JP2014524576A - 磁界センサによって知覚される回転の速度に応じて磁界センサを自動的に調整するための回路および方法 - Google Patents
磁界センサによって知覚される回転の速度に応じて磁界センサを自動的に調整するための回路および方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
正弦波54は、信号52の理想的な挙動をより明確に示すために提供されている。信号52は、垂直ホール素子オフセットに起因する変化を有しており、垂直ホール素子オフセットには、個々の素子のオフセット誤差に応じて素子出力信号を正弦波54に対して幾分か無作為に過剰に大きくし、あるいは過剰に小さくする傾向がある。オフセット信号誤差は望ましくない。
Claims (22)
- 対象の位置を知覚するための磁界センサであって、
第1および第2の平行主表面を有する半導体基板と、
複数の磁界知覚素子を備えた前記半導体基板の上に配置された知覚回路であって、前記複数の磁界知覚素子が、前記半導体基板の前記第1の主表面に対して平行のx−y平面内に方向成分を有する磁界に応答する個々の複数の磁界知覚素子出力信号を生成するように構成され、個々の1つまたは複数の知覚回路プログラム可能特性を有する1つまたは複数の知覚回路プログラム可能回路素子をさらに備える知覚回路と、
前記半導体基板の上に配置され、前記複数の磁界知覚素子出力信号を表す第1の中間信号を受け取るように結合され、かつ、前記x−y平面内の前記磁界の前記方向成分の角度を示すx−y角度信号を生成するように構成されたx−y方向成分回路であって、個々の1つまたは複数のx−y方向成分回路プログラム可能特性を有する1つまたは複数のx−y方向成分回路プログラム可能回路素子を備えるx−y方向成分回路と、
前記半導体基板の上に配置され、前記x−y角度信号を表す信号を受け取るように結合され、かつ、前記対象の回転速度を示す回転速度信号を生成するように構成された回転速度知覚回路であって、個々の1つまたは複数の回転速度知覚回路プログラム可能特性を有する1つまたは複数の回転速度知覚回路プログラム可能回路素子を備える回転速度知覚回路と、
前記半導体基板の上に配置され、前記回転速度信号を受け取るように結合され、かつ、前記回転速度信号の値に基づいてモジュール制御信号を生成し、それにより前記1つまたは複数の知覚回路プログラム可能特性、前記1つまたは複数のx−y方向成分回路プログラム可能特性、あるいは前記1つまたは複数の回転速度知覚回路プログラム可能特性のうちの選択された特性をプログラムするように構成されたプロセッサと
を備える磁界センサ。 - 前記複数の磁界知覚素子が円形垂直ホール(CVH)構造として配置され、前記複数の磁界知覚素子の各々が、前記半導体基板上の共通円形打込み領域の上に配置された前記CVH構造の個々の垂直ホール素子である、請求項1に記載の磁界センサ。
- 前記半導体基板の上に配置された複数の記憶レジスタであって、第1の時間における前記x−y角度信号から引き出される現在の角度値を記憶するように構成され、かつ、前記第1の時間に先行する第2の時間における前記x−y角度信号から引き出される先行角度値を記憶するように構成された複数の記憶レジスタをさらに備える、請求項2に記載の磁界センサ。
- 前記回転速度知覚回路が、
減算回路であって、前記現在の角度値を受け取るように結合され、前記先行角度値を受け取るように結合され、かつ、前記現在の角度値を表す値と前記先行角度値を表す値の差を計算し、それにより差の値を生成するように構成された減算回路
を備える、請求項3に記載の磁界センサ。 - 前記回転速度知覚回路が、
前記差の値を受け取るように結合され、時間値を受け取るように結合され、かつ、前記差の値を前記時間値で割って前記回転速度信号を生成するように構成された割算回路であって、前記1つまたは複数の回転速度知覚回路プログラム可能特性が、前記時間値または前記第2の時間のうちの少なくとも1つを含み、前記1つまたは複数の回転速度知覚回路プログラム可能回路素子が、前記時間値を表す値または前記第2の時間を表す値のうちの少なくとも1つを受け取るように結合される割算回路
をさらに備える、請求項4に記載の磁界センサ。 - x−y方向成分プロセッサが、
前記複数の磁界知覚素子出力信号を表す第2の中間信号を受け取るように結合され、かつ、フィルタリングされた信号を生成するように構成された帯域通過フィルタであって、中心周波数および帯域幅を有する帯域通過フィルタと、
クロック信号を受け取るように結合され、かつ、分周されたクロック信号を生成するように構成された分周回路であって、分周比を有する分周回路と、
