beinhalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt: Druckabtastelemente, Temperaturabtastelemente, Lichtabtastelemente, akustische Abtastelemente, und Magnetfeldabtastelemente.
Ein Magnetfeldsensor kann ein oder mehrere Magnetfeldabtastelemente und ebenso andere Elektroniken beinhalten.
Magnetfeldsensoren können bei einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden. Bei einer Anwendung kann ein Magnetfeldsensor verwendet werden, um eine Richtung eines Magnetfelds zu erfassen. Bei einer anderen Anwendung kann ein Magnetfeldsensor verwendet werden, um einen elektrischen Strom abzutasten. Eine Art eines Stromsensors verwendet ein Halleffektmagnetabtastelement in der Nähe zu einem stromführenden Leiter.
Planare Hallelemente und vertikale Hallelemente sind bekannte Arten von Magnetfeldabtastelementen, die in Magnetfeldsensoren verwendet werden können. Ein planares Hallelement tendiert dazu, auf ein Magnetfeld zu reagieren, das auf einer Oberfläche eines Substrates, auf dem das planare Hallelement ausgebildet ist, senkrecht steht. Ein vertikales Hallelement tendiert dazu, auf ein Magnetfeld zu reagieren, welches parallel zu einer Oberfläche auf einem Substrat gelegen ist, auf welchem das vertikale Hallelement ausgebildet ist.
Es sind andere Arten von Magnetfeldabtastelementen bekannt. Beispielsweise ist ein sogenanntes „zirkulares bzw. kreisförmiges vertikales Hall” (CVH) Abtastelement, welches eine Mehrzahl von vertikalen Magnetfeldabtastelementen beinhaltet, bekannt und in der PCT-Patentanmeldung mit der Nummer PCT/EP2008/056517 , mit dem Titel „Magnetfeldsensor zum Messen der Richtung eines Magnetfelds in einer Ebene”, eingereicht am 28. Mai 2008, beschrieben, und in der Englischen Sprache als PCT Anmeldung mit der Publikationsnummer WO2008/145662 publiziert, deren Anmeldung und deren Publikation durch Bezugnahme hierin vollständig mit aufgenommen sind. Das CVH Abtastelement ist eine zirkulare bzw. kreisförmige Anordnung von vertikalen Hallelementen, welche auf bzw. über einem gemeinsamen zirkularen Implantierungsbereich in einem Substrat angeordnet sind. Das CVH Abtastelement kann verwendet werden, um eine Richtung (und optional eine Stärke) eines Magnetfelds in einer Ebene des Substrats abzutasten.
Herkömmlicher Weise werden alle Ausgangssignal von der Mehrzahl der vertikalen Hallelemente innerhalb des CVH Abtastelements benötigt, um eine Richtung eines Magnetfelds zu bestimmen. Ebenso werden die Ausgangssignale herkömmlicher Weise von den vertikalen Hallelementen eines CVH Abtastelements sequenziell bzw. der Reihe nach erzeugt, wobei dies in einem erheblichen Zeitbetrag resultiert, der notwendig ist, all die Ausgangssignal von dem CVH Abtastelement zu erzeugen. Auf diese Weise kann die Bestimmung der Richtung des Magnetfelds einen erheblichen Zeitbetrag erfordern.
Verschiedene Parameter charakterisieren die Performance der Abtastelemente (und der Sensoren, die die Abtastelemente verwenden) im Allgemeinen, und Magnetfeldabtastelemente (und Magnetfeldsensoren) im Besonderen. Nehme man ein Magnetfeldabtastelement als ein Beispiel, so beinhalten diese Parameter die Empfindlichkeit, welche eine Änderung in einem Ausgangssignal eines Magnetfeldabtastelements in Reaktion auf eine Änderung eines Magnetfelds, das durch das Magnetfeldabtastelement erfahren wird, ist, und die Linearität, welche ein Grad dessen ist, in dem das Ausgangssignal des Magnetfeldabtastelements in direkter Abhängigkeit zu dem Magnetfeld variiert. Diese Parameter beinhalten ebenso einen Offset, welcher durch ein Ausgangssignal von dem Magnetfeldabtastelement charakterisiert wird, das nicht ein Null-Magnetfeld repräsentiert, wenn das Magnetfeldabtastelement ein Null-Magnetfeld erfährt. Andere Arten von Abtastelementen können ebenso einen Offset eines entsprechenden Ausgangssignals aufweisen, das nicht für eine Abgetastete Null-Charakteristik repräsentativ ist, wenn das Abtastelement die abgetastete Null-Charakteristik erfährt.
Ein anderer Parameter, der die Performance eines Sensors (z. B. eines Magnetfeldsensors) charakterisieren kann, ist die Geschwindigkeit, mit der die Ausgangssignale von den assoziierten Abtastelementen (z. B., den Magnetfeldabtastelementen) gesampelt werden können.
Magnetfeldsensoren können verwendet werden, um eine Richtung eines Magnetfelds zu identifizieren. Beispielsweise kann bei einer Anwendung ein Magnetfeldsensor verwendet werden, um eine Drehgeschwindigkeit eines Zielobjektes zu identifizieren, auf dem ein Magnet angeordnet ist. Der Magnetfeldsensor kann ein Limit bzw. eine Beschränkung darin aufweisen, die darin liegt, wie schnell der Magnetfeldsensor die Richtung des Magnetfelds identifizieren kann und kann auf diese Weise eine Beschränkung darin aufweisen, die darin liegt, wie schnell das Zielobjekt sich drehen und durch den Magnetfeldsensor geeignet abgetastet werden kann. Insbesondere bei Magnetfeldsensoren, die eine Mehrzahl von Magnetfeldabtastelementen (z. B., CVH Abtastelemente) verwenden, welche sequenziell bzw. der Reihe nach gescannt werden, kann die Beschränkung des Magnetfeldsensors nicht akzeptabel sein.
So wäre es wünschenswert einen Magnetfeldsensor vorzusehen, der eine Richtung eines Magnetfelds schneller identifizieren kann. Im Großen und Ganzen wäre es wünschenswert einen Schaltkreis vorzusehen, der einen Winkel einer Richtung eines abgetasteten Parameters, der durch eine Mehrzahl von Messvorrichtungen abgetastet wird, schneller identifizieren kann.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung sieht einen Magnetfeldsensor vor, der eine Richtung eines Magnetfelds schneller identifizieren kann. Dies ist insbesondere für Magnetfeldsensorausführungsformen nützlich, die eine Mehrzahl von Magnetfeldabtastelementen verwenden.
Im Großen und Ganzen sieht die vorliegende Erfindung einen Schaltkreis vor, der einen Winkel einer Richtung eines abgetasteten Parameters, der durch eine Mehrzahl von Abtastelementen abgetastet wird, schneller identifizieren kann. Bei einigen Ausführungsformen ist der abgetastete Parameter ein Magnetfeld, und die Abtastelemente sind Magnetfeldsensoren. Allerdings sind bei anderen Ausführungsformen die Abtastelemente von einer anderen Art eines Abtastelements, beispielsweise akustische Abtastelemente und der abgetastete Parameter ist von einer anderen Art eines abgetasteten Parameters, beispielsweise ist dieser ein akustischer Schalldruck.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein elektronischer Schaltkreis eine Mehrzahl von Messvorrichtungen, um eine entsprechende Mehrzahl von Messvorrichtungssignalen zu erzeugen. Jedes der Mehrzahl der Messvorrichtungssignale weist eine entsprechende Größe auf, welche auf einen Winkel einer Richtung eines abgetasteten Parameters bezogen ist. Der elektronische Schaltkreis beinhaltet ebenso einen Vorverarbeitungsschaltkreis, der derart gekoppelt ist, dass dieser ein Signal empfängt, welches die Mehrzahl der Messvorrichtungssignal repräsentiert, und der derart gekoppelt ist, dass dieser einen Indexwert empfängt, der eine Auswahl von einer oder mehreren Messvorrichtungen aus der Mehrzahl der Messvorrichtungen identifiziert, und der derart konfiguriert ist, dass dieser sowohl ein erstes vorverarbeitetes Ausgangssignal, welches ein Ausgewähltes oder mehrere Ausgewählte der Mehrzahl der Messvorrichtungssignale repräsentiert, welche in Übereinstimmung mit dem Indexwert ausgewählt werden, als auch ein zweites vorverarbeitetes Ausgangssignal, welches eine Summe eines ausgewählten Satzes von Signalen repräsentiert, welche die Mehrzahl der Messvorrichtungssignale repräsentieren, die in Übereinstimmung mit dem Indexwert ausgewählt sind, erzeugt. Der elektronische Schaltkreis beinhaltet ebenso einen Nachverarbeitungsschaltkreis, der derart gekoppelt ist, dass dieser das erste oder das zweite vorverarbeitete Ausgangssignal empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein Kreuzen bzw. Überschreiten eines vorbestimmten Wertes des ersten oder des zweiten vorverarbeiteten Ausgangssignals auf den Indexwert bezieht. Das Überschreiten des vorbestimmten Wertes repräsentiert den Winkel der Richtung des abgetasteten Parameters. Der Nachverarbeitungsschaltkreis beinhaltet einen analog-zu-digital Wandler, der derart gekoppelt ist, dass dieser ein Signal empfängt, welches das erste oder das zweite vorverarbeitete Ausgangssignal repräsentiert, und der derart konfiguriert ist, das dieser ein gewandeltes Digitalsignal erzeugt. Das gewandelte Digitalsignal entspricht dem Indexwert.
Einer oder mehrere der vorstehenden Aspekte können eines oder mehrere der folgenden Merkmale beinhalten.
Bei einigen Ausführungsformen des Schaltkreises entspricht die Mehrzahl der Messvorrichtungen einer Mehrzahl von Magnetfeldabtastelementen und der abgetastete Parameter entspricht einem Magnetfeld.
Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet der Schaltkreis ferner einen Integrator, der derart gekoppelt ist, dass dieser das erste oder das zweite vorverarbeitete Ausgangssignal empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein integriertes Signal erzeugt, wobei der analog-zu-digital Wandler derart gekoppelt ist, dass dieser das integrierte Signal empfängt, und dieser derart konfiguriert ist, dass dieser das gewandelte Digitalsignal in Übereinstimmung mit dem integrierten Signal erzeugt.
Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet der Nachverarbeitungsschaltkreis ferner einen Digitalfilter, der derart gekoppelt ist, dass dieser das gewandelte Digitalsignal empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser das gewandelte Digitalsignal filtert, um ein gefiltertes Digitalsignal vorzusehen, welches einen Winkel der Richtung des abgetasteten Parameters repräsentiert.
Bei einigen Ausführungsformen weist der Digitalfilter einen Dezimierungsfilter auf.
Bei einigen Ausführungsformen weist der Nachverarbeitungsschaltkreis ferner einen Zählerschaltkreis auf, der derart gekoppelt ist, dass dieser das gewandelte Digitalsignal empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser jeweils erste und zweite Zählwerte erzeugt, die einer Zählung einer Anzahl der Auftretens einer Null und einer Eins in dem letzten signifikanten Bit des gewandelten Digitalsignals innerhalb einer Zeitdauer entsprechen; und einen Vergleichsschaltkreis, der derart konfiguriert ist, dass dieser den ersten Zählwert mit dem zweiten Zählwert vergleicht, und der derart konfiguriert ist, dass dieser einen Zählvergleichswert erzeugt, der den Winkel der Richtung des abgetasteten Parameters repräsentiert.
Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet der Schaltkreis ferner einen Integrator, der derart gekoppelt ist, dass dieser das erste oder das zweite vorverarbeitete Ausgangssignal empfängt, und der derart konfiguriert, ist dass dieser ein integriertes Signal erzeugt, wobei der analog-zu-digital Wandler derart gekoppelt ist, dass dieser das integrierte Signal empfängt, und dieser derart konfiguriert ist, dass dieser das gewandelte Digitalsignal als ein multibit gewandeltes Digitalsignal in Übereinstimmung mit dem integrierten Signal erzeugt; und einen Moduloschaltkreis, der derart gekoppelt ist, dass dieser das multibit gewandelte Digitalsignal empfängt, und derart konfiguriert ist, dass dieser einen vorbestimmten Wert entsprechend zu oder von dem multibit gewandelten Digitalsignal in Abhängigkeit dessen addiert oder subtrahiert, ob sich das multibit gewandelte Digitalsignal jeweils unter oder über einem vorbestimmten Wertebereich befindet, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein multibit Modulodigitalsignal erzeugt, wobei das multibit Modulodigitalsignal dem Indexwert entspricht.
Bei einigen Ausführungsformen weist der Nachverarbeitungsschaltkreis ferner einen Digitalfilter auf, der derart gekoppelt ist, dass dieser das digitale multibit Modulosignal empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser das digitale multibit Modulosignal filtert, um ein gefiltertes Digitalsignal vorzusehen, welches den Winkel der Richtung des abgetasteten Parameter repräsentiert.
Bei einem Ausführungsformen weist der Digitalfilter einen Dezimierungsfilter auf.
Bei einigen Ausführungsformen weist die Mehrzahl der Messvorrichtungen eine Mehrzahl von vertikalen Hallementen auf, welche in der zirkulären vertikalen Hallelement (CVH) Struktur über bzw. auf einem gemeinsamen Implantierungsbereich in eine gemeinsamen Substrat angeordnet sind, und wobei der abgetastete Parameter ein Magnetfeld ist.
Bei einigen Ausführungsformen weist der Schaltkreis ferner einen Integrator auf, der derart gekoppelt ist, dass dieser das erste oder das zweite vorverarbeitete Ausgangssignal empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein integriertes Signal erzeugt, wobei der analog-zu-digital Wandler derart gekoppelt ist, dass dieser das integrierte Signal empfängt, und dieser derart konfiguriert ist, dass dieser das gewandelte Digitalsignal in Übereinstimmung mit dem integrierten Signal erzeugt.
Bei einigen Ausführungsformen weist der Nachverarbeitungsschaltkreis ferner einen Digitalfilter auf, der derart gekoppelt ist, dass dieser das gewandelte Digitalsignal empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser das gewandelte Digitalsignal filtert, um ein gefiltertes Digitalsignal vorzusehen, welches den Winkel der Richtung des Magnetfelds repräsentiert.
Bei einigen Ausführungsformen weist der Digitalfilter einen Dezimierungsfilter auf.
Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet der Schaltkreis ferner einen Integrator, der derart gekoppelt ist, dass dieser das erste oder das zweite vorverarbeitete Ausgangssignal empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein integriertes Signal erzeugt, wobei der analog-zu-digital Wandler derart gekoppelt ist, dass dieser das integrierte Signal empfängt, und dieser derart konfiguriert ist, dass dieser das gewandelte Digitalsignal als ein multibit gewandelte Digitalsignal in Übereinstimmung mit dem integrierten Signal erzeugt; und einen Moduloschaltkreis, der derart gekoppelt ist, dass dieser das multibit gewandelte Digitalsignal empfängt, wobei dieser derart konfiguriert ist, dass dieser einen vorbestimmten Wert zu oder von dem multibit gewandelten Digitalsignal in Abhängigkeit davon addiert oder subtrahiert, ob sich das multibit gewandelte Digitalsignal jeweils unterhalb oder oberhalb eines vorbestimmten Wertebereichs befindet, und dieser derart konfiguriert ist, dass dieser ein multibit digitales Modulosignal erzeugt, wobei das multibit digitale Modulosignal dem Indexwert entspricht.
Bei einigen Ausführungsformen weist der Nachverarbeitungsschaltkreis ferner einen Digitalfilter auf, der derart gekoppelt ist, dass dieser das digitale multibit Modulosignal empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser das multibit digitale Modulosignal filtert, um ein gefiltertes Digitalsignal vorzusehen, welches den Winkel der Richtung des Magnetfelds repräsentiert.
Bei einigen Ausführungsformen weist der Digitalfilter einen Dezimierungsfilter auf.
