JP2017504041A

JP2017504041A - 円形に配置された複数の縦型ホール素子のオフセット成分を減少させるための回路および方法

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Publication number: JP2017504041A
Application number: JP2016563878A
Authority: JP
Inventors: ロメロ，エルナン・デー
Original assignee: アレグロ・マイクロシステムズ・エルエルシー
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2034-12-23
Also published as: EP3090271B1; KR102293942B1; WO2015108683A1; US9547048B2; KR20160110393A; EP3090271A1; US20150198677A1; JP6513701B2

Abstract

２つ以上の縦型ホール素子が順序付けられて、順序付けられた出力信号を生成するとき、円形に配置された２つ以上の縦型ホール素子からの出力信号が、オフセット電圧を減少させる方法で組み合わされる。

Description

本発明は、一般に磁場センサに関し、より詳細にはオフセット成分を減少させるように組み合わされる複数の縦型ホール素子（vertical Hall element）を有する磁場センサに関する。

磁場検知素子は、様々な用途で使用することができる。１つの用途では、磁場検知素子は、磁場の方向、すなわち磁場の方向の角度を検出するために使用することができる。
平面ホール素子（planar Hall element）および縦型ホール素子は、既知のタイプの磁場検知素子である。平面ホール素子は、平面ホール素子がその上に形成された基板の表面に対して垂直な磁場に反応する傾向がある。縦型ホール素子は、縦型ホール素子がその上に形成された基板の表面に対して平行な磁場に反応する傾向がある。

他のタイプの磁場検知素子が知られている。たとえば、いわゆる「円形縦型ホール（circular vertical Hall）」（ＣＶＨ）検知素子が既知であり、それは、複数の縦型ホール素子を含み、「Magnetic Field Sensor for Measuring Direction of a Magnetic Field in a Plane（平面上の磁場の方向を測定するための磁場センサ）」と題する２００８年５月２８日に出願され、ＰＣＴ公開第ＷＯ２００８／１４５６６２号として英語で公開されたＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５６５１７号で、述べられており、その出願およびその公開は、その全体が参照によって本明細書に援用される。ＣＶＨ検知素子は、基板中の共通の円形の注入拡散領域の上に配置された円形配置の縦型ホール素子である。共通の注入拡散領域は、半導体隔離構造によって境界を画された、基板上の共通のエピタキシャル（epitaxial）領域（たとえば層）とすることができる。ＣＶＨ検知素子は、基板の平面上で磁場の方向（すなわち角度）（および任意選択で強さ）を検知するために使用することができる。

様々なパラメータが、磁場検知素子および磁場検知素子を使用する磁場センサの性能を特徴付ける。これらのパラメータは、感度および線形性を含み、感度は、磁気検知素子が被る磁場の変化に応じた磁場検知素子の出力信号の変化であり、線形性は、磁場検知素子の出力信号が磁場に正比例して変化する度合いである。また、これらのパラメータは、オフセットを含み、それは、磁場検知素子がゼロ磁場を受けているときゼロ磁場であることを表さない磁場検知素子からの出力信号によって特徴付けられる。

上記に述べたＣＶＨ検知素子は、関連回路とともに、磁場の方向の角度を表す出力信号を供給するように動作可能である。したがって、以下で述べるように、磁石がいわゆる「対象物」、たとえばエンジン中のカムシャフト上に配置されている、または別の方法で結合されている場合、ＣＶＨ検知素子は、対象物の回転の角度を表す出力信号を供給するために使用することができる。

ＣＶＨ検知素子は、磁場の角度を表す出力信号を供給することができるほんの１素子、すなわち角度センサである。たとえば、角度センサは、複数の離れた縦型ホール素子または円形に配置された複数の磁気抵抗素子である。総称的に、磁場の角度と関連する出力信号を生成する磁場検知素子（複数可）は、本明細書では「角度検知素子」という。

さらなるパラメータによって角度検知素子（複数可）、たとえばＣＶＨ検知素子の性能を特徴付けることができる。１つのそのようなパラメータは、角度検知素子（複数可）によって生成される出力信号の角度の正確さである。角度の正確さは、すべての磁場指示角度で同じである平均角度エラーと、また異なる磁場角度において異なる角度エラー（すなわち非線形性エラー）とを有する可能性がある。別のパラメータは、角度検知素子（複数可）が磁場の角度を伝えることができる速度である。速度は、磁場の角度が迅速に変化している可能性がある用途にとって特に重要であることを理解されたい。

角度検知素子を特徴付けることができるいくつかのパラメータが、温度とともに変化する傾向があることが知られている。
高いレベルの角度の正確さおよび比較的速い速度を有する出力信号を供給するように角度検知素子からの出力信号を処理することができる回路および技法を提供することは、望ましいことになるはずである。