前記フィルタリングされた信号を受け取るように結合され、前記分周されたクロック信号を受け取るように結合され、かつ、前記分周されたクロック信号の位相と前記フィルタリングされた信号の位相を比較して前記x−y角度信号を表す信号を提供するように構成された計数回路であって、前記1つまたは複数のx−y方向成分回路プログラム可能特性が、前記帯域幅または前記分周比のうちの少なくとも1つを含み、前記1つまたは複数のx−y方向成分回路プログラム可能回路素子が、前記中心周波数を表す値、前記帯域幅を表す値または前記分周比を表す値のうちの少なくとも1つを受け取るように結合される計数回路と
を備える、請求項2に記載の磁界センサ。 - 前記x−y方向成分プロセッサが、
前記x−y角度信号を表す前記信号を受け取るように結合され、かつ、ある量のビットだけシフトした前記x−y角度信号を表す前記信号のビットシフトバージョンを生成するように構成されたビットシフト回路であって、前記1つまたは複数のx−y方向成分回路プログラム可能特性が前記ビットの量をさらに含み、前記1つまたは複数のx−y方向成分回路プログラム可能回路素子が、前記ビットの量を表す値を受け取るようにさらに結合されるビットシフト回路
をさらに備える、請求項6に記載の磁界センサ。 - 前記知覚回路が、
クロック信号を生成するように構成された発振器であって、発振器周波数を有する発振器と、
前記クロック信号を受け取るように結合され、かつ、分周されたクロック信号を生成するように構成された分周回路であって、分周比を有する分周回路と、
バイアス発生回路と、
前記分周されたクロック信号を受け取るように結合され、かつ、前記バイアス発生回路と前記CVH構造の前記複数の垂直ホール素子の間に結合された切換え回路であって、切換え回路構成を有し、前記1つまたは複数の知覚回路プログラム可能特性が、前記発振器周波数、前記分周比または前記切換え回路構成のうちの少なくとも1つを含み、前記1つまたは複数の知覚回路プログラム可能回路素子が、前記発振器周波数を表す値、前記分周比を表す値または前記切換え回路構成を表す値のうちの少なくとも1つを受け取るように結合される切換え回路と
をさらに備える、請求項2に記載の磁界センサ。 - バス信号を受け取るように結合され、かつ、前記バス信号に基づいてコマンド信号を生成するように構成されたバスインタフェース回路であって、前記プロセッサが、前記コマンド信号を受け取るようにさらに結合され、かつ、前記回転速度信号を無効にするように構成され、それにより前記コマンド信号の値に基づいて、前記1つまたは複数の知覚回路プログラム可能特性、前記1つまたは複数のx−y方向成分回路プログラム可能特性、あるいは前記1つまたは複数の回転速度知覚回路プログラム可能特性のうちの前記選択された特性をプログラムするバスインタフェース回路
をさらに備える、請求項2に記載の磁界センサ。 - 前記複数の垂直ホール素子の各々が、シーケンス切換え回路に結合された垂直ホール素子コンタクトの個々のグループを備え、前記シーケンス切換え回路は、第1の時間に第1の垂直ホール素子を選択し、また、第2の異なる時間に第2の垂直ホール素子を選択するように動作させることができる、請求項2に記載の磁界センサ。
- チョッピング回路をさらに備え、垂直ホール素子コンタクトの個々のグループが前記チョッピング回路によって多重化され、前記チョッピング回路は、異なる時間に個々の電流を受け取るために、前記垂直ホール素子コンタクトの個々のグループの複数の前記垂直ホール素子コンタクトのうちのそれぞれ異なるコンタクトを結合するように動作させることができる、請求項15に記載の磁界センサ。
- 磁界センサに使用される方法であって、
前記磁界センサ内で、半導体基板の上に配置された対応する複数の磁界知覚素子を使用して複数の磁界知覚素子出力信号を生成するステップであって、前記複数の磁界知覚素子出力信号が、x−y平面内に方向成分を有する磁界に応答するステップと、
前記複数の磁界知覚素子出力信号を表す第1の中間信号に応答して、前記磁界センサ内で、前記x−y平面内の前記方向成分の角度を示すx−y角度信号を生成するステップと、
前記x−y角度信号を表す信号に応答して、前記磁界センサ内で、対象の回転速度を示す回転速度信号を生成するステップと、
前記磁界センサ内で、前記回転速度信号の値に基づいて前記磁界センサの1つまたは複数のプログラム可能特性をプログラムするためのモジュール制御信号を生成するステップと
を含む方法。 - 前記複数の磁界知覚素子が円形垂直ホール(CVH)構造として配置され、前記複数の磁界知覚素子の各々が、前記半導体基板の第1の主表面の共通円形打込み領域の上に配置された前記CVH構造の個々の垂直ホール素子である、請求項12に記載の方法。
- 前記磁界センサ内で、第1の時間における前記x−y角度信号から引き出される現在の角度値を記憶するステップと、