Bei einigen Ausführungsformen weist die Mehrzahl der Messvorrichtungen eine Mehrzahl von Magnetfeldabtastelementen auf, und wobei der abgetastete Parameter ein Magnetfeld ist.
Bei einigen Ausführungsformen ist der Schaltkreis auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet, und wobei die Mehrzahl der Messvorrichtungssignale auf einen Winkel einer Richtung eines Magnetfelds reagiert.
Bei einigen Ausführungsformen weist die Mehrzahl der Messvorrichtungen eine Mehrzahl von vertikalen Hallelementen auf, welche auf dem gemeinsamen Substrat angeordnet sind.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Verarbeiten einer Mehrzahl von Messvorrichtungssignalen, welche durch eine Mehrzahl von Messvorrichtungen erzeugt werden, das Empfangen eines Signals, welches die Mehrzahl der Messvorrichtungssignale repräsentiert. Jedes Einzelne der Mehrzahl der Messvorrichtungssignale weist eine entsprechende Größe auf, die auf einen Winkel einer Richtung eines abgetasteten Parameters bezogen ist. Das Verfahren beinhaltet ebenso das Empfangen eines Indexwerts, welcher eine Auswahl von einer oder mehreren Messvorrichtungen aus der Mehrzahl der Messvorrichtungen identifiziert. Das Verfahren beinhaltet ebenso das Erzeugen von sowohl einem ersten vorverarbeiteten Ausgangssignal, welches ein Ausgewähltes oder mehrere Ausgewählte der Mehrzahl der Messvorrichtungssignale repräsentiert, welche in Übereinstimung mit dem Indexwert ausgewählt werden, als auch von einem zweiten vorverarbeiteten Ausgangssignal, welches eine Summe eines ausgewählten Satzes von Signalen repräsentiert, die die Mehrzahl der Messvorrichtungssignale repräsentieren, welche in Übereinstimmung mit dem Indexwert ausgewählt werden. Das Verfahren beinhaltet ebenso das Beziehen einer Überschreitung eines vorbestimmten Werts des ersten oder des zweiten vorverarbeiteten Ausgangssignals auf den Indexwert. Das Überschreiten des vorbestimmen Wertes repräsentiert den Winkel der Richtung des abgetasteten Parameters. Das Beziehen beinhaltet das Wandeln eines Signals, welches das erste oder das zweite vorverarbeitete Ausgangssignal repräsentiert mit einem analog-zu-digital Wandler, um ein gewandeltes Digitalsignal zu erzeugen. Das gewandelte Digitalsignal entspricht dem Indexwert. Das Beziehen beinhaltet ebenso das Zurückleiten bzw. Zurückführen des Indexwerts zu dem Schritt des Empfangens des Indexwerts.
Einer oder mehrere der vorstehenden Aspekte können eines oder mehrere der folgenden Merkmale beinhalten.
Bei einigen Ausführungsformen des Verfahrens entspricht die Mehrzahl der Messvorrichtungen einer Mehrzahl von Magnetfeldabtastelementen und der abgetastete Parameter entspricht einem Magnetfeld.
Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Integrieren des ersten oder des zweiten vorverarbeiteten Ausgangssignals, um ein integriertes Signal zu erzeugen, wobei das Wandeln folgendes aufweist: Wandeln des integrierten Signals, um das gewandelte Digitalsignal zu erzeugen.
Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das digitale Filtern des gewandelten Digitalsignals, um ein gefiltertes Digitalsignal vorzusehen, welches den Winkel der Richtung des abgetasteten Parameters repräsentiert.
Bei einigen Ausführungsformen weist das digitale Filtern ein Dezimieren auf.
Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Erzeugen eines ersten Zählwerts, welcher einer Zählung einer Anzahl des Auftretens von einer Null in dem niedrigst-signifikanten Bit des gewandelten Digitalsignals innerhalb einer Zeitdauer entspricht; Erzeugen eines zweiten Zählwerts, welcher einer Zählung einer Anzahl des Auftretens von einer Eins in dem niedrigst-signifikanten Bit des gewandelten Digitalsignals innerhalb einer Zeitdauer entspricht; und Vergleichen des ersten Zählwerts mit dem zweite Zählwert, um einen Zählvergleichswert zu erzeugen, der den Winkel der Richtung des abgetasteten Parameter repräsentiert.
Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Integrieren des ersten oder des zweiten vorverarbeiteten Ausgangssignals, um ein integriertes Signal zu erzeugen, wobei das Wandeln das Wandeln des integrierten Signal aufweist, um das gewandelte Digitalsignal als ein multibit gewandeltes Digitalsignal zu erzeugen; und Addieren oder Subtrahieren jeweils eines vorbestimmten Werts zu oder von dem digitalen multibit gewandelten Signal in Abhängigkeit dazu, ob das multibit gewandelte Digitalsignal sich unterhalb oder oberhalb eines vorbestimmten Wertebereichs befindet, Erzeugen eines multibit digitalen Modulosignals, wobei das multibit digitale Modulosignal dem Indexwert entspricht.
Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das digitale Filtern des multibit digitalen Modulosignals, um ein gefiltertes Digitalsignal vorzusehen, welches den Winkel der Richtung des abgetasteten Parameters repräsentiert.
Bei einigen Ausführungsformen weist das digitale Filtern ein Dezimieren auf.
Bei einigen Ausführungsformen weist die Mehrzahl der Messvorrichtungen eine Mehrzahl von vertikalen Hallelementen auf, welche in einer zirkularen vertikalen Hallelement (CVH) Struktur auf einem gemeinsamen Implantierungsbereich in einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind, und wobei der abgetastete Parameter ein Magnetfeld ist.
Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Integrieren des ersten oder des zweiten vorverarbeiteten Ausgangssignals, um ein integriertes Signal zu erzeugen, wobei das Wandeln folgendes aufweist: Wandeln des integrierten Signals, um das gewandelte Digitalsignal zu erzeugen.
Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das digitale Filtern des gewandelten Digitalsignals, um ein gefiltertes Digitalsignal vorzusehen, welches den Winkel der Richtung des Magnetfelds repräsentiert.
Bei einigen Ausführungsformen weist das digitale Filtern ein Dezimieren auf.
Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Integrieren des ersten oder des zweiten vorverarbeiteten Ausgangssignals, um ein integriertes Signal zu erzeugen, wobei das Wandeln das Wandeln des integrierten Signals aufweist, um das gewandelte Digitalsignal als ein multibit gewandeltes Digitalsignal zu erzeugen; und Addieren oder Subtrahieren jeweils eines vorbestimmten Werts zu oder von dem digitalen multibit gewandelten Signal in Abhängigkeit dazu, ob das multibit gewandelte Digitalsignal sich unterhalb oder oberhalb eins vorbestimmten Wertebereichs befindet, um ein multibit digitales Modulosignal zu erzeugen, wobei das multibit digitale Modulosignal dem Indexwert entspricht.
Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das digitale Filtern des digitalen multibit Modulosignals, um ein gefiltertes Digitalsignal vorzusehen, welches den Winkel der Richtung des Magnetfelds repräsentiert.
Bei einigen Ausführungsformen weist das digitale Filtern ein Dezimieren auf.
Bei einigen Ausführungsformen weist die Mehrzahl der Messvorrichtungen eine Mehrzahl von Magnetfeldabtastelementen auf, und wobei der abgetastete Parameter ein Magnetfeld ist.
Bei einigen Ausführungsformen weist die Mehrzahl der Messvorrichtungen eine Mehrzahl von vertikalen Hallelementen auf, welche auf dem gemeinsamen Substrat angeordnet sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die vorangegangenen Merkmale der Erfindung als auch die Erfindung selbst können aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Zeichnung vollständig verstanden werden, bei der:
1 ein Bild ist, welches ein zirkulares vertikales Hall-(CVH)-Abtastelement mit einer Mehrzahl von vertikalen Hallelementen, die in einem Kreis auf einem gemeinsamen Implantierungsbereich angeordnet sind, und einen zweipoligen Magneten zeigt, der in der Nähe zu dem CVH-Abtastelement angeordnet ist;
1A ein Bild ist, welches eine Mehrzahl von Abtastelementen (oder alternativ Sensoren), beispielsweise planare oder vertikale Halleelemente, zeigt;
2 ein Graph ist, welcher ein Ausgangssignal zeigt, so wie dieses durch das CVH-Abtastelement der 1 oder durch die Abtastelemente der 1A erzeugt werden kann;
3 ein Blockdiagramm ist, welches einen Schaltkreis mit einem Vorverarbeitungsschaltkreis zeigt, der mit einem CVH-Abtastelement gekoppelt ist, und dieser derart gekoppelt ist, dass dieser ein vorverarbeitetes Signal zu einem Nachverarbeitungsschaltkreis vorsieht;
4 ein Blockdiagramm ist, was weitere Details eines beispielhaften Vorverarbeitungsschaltkreises zeigt, welcher in dem Schaltkreis der 3 verwendet werden kann;
5 ein Blockdiagramm ist, was weitere Details eines anderen beispielhaften Vorverarbeitungsschaltkreises zeigt, welcher in dem Schaltkreis der 3 verwendet werden kann;
6 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Schalt-Schaltkreises ist, der als ein Teil des Vorverarbeitungsschaltkreises der 3 verwendet werden kann;
7 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Schalt-Schaltkreises ist, der als ein Teil des Vorverarbeitungsschaltkreises der 3 verwendet werden kann;
7A ein Blockdiagramm eines optionalen Sample-und-Holdschaltkreises ist, der in Verbindung mit den Schalt-Schaltkreisen der 7 verwendet werden kann;
8 eine Serie von Graphen ist, die ein Verhalten von beispielhaften b_n Steuersignalen ist, die durch einen b_n Steuersignalgenerator der 5 erzeugt werden;
9 ein Graph ist, der ein beispielhaftes Ausgangssignal von den Schalt-Schaltkreisen der 7 und für spezielle b_n Steuersignale zeigt;
9A ein Graph ist, der ein anderes beispielhaftes Ausgangssignal von den Schalt-Schaltkreisen der 7 für unterschiedliche b_n Steuersignale zeigt;
10 ein Graph ist, der ein beispielhaftes Ausgangssignal von einem Kombinierungsschaltkreis der 5 zeigt;
11 ein Blockdiagramm ist, welches beispielhafte Schaltkreise zeigt, die verwendet werden können, um den Vorverarbeitungsschaltkreis und den Nachverarbeitungsschaltkreis der 3 vorzusehen;
12 ein Graph ist, der beispielhafte Ausgangssignaldatenpunkte zeigt, die durch den Schaltkreis der 11 erzeugt werden;
13 ein Graph ist, der zusätzliche beispielhafte Ausgangssignaldatenpunkte zeigt, die durch den Schaltkreis der 11 erzeugt werden;
14 ein Blockdiagramm ist, welches andere beispielhafte Schaltkreise zeigt, die verwendet werden können, um den Vorverarbeitungsschaltkreis und den Nachverarbeitungsschaltkreis der 3 vorzusehen;
15 ein Graph ist, der beispielhafte Ausgangsignaldatenpunkte zeigt, die durch den Schaltkreis der 14 erzeugt werden;
16 ein Graph ist, der beispielhafte Ausgangssignaldatenpunkte zeigt, die durch den Schaltkreis der 14 erzeugt werden, wobei diese durch einen zusätzlichen Filter passiert haben;
17 ein Blockdiagramm ist, welches einen beispielhaften Kompassschaltkreis zeigt; und
18 ein Blockdiagramm ist, welches einen anderen beispielhaften Kompassschaltkreis zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Vor der Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden einige Einführungskonzepte und die Terminologie erläutert. So wie dies hierin verwendet wird, wird der Begriff „Abtastelement” verwendet, um eine Vielzahl von Arten von elektronischen Elementen zu beschreiben, die eine Charakteristik der Umgebung abtasten können. Beispielsweise können die Abtastelemente folgendes beinhalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt: Druckabtastelemente, Temperaturabtastelemente, Bewegungsabtastelemente, Lichtabtastelemente, akustische Abtastelemente und Magnetfeldabtastelemente.
So wie dies hierin verwendet wird, wird der Begriff „Sensor” verwendet, um einen Schaltkreis oder einen Aufbau zu beschreiben, der ein Abtastelement oder andere Komponenten beinhaltet. Insbesondere, so wie dies hierin verwendet wird, wird der Begriff „Magnetfeldsensor” verwendet, um einen Schaltkreis oder einen Aufbau zu beschreiben, der ein Magnetfeldabtastelement und Elektroniken beinhaltet, die mit dem Magnetfeldabtastelement gekoppelt sind.
So wie dies hierin verwendet wird, wir der Begriff „Messvorrichtung” verwendet, um sowohl ein Abtastelement oder einen Sensor zu beschreiben. Beispielsweise kann eine Magnetfeldmessvorrichtung sowohl ein Magnetfeldabtastelement oder ein Magnetfeldsensor sein. Eine Messvorrichtung ist irgendeine Vorrichtung, die einen Parameter der Umgebung messen kann.
So wie dies hierin verwendet wird, wird der Begriff „Magnetfeldabtastelement” verwendet, um eine Vielzahl von elektronischen Elementen zu beschreiben, die ein Magnetfeld abtasten können. Die Magnetfeldabtastelemente können folgendes sein, sind jedoch nicht darauf beschränkt: Halleffektelemente, Magnetoresistivelemente, oder Magnetotransistoren. So wie dies bekannt ist, gibt es verschiedene Arten von Halleffektelementen, beispielsweise planare Hallelemente, vertikale Hallelemente, und zirkulare Hallelemente. So wie dies ebenso bekannt ist, gibt es verschiedene Arten von magnetoresistiven Elementen, beispielsweise gigant-magnetoresistive Elemente (GMR), anisotropische magnetoresistive Elemente (AMR), tunnel-magnetoresistive Elemente (TMR), Indium-Antimonid (InSb) Sensoren, und magnetische Tunnelverbindungen (MTJ).
So wie dies bekannt ist, tendieren einige der vorstehend beschriebenen Magnetfeldabtastelemente dahin, eine Achse der maximalen Empfindlichkeit aufzuweisen, die parallel zu einem Substrat liegt, die das Magnetfeldabtastelement lagert, und andere der vorstehend beschriebenen Magnetfeldabtastelemente tendieren dahin, eine Achse der maximalen Empfindlichkeit aufzuweisen, die senkrecht zu einem Substrat liegt, die das Magnetfeldabtastelement lagert. Insbesondere tendieren planare Hallelemente dahin, Achsen der Empfindlichkeit aufzuweisen, die senkrecht zu einem Substrat stehen, während magnetoresistive Elemente und vertikale Hallelemente (beinhaltend zirkuläre vertikale Hall-(CVH)-Abtastelemente) dahin tendieren, Achsen der Empfindlichkeit aufzuweisen, die parallel zu einem Substrat liegen.
Magnetfeldsensoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, beinhaltend, jedoch nicht darauf beschränkt: einen Winkelsensor, der einen Winkel einer Richtung eines Magnetfelds abtastet, einen Stromsensor, der ein Magnetfeld abtastet, welches durch einen Strom erzeugt wird, der durch einen stromleitendenen Leiter geleitet wird, einen Magnetschalter, der die Nähe eines ferro-magnetischen Objekts abtastet, einen Drehdetektor, der das Passieren von ferro-magnetischen Gegenständen, beispielsweise magnetischen Domains eines Ringmagneten, abtastet, und einen Magnetfeldsensor, der eine Magnetfelddichte eines Magnetfelds abtastet.
Während ein zirkuläres vertikales Hall-(CVH)-Magnetfeldabtastelement, welches eine Mehrzahl von vertikalen Hallmagnetfeldabtastelementen aufweist, in den nachstehenden Beispielen beschrieben ist, so liegt es nahe, dass die gleichen oder ähnlichen Techniken und Schaltkreise auf irgendeine Art eines Abtastelements oder auf irgendeine Art eines Sensors, d. h. auf irgendeine Art einer Messvorrichtung, angewandet werden können.