本発明は、高いレベルの角度の正確さおよび比較的速い速度を有する出力信号を供給するように角度検知素子からの出力信号を処理することができる回路および技法を提供する。

本発明の態様を理解するのに役立つ例によれば、磁場センサは、円形に配置され、基板上に配置された複数のコンタクトの中の対応する複数のセットのコンタクトとして形成された複数の縦型ホール素子を含む。複数の縦型ホール素子は、対応する複数の縦型ホール素子の出力信号を生成するように構成される。複数の縦型ホール素子のそれぞれが、外部磁場方向を有する外部磁場に反応する。縦型ホール素子の出力信号のそれぞれが、外部磁場に反応する個別の外部磁場成分および個別のオフセットエラー成分を含む。また、磁場センサは、複数の縦型ホール素子の出力信号を受信するように結合され、複数の縦型ホール素子の中から第１および第２の縦型ホール素子を選択するように構成されるシーケンススイッチ回路を含む。第１の縦型ホール素子は、複数のセットのコンタクトの中から選択される第１の選択されたセットのコンタクトを有し、第２の縦型ホール素子は、複数のセットのコンタクトの中から選択される第２の選択されたセットのコンタクトを有する。第１および第２の縦型ホール素子は、第１および第２の縦型ホール素子の出力信号を個別に生成するように構成される。第１の縦型ホール素子の出力信号は、外部磁場に反応する第１の外部磁場成分および第１のオフセット成分を有し、第２の縦型ホール素子の出力信号は、外部磁場に反応する第２の外部磁場成分および第２のオフセット成分を有する。シーケンススイッチ回路は、さらに、第１および第２の磁場成分が強め合うように（constructively）加算されて強め合う信号を生成するように、第１および第２の縦型ホール素子の出力信号を組み合わせるように構成される。磁場センサは、電流信号を受信するように結合され、第１の１つまたは複数の電流信号を、第１の選択されたセットのコンタクトの第１の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給するように構成される電流スイッチ回路をさらに含む。第１の１つまたは複数の電流信号は、第１の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに流入する、またはそこから流出する。また、電流スイッチ回路は、第２の１つまたは複数の電流信号を、第２の選択されたセットのコンタクトの第２の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給するように構成される。第２の１つまたは複数の電流信号は、第２の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに最も近いコンタクトに流入する、またはそこから流出する。第１および第２の縦型ホール素子の第１および第２の選択された１つまたは複数のコンタクトは、第１および第２の異なる結合位相を個別に表す。シーケンススイッチ回路および電流スイッチ回路は、複数の縦型ホール素子のまわりで順序付けるように構成され、強め合う順序付けられた信号を生成するために、第１および第２の縦型ホール素子を、複数の縦型ホール素子の異なるものとして順次に選択する。

いくつかの実施形態では、上記の磁場センサは、いずれかの組み合わせで次の態様の１つまたは複数を含むことができる。
上記の磁場センサのいくつかの実施形態では、複数のコンタクトは、基板中の共通の注入拡散領域の上に配置されて、円形縦型ホール（ＣＶＨ）検知素子を形成する。

上記の磁場センサのいくつかの実施形態では、シーケンススイッチ回路は、さらに、複数の縦型ホール素子の中から第３および第４の縦型ホール素子を選択するように構成され、第３の縦型ホール素子は、複数のセットのコンタクトの中から選択される第３の選択されたセットのコンタクトを有し、第４の縦型ホール素子は、複数のセットのコンタクトの中から選択される第４の選択されたセットのコンタクトを有し、第３および第４の縦型ホール素子は、第３および第４の縦型ホール素子の出力信号を個別に生成するように構成され、第３の縦型ホール素子の出力信号は、外部磁場に反応する第３の外部磁場成分および第３のオフセット成分を有し、第４の縦型ホール素子の出力信号は、外部磁場に反応する第４の外部磁場成分および第４のオフセット成分を有し、シーケンススイッチ回路は、さらに、第３および第４の縦型ホール素子の出力信号をともに組み合わせるように構成されて、補償する信号を生成する。

上記の磁場センサのいくつかの実施形態では、シーケンススイッチ回路は、第３および第４の外部磁場成分が弱め合うように（destructively）加算されるように、第３および第４の縦型ホール素子の出力信号をともに組み合わせるように構成される。

上記の磁場センサのいくつかの実施形態では、シーケンススイッチ回路は、第３および第４の外部磁場成分が強め合うように加算されるように、第３および第４の縦型ホール素子の出力信号をともに組み合わせるように構成される。

上記の磁場センサのいくつかの実施形態では、電流スイッチ回路は、さらに、第３の１つまたは複数の電流信号を、第３の選択されたセットのコンタクトの第３の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給し、第４の１つまたは複数の電流信号を、第４の選択されたセットのコンタクトの第４の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給するように構成され、シーケンススイッチ回路および電流スイッチ回路は、複数の縦型ホール素子のまわりで順序付けるように構成され、補償する順序付けられた信号を生成するために、第３および第４の縦型ホール素子を、複数の縦型ホール素子の異なるものとして順次に選択し、磁場センサは、シーケンススイッチ回路に結合され、強め合う順序付けられた信号を表す第１の信号と補償する順序付けられた信号を表す第２の信号を組み合わせるように構成されて組み合わされた順序付けられた信号を生成する組み合わせ回路をさらに含む。

上記の磁場センサのいくつかの実施形態では、第３の１つまたは複数の電流信号が、第３の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに流入する、またはそこから流出し、第４の１つまたは複数の電流信号が、第４の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに流入する、またはそこから流出し、第３および第４の縦型ホール素子の第３および第４の選択された１つまたは複数のコンタクトが、同じ結合位相を表す。

上記の磁場センサのいくつかの実施形態では、第３の１つまたは複数の電流信号が、第３の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに最も近いコンタクトに流入する、またはそこから流出し、第４の１つまたは複数の電流信号が、第４の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに最も近いコンタクトに流入する、またはそこから流出する。

上記の磁場センサのいくつかの実施形態では、第３の１つまたは複数の電流信号が、第３の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに最も近いコンタクトに流入する、またはそこから流出し、第４の１つまたは複数の電流信号が、第４の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに流入する、またはそこから流出し、第３および第４の縦型ホール素子の第３および第４の選択された１つまたは複数のコンタクトが、異なる結合位相を表す。