前記磁界センサ内で、前記第1の時間に先行する第2の時間における前記x−y角度信号から引き出される先行角度値を記憶するステップと
をさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 前記回転速度信号を生成する前記ステップが、
差の値を生成するために、前記現在の角度値を表す値と前記先行角度値を表す値の差を計算するステップ
を含む、請求項14に記載の方法。 - 前記回転速度信号を生成する前記ステップが、
前記回転速度信号を生成するために前記差の値を時間値で割るステップ
をさらに含み、前記モジュール制御信号を生成する前記ステップが、
前記時間値または前記第2の時間のうちの少なくとも1つをプログラムするために、前記回転速度信号の値に基づいて、前記時間値を表す値または前記先行角度値が記憶される前記第2の時間を表す値のうちの少なくとも1つを生成するステップ
を含む、請求項15に記載の方法。 - 前記x−y角度信号を生成する前記ステップが、
フィルタリングされた信号を生成するために、前記複数の磁界知覚素子出力信号を表す第2の中間信号をフィルタリングするステップであって、フィルタリングが中心周波数および帯域幅を有するステップと、
前記x−y角度信号を表す信号を提供するために、クロック信号の位相と前記フィルタリングされた信号の位相を比較するステップであって、前記クロック信号がクロック周波数を有するステップと
を含み、前記モジュール制御信号を生成する前記ステップが、
前記中心周波数、前記帯域幅または前記クロック周波数のうちの少なくとも1つをプログラムするために、前記回転速度信号の値に基づいて、前記中心周波数を表す値、前記帯域幅を表す値または前記クロック周波数を表す値のうちの少なくとも1つを生成するステップ
を含む、請求項13に記載の方法。 - 前記x−y角度信号を生成する前記ステップが、
前記x−y角度信号を表す前記信号をビットシフトさせるステップであって、それによりある量のビットだけシフトした前記x−y角度信号を表す前記信号のビットシフトバージョンを提供するステップ
をさらに含み、前記モジュール制御信号を生成する前記ステップが、
前記ビットの量をプログラムするために、前記回転速度信号の前記値に基づいて前記ビットの量を表す値を生成するステップ
をさらに含む、請求項17に記載の方法。 - 前記複数の磁界知覚素子出力信号を生成する前記ステップが、
クロック信号を生成するステップであって、前記クロック信号がクロック周波数を有するステップと、
前記クロック信号から分周されたクロック信号を生成するステップであって、分周回路が分周比を有するステップと、
バイアス信号を生成するステップと、
前記磁界に応答する出力信号を提供するために、前記バイアス信号を前記CVH構造の前記複数の垂直ホール素子に切り換えるステップであって、切換えが切換え構成を有するステップと
を含み、前記モジュール制御信号を生成する前記ステップが、
発振器周波数、前記分周比または前記切換え構成のうちの少なくとも1つをプログラムするために、前記回転速度信号の前記値に基づいて、前記発振器周波数を表す値、前記分周比を表す値または前記切換え構成を表す値のうちの少なくとも1つを生成するステップ
を含む、請求項13に記載の方法。 - バス信号を受け取るステップと、
前記バス信号に基づいてコマンド信号を生成するステップと、
前記回転速度信号を無効にするステップであって、それにより前記コマンド信号に基づいて、1つまたは複数の知覚回路プログラム可能特性、1つまたは複数のx−y方向成分回路プログラム可能特性、あるいは1つまたは複数の回転速度知覚回路プログラム可能特性のうちの選択された特性をプログラムするステップと
をさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 前記複数の垂直ホール素子の各々が、垂直ホール素子コンタクトの個々のグループを備え、前記複数の磁界知覚素子出力信号を生成する前記ステップが、
第1の時間に第1の垂直ホール素子を選択し、また、第2の異なる時間に第2の垂直ホール素子を選択するステップ
をさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 前記複数の磁界知覚素子出力信号を生成する前記ステップが、
垂直ホール素子コンタクトの個々のグループを多重化するステップであって、前記垂直ホール素子コンタクトの個々のグループの複数の前記垂直ホール素子コンタクトのそれぞれ異なるコンタクトが、異なる時間に個々の電流を受け取るように結合されるステップ
をさらに含む、請求項21に記載の方法。
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