Bezugnehmend auf 1 beinhaltet ein kreisförmiges bzw. zirkulares vertikales Hall-(CVH)-Abtastelement 12 einen kreisförmigen Implantierungsbereich 18 mit einer Mehrzahl von vertikalen Hallelementen, welche darauf angeordnet sind, wobei davon ein vertikales Hallelement 12a nur ein Beispiel ist. Jedes vertikale Hallelement weist eine Mehrzahl von Hallelementkontakten (z. B., vier oder fünf Kontakte) auf, wobei von diesen ein vertikaler Hallelementkontakt 12aa nur ein Beispiel ist.
Ein spezielles vertikales Hallelement (z. B., 12a) innerhalb des CVH Abtastelements 12, welches beispielsweise fünf benachbarte Kontakte aufweisen kann, kann beispielsweise vier der fünf Kontakte mit dem nächsten vertikalen Hallelement (z. B. 12b) teilen. Auf diese Weise kann das nächste vertikale Hallelement um einen Kontakt von dem vorausgegangenen vertikalen Hallelement verschoben bzw. versetzt sein. Für solche Verschiebungen um einen Kontakt wird verstanden werden, dass die Anzahl der vertikalen Hallelemente gleich der Anzahl der vertikalen Hallelementkontakte ist, beispielsweise 32. Allerdings wird es ebenso verstanden werden, dass ein nächstes vertikales Hallelement um mehr als einen Kontakt von dem vorausgegangenen vertikalen Hallelement verschoben sein kann, wobei in diesem Fall weniger vertikale Hallelemente vorhanden sind, als es vertikale Hallelementkontakte in dem CVH Abtastelement gibt.
Eine Mitte eines vertikalen Hallelements 0 ist entlang einer x-Achse 20 positioniert und eine Mitte eines vertikalen Hallelements 8 ist entlang einer y-Achse 22 positioniert. Bei dem beispielhaften CVH 12 gibt es 32 vertikale Hallelemente und 32 vertikale Hallelementkontakte. Allerdings kann ein CVH mehr oder weniger als 32 vertikale Hallelemente und mehr oder weniger als 32 vertikale Hallelementkontakte aufweisen.
Bei einigen Anwendungen kann ein kreisförmiger Magnet 14 mit einer Südseite 14a bzw. einem Südpol 14a und einer Nordseite 14b bzw. einem Nordpol 14b über dem CVH 12 angeordnet sein. Der kreisförmige Magnet 14 tendiert dahin, ein Magnetfeld 16 mit einer Richtung von der Nordseite 14a zu der Südseite 14b zu erzeugen, wobei dies hier derart gezeigt ist, dass dieses in eine Richtung von etwa 45° relativ zu der x-Achse 20 ausgerichtet ist. Andere Magneten mit anderen Formen und Konfigurationen sind ebenso möglich.
Bei einigen Anwendungen ist der kreisförmige Magnet 14 mechanisch mit einem sich drehenden Objekt (einem Zielobjekt) gekoppelt, beispielsweise mit einer automobilen Kurbelwelle oder mit einer automobilen Nockenwelle, und ist einer Drehung relativ zu dem CVH-Abtastelement 12 unterworfen. Mit dieser Anordnung kann das CVH-Abtastelement 12 in Kombination mit dem nachstehend beschriebenen Schaltkreis ein Signal erzeugen, welches auf den Drehwinkel des Magneten 14 bezogen ist.
Nunmehr bezugnehmend auf 1A kann eine Mehrzahl von Abtastelementen 30a–30h (oder alternativ Sensoren) in einem allgemeinen Fall von irgendeiner Art von Abtastelementen sein, beinhaltend, jedoch nicht darauf beschränkt: Druckabtastelemente, Temperaturabtastelemente, Lichtabtastelemente, akustische Abtastelemente, und Magnetfeldabtastelemente. Die Magnetfeldabtastelemente 30a–30h können beispielsweise planare Hallelemente, vertikale Hallelemente, oder magneto-resistive Elemente sein. Diese Elemente können ebenso mit einem elektronischen Schaltkreis gekoppelt sein, wie nachstehend beschrieben. Bei Ausführungsformen, bei denen die Abtastelemente 30a–30h vertikale Hallelemente sind, kann ebenso ein Magnet vorhanden sein, der der gleiche wie oder ähnlich zu dem Magneten 14 der 1 ist, wobei dieser benachbart zu den Abtastelementen 30a–30h angeordnet ist.
Während die Abtastelemente 30a–30h derart gezeigt sind, dass diese in einem Kreis angeordnet sind, können bei einigen Ausführungsformen die Abtastelemente 30a–30h in einer anderen Konfiguration angeordnet sein, beispielsweise in einer Linie. Wenn die Abtastelemente 30a–30h Magnetfeldabtastelemente sind, kann eine solche lineare Anordnung verwendet werden, um eine lineare Position eines ferromagnetischen Objekts zu erfassen. Wenn die Abtastelemente 30a–30h akustische Sensoren sind, kann eine solche lineare Anordnung beispielsweise verwendet werden, um eine Position einer Schallwelle entlang einer Linie zu charakterisieren.
Nunmehr Bezug nehmend auf 2 weist ein Graph 50 eine horizontale Achse mit einer Skala in Einheiten der Position des CVH vertikalen Hallelements n um ein CVH Abtastelement, beispielsweise das CVH Abtastelement 12 der 1, auf. Der Graph 50 weist ebenso eine vertikale Achse mit einer Skala mit einer Amplitude in Einheiten von Millivolt auf. Die vertikale Achse repräsentiert die Ausgangssignalpegel von der Mehrzahl der vertikalen Hallelemente des CVH Abtastelements.
Der Graph 50 beinhaltet ein Signal 52, welches Ausgangssignalpegel von der Mehrzahl der vertikalen Hallelemente des CVH repräsentiert, welche sequentiell bzw. der Reihe nach mit einem stationären Magnetfeld der 1 und in eine Richtung von 45 Grad zeigend erfasst wurden.
In Kürze Bezug nehmend auf 1, wie vorstehend beschrieben, ist das vertikale Hallelement 0 entlang der x-Achse 20 zentriert und das vertikale Hallelement 8 ist entlang der y-Achse 22 zentriert. Bei dem beispielhaften CVH Abtastelement 12 gibt es 32 vertikale Hallelementkontakte und entsprechende 32 vertikale Hallelemente, wobei jedes vertikale Hallelement eine Mehrzahl von vertikalen Hallelementkontakten, beispielsweise fünf Kontakte, aufweist.
In 2 wird das maximale positive Signal durch ein vertikales Hallelement erreicht, welches bei Position 4 zentriert ist, wobei diese mit dem Magnetfeld 16 der 1 solchermaßen ausgerichtet ist, dass eine Linie, die zwischen den vertikalen Hallelementkontakten (z. B. fünf Kontakte) des vertikalen Hallelements bei Position 4 gezeichnet wird, senkrecht auf dem Magnetfeld steht. Ein maximales negatives Signal wird durch ein vertikales Hallelement erzielt, welches bei Position 20 zentriert ist, welche ebenso mit dem Magnetfeld 16 der 1 solchermaßen ausgerichtet ist, dass eine Linie, die zwischen den vertikalen Hallelementkontakten (z. B., fünft Kontakte) des vertikalen Hallelements bei Position 20 gezeichnet wird, ebenso auf dem Magnetfeld senkrecht steht.
Eine Sinuswelle 54 ist vorgesehen, um das ideale Verhalten des Signals 52 klarer darzustellen. Das Signal 52 weist Variationen bzw. Schwankungen aufgrund der Offsets der vertikalen Hallelemente auf, welche dahin tendieren, dass diese irgendwie zufallsartig verursachen, dass die Ausgangssignale der Elemente zu hoch oder zu niedrig relativ zu der Sinuswelle 54 in Übereinstimmung mit den Offsetfehlern für jedes Element sind. Diese Offsetsignalfehler sind nicht gewünscht. Bei einigen Ausführungsformen können die Offsetfehler durch ein „Choppen” von jedem vertikalen Hallelement reduziert werden. Das Choppen wird dahin gehend verstanden werden, dass dieses ein Verfahren ist, durch das jeder vertikale Hallelementkontakt von jedem vertikalen Hallelement in unterschiedlichen Konfigurationen angesteuert wird und Signale von Unterschiedlichen der vertikalen Hallelementkontakte von jedem vertikalen Hallelement derart empfangen werden, dass diese eine Mehrzahl von Ausgangssignalen von jedem vertikalen Hallelement erzeugen. Die Mehrzahl der Signale kann arithmetisch verarbeitet (beispielsweise aufsummiert oder anderweitig gemittelt) werden, wobei dies in einem Signal mit einem geringeren Offset resultiert.
Der vollständige Betrieb des CVH Abtastelements 12 der 1 und die Erzeugung des Signals 52 der 2 sind in größerem Detail in der vorstehend geschriebenen PCT-Patentanmeldung mit der Nummer PCT/EP2008/056517 , mit dem Titel „Magnetfeldsensor zum Messen einer Richtung eines Magnetfelds in einer Ebene”, eingereicht am 28. Mai 2008 beschrieben, wobei diese in der Englischen Sprache als PCT-Publikation mit der Nummer WO2008/145662 publiziert ist.
So wie dies aus der PCT-Patentanmeldung mit der Nummer PCT/EP2008/056517 verstanden werden wird, kann eine Gruppe von Kontakten von jedem vertikalen Hallelement in einer gemultiplexten oder einer gechoppten Anordnung derart verwendet werden, dass gechoppte Ausgangssignal von jedem vertikalen Hallelement erzeugt werden. Danach kann (oder auch parallel (d. h. zur gleichen Zeit), eine neue Gruppe von benachbarten vertikalen Hallelementkontakten ausgewählt werden (d. h. ein neues vertikales Hallelement), welches um ein oder mehrere Elemente zu der vorausgegangenen Gruppe versetzt sein kann. Die neue Gruppe kann in der gemultiplexten oder gechoppten Anordnung verwendet werden, um ein anderes gechopptes Ausgangssignal von der nächsten Gruppe zu erzeugen, und so weiter.
Jeder Schritt bzw. jede Stufe des Signals 52 kann ein gechopptes Ausgangssignal von einer entsprechenden Gruppe der vertikalen Hallelementkontakte, d. h. von einem entsprechenden vertikalen Hallelement, repräsentieren. Allerdings wird bei anderen Ausführungsformen kein Chopping durchgeführt und jeder Schritt bzw. jede Stufe des Signals 52 repräsentiert ein nicht-gechopptes Ausgangssignal von eine entsprechenden Gruppe der vertikalen Hallelementkontakte, d. h. von einem entsprechenden vertikalen Hallelement. Auf diese Weise repräsentiert der Graph 52 ein CVH Ausgangssignal mit oder ohne der vorstehen beschriebenen Gruppierung und dem Choppen des vertikalen Hallelements.
Es wird verstanden werden, dass unter Verwendung der Techniken, die vorstehend in der PCT-Anmeldung mit der Nummer PCT/EP2008/056517 eine Phase des Signals 52 (z. B., eine Phase des Signals 54) gefunden werden und verwendet werden kann, um die Ausrichtung des Magnetfelds 16 der 1 relativ zu dem CVH Abtastelement 12 zu identifizieren.
Nunmehr Bezug nehmend auf die 3 beinhaltet ein Magnetfeldsensor 60 ein CVH Abtastelement 62, welches derart konfiguriert ist, dass dieses eines oder mehrere Magnetfeldabtastelementsignale 62 erzeugt. Ein Vorverarbeitungsschaltkreis 64 ist derart gekoppelt, dass dieser das eine oder die mehreren Magnetfeldabtastelementsignale 62A empfängt, und dieser ist derart gekoppelt, dass dieser ein Indexwertsignal 66A empfängt, und dieser ist derart konfiguriert, dass dieser ein vorverarbeitetes Signal 64A erzeugt, welches hierin ebenso als ein Signal E(k) bezeichnet wird, welches eine Funktion des Indexwertsignals 66A ist. Ein Nachverarbeitungsschaltkreis 66 ist derart gekoppelt, dass dieser das vorverarbeitete Signal 64A empfängt, und dieser ist derart konfiguriert, dass dieser ein nachverarbeitetes Signal 66A erzeugt, welches dem Indexwertsignal 66A entspricht, und welches ebenso einem X-Y Winkelsignal entspricht, welches eine erfasste Ausrichtung (Winkel) des Magnetfelds in einer X-Y Ebene repräsentiert, in welchem das CVH Abtastelement 62 liegt.
Im Betrieb wird es aus der nachstehenden Diskussion klar werden, dass der Schaltkreis 60 bei einem stationären, nicht drehenden Magnetfeld dahin tendiert, ein Magnetfeldabtastelementsignal 62A mit Samples von einem vertikalen Hallelement innerhalb des CVH Abtastelements 62, entsprechende Samples innerhalb des vorverarbeiteten Signals 64A, und einen Indexwert innerhalb des Indexwertsignals 66A zu erzeugen, wobei dies alles ohne das kontinuierliche Scannen von allen der Mehrzahl der vertikalen Hallelemente innerhalb des CVH Abtastelements 62 geschieht. Der Wert des Indexwertsignals 66A ist indikativ für eine Ausrichtung des abgetasteten Magnetfelds. Allerdings kann das Indexwertsignal 66A zwischen zwei oder mehreren Werten aufgrund beispielsweise Rauschen oder dem Verfahren zum Updaten von k, welche in dem Nachverarbeitungsschaltkreis verwendet wird, abwechseln. Daraus resultiert eine schnellere Erfassung des Winkels des Magnetfelds als die, welche erreicht werden würde, wenn all die vertikalen Hallelementsamples der 2 erzeugt werden.
Im Betrieb tendiert der Schaltkreis 60 für ein drehendes Magnetfeld dahin, ein Magnetfeldabtastelementsignal 62A mit sequenziellen Samples von den sequenziellen vertikalen Hallelementen innerhalb des CVH Abtastelements 62, entsprechende sequenzielle Samples innerhalb des vorverarbeiteten Signals 64, und sequenzielle Indexwerte innerhalb des Indexwertsignals 66A zu erzeugen, dies jedoch alles ohne das kontinuierliche Scannen von Allen von der Mehrzahl der vertikalen Hallelemente innerhalb des CVH Abtastelements.
Nunmehr Bezug nehmend auf 4 kann ein beispielhafter Vorverarbeitungsschaltkreis der Gleiche wie oder ähnlich zu dem Vorverarbeitungsschaltkreis 64 der 3 sein. Der Vorverarbeitungsschaltkreis beinhaltet einen Oszillator 80, der derart konfiguriert ist, dass dieser ein Taktsignal 80a mit einer ersten Frequenz erzeugt. Ein Teiler 82 ist derart gekoppelt, dass dieser das Taktsignal 80a empfängt und dieser ist derart konfiguriert, dass dieser ein geteiltes Taktsignal 80a mit einer zweiten Frequenz, die niedriger als die erste Frequenz ist, erzeugt.
Der Vorverarbeitungsschaltkreis kann ebenso einen Schaltsteuerschaltkreis beinhalten, der derart gekoppelt ist, dass dieser das Taktsignal 80a empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser Schaltsteuersignale 84A erzeugt. Ein Schalt-Schaltkreis 74 kann derart gekoppelt sein, dass dieser die Schaltsteuersignale 84A empfängt, und dieser ist derart gekoppelt, dass dieser ein Indexwertsignal 92B empfängt, und dieser ist derart konfiguriert, dass dieser in Übereinstimmung mit einem oder mehreren Indexwerten des Indexwertsignals 92B einen oder mehrere Entsprechende der vertikalen Hallelemente 73 des CVH Abtastelements 72 zur Verarbeitung auswählt.