いくつかの実施形態では、上記の磁場センサは、シーケンススイッチ回路と組み合わせ回路の間に結合され、予め定めた位相調節を、強め合う順序付けられた信号または補償する順序付けられた信号の選択された１つに適用するように構成されて、第１の信号または第２の信号の単一の信号を生成する位相調節モジュールをさらに含む。

上記の磁場センサのいくつかの実施形態では、第１および第２の縦型ホール素子は、円のまわりで１８０度離れて配置される。
上記の磁場センサのいくつかの実施形態では、第３および第４の縦型ホール素子は、円のまわりで１８０度離れて配置され、第１および第２の縦型ホール素子の中心の間の線および第３および第４の縦型ホール素子の中心の間の線が、ほぼ９０度離れている。

上記の磁場センサのいくつかの実施形態では、第１および第２の縦型ホール素子は、互いに直接隣接し、第３および第４の縦型ホール素子は、互いに直接隣接する。
上記の磁場センサのいくつかの実施形態では、第１および第４の縦型ホール素子は、円のまわりで１８０度離れて配置され、第２および第３の縦型ホール素子は、円のまわりで１８０度離れて配置される。

上記の磁場センサのいくつかの実施形態では、第１および第４の縦型ホール素子は、円のまわりで１８０度離れて配置され、第２および第３の縦型ホール素子は、円のまわりで１８０度離れて配置される。

上記の磁場センサのいくつかの実施形態では、第１および第２の縦型ホール素子は、円のまわりで１８０度離れて配置される。
上記の磁場センサのいくつかの実施形態では、シーケンススイッチ回路は、さらに、複数の縦型ホール素子の中から第３および第４の縦型ホール素子を選択するように構成され、第３の縦型ホール素子は、複数のセットのコンタクトの中から選択される第３の選択されたセットのコンタクトを有し、第４の縦型ホール素子は、複数のセットのコンタクトの中から選択される第４の選択されたセットのコンタクトを有し、第３および第４の縦型ホール素子は、第３および第４の縦型ホール素子の出力信号を個別に生成するように構成され、第３の縦型ホール素子の出力信号は、外部磁場に反応する第３の外部磁場成分および第３のオフセット成分を有し、第４の縦型ホール素子の出力信号は、外部磁場に反応する第４の外部磁場成分および第４のオフセット成分を有し、シーケンススイッチ回路は、さらに、第３および第４の縦型ホール素子の出力信号をともに組み合わせるように構成されて、補償する信号を生成する。

上記の磁場センサのいくつかの実施形態では、電流スイッチ回路は、さらに、第３の１つまたは複数の電流信号を、第３の選択されたセットのコンタクトの第３の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給し、第４の１つまたは複数の電流信号を、第４の選択されたセットのコンタクトの第４の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給するように構成され、シーケンススイッチ回路および電流スイッチ回路は、複数の縦型ホール素子のまわりで順序付けるように構成されて、補償する順序付けられた信号を生成するために、第３および第４の縦型ホール素子を、複数の縦型ホール素子の異なるものとして選択し、磁場センサは、シーケンススイッチ回路に結合され、強め合う順序付けられた信号を表す第１の信号と、補償する順序付けられた信号を表す第２の信号を組み合わせるように構成されて、組み合わされた順序付けられた信号を生成する組み合わせ回路をさらに含む。

本発明の別の態様を理解するために役立つ別の例によれば、方法が磁場センサにおいて使用される。磁場センサは、円のように配置され、基板上に配置された複数のコンタクトの中の対応する複数のセットのコンタクトとして形成された複数の縦型ホール素子を含む。複数の縦型ホール素子は、対応する複数の縦型ホール素子の出力信号を生成するように構成される。複数の縦型ホール素子のそれぞれが、外部磁場方向を有する外部磁場に反応する。縦型ホール素子の出力信号のそれぞれが、外部磁場に反応する個別の外部磁場成分および個別のオフセットエラー成分を有する。この方法は、複数の縦型ホール素子の中から第１および第２の縦型ホール素子を選択するステップを含む。第１の縦型ホール素子は、複数のセットのコンタクトの中から選択される第１の選択されたセットのコンタクトを有し、第２の縦型ホール素子は、複数のセットのコンタクトの中から選択される第２の選択されたセットのコンタクトを有する。第１および第２の縦型ホール素子は、第１および第２の縦型ホール素子の出力信号を個別に生成するように構成される。第１の縦型ホール素子の出力信号は、外部磁場に反応する第１の外部磁場成分および第１のオフセット成分を有し、第２の縦型ホール素子の出力信号は、外部磁場に反応する第２の外部磁場成分および第２のオフセット成分を有する。また、方法は、第１および第２の磁場成分が強め合うように加算されて、強め合う信号を生成するように、第１および第２の縦型ホール素子の出力信号を組み合わせるステップを含む。また、方法は、第１の１つまたは複数の電流信号を、第１の選択されたセットのコンタクトの第１の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給するステップを含む。第１の１つまたは複数の電流信号が、第１の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに流入する、またはそこから流出する。また、方法は、第２の１つまたは複数の電流信号を、第２の選択されたセットのコンタクトの第２の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給するステップを含む。第２の１つまたは複数の電流信号が、第２の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに最も近いコンタクトに流入する、またはそこから流出する。第１および第２の縦型ホール素子の第１および第２の１つまたは複数のコンタクトが、第１および第２の異なる結合位相を個別に表す。また、方法は、複数の縦型ホール素子のまわりで順序付けて、強め合う順序付けられた信号を生成するために、第１および第２の縦型ホール素子を、複数の縦型ホール素子の異なるものとして選択するステップを含む。

いくつかの実施形態では、上記の方法は、次の態様の１つまたは複数をいずれかの組み合わせで含む。
上記の方法のいくつかの実施形態では、複数のコンタクトは、基板中の共通の注入拡散領域の上に配置されて、円形縦型ホール（ＣＶＨ）検知素子を形成する。

いくつかの実施形態では、上記の方法は、
複数の縦型ホール素子の中から第３および第４の縦型ホール素子を選択するステップであって、
第３の縦型ホール素子は、複数のセットのコンタクトの中から選択される第３の選択されたセットのコンタクトを有し、第４の縦型ホール素子は、複数のセットのコンタクトの中から選択される第４の選択されたセットのコンタクトを有し、
第３および第４の縦型ホール素子は、第３および第４の縦型ホール素子の出力信号を個別に生成するように構成され、
第３の縦型ホール素子の出力信号は、外部磁場に反応する第３の外部磁場成分および第３のオフセット成分を有し、
第４の縦型ホール素子の出力信号は、外部磁場に反応する第４の外部磁場成分および第４のオフセット成分を有する、ステップと、
第３および第４の縦型ホール素子の出力信号をともに組み合わせて、補償する信号を生成するステップとをさらに含む。

上記の方法のいくつかの実施形態では、第３および第４の縦型ホール素子の出力信号を組み合わせると、第３および第４の外部磁場成分が弱め合うように加算されることになる。

上記の方法のいくつかの実施形態では、第３および第４の縦型ホール素子の出力信号を組み合わせると、第３および第４の外部磁場成分が強め合うように加算されることになる。

いくつかの実施形態では、上記の方法は、
第３の１つまたは複数の電流信号を、第３の選択されたセットのコンタクトの第３の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給するステップと、
第４の１つまたは複数の電流信号を、第４の選択されたセットのコンタクトの第４の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給するステップと、
複数の縦型ホール素子のまわりで順序付けて、補償する順序付けられた信号を生成するために、第３および第４の縦型ホール素子を、複数の縦型ホール素子の異なるものとして選択するステップと、
強め合う順序付けられた信号を表す第１の信号と補償する順序付けられた信号を表す第２の信号を組み合わせるステップとをさらに含む。

上記の方法のいくつかの実施形態では、第３の１つまたは複数の電流信号が、第３の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに流入する、またはそこから流出し、第４の１つまたは複数の電流信号が、第４の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに流入する、またはそこから流出し、第３および第４の縦型ホール素子の第３および第４の選択された１つまたは複数のコンタクトは、同じ結合位相を表す。

上記の方法のいくつかの実施形態では、第３の１つまたは複数の電流信号が、第３の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに最も近いコンタクトに流入する、またはそこから流出し、第４の１つまたは複数の電流信号が、第４の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに最も近いコンタクトに流入する、またはそこから流出する。

上記の方法のいくつかの実施形態では、第３の１つまたは複数の電流信号が、第３の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに最も近いコンタクトに流入する、またはそこから流出し、第４の１つまたは複数の電流信号が、第４の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに流入する、またはそこから流出し、第３および第４の縦型ホール素子の第３および第４の選択された１つまたは複数のコンタクトは、異なる結合位相を表す。

いくつかの実施形態では、上記の方法は、
予め定めた位相調節を、強め合う順序付けられた信号または補償する順序付けられた信号の選択された１つに適用して、第１の信号または第２の信号の単一の信号を生成するステップをさらに含む。

上記の方法のいくつかの実施形態では、第１および第２の縦型ホール素子は、円のまわりに１８０度離れて配置される。
上記の方法のいくつかの実施形態では、第３および第４の縦型ホール素子は、円のまわりに１８０度離れて配置され、第１および第２の縦型ホール素子の中心の間の線と第３および第４の縦型ホール素子の中心の間の線とが、ほぼ９０度離れている。

上記の方法のいくつかの実施形態では、第１および第２の縦型ホール素子は、互いに直接隣接し、第３および第４の縦型ホール素子は、互いに直接隣接している。
上記の方法のいくつかの実施形態では、第１および第４の縦型ホール素子は、円のまわりに１８０度離れて配置され、第２および第３の縦型ホール素子は、円のまわりに１８０度離れて配置される。

上記の方法のいくつかの実施形態では、第１および第４の縦型ホール素子は、円のまわりに１８０度離れて配置され、第２および第３の縦型ホール素子は、円のまわりに１８０度離れて配置される。

上記の方法のいくつかの実施形態では、第１および第２の縦型ホール素子は、円のまわりに１８０度離れて配置される。
いくつかの実施形態では、上記の方法は、
複数の縦型ホール素子の中から第３および第４の縦型ホール素子を選択するステップであって、
第３の縦型ホール素子は、複数のセットのコンタクトの中から選択される第３の選択されたセットのコンタクトを有し、第４の縦型ホール素子は、複数のセットのコンタクトの中から選択される第４の選択されたセットのコンタクトを有し、
第３および第４の縦型ホール素子は、第３および第４の縦型ホール素子の出力信号を個別に生成するように構成され、
第３の縦型ホール素子の出力信号は、外部磁場に反応する第３の外部磁場成分および第３のオフセット成分を有し、
第４の縦型ホール素子の出力信号は、外部磁場に反応する第４の外部磁場成分および第４のオフセット成分を有する、ステップと、
第３および第４の縦型ホール素子の出力信号をともに組み合わせて、補償する信号を生成するステップとをさらに含む。