Bei einigen Ausführungsformen gibt es 32 mögliche Werte des Indexwertsignals 92A und es gibt 32 vertikale Hallelemente innerhalb des CVH Abtastelements 72. Allerdings können bei anderen Ausführungsformen mehr oder weniger als 32 von jedem vorhanden sein. Bei einigen Ausführungsformen ist die Anzahl der möglichen Werte des Indexwertsignals 92A niedriger als die Anzahl der vertikalen Hallelemente.
Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet der Vorverarbeitungsschaltkreis ebenso einen anderen Schalt-Schaltkreis 76, der ebenso derart gekoppelt ist, dass dieser die Schaltsteuersignale 84A empfängt. Der Schalt-Schaltkreis 76 kann das vorstehend beschriebene Choppen der vertikalen Hallelemente innerhalb des CVH Abtastelements 72 durchführen.
Im Wesentlichen betätigt das Taktsignal 80A bei Ausführungsformen, welche von den Choppen Gebrauch machen, den Schaltsteuerschaltkreis 84 mit einem Takt mit einer höheren Frequenz, als der geteilte Takt einen Nachverarbeitungsschaltkreis 92 betätigt. Falls das Choppen nicht verwendet wird, können der Schalt-Schaltkreis 76 und der Teiler 82 weggelassen werden, wobei in diesem Fall der Schaltsteuerschaltkreis 84 und der Nachverarbeitungsschaltkreis 92 mit dem gleichen Taktsignal mit der gleichen Rate tätig sein können.
Der Vorverarbeitungsschaltkreis beinhaltet ebenso eine Antriebsquelle 78, beispielsweise zwei Stromquellen, welche verwendet werden, um das eine oder die mehreren vertikalen Hallelemente anzutreiben, die durch das Indexwertsignal 92A ausgewählt werden. Eine Kombination von Stromquellen und Spannungsquellen kann in der Antriebsquelle verwendet werden, wobei diese ein einzelnes Hallelement oder mehrere Hallelemente gleichzeitig antreiben.
Wie vorstehend in Verbindung mit 3 beschrieben, ist der Nachverarbeitungsschaltkreis 92 derart gekoppelt, dass dieser die Magnetfeldabtastelementsignalsample 72A von einem oder mehreren Magnetfeldabtastelementen des CVH Abtastelements 72 über die Schalt-Schaltkreise 74, 76 empfangen, und dieser ist derart konfiguriert, dass dieser das Indexwertsignal 92A mit einem oder mehreren Indexwerten erzeugt. Der Nachverarbeitungsschaltkreis ist ebenso derart konfiguriert, dass dieser ein x-y Winkelsignal 108A erzeugt, welches das Gleiche sein kann, wie der indexwert 108B, was jedoch hier zum Zweck der Klarheit getrennt dargestellt ist. Wie vorstehend in Verbindung mit 3 gezeigt, repräsentiert das x-y Winkelsignal 108A einen Winkel eines Magnetfelds in einer x-y Ebene, in welcher das CVH Abtastelement angeordnet ist.
Nunmehr Bezug nehmend auf 5, in der die gleichen oder ähnliche Elemente der 4 mit den gleichen Bezugszeichen gezeigt sind, beinhaltet ein Vorverarbeitungsschaltkreis einen anderen Schaltkreis 102, welcher wie gezeigt zwischen den Schalt-Schaltkreisen 74, 76 und einem Nachverarbeitungsschaltkreis 108 angeordnet ist.
Der Schaltkreis 102 beinhaltet einen Kombinierungsschaltkreis 104, der derart gekoppelt ist, dass dieser die Magnetfeldabtastelementsignalsample 102 von einer Mehrzahl von Magnetfeldabtastelementen des CVH Abtastelements 72 entweder parallel oder sequenziell) über die Schalt-Schaltkreise 74, 76 empfängt, und dieser ist derart konfiguriert, dass dieser das Indexwertsignal 92A mit einem oder mehren Indexwerten erzeugt. Ein ähnlicher Kombinierungsschaltkreis ist in der US Patentanmeldung mit der Nummer 13/035257, betitelt „Schaltkreis und Verfahren zum Verarbeiten von Signalen, welche durch eine Mehrzahl von Sensoren erzeugt wird”, eingereicht am 25. Februar 2011, gezeigt und beschrieben.
Bei einigen Ausführungsformen werden die Magnetfeldabtastelementsignalsamples 112 von der Mehrzahl der Magnetfeldabtastelemente des CVH Abtastelements 72 zur gleichen Zeit erzeugt, d. h. parallel. Eine solche Anordnung ist in der US Patentanmeldung mit der Nummer 13/035243, betitelt „Zirkuläres vertikales Hallmagnetfeldabtastelement und Verfahren mit einer Mehrzahl von kontinuierlichen Ausgangssignalen”, eingereicht am 25. Februar 2011, gezeigt und beschrieben. Allerdings werden bei anderen Ausführungsformen die Magnetfeldabtastelementsignalssamples 112 von der Mehrzahl der Magnetfeldabtastelemente des CVH Abtastelements sequenziell erzeugt, wie beispielsweise in der PCT-Patentanmeldung mit der Nummer PCT/EP2008/056517 beschrieben.
Der Nachverarbeitungsschaltkreis 108 ist derart gekoppelt, dass dieser ein vorverarbeitetes Signal 104A von dem Kombinierungsschaltkreis 104 empfängt.
Der Kombinierungsschaltkreis 104 kann ebenso derart gekoppelt sein, dass dieser b_N(k) Steuersignale 106A empfängt, welche durch einen b_N(k) Steuersignalgenerator 106 erzeugt werden. Der b_N(k) Steuersignalgenerator 106 ist derart gekoppelt, dass dieser ein Indexwertsignal 108B empfängt, welches durch den Nachverarbeitungsschaltkreis 108 erzeugt wird.
Der Nachverarbeitungsschaltkreis 108 ist ebenso derart konfiguriert, dass dieser ein x-y Winkelsignal 108A erzeugt, welches das gleiche wie oder ähnlich zu dem y-x Winkelsignal 92A der 4 sein kann. Das x-y Winkelsignal 108A und das Indexwertsignal 108B können das gleiche Signal sein, jedoch werden diese hier zum Zweck der Klarheit als getrennte Signale dargestellt.
Der Betrieb des Schaltkreises 102 ist nachstehend vollständiger beschrieben. Allerdings ist es ausreichend hier zu sagen, dass der Kombinierungsschaltkreis 104 eine Mehrzahl von Signalsamples in die Magnetfeldabtastelementsignalsamples 102 hinein nimmt, und diese kombiniert, um eines (oder mehrere) Samples in den vorverarbeiteten Ausgangssignal 104A zu erzeugen.
Nunmehr Bezug nehmend auf 6 kann ein Schalt-Schaltkreis der gleiche wie oder ähnlich zu dem Schalt-Schaltkreis 74 der 4 sein, welcher verwendet wird, um eines der Signale x0 bis x_N auszuwählen, welche durch N vertikale Hallelemente innerhalb des CVH Abtastelements 72 in Reaktion auf einen Wert k des Indexwertsignals 92B erzeugt werden.
Nunmehr Bezug nehmend auf 7 kann ein Kombinierungsschaltkreis 130 der gleiche wie oder ähnlich zu dem Kombinierungsschaltkreis 104 der 5 sein. Der Kombinierungsschaltkreis 130 kann eine Mehrzahl von Schalt-Schaltkreisen 136a–136N beinhalten, wobei jeder derart gekoppelt ist, dass diese ein entsprechendes der CVH Ausgangssignale 120 x_n = x₀ bis x_N-1 der 5 empfangen. Die Schalt-Schalkreise 136a–136N sind ebenso jeder derart gekoppelt, dass diese ein Entsprechendes der Steuersignale 106A b₀(k) bis b_N-1(k) der 5 empfangen. Kurz Bezug nehmend auf 7A können optional entsprechende Sample-und-Holdschaltkreise 138 vor den Schalt-Schaltkreisen 136–136N gekoppelt sein. Die Sample-und-Holdschaltkreise 138 können für Ausführungsformen verwendet werden, welche vorstehend beschrieben sind, und in welchen die CVH Ausgangssignale 112 der 4 sequenziell erzeugt werden. Bei diesen Ausführungsformen sind gesampelte Signale x'₀ bis x'_N-1, welche sequenziell gesampelt und gehalten werden, für die Schalt-Schaltkreise 136a–136N anstelle der Signale x₀ bis x_N-1 vorgesehen.
Für ebenso vorstehend beschriebene Ausführungsformen, für welche die CVH Ausgangssignale 112 der 5 kontinuierlich erzeugt werden, werden keine Sample-und-Holdschaltkreise 138 benötigt, und die Signale x₀ bis x_N-1 werden zu der gleichen Zeit zu den Schalt-Schaltkreisen 136a–136N vorgesehen.
Die Schalt-Schaltkreise 136a–136N erzeugen entsprechende geschaltete Signale z₀(k) bis z_N-1(k) (z. B., 32 geschaltete Signale). Ein Summierungsschaltkreis 134 ist derart gekoppelt, dass dieser die geschalteten Signale z₀(k) bis z_N-1(k) empfängt, und dieser ist derart konfiguriert, dass dieser ein kombiniertes Signal 134a empfängt, welches das gleiche wie oder ähnlich zu dem vorverarbeiteten Signal 104A der 5 sein kann.
Im Betrieb befinden sich bei irgendeiner spezifischen Zeit einige der Steuersignale b₀(k) bis b_N-1(k) in einem High-Zustand und andere befinden sich in einem Low-Zustand. Die Schalt-Schaltkreise 136a–136N reagieren auf die jeweiligen Zustände der Steuersignale b₀(k) bis b_N-1(k) solchermaßen, dass in Reaktion auf einen speziellen Zustand eines jeweiligen Steuersignals ein entsprechendes der CVH Ausgangssignale x₀ bis x_N-1 invertiert wird, so wie dieses durch den entsprechenden Schalt-Schaltkreis hindurch tritt bzw. durchgegeben wird, und in Reaktion auf den anderen, unterschiedlichen Zustand des Steuersignals wird das CVH Ausgangssignal nicht invertiert. So ergeben sich Ausgangssignale z₀(k) bis z_N-1(k), welche Differenzialsignale wie gezeigt sein können, oder welche bei anderen Ausführungsformen unsymmetrische Signale sein können.
Es ist klar, dass das kombinierte Signal 104A E(k) im Wesentlichen eine Summe von Signalen, d. h., eine Summe von einigen der CVH Ausgangssignale x₀ bis x_N-1, welche invertiert sind, gemeinsam mit einigen Signalen der CVH Ausgangssignale x₀ bis x_N-1, welche nicht invertiert sind, ist.
Im Betrieb ändern die Steuersignale b₀(k) bis b_N-1(k) ihren Zustand von Zeit zu Zeit. Änderungen der Steuersignale b₀(k) bis b_N-1(k) werden nachstehend in Verbindung mit 8 vollständiger beschrieben.
Nunmehr Bezug nehmend auf 8 haben Graphen 152–158 jeweils eine Horizontalachse mit einer Skala in Einheiten der Position der vertikalen Hallelemente um ein CVH Abtastelement, und eine vertikale Achse weist eine Skala in Einheiten auf, welche einen Binärzustand (1(z. B. high) oder 0 (z. B., low)) der b_N Steuersignale b₀(k) bis b_N-1(k) der 7 und der b_n Steuersignale 106A der 5 repräsentieren.
Wie vorstehend beschrieben, können die Hallelementpositionen in N Positionen, welche durch die Horizontalachsen repräsentiert werden, Schritte von einem vertikalen Hallelement (d. h., einen vertikalen Hallelementkontakt) oder Schritte von mehr als einem vertikalen Hallelement (d. h., mehr als einen vertikalen Hallelementkontakt) aufweisen. Außerdem können die Positionen indikativ für Positionen der entsprechenden Gruppen von Hallelementen sein, wenn diese in einer gechoppten Anordnung verwendet werden.
Jeder der Graphen repräsentiert die Steuersignale b₀(k) bis b_N-1(k), welche zu einem unterschiedlichen Zeitpunkt aufgenommen wurden. Beispielsweise zeigt der Graph 152, dass bei einem ersten Zeitpunk (oder Inkrement 0) der Indexvariable k die Steuersignale von b₀(0) bis b_N/2-1(0) low sind, und die Steuersignale von b_N/2(0) bis b_N-1(0) high sind.
Der tief gestellte Index repräsentiert die Position n des vertikalen Hallelements (oder der Gruppe von vertikalen Hallelementkontakten) um das CVH Abtastelement, und es gibt N solche Position von 0 bis N – 1. Der Index k repräsentiert ein Zeitinkrement, welches mit einer Änderung der Steuersignale b₀(k) bis b_N-1(k) assoziiert ist.
Bei dem nullten Inkrement des Index (k) ist das Steuersignal b₀(0) low und ist das Steuersignal, welches durch den Schalt-Schaltkreis 136a der 7 bei einem speziellen Zeitpunkt, welcher durch k = 0 repräsentiert wird, empfangen wird. Das Low-Steuersignal b₀(0) kann verursachen, dass der Schalt-Schaltkreis 136a nicht invertiert, wobei dies in z₀(0) = x₀(0) resultiert. Bei der N/2 vertikalen Hallelementposition ist das Steuersignal b_N/2(0) high, wobei dies verursacht, dass ein entsprechender der Schalt-Schaltkreise der 7 invertiert, wobei dies in z_N/2(0) = –x_N/2(0) resultiert. Bei der letzten vertikalen Hallelementposition N – 1 ist das entsprechende Steuersignal b_N-1(0) high, wobei dies ebenso verursacht, dass der Schalt-Schaltkreis 136N der 7 invertiert, wobei dies in z_N-1(0) = –x_N-1(0) resultiert.
Die Graphen 154–158 repräsentierten eine spezielle Ausführungsform, bei der die Steuersignale b₀(k) bis b_N-1(k) sich bei jedem Inkrement des Zeitindex k um eine vertikale Hallelementposition (d. h., um einen vertikalen Hallelementkontakt) verschieben. Auf diese Weise, Bezug nehmend auf den Graph 154, ist das Steuersignal b₀(1) nun bei dem nullten Inkrement des Index k high und ist das Steuersignal, welches durch den Schalt-Schaltkreis 136a der 7 empfangen wird. Das High-Steuersignal b₀(1) kann verursachen, dass der Schalt-Schaltkreis 136a invertiert, wobei dies in z₀(1) = –x₀(1) resultiert. Bei der N/2 vertikalen Hallelementposition ist das Steuersignal b_N/2(1) nun low, wobei dies verursacht, dass ein entsprechender der Schalt-Schaltkreise der 7 nicht invertiert, wobei dies in z_N/2(1) = x_N/2(1) resultiert. Bei der letzten vertikalen Hallelementposition N – 1 ist das entsprechende Steuersignal b_N-1(1) immer noch high, wobei dies verursacht, dass der Schalt-Schaltkreis 136N der 7 invertiert, wobei dies in z_N-1(1) = –x_N-1(1) resultiert.
In ähnlicher Weise, Bezug nehmend auf den Graphen 156, ist das N/2 Inkrement des Index k des Steuersignals b₀(N/2 – 1) high, und ist das Steuersignal, welches durch den Schalt-Schaltkreis 136a der 7 empfangen wird. Das High-Steuersignal b₀(N/2) kann verursachen, dass der Schalt-Schaltkreis 136a invertiert, wobei dies in z₀(N/2) = –x₀(N/2) resultiert. Bei der N/2 vertikalen Hallelementposition ist das Steuersignal b_N/2(N/2) low, wobei dies verursacht, dass der entsprechende der Schalt-Schaltkreise der 7 nicht invertiert, wobei dies in z_N/2(N/2) = x_N/2(N/2) resultiert. Bei der letzten vertikalen Hallelementposition N – 1 ist das entsprechende Steuersignal b_N-1(N/2) nunmehr low, wobei dies verursacht, dass der Schalt-Schaltkreis 136N der 7 nicht invertiert, wobei dies in z_N-1(N/2) = x_N-1(N/2) resultiert.