本発明の先の特徴、さらにまた本発明自体は、次の図面のより詳細な記述からより完全に理解することができる。

図１は、基板上の共通の注入領域の上に円形で配置された複数の縦型ホール素子と、円形縦型ホール（ＣＶＨ）検知素子に近接して配置された２極磁石とを有するＣＶＨ検知素子を示す絵図である。図１Ａは、複数の磁場検知素子を示す絵図である。図１のＣＶＨ検知素子によって、または図１Ａの複数の磁場検知素子によって生成することができるような出力信号を示すグラフである。ＣＶＨ検知素子を有する例示の磁場センサのブロック図である。各位相が図３のＣＶＨ検知素子の縦型ホール素子の１つの動作と関連する、４つの電流回転位相で結合されたときの、図３のＣＶＨ検知素子の縦型ホール素子を示すブロック図である。各位相が図３のＣＶＨ検知素子の縦型ホール素子の１つの動作と関連する、４つの電流回転位相で結合されたときの、図３のＣＶＨ検知素子の縦型ホール素子を示すブロック図である。各位相が図３のＣＶＨ検知素子の縦型ホール素子の１つの動作と関連する、４つの電流回転位相で結合されたときの、図３のＣＶＨ検知素子の縦型ホール素子を示すブロック図である。各位相が図３のＣＶＨ検知素子の縦型ホール素子の１つの動作と関連する、４つの電流回転位相で結合されたときの、図３のＣＶＨ検知素子の縦型ホール素子を示すブロック図である。図３の磁場センサの理想的および非理想的な動作を示すグラフである。円形に配置された２つの縦型ホール素子の例示の結合を示すブロック図である。図６の２つの縦型ホール素子の電気的特性を示すグラフである。円形に配置された４つの縦型ホール素子の例示の結合を示すブロック図である。図８の４つの縦型ホール素子の電気的特性を示すグラフである。円形に配置された４つの縦型ホール素子の別の例示の結合を示すブロック図である。第１の位相構成で結合された縦型ホール素子の５つのコンタクトを示し、そのコンタクトの間の抵抗を示すブロック図である。第２の異なる位相構成で結合された縦型ホール素子の５つのコンタクトを示し、そのコンタクトの間の抵抗を示す別のブロック図である。図６の配置で結合されたときの、図１１および１２の縦型ホール素子の等価回路を示す電気回路図である。図８の一部によって表された配置でともに結合されたときの、図１２の縦型ホール素子の等価回路を示す電気回路図である。円形に配置された４つの縦型ホール素子の別の例示の結合を示すブロック図である。円形に配置された４つの縦型ホール素子のまた別の例示の結合を示すブロック図である。図１５または１６の結合配置によって使用することができる磁場センサのブロック図である。

本明細書で使用するとき、用語「磁場検知素子（magnetic field sensing element）」は、磁場を検知することができる様々な電子的要素を述べるために使用される。磁場検知素子は、ただしこれらに限定されないが、ホール効果素子、磁気抵抗素子または磁気トランジスタとすることができる。知られているように、異なるタイプのホール効果素子、たとえば平面ホール素子、縦型ホール素子および円形縦型ホール（ＣＶＨ）素子が存在する。また知られているように、異なるタイプの磁気抵抗素子、たとえばアンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子などの半導体磁気抵抗素子、たとえばスピンバルブ、異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ）、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子および磁気トンネル接合（ＭＴＪ）が存在する。磁場検知素子は、単一素子とすることができる、またはあるいは、様々な構成で、たとえばハーフブリッジまたはフル（ホイートストン）ブリッジで配置された２つ以上の磁場検知素子を含むことができる。デバイスタイプおよび他の用途の要件に応じて、磁場検知素子は、シリコン（Ｓｉ）またはゲルマニウム（Ｇｅ）などのタイプＩＶ半導体材料、またはガリウムヒ素（ＧａＡｓ）またはインジウム化合物、たとえばアンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）のようなタイプＩＩＩ−Ｖ半導体材料から作られるデバイスとすることができる。

知られているように、上記に述べた磁場検知素子のいくつかは、磁場検知素子を支持する基板に対して平行な軸が最大感度を有する傾向があり、上記に述べた磁場検知素子の他は、磁場検知素子を支持する基板に対して垂直な軸が最大感度を有する傾向がある。具体的には、平面ホール素子は、基板に対して垂直な軸が感度を有する傾向があり、一方金属ベースの、または金属を含む磁気抵抗素子（たとえばＧＭＲ、ＴＭＲ、ＡＭＲ）および縦型ホール素子は、基板に対して平行な軸が感度を有する傾向がある。

本明細書で使用するとき、用語「磁場センサ（magnetic field sensor）」は、一般に他の回路と組み合わせて磁場検知素子を使用する回路を記述するために使用される。磁場センサは、様々な用途で使用され、ただしこれらに限定されないが、磁場の方向の角度を検知する角度センサ、通電導体を流れる電流によって生成された磁場を検知する電流センサ、強磁性体の近接を検知する磁気スイッチ、通過する強磁性品物、たとえばリング磁石または強磁性対象物（たとえばギアの歯）の磁気領域を検知する回転検出器を含み、磁場センサは、逆バイアスされた、または他の磁石および磁場の磁場密度を検知する磁場センサとの組み合わせで使用される。

本明細書で使用するとき、用語「プロセッサ（processor）」は、機能、動作または一連の動作を果たす電子回路を記述するために使用される。機能、動作または一連の動作は、電子回路中にハード的にコード化することができる、またはメモリ装置中に保持される命令の形でソフト的にコード化することができる。「プロセッサ」は、デジタル値を使用して、またはアナログ信号を使用して、機能、動作または一連の動作を果たすことができる。

いくつかの実施形態では、「プロセッサ」は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）で具体化することができ、それは、アナログＡＳＩＣまたはデジタルＡＳＩＣとすることができる。いくつかの実施形態では、「プロセッサ」は、付随するプログラムメモリとともにマイクロプロセッサで具体化することができる。いくつかの実施形態では、「プロセッサ」は、ディスクリート電子回路で具体化することができ、それは、アナログまたはデジタルとすることができる。

本明細書で使用するとき、用語「モジュール（module）」は、「プロセッサ」を記述するために使用される。
プロセッサは、内部プロセッサまたは内部モジュールを含むことができ、それは、プロセッサの機能、動作または一連の動作の一部を果たす。同様に、モジュールは、内部プロセッサまたは内部モジュールを含むことができ、それは、モジュールの機能、動作または一連の動作の一部を果たす。

図１を参照すると、円形縦型ホール（ＣＶＨ）素子１２は、基板（図示せず）中に円形注入拡散領域１８を含む。ＣＶＨ検知素子１２は、複数の縦型ホール素子を有し、その縦型ホール素子１２ａは、ただの一例である。いくつかの実施形態では、共通の注入拡散領域１８は、基板上の、半導体隔離構造によって境界を画された共通のエピタキシャル領域として特徴付けることができる。

各縦型ホール素子は、複数のホール素子のコンタクト（たとえば、４または５つのコンタクト）、たとえば１２ａａを有する。各縦型ホール素子のコンタクトは、共通の注入拡散領域１８中に拡散された、コンタクト拡散領域（ピックアップ）の上の金属コンタクトから成ることができる。

ＣＶＨ検知素子１２内の特定の縦型ホール素子（たとえば１２ａ）は、たとえば５つの隣接コンタクトを有することができ、５つのコンタクトの中のいくつか、たとえば４つを次の縦型ホール素子（たとえば、１２ｂ）と共有することができる。それゆえ、次の縦型ホール素子は、前の縦型ホール素子から１つのコンタクトだけずらすことができる。１つのコンタクトだけ、そのようにずらすために、縦型ホール素子の数が縦型ホール素子のコンタクトの数、たとえば、３２または６４と等しいことを理解されたい。しかし、また、次の縦型ホール素子は、前の縦型ホール素子から２以上のコンタクトだけずらすことができ、その場合、縦型ホール素子は、ＣＶＨ検知素子中の縦型ホール素子のコンタクトより数が小さいことを理解されたい。

示すように、縦型ホール素子０の中心は、ｘ軸２０に沿って位置付けることができ、縦型ホール素子８の中心は、ｙ軸２２に沿って位置付けることができる。例示のＣＶＨ検知素子１２では、３２個の縦型ホール素子および３２個の縦型ホール素子のコンタクトが存在する。しかし、ＣＶＨは、３２個より多い、またはそれより少ない縦型ホール素子、および３２個より多い、またはそれより少ない縦型ホール素子のコンタクトを有することができる。

いくつかの用途では、Ｎ極１４ｂおよびＳ極１４ａを有する円形磁石１４をＣＶＨ１２の上に配置することができる。円形磁石１４は、ここではｘ軸２０に対して約４５度の方向を指示するように示す、Ｎ極１４ｂからＳ極１４ａへの方向の磁場１６を生成する傾向がある。

いくつかの用途では、円形磁石１４は、回転対象物、たとえば自動車のカムシャフトの自動車のステアリングシャフトに機械的に結合され、ＣＶＨ検知素子１２に相対的な回転に晒される。この配置の場合、ＣＶＨ検知素子１２は、以下で述べる電子回路との組み合わせで、磁石１４の回転の角度、すなわち磁石が結合された対象物の回転の角度に関する信号を生成することができる。

ここで図１Ａを参照すると、複数の磁場検知素子３０ａ〜３０ｈは、一般の場合、いずれかのタイプの磁場検知素子とすることができる。磁場検知素子３０ａ〜３０ｈは、たとえば離れた縦型ホール素子または離れた磁気抵抗素子とすることができ、それぞれが基板３４の表面に対して平行な軸が最大反応を示す。これらの磁場検知素子は、図３および６と併せて以下で述べる電子回路と同じ、または同様の電子回路に結合することができる。また、磁場検知素子３０ａ〜３０ｈに最も近く配置された図１の磁石１４と同じ、または同様の磁石が存在することができる。

ここで図２を参照すると、グラフ２００は、スケールの単位が、ＣＶＨ検知素子、たとえば図１のＣＶＨ検知素子１２のまわりのＣＶＨ縦型ホール素子の位置、ｎである水平軸を有する。また、グラフ２００は、振幅のスケールの単位がミリボルトである垂直軸を有する。垂直軸は、複数の縦型ホール素子からの、ＣＶＨ検知素子のコンタクトのリングのまわりで一度に１つ順次に取られるＣＶＨ検知素子の出力信号のレベルを表す。

グラフ２００は、複数の縦型ホール素子からの、図１の磁場が４５度の方向を指示する状態で取られるＣＶＨの出力信号のレベルを表す信号２０２を含む。
簡単に図１を参照すると、上記に述べたように、縦型ホール素子０は、ｘ軸２０に沿って中心を置き、縦型ホール素子８は、ｙ軸２２に沿って中心を置く。例示のＣＶＨ検知素子１２では、３２個の縦型ホール素子のコンタクトおよびそれに対応する３２個の縦型ホール素子が存在し、各縦型ホール素子が、複数の縦型ホール素子のコンタクト、たとえば、５つのコンタクトを有する。他の実施形態では、６４個の縦型ホール素子のコンタクトおよびそれに対応する６４個の縦型ホール素子が存在する。