Letztendlich, Bezug nehmend auf den Graph 158, ist das Steuersignal b₀(N–1) bei dem N – 1 Inkrement des Index k nunmehr low, wobei dies verursacht, dass der Schalt-Schaltkreis 136a nicht invertiert, wobei dies in z₀(N1) = x₀(N – 1) resultiert. Bei der N/2 vertikalen Hallelementposition ist das Steuersignal b_N/2(N – 1) nunmehr high, wobei dies verursacht, dass ein entsprechender der Schalt-Schaltkreise der 7 invertiert, wobei dies in z_N/2(N – 1) = –x_N/2(N – 1) resultiert. Bei der letzten vertikalen Hallelementposition N – 1 ist das entsprechende Steuersignal b_N-1(N – 1) low, wobei dies verursacht, dass der Schalt-Schaltkreis 136N der 7 nicht invertiert, wobei dies in z_N-1(N – 1) = x_N-1(N – 1) resultiert.
Während die Hälfte der Steuersignale b₀(k) bis b_N/2-1(k) bei irgendeinem Inkrement des Index k derart gezeigt sind, dass diese high sind, und die andere Hälfte derart gezeigt ist, dass diese low ist, können bei anderen Ausführungsformen andere Verhältnisse von high und low Steuersignalen verwendet werden. Dies kann Verhältnisse beinhalten, welche die ganze Spanne nach unten bis ein Steuersignal einen Zustand aufweist und all die anderen Steuersignale den anderen Zustand aufweisen, beinhalten. Allerdings wird das beste Signal-Rauschverhältnis erreicht, wenn das Verhältnis die Hälfte beträgt.
So wie dies hierin verwendet wird, bezeichnet die Phrase „in etwa die Hälfte” einen Bereich von etwa 40% bis etwa 60%.
Nunmehr Bezug nehmend auf 9 beinhaltet ein Graph 200 eine Horizontalachse mit einer Skala in Einheiten einer CVH Elementposition n. Der Graph 200 beinhaltet ebenso eine Vertikalachse mit Einheiten in einer Größe von Millivolt. Die vertikale Skala repräsentiert eine Größe von geschalteten Elementsignalen z₀(k) bis z_N-1(k) (vergleiche z. B. 7) für einen k Indexwert von 4. Obwohl die Spannungseinheit in Millivolt gezeigt ist, kann die Größe sowohl in Einheiten einer Spannung als auch in Einheiten eines Stroms in Abhängigkeit zu der Art der verwendeten Schaltkreise sein. Der k Indexwert von 4 repräsentiert einen speziellen Shift- bzw. eine spezielle Verschiebung der b_n Steuersignale (siehe z. B., 8).
Nur zur Referenz ist eine Sinuswelle 204 gezeigt, welche der Sinuswelle 54 der 2 ähnlich ist.
Ein Signal 206 repräsentiert die geschalteten Elementsignale (z. B., z₀(4) bis z_N-1(4) von jeder der 32 vertikalen Hallelementpositionen innerhalb des CVH Abtastelements bevor die Signale beispielsweise durch den Summierungsschaltkreis 134 der 7 kombiniert werden. Vergleicht man das Signal 206 mit dem Signal 52 der 2 wird verstanden werden, dass das Signal 206 von der CVH Elementposition 4 bis zur CVH Elementposition 19 mit dem Signal 52 identisch ist, während das Signal 206 von den CVH Elementpositionen 20 bis 31 und Positionen 0 bis 4 gegenüber dem Signal 52 invertiert sind. Übergänge 206a und 206b sind erkennbar.
Es wird klar werden, dass falls die Größen (Schritte) des Signals 206 aufsummiert werden würden, z. B., durch den Summierungsschaltkreis 143 der 7, dann läge die Summe nahe 0.
Nunmehr Bezug nehmend auf 9A beinhaltet ein Graph 220 eine Horizontalachse mit einer Skala in Einheiten der CVH Elementposition N. Der Graph 220 beinhaltet ebenso eine Vertikalachse mit Einheiten einer Größe in Millivolt. Die vertikale Skala repräsentiert die Größe der geschalteten Elementsignale z₀(k) bis z_N-1(k) (siehe z. B., 7) für einen Indexwert k von 28. Der Indexwert k von 28 repräsentiert einen anderen speziellen Shift bzw. eine andere spezielle Verschiebung des b_n Steuersignals (siehe z. B., 8).
Nur zur Referenz ist eine Sinuswelle 224 gezeigt, welche ähnlich wie die Sinuswelle 54 der 2 ist.
Ein Signal 222 repräsentiert die geschalteten Elementsignale (z. B., z₀(28) bis z_N-1(28)) von jeder der 32 vertikalen Hallelementpositionen innerhalb des CVH Abtastelements, bevor die Signale beispielsweise durch den Summierungsschaltkreis 134 der 7 kombiniert werden. Vergleiche man das Signal 222 mit dem Signal 52 der 2, so wird verstanden werden, dass das Signal 222 von der CVH Elementposition 28 bis zu der CVH Elementposition 31 und von den Positionen 0 bis 11 mit dem Signal 52 identisch ist, während das Signal 222 von den Elementpositionen 12 bis 27 gegenüber dem Signal 52 invertiert ist.
Es wird klar werden, dass falls all die Größen (Schritte) des Signals 222 aufsummiert werden würden, z. B., durch den Summierungsschaltkreis 134 der 7, würde die Summe in der Nähe eines Maximums liegen.
Nunmehr bezugnehmend auf 10 beinhaltet ein Graph 240 eine Horizontalachse in der Einheit des Indexwerts k. Der Graph 240 beinhaltet ebenso eine vertikale Skala in Einheiten einer Spannung in Millivolt. Ein Signal 242 repräsentiert ein aufsummiertes Signal, beispielsweise das vor verarbeitete Signal 104a der 5 oder das kombinierte Signal 134a der 7, für alle N-möglichen Verschiebungen des b(n) Steuersignals.
Nur zur Referenz ist eine Sinuswelle 244 gezeigt.
Vergleiche man das Signal 224 mit den Signalen 206, 222 der 9 und 9A, so kann gesehen werden, dass sich das Signal 224 in der Nähe von null befindet, wenn der Indexwert k gleich vier ist (siehe z. B., 9), und das Signal 242 befindet sich in der Nähe eines Maximus, wenn der Indexwert k gleich 28 ist (siehe z. B., 9A).
Es wird angemerkt, dass die Offsetfehler der Signale 52, 206, 222 der 2, 9 und 9A, welche Spannungsabweichungen von der idealen Sinuswelle von Elementposition zu Elementposition verursachen, in dem Signal 242 der 10 stark reduziert sind. Dies hat seine Ursache in der Aufsummierung, welche durch den Summierungsschaltkreis 134 der 7 vorgesehen wird, welche dahin tendiert, dass diese zufällige Offsetsignale mittelt.
Kurz bezugnehmend auf 2, wie vorstehend beschrieben, kann die Ausrichtung des Magnetfelds 16 der 1, auf 45 Grad gemäß einem Maximum des Signals 52 bei der CVH Elementposition von vier bestimmt werden.
Wieder bezugnehmend auf 10, kann die Ausrichtung des Magnetfelds 16 der 1 anstelle entsprechend eines Nulldurchgangs (oder eines Durchgangs durch einen anderen vorbestimmten Wert) des Signals 242, beispielsweise bei dem Indexwert k von vier, bestimmt werden. Es wird angemerkt, dass es zwei Nulldurchgänge gibt, einer in der Nähe von k = 4 und einer in der Nähe von k = 20. Der Nulldurchgang mit der negativen Steigung von einem positiven E(k) zu einem negativen E(k) entspricht der Ausrichtung des Magnetfelds. Das Signal 242 weist eine geringere zufällige Fluktuation auf, als das Signal 52, und auf diese Weise sollte die Winkelmessung genauer sein.
Die Größe des Signals 242 ist derart gezeigt, dass diese größer ist, als die Größe des Signals 52 der 2. Die größere Größe des Signals 242 wird aufgrund der Aufsummierung der Signale durch den Summierungsschaltkreis, beispielsweise durch den Summierungsschaltkreis 134 der 7, erwartet. Das Signal 242 kann wie folgt dargestellt werden: E(θ_IN·k) = A·cos[θ_IN + 2π / N(k – 1 / 2)] wobei:

θ_IN: = Magnetfeldwinkel in der Ebene des CVH Abtastelements;
k: = b_n Steuersignalindex; und
A: = a Konstante bezogen auf die Gesamtanzahl der vertikalen Elementpositionen, welche indem CVH Abtastelement verwendet werden.

Es wird klar werden, dass die höhere Amplitude des Signals 242 in einem verbesserten Signal-Rauschverhältnis resultiert.
Es wird aus der vorstehenden Gleichung klar werden, dass θ_IN = 45° oder π/4, k = 4.5 in E(θ_IN, k) = 0 resultiert, wobei der genaue Ort für den Nulldurchgang von E(θ_IN, k) zwischen den Positionen 4 und 5 sein wird. Es wird von der vorstehenden Gleichung ebenso klar, dass θ_IN = 45° oder π/4, k = 28.5 in E(θ_IN, k) = 2GN/π oder dem Maximum von E(θ_IN, k) resultiert, wobei auf diese Weise der exakte Ort für das Maximum von E(θ_IN, k) zwischen den Positionen 28 und 29 sein wird. Es wird angemerkt, dass irgendein Winkel von dem Wert von k bestimmt werden kann, der indem ersten Nulldurchgang von E(θ_IN, k) resultiert, was der Fall ist, wenn das Argument der Kosinusfunktion π/2 oder 90° ist. Dies wird von der folgenden Gleichung ermittelt: θ_IN = + π / 2 – 2π / N(k – 1 / 2)
Das Signal 242 (d. h., das vor verarbeitete Signal 104a der 5) kann anschließend durch den Nachverarbeitungsschaltkreis 108 der 5 verarbeitet werden, um einen der Werte der Signale 242 zu identifizieren, der einen vorbestimmten Wert, z. B. 0, kreuzt bzw. überschreitet, welcher den Winkel des Magnetfeldes repräsentiert.
Während die hierin beschriebenen Schaltkreise und Verfahren durch Beispiele der vertikalen Hallelement innerhalb eines CVH Abtastelements gezeigt sind, sowie dies vorstehend beschrieben ist, sollte es klar sein, dass die gleichen Techniken verwendet werden können, um Signale von einer Mehrzahl von irgendeiner Art eines Abtastelements zu verarbeiten. Bei einigen Ausführungsformen können die Schaltkreise und Verfahren verwendet werden, um ein größtes Signal aus einer Mehrzahl der Abtastelemente zu identifizieren. Die gleichen Vorteile von verringerten Offsetsignalschwankungen und einer erhöhten Amplitude und Verarbeitungsgeschwindigkeit gelten für irgendeine Art eines Abtastelements, und nicht nur für Magnetfeldabtastelemente. Beispielsweise können die gleichen Techniken auf eine Mehrzahl von akustischen Abtastelementen angewandt werden, welche verwendet werden, um ein akustisches Signal abzutasten.
Es sollte ebenso deutlich werden, dass die gleichen Vorteile in Bezug auf irgendeine Art von Messvorrichtungen erzielt werden können, d. h., in Bezug auf irgendeine Art von Abtastelementen oder Sensoren. Beispielsweise können die gleichen Techniken auf eine Mehrzahl von Magnetfeldsensoren angewandt werden könnten, wobei jeder ein Magnetfeldabtastelement und zugehörige Verarbeitungsschaltkreise besitzt.
So wie dies vorstehend in Verbindung mit den 7 und 7A beschrieben ist, kann das CVH Abtastelement, welches hierin beschrieben ist, sowohl in einem Modus verwendet werden, der sequentielle Ausgangssignale von einer Mehrzahl von vertikalen Hallelementen vorsieht, oder kann dieses in einem Modus verwendet werden, der gleichzeitige und kontinuierliche Ausgangssignale von einer Mehrzahl von vertikalen Hallelementen vorsehen kann. Eine sequentielle Anordnung ist in der PCT Patentanmeldung mit der Nr. PCT/EP2008/056517 beschrieben, welches durch Bezugnahme vorstehend aufgenommen ist. Eine kontinuierliche Anordnung ist in der US Patentanmeldung mit der Nr. 13/035,243, betitelt „zirkulares vertikales Hallmagnetfeldabtastelement und Verfahren mit einer Mehrzahl von kontinuierlichen Ausgangssignalen”, eingereicht am 25. Februar 2011, beschrieben.
Nunmehr bezugnehmend auf 11 beinhaltet ein Schaltkreis 260 einen Vorverarbeitungsschaltkreis 262a, welcher mit einem Nachverarbeitungsschaltkreis 262b gekoppelt ist. Der Vorverarbeitungsschaltkreis 262a kann der gleiche wie oder ähnlich zu irgendeinen der Vorverarbeitungsschaltkreise sein, welche vorstehend in Verbindung mit den 3, 4 oder 5 beschrieben werden. In ähnlicher Weise kann der Nachverarbeitungsschaltkreis 262b der gleiche wie oder ähnlich zu irgendeinem der Nachverarbeitungsschaltkreise sein, welche vorstehend in Verbindung mit den 3, 4 und 5 beschrieben sind.
So wie dies vorstehend in Verbindung mit 3 beschrieben ist, ist der Vorverarbeitungsschaltkreis 262a derart gekoppelt, dass dieser die Abtastelementsignale 264 empfängt (oder allgemeiner, Messvorrichtungssignale 264), beispielsweise Magnetfeldabtastelementsignale, wobei dieser derart gekoppelt ist, dass dieser ein Indexwertsignal 270a empfängt, und dieser derart konfiguriert ist, dass dieser ein vorverarbeitetes Signal 266a erzeugt. Der Nachverarbeitungsschaltkreis 262b ist derart gekoppelt, dass dieser das vorverarbeitete Signal 266a empfängt, und dieser ist derart konfiguriert, dass dieser das Indexwertsignal 270a erzeugt.
Der Vorverarbeitungsschaltkreis 262a und der Nachverarbeitungsschaltkreis 262b sind in einer Anordnung gekoppelt, die ähnlich einem Sigma-Delta Modulator ist. Der Nachverarbeitungsschaltkreis kann beispielsweise einen analogen Filter 268 (Integrator) beinhalten, der derart gekoppelt ist, dass dieser das vorverarbeitete Signal 266a empfängt, und derart konfiguriert ist, dass dieser ein integriertes Signal 268a erzeugt. Der Nachverarbeitungsschaltkreis 262b kann ebenso einen analog-zu-digital Wandler 270 beinhalten, der derart gekoppelt ist, dass dieser das integrierte Signal 268a empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein gewandeltes Signal 270a erzeugt, welches dem Indexwertsignal 270a entspricht, das durch den Vorverarbeitungsschaltkreis 262 empfangen wird, und welches einem Winkelausgangssignal 270a entspricht (d. h., einem x-y Winkelsignal), welches ein Winkel eines gemessenen Parameters repräsentiert, z. B., einen Winkel eines Magnetfelds.
Bei einigen Ausführungsformen weist das Indexwertsignal 270a M digitale Bits auf. Allerdings ist bei einigen alternativen Ausführungsformen der analog-zu-digital Wandler 270 ein Komparator, welcher eine einfache Form eines analog-zu-digital Wandlers ist. Bei diesen Ausführungsformen wird verstanden werden, dass das Indexwertsignal 270a nur ein digitales Bit aufweist. Dort, wo der analog-zu-digital Wandler 270 anstelle eines Komparators vorgesehen ist, kann es wünschenswert sein, dass sich ergebende Indexwertsignal zu mitteln, bevor das Indexwertsignal dem CVH Frontendschaltkreis 262a präsentiert bzw. übergeben wird, um die Auflösung zu erhöhen. Sowie dies hierin verwendet wird, beinhaltet der Begriff „analog-zu-digital Wandler” einen Komparator und ebenso irgendeinen multibit analog-zu-digital Wandler.