図２では、正の４５度を指示する磁場１６について、最大正信号が、位置４に中心を置く縦型ホール素子から得られ、それは、図１の磁場１６と一直線になり、したがって位置４にある縦型ホール素子の縦型ホール素子のコンタクト（たとえば５つのコンタクト）の間に引かれた線が、磁場に対して垂直である。最大負信号が、位置２０に中心を置く縦型ホール素子から得られ、それは、また、図１の磁場１６と一直線になり、したがって位置２０にある縦型ホール素子の縦型ホール素子のコンタクト（たとえば５つのコンタクト）の間に引かれた線が、磁場に対して垂直である。

信号２０２の理想的な動きをよりはっきりと示すために、正弦波２０４が提示されている。信号２０２は、縦型ホール素子のオフセットのために変動を示し、それは、出力信号の対応する変動を引き起こす傾向があり、その変動のために、出力信号は、素子ごとのオフセットエラーによって正弦波２０４に対して高すぎる、または低すぎることになる。オフセット信号エラーは、不要である。

図１のＣＶＨ検知素子１２の全動作および図２の信号２０２の生成は、上記に述べた、「Magnetic Field Sensor for Measuring Direction of a Magnetic Field in a Plane（平面上の磁場の方向を測定するための磁場センサ）」と題する、２００８年５月２８日出願のＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５６５１７号により詳細に述べられており、それは、ＰＣＴ公開第ＷＯ２００８／１４５６６２号として英語で公開されている。

各縦型ホール素子のコンタクトのグループを、各縦型ホール素子からチョッピングされた出力信号を生成するために、チョッピング配置（chopped arrangement）（また本明細書で電流回転（current spinning）という）で使用することができる。その後、隣接する縦型ホール素子のコンタクトの新しいグループ（すなわち新しい縦型ホール素子）を選択することができ、それは、前のグループから１つの素子だけずらすことができる。新しいグループは、次のグループから別のチョッピングされた出力信号を生成するために、チョッピング配置で使用することができる、等々である。

信号２０２の各段は、チョッピングされていない出力信号、すなわち縦型ホール素子のコンタクトの１つの個別のグループからの、すなわち１つの個別の縦型ホール素子からの出力信号を表す。それゆえ、順次に取られる３２個の縦型ホール素子を有するＣＶＨ検知素子には、電流回転が使用されないとき、信号２０２中に３２個の段が存在する。しかし、電流回転が使用される実施形態には、信号２０２の各段は、いくつかの部分的な段（図示せず、たとえば、４つの部分的な段）から構成することができ、各部分的な段は、電流回転「位相（phase）」を示す。

電流回転および電流回転位相は、図４〜４Ｄと併せて以下でより十分に述べる。
信号２０２の位相は、ＣＶＨ検知素子１２の位置ゼロに対する図１の磁場１６の角度に関連することを理解されたい。また、信号２０２のピーク振幅が、一般に、磁場１６の強さを表すことを理解されたい。ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５６５１７号中で上記に述べた電子回路技法を使用すると、または以下で述べる他の技法を使用すると、信号２０２の位相（たとえば信号２０４の位相）は、見つけ出すことができ、ＣＶＨ検知素子１２に対する図１の磁場１６の指示方向を識別するために使用することができる。

ここで、図３を参照すると、磁場センサ３００は、複数の縦型ホール素子を有するＣＶＨ検知素子３０２を含み、各縦型ホール素子が、縦型ホール素子のコンタクトのグループ（たとえば５つの縦型ホール素子のコンタクト）から成る。いくつかの実施形態では、ＣＶＨ検知素子３０２は、図１と併せて上記に述べたＣＶＨ検知素子１２と同じ、または同様とすることができ、対象物３２２に結合された２極磁石３２０に最も近く配置することができ、その磁石３２０は、図１の磁石１４と同じ、または同様とすることができる。しかし、いくつかの実施形態では、ＣＶＨ検知素子３０２は、図１Ａと併せて上記に述べたそれらと同じ、または同様の磁場検知素子のグループと置き換えることができる。

磁場センサ３００は、電流信号３０６ａ〜３０６ｄをＣＶＨ検知素子３０２に供給するために、電流スイッチ回路３０６を含むことができる。４つの電流信号３０６ａ〜３０６ｄを示しているが、他の実施形態では、電流信号は、４つより多く、またはそれより少なく存在することができる。基本的に、電流スイッチ回路３０６は、ＣＶＨ検知素子３０２内の縦型ホール素子のいずれか、またはすべてにアクセスし、いずれかの組み合わせで電流を供給することができる。

また、磁場センサ３００は、シーケンススイッチ回路３０４を含むことができる。シーケンススイッチ回路３０４は、ＣＶＨ検知素子３０２から信号３０２ａを受信するように結合される。いくつかの実施形態では、信号３０２ａは、ＣＶＨ検知および３０２内のすべての縦型ホール素子への信号結合経路を表す。

図１と併せた上記の議論から、動作の際、シーケンススイッチ回路３０４および電流スイッチ回路３０６は、ＣＶＨ検知素子３０２のまわりで順次切り替えるように構成することができて、電流信号３０６ａ〜３０６ｄを、ＣＶＨ検知素子３０２内の縦型ホール素子の異なる順番のものに供給し、ＣＶＨ検知素子３０２から信号３０２ａの異なる順番のものを受信することが正しく認識されるはずである。いくつかの実施形態では、順序付けは、ＣＶＨ検知素子３０２内の縦型ホール素子の各選択された１つまたは複数のための電流回転を含むことができる。電流回転は、図４〜４Ｃと併せて以下でより十分に述べる。