Bei einigen Ausführungsformen ist der Analogfilter 268 ein einzelner Integrator, welcher den Schaltkreis 260 derart aussehen lässt, dass dieser ähnlich einem Sigma-Delta Wandler einer ersten Ordnung ist. Allerdings kann irgendeine Anzahl von Integratoren verwendet werden, wobei auf diese Weise der Schaltkreis 260 ähnlich einem Sigma-Delta Wandler sein kann, welcher eine Ordnung größer als eins aufweist.
Der Betrieb des Schaltkreises 260 wird nachstehend in Verbindung mit den 11 und 12 beschrieben werden.
Nunmehr bezugnehmend auf 12 weist ein Graph 280 eine Horizontalachse mit einer Skala in Einheiten von Werten des Indexwertsignals 270a der 11 auf, unter der Annahme, dass das Indexwertsignal 270a einen Bereich von 5 Bit aufweist (32 Werte). Es sollte verstanden werden, dass jeder Indexwert einer Auswahl eines entsprechenden der vertikalen Hallelemente innerhalb eines CVH Abtastelements entspricht. Der Graph 280 weist ebenso eine Vertikalachse mit einer Skala in Einheiten einer Amplitude in beliebigen Einheiten des vor verarbeiteten Signals 266a der 11, beispielsweise Millivolt, auf. Der Graph 280 beinhaltet Datenpunkte, von denen der Datenpunkt 282 nur ein Beispiel ist. Ein Sinus 284 ist enthalten, um ein Idealverhalten der Datenpunkte zu zeigen. In 12 sind keine Offsetspannungen gezeigt.
Von der nachstehenden Diskussion wird verstanden werden, dass der Schaltkreis 260 der 11, für ein stationäres Magnetfeld, nicht alle der Datenpunkte, welche in 12 gezeigt sind, sowohl sequentiell oder zur gleichen Zeit erzeugt, d. h., der Schaltkreis 260 wählt nicht alle der vertikalen Hallelemente innerhalb des CVH Abtastelements entweder sequentiell oder zur gleichen Zeit aus. Sondern sucht der Schaltkreis 260 bei einem stationären Magnetfeld nur einen der Datenpunkte aus, d. h., einen Wert des vor verarbeiteten Ausgangssignals 266a, d. h., ein ausgewähltes vertikales Hallelement innerhalb des CVH Abtastelements (oder, in Übereinstimmung mit den 5 und 7–10, eine teilweise Inversion bzw. Umkehrung oder Summation der Halleffektelemente innerhalb des CVH Abtastelements), und der eine Datenpunkt ist indikativ für eine Richtung des Magnetfelds, welches durch den Schaltkreis 260 abgetastet wird. Dies wird durch das nachstehende Beispiel weiter beschrieben.
Aus der Inspektion der Datenpunkte wird verstanden werden, dass die vertikalen Hallelemente mit der Nummer 12 und der Nummer 28 am empfindlichsten für ein Magnetfeld sind (oder, in Übereinstimmung mit den 5 und 7–10, teilweise Inversionen oder Summationen der Indexwerte 12 und 28). Auf diese Weise stehen die vertikalen Hallelemente 12 und 28, oder genauer, die Linien, die zwischen den vertikalen Hallelementkontakten der vertikalen Hallelemente 12 und 28 gezeichnet werden, fast senkrecht auf dem abgetasteten Magnetfeld. In ähnliche Weise sind die vertikalen Hallelemente 24 fast parallel zu dem Magnetfeld und erzeugen annähernd einen Nullausgang. In anderen Worten weist das abgetastete Magnetfeld eine Ausrichtung von 45 Grad relativ zu dem Magnetfeldabtastelement mit der Nummer 0 auf.
Der Schaltkreis, beispielsweise der Schaltkreis 260 der 11, kann ein Choppen beinhalten oder auch nicht. In ähnliche Weise können die Datenpunkte der 12 für ein Choppen repräsentativ sein oder auch nicht.
Die Nulldurchgänge der Datenpunkte der 12 repräsentieren, dass es zwei Mittelwerte gibt, die für das Indexwertsignal erzielt werden können, d. h., Indexwerte k, namentlich 4,5 und 20,5, die durch den Schaltkreis 260 beispielsweise für das stationäre Magnetfeld, welches in 45 Grad ausgerichtet ist, erreicht werden können. So scheint es, dass der Schaltkreis 260 doppeldeutige Ergebnisse vorsehen kann, von denen nur eins korrekt ist, so ist dies auch in Bezug auf die Ausrichtung des Magnetfelds für irgendein stationäres Magnetfeld der Fall. Allerdings wird aus der nachstehenden Diskussion verstanden werden, dass der Schaltkreis 260 sich derart verhalten wird, dass dieser in Richtung des Indexwerts 4,5 konvergiert, und dass dieser von dem Indexwert von 20,5 divergiert.
Um die vorstehende Doppeldeutigkeit zu erläutern, wird angenommen, dass das integrierte Signal 268a der 11 bei einem Zeitpunkt t = 0 derart ist, dass das Ausgangssignal von dem analog-zu-digital Wandler 270, d. h., der Indexwert des Indexwertsignals 270a, gleich 18 ist, welches dem Datenpunkt „a” der 12 entspricht. Bei dem Indexwert 18 ist das vorverarbeitete Ausgangssignal 266a der 11 negativ. Auf diese Weise tendiert das integrierte Signal 268a der 11 dahin, negativer zu sein, was dahin tendiert, dass dieses den Indexwert des Indexwertsignals 270a der 11 verringert, und was dahin tendiert, dass vor verarbeitete Ausgangssignal 266a und die assoziierten Datenpunkte, welche in 12 gezeigt sind, zu verringern. Auf diese Weise bewegt sich der Wert des Indexwertsignals 270a von einem Punkt „a” in Richtung eines Punkts „b”, wobei sich dieser eventuell derart niederschlägt, dass dieser zwischen den Punkten „e” und „f” wechselt. Falls der Schaltkreis den Datenpunkt „d” erreicht, wird dieser dahin zurück tendieren, dass dieser zwischen den Punkten „e” und „f” wechselt.
Obwohl es scheint, dass das vorstehende Beispiel konvergiert, tritt eine Konvergenz zu dem gleichen finalen Wert des Indexwertsignals 270a nicht von jedem Startpunkt auf. Dies ist in Verbindung mit 13 gezeigt und beschrieben.
Während vorstehend stationäre Magnetfelder beschrieben sind, so sollte es verstanden werden, dass eine Phase der Sinuswelle, auf der die Datenpunkte liegen, bei einem drehenden Magnetfeld dahin tendieren, dass diese in Phase rotieren. Entsprechend wird der Schaltkreis 260 der 11 kontinuierlich versuchen, neue Werte des Indexwertsignals 270a zu finden, die einen Nulldurchgang (oder einen Durchgang durch irgendeinen gewünschten vorbestimmten Wert) der Datenpunkte repräsentieren. Auf diese Weise wird das Indexwertsignal 270a bei einem drehenden Magnetfeld kontinuierlich neue Werte annehmen, wobei jeder einen Winkel des Magnetfelds bei dem Zeitpunkt, bei dem der Datenpunkt erzeugt wird, repräsentiert.
Nunmehr bezugnehmend auf 13 unter Verwendung des vorstehenden Beispiels, jedoch beginnend an einem neuen Punkt „a” = 22, ist bei dem neuen Punkt „a” das vor verarbeitete Ausgangssignal 266a positiv. Auf diese Weise tendiert das integrierte Signal 268a der 11 dahin, positiver zu sein. Daher werden sich das Indexwertsignal 270a und das zugehörige vorverarbeitete Signal 266a nach oben durch die Datenpunkte „b”, „c” bewegen, und werden eventuell bei einem Datenpunkt „d” stehen bleiben, wobei dieser Datenpunkt die Ausrichtung des Magnetfelds nicht repräsentiert.
Während der Schaltkreis 260 der 11 im Allgemeinen für einige Anwendungen geeignet sein kann, können auf diese Weise andere Nachverarbeitungsschaltkreise verwendet werden, wenn diese mit einem CVH Abtastelement verwendet werden, um Drehungen des Magnetfelds über 360° hinaus abzutasten, beispielsweise Schaltkreise und Technologien, welche nachstehend in Verbindung mit den 14 und 15 gezeigt und beschrieben sind.
Nunmehr bezugnehmend auf 14 beinhaltet ein Schaltkreis 320 einen Vorverarbeitungsschaltkreis 322a, welcher mit einem Nachverarbeitungsschaltkreis 322b gekoppelt ist. Der Vorverarbeitungsschaltkreis 322a kann der gleiche wie oder ähnlich zu irgendeinem der Vorverarbeitungsschaltkreise sein, welche vorstehend in Verbindung mit den 3, 4 oder 5 beschrieben sind. In ähnliche Weise kann der Nachverarbeitungsschaltkreis 322b der gleiche wie oder ähnlich zu irgendeinem der Nachverarbeitungsschaltkreise, welche vorstehend in Verbindung mit den 3, 4 und 5 beschrieben sind, sein.
Im Gegensatz zu dem Nachverarbeitungsschaltkreis 322b der 11 hängt der Nachverarbeitungsschaltkreis 322b nicht bei einem Wert fest, der das Eingangsmagnetfeld nicht repräsentiert.
Der Vorverarbeitungsschaltkreis 322a und der Nachverarbeitungsschaltkreis 322b sind mit einer Anordnung gekoppelt, die ähnlich einem Sigma-Delta Modulator ist. Der Nachverarbeitungsschaltkreis kann beispielsweise einen analogen Filter 328 (Integrator, hier als Integrator mit einem geschalteten Kondensator gezeigt), der derart gekoppelt ist, dass dieser das vorverarbeitete Signal 326a empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein integriertes Signal 328a erzeugt. Der Nachverarbeitungsschaltkreis 322b kann ebenso einen analog-zu-digital Wandler 332 beinhalten, der derart gekoppelt ist, dass dieser das integrierte Signal 328a empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein gewandeltes Signal 332a erzeugt.
Im Gegensatz zu dem Nachverarbeitungsschaltkreis 262b der 11 kann der Nachverarbeitungsschaltkreis 322b einen Moduloschaltkreis 334 beinhalten, der derart gekoppelt ist, dass dieser das gewandelte Signal 332a empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein Modulosignal 334a erzeugt, welches dem Indexwertsignal 334a entspricht, das durch den Vorverarbeitungsschaltkreis 322a empfangen wird, und welches einem Winkelausgangssignal 334a entspricht (d. h., einem x-y Winkelsignal), welches einen Winkel eines abgetasteten Parameters repräsentieren kann, z. B. einen Winkel eines Magnetfelds.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Schaltkreis 320 ebenso einen anderen Filterschaltkreis beinhalten, beispielsweise einen Dezimierungsfilterschaltkreis 336, der derart gekoppelt ist, dass dieser das Indexwertsignal 334a empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein gefiltertes Ausgangssignal 336a erzeugt. Der Filter 336 kann verwendet werden, um die Ausgänge zu mitteln, um eine höhere Auflösung vorzusehen, als die Anzahl der Wahlmöglichkeiten für den Indexwert k, welcher durch die Natur des CVH Abtastelements bestimmt wird. Ein Dezimierungsfilter kann vorzuziehen sein, weil Ausgangssamples im Allgemeinen nicht so schnell wie die Updaterate für den Indexwert k benötigt werden, und der Filter 336 kann viel einfacher sein, falls dieser ein Dezimierungsfilter ist.
Der Moduloschaltkreis 334 kann ebenso derart konfiguriert sein, dass dieser ein sogenanntes „Über-Bereichssignal” 334b erzeugt. Ein Addierschaltkreis 336, welcher ebenso aus geschalteten Kondensatoren ausgebildet werden kann, kann derart gekoppelt sein, dass dieser das Über-Bereichssignal 334 empfängt, und dieser kann derart konfiguriert sein, dass dieser ein Schrittsignal 322 bzw. ein Stufensignal 322 erzeugt, das indem Filterschaltkreis mit den geschalteten Kondensatoren 328 aufsummiert wird.
Bei einigen Ausführungsformen weist das Indexwertsignal 334a M + 1 Bit auf (im Vergleich zu den M Bits des Indexwertsignals 270a der 11).
Der Bereich des analog-zu-digital Wandlers 332 ist größer als der Bereich des analog-zu-digital Wandlers 270 der 11, so dass der analog-zu-digital Wandler 332 ohne eine Sättigung abtasten kann, wenn dessen Eingang über den normalen Bereich der 11 hinausgeht. Bei einigen Ausführungsformen ist der Bereich des analog-zu-digital Wandlers 332 um 1 Bit größer, als der Bereich des analog-zu-digital Wandlers 270. Allerdings kann bei anderen Ausführungsformen der Bereich des analog-zu-digital Wandlers 332 um mehr als ein Bit oder um weniger als 1 Bit größer sein, als der Bereich des analog-zu-digital Wandlers 270.
Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet der analoge Filter 328 einen einzelnen Integrator, welcher den Schaltkreis 320 derart gestalten würde, dass dieser ähnlich einem Sigma-Delta Wandler der ersten Ordnung ist. Allerdings kann irgendeine Anzahl von Integratoren verwendet werden, wobei auf diese Weise der Schaltkreis 320 ähnlich wie ein Sigma-Delta Wandler mit einer Ordnung größer als 1 sein kann.

Der Betrieb des Moduloschaltkreises kann aus der nachstehenden Tabelle 1 verstanden werden. Tabelle 1

Bereich des gewandelten Signals (Z) (332a)	Wert des Indexwertsignals (k) (334a)	Effekt des Über-Bereichssignals (334b)
Z < 0	k = Z + 32	Addiere Vref zu Int. sig. 328a
0 ≤ Z < 32	k = Z	keiner
Z ≥ 32	k = Z – 32	Subtrahiere Vref von dem Int. sig. 328a

Addieren oder Subtrahieren von Vref von dem gefilterten Signal 328a ändert den resultierten Wert k des Indexwertsignals 334a nicht, jedoch verursacht das Addieren oder Subtrahieren, dass das integrierte Signal 328a vermeidet, dass dieses ohne Grenzen wächst.
Ein Gesamtbetrieb des Schaltkreises 320 ist nachstehend in Verbindung mit 15 beschrieben.
Nunmehr bezugnehmend auf 15 weist ein Graph 350 eine Horizontalachse mit einer Skala in Einheiten von Werten des Indexwertsignals 334a der 14 auf, unter der Annahme, dass das Indexwertsignal 334a einen Bereich von 5 Bit (32 Werte) aufweist. Es sollte verstanden werden, dass ein Indexwert einer Auswahl von einem der vertikalen Hallelemente innerhalb des CVH Abtastelements entspricht (oder, in Übereinstimmung mit den 5 und 7–10, einer teilweisen Inversion und Summation der Halleffektelemente innerhalb des CVH Abtastelements). Der Graph 350 weist ebenso eine vertikale Achse mit einer Skala in Einheiten einer Amplitude in beliebigen Einheiten des vor verarbeiteten Signals 326a der 11, z. B. in Millivolt. Der Graph 350 beinhaltet Datenpunkte, von denen die Daten 352 nur ein Beispiel sind. Eine Sinuswelle 354 ist beinhaltet, um ein Idealverhalten der Datenpunkte zu zeigen. Offsetspannungen sind in 15 nicht gezeigt.
So wie dies vorstehend in Verbindung mit 3 beschrieben ist, ist der Vorverarbeitungsschaltkreis 322a derart gekoppelt, dass dieser die Abtastelementsignale 334 empfängt, beispielsweise die Magnetfeldabtastelementsignale, und dieser ist derart gekoppelt, dass dieser ein Indexwertsignal 334a empfängt, und dieser ist derart konfiguriert, dass dieser ein vor verarbeitetes Signal 326a erzeugt. Der Nachverarbeitungsschaltkreis 322b ist derart gekoppelt, dass dieser das vorverarbeitete Signal 326a empfängt, und dieser ist derart konfiguriert, dass dieser das Indexwertsignal 334a erzeugt.
Von der vorstehenden und nachstehenden Diskussion wird es verstanden werden, dass der Schaltkreis 320 der 14 nicht alle der in 15 gezeigten Datenpunkte bei einem stationären Magnetfeld sowohl sequentiell oder zu dem gleichen Zeitpunkt erzeugt, d. h., der Schaltkreis 320 wählt nicht alle der vertikalen Hallelemente innerhalb des CVH Abtastelements entweder sequentiell oder zur gleichen Zeit aus. Sondern sucht der Schaltkreis 320 bei einem stationären Magnetfeld nur einen der Datenpunkte, d. h., einen Wert des vor verarbeiteten Ausgangssignals 326a, d. h., ein ausgewähltes vertikales Hallelement innerhalb des CVH Abtastelements, und der eine Datenpunkt ist integrativ für eine Richtung des Magnetfelds, das durch den Schaltkreis 320 abgetastet wird. Dies wird durch das nachstehende Beispiel weiter beschrieben.
Aus der Inspektion der Datenpunkte, wie die Graphen der 12 und 13, wird es wiederum verstanden werden, dass die vertikalen Hallelemente mit der Nummer 12 und der Nummer 28 am empfindlichsten gegenüber einem Magnetfeld sind (oder in Übereinstimmung mit den 5 und 7–10, teilweise Inversionen und Summationen mit den Indexwerten 12 und 28). Auf diese Weise stehen die vertikalen Hallelemente 12 und 28, oder vielmehr Linien, die zwischen den vertikalen Hallelementkontakten der vertikalen Hallelemente 12 und 28 gezeichnet werden, annähernd senkrecht auf dem abgetasteten Magnetfeld. In ähnliche Weise sind die vertikalen Hallelemente 4 und 22 annähernd parallel zu dem Magnetfeld und erzeugen annähernd einen Nullausgang. In anderen Worten weist das abgetastete Magnetfeld eine Ausrichtung auf, die 45 Grad relativ zu dem Magnetfeldabtastelement mit der Nummer 0 liegt.
Der Schaltkreis, beispielsweise der Schaltkreis 320 der 14, kann ein Choppen enthalten oder nicht. In ähnliche Weise können die Datenpunkte der 15 das Choppen repräsentieren oder nicht.
Die Datenpunkte der 15 repräsentieren, dass es nur einen Mittelwert für das Indexwertsignal gibt, d. h., den Indexwert k, namentlich 4, 5 (d. h., ein Toggeln bzw. Umschalten zwischen den Punkten bei k = 4 und k = 5), der durch den Schaltkreis 320 beispielsweise für das stationäre Magnetfeld, welches in 270 Grad ausgerichtet ist, erzielt werden kann. Auf diese Weise kann der Schaltkreis 320 nicht uneindeutige bzw. eindeutige Ergebnisse in Bezug auf die Ausrichtung des Magnetfelds für irgendein stationäres Magnetfeld vorsehen, und bleibt nicht bei einem falschen Punkt „festhängen”, sowie dies vorstehend in Verbindung mit 13 beschrieben ist.
Um das vorstehende verbesserte Verhalten zu beschreiben, sei angenommen, dass das integrierte Signal 328a der 15 bei einem Zeitpunkt t = 0 solchermaßen ist, dass das Ausgangssignal von dem analog-zu-digital Wandler 332a gleich 22 ist (d. h., das vertikale Hallelement 22 ist ausgewählt), welches einem Datenpunkt „a” der 13 entspricht, welcher ähnlich dem Datenpunkt „a” der 13 ähnlich ist. Bei dem Punkt „a” ist das Ausgangssignal 326a positiv. Auf diese Weise wird das integrierte Signal 328a der 15 dahin tendieren, positiver zu sein. Daher wird sich das gewandelte Signal 332a dahin tendieren, nach oben durch die Datenpunkte „b”, „c” bewegen, wird jedoch nicht bei dem Datenpunkt „d” der 12 hängen bleiben. Anstelle dessen überschreitet gemäß der Tabelle 1 das gewandelte Signal 332a einen Wert von 32, wobei das Über-Bereichssignal 334b eine Subtraktion verursachen wird, die bei dem Filterschaltkreis 328 auftreten wird, wobei dies verursacht, dass die Datenpunkte von „c” zu einem neuen Datenpunkt „d” springen. Nachdem einmal der Datenpunkt „d” erreicht ist, arbeitet der Schaltkreis sowie vorstehend in Verbindung mit 12 beschrieben, und der Schaltkreis 320 wird wiederum einen Toggelpunkt bzw. einen Umschaltpunkt zwischen den Punkten „e” und „f” finden.
Nunmehr bezugnehmend auf 16 beinhaltet ein Graph 370 eine Horizontalachse mit einer Skala in Einheiten einer Samplezahl, welcher einer Zahl eines Samples (d. h., einem Zeitindex) des Indexwertsignals 334a der 14 entspricht. Der Graph 370 beinhaltet ebenso eine Vertikalachse mit einer Skala in Einheiten der Drehposition k, d. h., dem konvergierten Indexwert des Indexwertsignals 334a.
Die Graphen 370 beinhalten ein Signal 372, das das Indexwertsignal 334a der 14 repräsentiert, wobei dieses im Allgemeinen zwischen den Werten 4 und 5 aus den vorstehend diskutierten Gründen wechselt bzw. toggelt.
Der Graph 370 beinhaltet ebenso ein Signal 374, welches das gefilterte Ausgangssignal 336a der 14 repräsentiert, welches sich bei oder in der Nähe eines Wertes von 4,5 festsetzt bzw. einpegelt, wobei der exakte Wert von einer Anzahl des Auftretens des Werts 4 im Vergleich zu einer Anzahl des Auftretens der Nummer 5 in dem Indexwertsignal 372 abhängt. Auf diese Weise sollte klar sein, dass das Signal 336a der 14 ein geglättetes Signal mit einer geringeren Schwankung als das Indexwertsignal 334a aufgrund beispielsweise des Betriebs eines Dezimierungsfilters, so wie der Dezimierungsfilter 336a, sein kann.
Nunmehr bezugnehmend auf 17 kann ein Schaltkreis 390 einen x Kanal, welcher von einem x-Achsenmagnetfeldsensor 392 abgeleitet ist und einen y Kanal beinhalten, der von einem y-Achsenmagnetfeldsensor 402 abgeleitet ist.
Der x-Achsenmagnetfeldsensor 392 ist derart konfiguriert, dass dieser ein Magnetfeldsignal 392a erzeugt, welches auf eine Komponente eines Magnetfelds in einer x Richtung reagiert. Der y-Achsenmagnetfeldsensor 402 ist derart konfiguriert, dass dieser ein Magnetfeldsignal 402a erzeugt, welches auf eine Komponente des Magnetfelds in einer y Richtung reagiert, welche zu der x Richtung orthogonal ist.
Der x Kanal beinhaltet einen Verstärker 394, der derart gekoppelt ist, dass dieser das Magnetfeldsignal 392a empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein verstärktes Signal 394a erzeugt. Der x Kanal beinhaltet ebenso einen Filterschaltkreis 396, der derart gekoppelt ist, dass dieser das verstärkte Signal 394 erzeugt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein gefiltertes Signal 396a erzeugt. Der x Kanal beinhaltet ebenso einen analog-zu-digital Wandler 398, der derart gekoppelt ist, dass dieser das gefilterte Signal 396a empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein gewandeltes Signal 398a erzeugt, welches ein Digitalsignal mit irgendeiner Anzahl von Bits ist.
In ähnliche Weise beinhaltet der y Kanal einen Verstärker 404, der derart gekoppelt ist, dass dieser das Magnetfeldsignal 402a empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein verstärktes Signal 404a erzeugt. Der y Kanal beinhaltet ebenso einen Filterschaltkreis 406, der derart gekoppelt ist, dass dieser das verstärkte Signal 404a empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein gefiltertes Signal 406a erzeugt. Der y Kanal beinhaltet ebenso einen analog-zu-digital Wandler 408, der derart gekoppelt ist, dass dieser das gefilterte Signal 406a empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein gewandeltes Signal 408a erzeugt, welches ein Digitalsignal mit irgendeiner Anzahl von Bits ist.
Ein Arkustangensschaltkreis 404 ist derart gekoppelt, dass dieser die zwei gewandelten Signale 398a, 408a empfängt, und dieser ist derart konfiguriert, dass dieser einen Arkustangens der zwei gewandelten Signale als ein Ausgangssignal 400a erzeugt, welches eine Ausrichtung des Magnetfelds in der x-y Ebene repräsentiert, in welcher der x Sensor und ein y Sensor 392, 402 jeweils empfindlich sind.
Ein Graph 410 weist einen Vektor auf, welcher das gewandelte Signal 398a repräsentiert. Ein Graph 412 weist einen Vektor auf, welcher das gewandelte Signal 408a repräsentiert. Ein Graph 414 weist einen Vektor auf, welcher den Arkustangens der gewandelten Signale 398a, 408a repräsentiert.
Nunmehr bezugnehmend auf 18 kann ein anderer Schaltkreis 420 einen x Kanal, welcher von einem x-Achsenmagnetfeldsensor 424 abgeleitet ist, und einen y Kanal beinhalten, welcher von einem y-Achsenmagnetfeldsensor 428 abgeleitet ist.
Der x-Achsenmagnetfeldsensor 424 ist derart konfiguriert, dass dieser ein Magnetfeldsignal 424a erzeugt, welches auf eine Komponente eines Magnetfelds in einer x Richtung reagiert. Der y-Achsenmagnetfeldsensor 428 ist derart konfiguriert, dass dieser ein Magnetfeldsignal 428a erzeugt, welches auf eine Komponente des Magnetfelds in einer y Richtung reagiert, welche orthogonal zu der x Richtung ist.
Der Schaltkreis 420 beinhaltet einen Schalt-Schaltkreis mit Schaltern 426, 430. Der Schalt-Schaltkreis ist derart gekoppelt, dass dieser das Magnetfeldsignal 424a und eine invertierte Version des Magnetfeldsignals 428a empfängt. Die Schalter 426, 430 arbeiten abwechselnd, wobei dies in einem Signal 432 resultiert, welches ähnlich dem vor verarbeiteten Signal 64a der 3 ist. Es wird erkannt werden, dass die Schalter 426, 430 ähnlich dem Vorverarbeitungsschaltkreis 64 der 3 sind, und dass diese ähnlich dem Schalt-Schaltkreis der 6 sind.
Der Schaltkreis 420 beinhaltet ebenso einen Filterschaltkreis 434, der derart gekoppelt ist, dass dieser das Signal 432 empfängt, der derart konfiguriert ist, dass dieser ein integriertes Signal 434a erzeugt. Ein Komparator 436 ist derart gekoppelt, dass dieser das integrierte Signal 434a empfängt, und dieser ist derart konfiguriert, dass dieser ein Vergleichssignal 438 erzeugt. Die Schalter 426, 430 sind derart gekoppelt, dass diese das Vergleichssignal 438 empfangen. Das Vergleichssignal 438 ist ähnlich dem Indexwertsignal 66a der 3, oder ähnlich dem Indexwertsignal 92b der 4.
Es kann beobachtet werden, dass ein Schaltkreisabschnitt 422 ähnlich einem Schaltkreisabschnitt 262 der 11 ist. Ein Nullzählerschaltkreis 440 und ein Einszählerschaltkreis 442 sind derart gekoppelt, dass diese das Vergleichssignal 438 empfangen. Der Nullzählerschaltkreis 440 ist derart konfiguriert, dass dieser ein Signal 440a erzeugt, welches eine Zahl der Anzahl der Nullen des Vergleichssignals 438 in einer vorbestimmten Zeitdauer repräsentiert. In ähnliche Weise ist der Einszählerschaltkreis 442 derart konfiguriert, dass dieser ein Signal 442a erzeugt, welches eine Zahl bzw. Zählung der Anzahl von Einsen indem Vergleichssignal 438 in der vorbestimmten Zeitdauer repräsentiert.
Ein Arkustangensschaltkreis 446 ist derart gekoppelt, dass dieser die Signale 440a, 442a empfängt, und dieser ist derart konfiguriert, dass dieser einen Arkustangens der zwei Signale als ein Ausgangssignal 446a erzeugt, welches eine Ausrichtung des Magnetfelds in einer x-y Ebene repräsentiert, in welcher der x Sensor und ein y Sensor 424, 428 jeweils empfindlich sind.
Es sollte erkannt werden, dass der Schaltkreis 420 derart tätig ist, dass dieser Werte von dem Signal 438 solchermaßen auswählt, dass ein Mittel des Signals 432 über die Zeit 0 ist. Der Arkustangens der Anzahl von Nullen geteilt durch die Anzahl der Einsen repräsentiert den Eingangswinkel, vorausgesetzt, der Winkel verbleibt zwischen 0 und 90 Grad. Andere Schaltanordnungen und andere ähnliche Schaltkreise können verwendet werden, um Winkel von 90 bis 360 Grad aufzulösen.
Ein Graph 484 weist einen Vektor auf, der einen Wert des Signals 440a repräsentiert. Ein Graph 450 weist einen Vektor auf, welcher einen Wert des Signals 442a repräsentiert. Ein Graph 452 weist einen Vektor auf, welcher den Arkustangens der Signale 398a, 408a repräsentiert.
Es wird verstanden werden, dass die Schaltkreise 390, 420 jeweils der 17 und 18 Kompassschaltkreise vorsehen können, welche verwendet werden, um eine Richtung des Erdmagnetfelds in einer Ebene anzugeben, welche tangential zu einer Oberfläche der Erde liegt, oder in irgendeiner anderen Ebene.
Der Schaltkreis 420 der 18 weist einen Vorteil gegenüber dem Schaltkreis 390 der 17 auf. Namentlich weist der Schaltkreis 390 der 17 zwei Signalpfade auf, welche zueinander in Gewinn und Phase angepasst sein müssen, um eine Genauigkeit zu erreichen, wobei dies in einem komplexeren Schaltkreis resultiert. Im Gegensatz dazu weist der Schaltkreis 420 der 8 einen geteilten bzw. gemeinsamen Signalpfad auf, wobei dies eine mögliche Fehlanpassung in den Messungen der x und y Sensoren eliminiert.
Während die Schaltkreise 390, 420 Magnetfeldabtastelemente zeigen, können die Schaltkreise 390, 420 mit irgendeiner Art von Abtastelementen oder mit irgendeiner Art von Messvorrichtungen verwendet werden, welche Richtungsantworten aufweisen. Während vorstehend Schaltkreise und Techniken beschrieben sind, die Schaltkreistopologien verwenden, die derart beschrieben sind, dass diese einem Sigma-Delta Wandler ähnlich sind, sollte verstanden werden, dass andere Schaltkreistopologien verwendet werden können, welche ein Indexwertsignal ähnlich den Indexwertsignalen, welche in Verbindung mit den 3–5, 11, 14, 17 und 18 beschrieben sind, erzeugen kann, wobei jeder davon einen analog-zu-digital Wandler aufweist, um ein Indexwertsignal zu erzeugen. Bei einigen Ausführungsformen ist der analog-zu-digital Wandler ein Komparator mit einem Ausgang von einem Bit.
Alle hierin zitierten Referenzen werden hierin hiermit durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen.
Nachdem nunmehr bevorzugte Ausführungsformen beschrieben sind, welche dazu dienen, verschiedene Konzepte, Strukturen und Techniken zu illustrieren, welche Gegenstand dieses Patents sind, wird es nun für den Fachmann klar werden, dass andere Ausführungsformen, welche diese Konzepte, Strukturen und Techniken beinhalten, verwendet werden können. Entsprechend wird mitgeteilt, dass der Umfang des Patents nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein sollte, sondern sollte dieser nur durch den Umfang der Ansprüche definiert sein.

Claims

Elektronischer Schaltkreis, aufweisend: eine Mehrzahl von Messvorrichtungen, um eine entsprechende Mehrzahl von Messvorrichtungssignalen zu erzeugen, wobei jedes der Mehrzahl der Messvorrichtungssignale eine entsprechende Größe aufweist, welche auf einen Winkel einer Richtung eines abgetasteten Parameters bezogen ist; einen Vorverarbeitungsschaltkreis, der derart gekoppelt ist, dass dieser ein Signal empfängt, welches die Mehrzahl der Messvorrichtungssignal repräsentiert, und der derart gekoppelt ist, dass dieser einen Indexwert empfängt, der eine Auswahl von einer oder mehreren Messvorrichtungen aus der Mehrzahl der Messvorrichtungen identifiziert, und der derart konfiguriert ist, dass dieser sowohl ein erstes vorverarbeitetes Ausgangssignal, welches ein Ausgewähltes oder mehrere Ausgewählte der Mehrzahl der Messvorrichtungssignale repräsentiert, welche in Übereinstimmung mit dem Indexwert ausgewählt werden, als auch ein zweites vorverarbeitetes Ausgangssignal, welches eine Summe eines ausgewählten Satzes von Signalen repräsentiert, welche die Mehrzahl der Messvorrichtungssignale repräsentieren, die in Übereinstimmung mit dem Indexwert ausgewählt sind, erzeugt; und einen Nachverarbeitungsschaltkreis, der derart gekoppelt ist, dass dieser das erste oder das zweite vorverarbeitete Ausgangssignal empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein Überschreiten eines vorbestimmten Wertes des ersten oder des zweiten vorverarbeiteten Ausgangssignals auf den Indexwert bezieht, wobei das Überschreiten des vorbestimmten Wertes den Winkel der Richtung des abgetasteten Parameters repräsentiert, und wobei der Nachverarbeitungsschaltkreis folgendes aufweist: einen analog-zu-digital Wandler, der derart gekoppelt ist, dass dieser ein Signal empfängt, welches das erste oder das zweite vorverarbeitete Ausgangssignal repräsentiert, und der derart konfiguriert ist, das dieser ein gewandeltes Digitalsignal erzeugt, wobei das gewandelte Digitalsignal dem Indexwert entspricht.
Schaltkreis gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Integrator, der derart gekoppelt ist, dass dieser das erste oder das zweite vorverarbeitete Ausgangssignal empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein integriertes Signal erzeugt, wobei der analog-zu-digital Wandler derart gekoppelt ist, dass dieser das integrierte Signal empfängt, und dieser derart konfiguriert ist, dass dieser das gewandelte Digitalsignal in Übereinstimmung mit dem integrierten Signal erzeugt.
Schaltkreis gemäß Anspruch 2, wobei der Nachverarbeitungsschaltkreis ferner einen Digitalfilter beinhaltet, der derart gekoppelt ist, dass dieser das gewandelte Digitalsignal empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser das gewandelte Digitalsignal filtert, um ein gefiltertes Digitalsignal vorzusehen, welches einen Winkel der Richtung des abgetasteten Parameters repräsentiert.
Schaltkreis gemäß Anspruch 3, wobei der Digitalfilter einen Dezimierungsfilter aufweist.
Schaltkreis gemäß Anspruch 2, wobei der Nachverarbeitungsschaltkreis ferner folgendes aufweist: einen Zählerschaltkreis, der derart gekoppelt ist, dass dieser das gewandelte Digitalsignal empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser jeweils erste und zweite Zählwerte erzeugt, die einer Zählung einer Anzahl der Auftretens einer Null und einer Eins in dem letzten signifikanten Bit des gewandelten Digitalsignals innerhalb einer Zeitdauer entsprechen; und einen Vergleichsschaltkreis, der derart konfiguriert ist, dass dieser den ersten Zählwert mit dem zweiten Zählwert vergleicht, und der derart konfiguriert ist, dass dieser einen Zählvergleichswert erzeugt, der den Winkel der Richtung des abgetasteten Parameters repräsentiert.
Schaltkreis gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Integrator, der derart gekoppelt ist, dass dieser das erste oder das zweite vorverarbeitete Ausgangssignal empfängt, und der derart konfiguriert, ist dass dieser ein integriertes Signal erzeugt, wobei der analog-zu-digital Wandler derart gekoppelt ist, dass dieser das integrierte Signal empfängt, und dieser derart konfiguriert ist, dass dieser das gewandelte Digitalsignal als ein multibit gewandeltes Digitalsignal in Übereinstimmung mit dem integrierten Signal erzeugt; und einen Moduloschaltkreis, der derart gekoppelt ist, dass dieser das multibit gewandelte Digitalsignal empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser einen vorbestimmten Wert entsprechend zu oder von dem multibit gewandelten Digitalsignal in Abhängigkeit davon addiert oder subtrahiert, ob sich das multibit gewandelte Digitalsignal jeweils unter oder über einem vorbestimmten Wertebereich befindet, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein multibit Modulodigitalsignal erzeugt, wobei das multibit Modulodigitalsignal dem Indexwert entspricht.
Schaltkreis gemäß Anspruch 6, wobei der Nachverarbeitungsschaltkreis ferner einen Digitalfilter aufweist, der derart gekoppelt ist, dass dieser das digitale multibit Modulosignal empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser das digitale multibit Modulosignal filtert, um ein gefiltertes Digitalsignal vorzusehen, welches den Winkel der Richtung des abgetasteten Parameter repräsentiert.
Schaltkreis gemäß Anspruch 7, wobei der Digitalfilter einen Dezimierungsfilter aufweist.
Schaltkreis gemäß Anspruch 1, wobei die Mehrzahl der Messvorrichtungen eine Mehrzahl von vertikalen Hallelementen aufweist, welche in der zirkulären vertikalen Hallelement (CVH) Struktur auf einem gemeinsamen Implantierungsbereich in eine gemeinsamen Substrat angeordnet sind, und wobei der abgetastete Parameter ein Magnetfeld ist.
Schaltkreis gemäß Anspruch 9, ferner aufweisen: einen Integrator, der derart gekoppelt ist, dass dieser das erste oder das zweite vorverarbeitete Ausgangssignal empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein integriertes Signal erzeugt, wobei der analog-zu-digital Wandler derart gekoppelt ist, dass dieser das integrierte Signal empfängt, und dieser derart konfiguriert ist, dass dieser das gewandelte Digitalsignal in Übereinstimmung mit dem integrierten Signal erzeugt.
Schaltkreis gemäß Anspruch 11, wobei der Nachverarbeitungsschaltkreis ferner einen Digitalfilter aufweist, der derart gekoppelt ist, dass dieser das gewandelte Digitalsignal empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser das gewandelte Digitalsignal filtert, um ein gefiltertes Digitalsignal vorzusehen, welches den Winkel der Richtung des Magnetfelds repräsentiert.
Schaltkreis gemäß Anspruch 11, wobei der Digitalfilter einen Dezimierungsfilter aufweist.
Schaltkreis gemäß Anspruch 9, ferner aufweisend: einen Integrator, der derart gekoppelt ist, dass dieser das erste oder das zweite vorverarbeitete Ausgangssignal empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser ein integriertes Signal erzeugt, wobei der analog-zu-digital Wandler derart gekoppelt ist, dass dieser das integrierte Signal empfängt, und dieser derart konfiguriert ist, dass dieser das gewandelte Digitalsignal als ein multibit gewandeltes Digitalsignal in Übereinstimmung mit dem integrierten Signal erzeugt; und einen Moduloschaltkreis, der derart gekoppelt ist, dass dieser das multibit gewandelte Digitalsignal empfängt, wobei dieser derart konfiguriert ist, dass dieser einen vorbestimmten Wert zu oder von dem multibit gewandelten Digitalsignal in Abhängigkeit davon addiert oder subtrahiert, ob sich das multibit gewandelte Digitalsignal jeweils unterhalb oder oberhalb eines vorbestimmten Wertebereichs befindet, und dieser derart konfiguriert ist, dass dieser ein multibit digitales Modulosignal erzeugt, wobei das multibit digitale Modulosignal dem Indexwert entspricht.
Schaltkreis gemäß Anspruch 13, wobei der Nachverarbeitungsschaltkreis ferner einen Digitalfilter aufweist, der derart gekoppelt ist, dass dieser das digitale multibit Modulosignal empfängt, und der derart konfiguriert ist, dass dieser das multibit digitale Modulosignal filtert, um ein gefiltertes Digitalsignal vorzusehen, welches den Winkel der Richtung des Magnetfelds repräsentiert.
Schaltkreis gemäß Anspruch 14, wobei der Digitalfilter einen Dezimierungsfilter aufweist.
Schaltkreis gemäß Anspruch 1, wobei die Mehrzahl der Messvorrichtungen eine Mehrzahl von Magnetfeldabtastelementen aufweist, und wobei der abgetastete Parameter ein Magnetfeld ist.
Schaltkreis gemäß Anspruch 16, wobei der Schaltkreis auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet ist, und wobei die Mehrzahl der Messvorrichtungssignale auf einen Winkel einer Richtung eines Magnetfelds reagiert.
Schaltkreis gemäß Anspruch 16, wobei die Mehrzahl der Messvorrichtungen eine Mehrzahl von vertikalen Hallelementen aufweist, welche auf dem gemeinsamen Substrat angeordnet sind.
Verfahren zur Verarbeitung einer Mehrzahl von Messvorrichtungssignalen, die durch eine Mehrzahl von Messvorrichtungen erzeugt werden, aufweisend: Empfangen eines Signals, welches die Mehrzahl der Messvorrichtungssignale repräsentiert, wobei jedes Einzelne der Mehrzahl der Messvorrichtungssignale eine entsprechende Größe aufweist, die auf einen Winkel einer Richtung eines abgetasteten Parameters bezogen ist; Empfangen eines Indexwerts, welcher eine Auswahl von einer oder mehreren Messvorrichtungen aus der Mehrzahl der Messvorrichtungen identifiziert; Erzeugen von sowohl einem ersten vorverarbeiteten Ausgangssignal, welches ein Ausgewähltes oder mehrere Ausgewählte der Mehrzahl der Messvorrichtungssignale repräsentiert, welche in Übereinstimung mit dem Indexwert ausgewählt werden, als auch von einem zweiten vorverarbeiteten Ausgangssignal, welches eine Summe eines ausgewählten Satzes von Signalen repräsentiert, die die Mehrzahl der Messvorrichtungssignale repräsentieren, welche in Übereinstimmung mit dem Indexwert ausgewählt werden; Beziehen einer Überschreitung eines vorbestimmten Werts des ersten oder des zweiten vorverarbeiteten Ausgangssignals auf den Indexwert, wobei das Überschreiten des vorbestimmen Wertes den Winkel der Richtung des abgetasteten Parameters repräsentiert, wobei das Beziehen folgendes beinhaltet: Wandeln eines Signals, welches das erste oder das zweite vorverarbeitete Ausgangssignal repräsentiert, mit einem analog-zu-digital Wandler, um ein gewandeltes Digitalsignal zu erzeugen, wobei das gewandelte Digitalsignal dem Indexwert entspricht; und wobei das Beziehen ebenso das Zurückführen des Indexwerts zu dem Schritt des Empfangens des Indexwerts beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 19, ferner aufweisend: Integrieren des ersten oder des zweiten vorverarbeiteten Ausgangssignals, um ein integriertes Signal zu erzeugen, wobei das Wandeln folgendes aufweist: Wandeln des integrierten Signals, um das gewandelte Digitalsignal zu erzeugen.
Verfahren gemäß Anspruch 20, ferner aufweisend: digitales Filtern des gewandelten Digitalsignals, um ein gefiltertes Digitalsignal vorzusehen, welches den Winkel der Richtung des abgetasteten Parameters repräsentiert.
Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei das digitale Filtern ein Dezimieren aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 20, ferner aufweisend: Erzeugen eines ersten Zählwerts, welcher einer Zählung einer Anzahl des Auftretens von einer Null in dem niedrigst-signifikanten Bit des gewandelten Digitalsignals innerhalb einer Zeitdauer entspricht; Erzeugen eines zweiten Zählwerts, welcher einer Zählung einer Anzahl des Auftretens von einer Eins in dem niedrigst-signifikanten Bit des gewandelten Digitalsignals innerhalb einer Zeitdauer entspricht; und Vergleichen des ersten Zählwerts mit dem zweiten Zählwert, um einen Zählvergleichswert zu erzeugen, der den Winkel der Richtung des abgetasteten Parameters repräsentiert.
Verfahren gemäß Anspruch 19, ferner aufweisend: Integrieren des ersten oder des zweiten vorverarbeiteten Ausgangssignals, um ein integriertes Signal zu erzeugen, wobei das Wandeln das Wandeln des integrierten Signal aufweist, um das gewandelte Digitalsignal als ein multibit gewandeltes Digitalsignal zu erzeugen; und Addieren oder Subtrahieren jeweils eines vorbestimmten Werts zu oder von dem digitalen multibit gewandelten Signal in Abhängigkeit dazu, ob das multibit gewandelte Digitalsignal sich unterhalb oder oberhalb eines vorbestimmten Wertebereichs befindet, Erzeugen eines multibit digitalen Modulosignals, wobei das multibit digitale Modulosignal dem Indexwert entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 24, ferner aufweisend das digitale Filtern des multibit digitalen Modulosignals, um ein gefiltertes Digitalsignal vorzusehen, welches den Winkel der Richtung des abgetasteten Parameters repräsentiert.
Verfahren gemäß Anspruch 25, wobei das digitale Filtern ein Dezimieren aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei die Mehrzahl der Messvorrichtungen eine Mehrzahl von vertikalen Hallelementen aufweist, welche in einer zirkularen vertikalen Hallelement (CVH) Struktur auf einem gemeinsamen Implantierungsbereich in einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind, und wobei der abgetastete Parameter ein Magnetfeld ist.
Verfahren gemäß Anspruch 27, ferner aufweisend: Integrieren des ersten oder des zweiten vorverarbeiteten Ausgangssignals, um ein integriertes Signal zu erzeugen, wobei das Wandeln folgendes aufweist: Wandeln des integrierten Signals, um das gewandelte Digitalsignal zu erzeugen.
Verfahren gemäß Anspruch 28, ferner aufweisend: digitales Filtern des gewandelten Digitalsignals, um ein gefiltertes Digitalsignal vorzusehen, welches den Winkel der Richtung des Magnetfelds repräsentiert.
Verfahren gemäß Anspruch 28, wobei das digitale Filtern ein Dezimieren aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 27, ferner aufweisend: Integrieren des ersten oder des zweiten vorverarbeiteten Ausgangssignals, um ein integriertes Signal zu erzeugen, wobei das Wandeln das Wandeln des integrierten Signals aufweist, um das gewandelte Digitalsignal als ein multibit gewandeltes Digitalsignal zu erzeugen; Addieren oder Subtrahieren jeweils eines vorbestimmten Werts zu oder von dem digitalen multibit gewandelten Signal in Abhängigkeit dazu, ob das multibit gewandelte Digitalsignal sich unterhalb oder oberhalb eins vorbestimmten Wertebereichs befindet, um ein multibit digitales Modulosignal zu erzeugen, wobei das multibit digitale Modulosignal dem Indexwert entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 31, ferner aufweisend das digitale Filtern des digitalen multibit Modulosignals, um ein gefiltertes Digitalsignal vorzusehen, welches den Winkel der Richtung des Magnetfelds repräsentiert.
Verfahren gemäß Anspruch 31, wobei das digitale Filtern ein Dezimieren aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei die Mehrzahl der Messvorrichtungen eine Mehrzahl von Magnetfeldabtastelementen aufweist, und wobei der abgetastete Parameter ein Magnetfeld ist.
Verfahren gemäß Anspruch 34, wobei die Mehrzahl der Messvorrichtungen eine Mehrzahl von vertikalen Hallelementen aufweist, welche auf dem gemeinsamen Substrat angeordnet sind.