シーケンススイッチ回路３０４から、ここでは２つの差動信号３０４ａ、３０４ｂとして示す、１つまたは複数の差動出力信号が供給される。両方の差動信号３０４ａ、３０４ｂは、図２の信号２０２と同様のサンプリングされたアナログ信号とすることができることを理解されたい。

位相調節モジュール３０７は、どちらかの信号経路に結合することができるが、しかし、ここでは、差動信号３０４ｂを受信し、位相が調節された差動信号３０７ａを供給するように示す。位相調節は、図９と併せて以下でより十分に述べる。差動増幅器３０８を、差動信号３０４ａおよび位相が調節された差動信号３０７ａを受信するように結合し、増幅された信号３０８ａを生成するように構成することができる。

帯域フィルタ３１０を、増幅された信号３０８ａを受信するように結合し、フィルタリングされた信号３００ａを生成するように構成する。フィルタリングされた信号３１０ａは、図２の信号２０４と同様な正弦曲線とすることができることを理解されたい。

アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）３１２を、フィルタリングされた信号３１０ａを受信するように結合し、デジタルの変換された信号３１２ａを生成するように構成することができる。角度計算モジュール３１４を、変換されたデジタル信号３１２ａを受信するように結合し、ｘｙ角度信号３１４ａを生成するように構成する。磁石３２０が回転するにつれて、ｘｙ角度信号３１４ａの値が、ＣＶＨ検知素子３０２の平面中の磁石３２０によって生成された磁場の角度に従って変化する。

また、角度計算モジュール３１４は、発振器およびロジックモジュール３１６からクロック信号３１６ｃ、３１６ｄを受信するように結合される。クロック信号３１６ｃ、３１６ｄは、変換されたデジタル信号３１２ａの位相、すなわちフィルタリングされた信号３１０ａの位相を識別するために、角度計算モジュール３１４によって基準として使用される。たとえば、クロック信号３１６ｃ、３１６ｄの１つは、フィルタリングされた信号３１０ａの周波数、すなわち図２の信号２０４の周波数と周波数が同じクロック信号とすることができる。動作の際、クロック信号および変換された信号３１２ａの位相は、比較することができて、ｘｙ角度信号３１４ａを生成し、それは、磁石３２０によって生成された磁場の角度を示す。

また、発振器およびロジックモジュール３６０は、クロック制御信号３１６ａ、３１６ｂを、シーケンススイッチ回路３０４に、電流スイッチ回路３０６に個別に供給することができる。クロック３１６ａ、３１６ｂによって、シーケンススイッチ回路３０４および電流スイッチ回路３０６が、チョッピングまたは電流回転の有無にかかわらず、ＣＶＨ検知素子３０２のまわりを１段ごとに進んで、ＣＶＨ検知素子３０２内の縦型ホール素子の順次に選択された異なるものがもたらされる。

図３に示していないが、ＣＶＨ検知素子３０２内の縦型ホール素子の若干のものは、図６〜１６と併せて以下でより十分に述べる方法でシーケンススイッチ回路３０４によって組み合わせることができる。

図４〜４Ｃは、５つのコンタクトを有する縦型ホール素子のために使用することができる４つの位相の電流回転またはチョッピングを表す。それゆえ、そのような電流回転は、図１のＣＶＨ検知素子１２および図３のＣＶＨ検知素子３０２内の各選択された縦型ホール素子のために使用することができることを正しく認識すべきである。また、そのような電流回転も、離れた磁場検知素子、たとえば図１Ａの磁場検知素子３０ａ〜３０ｈのために使用することができ、磁場検知素子３０ａ〜３０ｈは、その時の選択されたチョッピングされたものであることを正しく認識すべきである。

本明細書に述べる実施形態のすべてが５つのコンタクトを備える縦型ホール素子を使用しているが、他の実施形態では、縦型ホール素子は、任意の奇数のコンタクトを有する。本明細書で使用するとき、用語「中央コンタクト（central contact）」は、奇数のコンタクトの中央のコンタクトをいう。

図４〜４Ａの電流駆動ノードおよび信号の記号の配向は、縦型ホール素子のリングの外側から、たとえばＣＶＨ検知素子の外側から見る透視図法から示されている。０、９０、１８０および２７０度の位相に関して以下で述べる命名法は、いささか恣意的であることを理解されたい。これらの命名法は、平面ホール効果素子について使用される同様の命名法の使用に由来し、電流回転のシーケンスの間、電流は、物理的に９０度離れているノード中に順次に注入される。縦型ホール素子に関して、９０度離れているというそのような物理的角度が存在しない。そうは言うものの、図４、４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、本明細書では０、９０、１８０、２７０度の位相として個別に参照される。

ここで図４を参照すると、図３のＣＶＨ検知素子１０２の縦型ホール素子４００が、５つの縦型ホール素子のコンタクト、すなわち第１、第２、第３、第４および第５の縦型ホール素子のコンタクト４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０２ｄ、４０２ｅから個別に成る。第１のチョッピングまたは電流回転の位相（ゼロ度位相）では、電流源４０８は、図３の電流源３０５と同じ、または同様とすることができ、第１および第５の縦型ホール素子のコンタクト４０２ａ、４０２ｅに個別に結合することができ、それらは、ともに結合され、第１の縦型ホール素子のコンタクト４０２ａに流れるＩの全電流、電流の半分Ｉ／２を供給し、第５の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｅに流れる電流の半分Ｉ／２を供給することができる。第３の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｃは、電圧基準４１０、たとえばグラウンドに結合される。電流源４０８からの電流は、破線によって示すように、第１および第５の縦型ホール素子のコンタクト４０２ａ、４０２ｅから個別にＣＶＨ検知素子４００の基板４０６を通じて（たとえば基板上のエピタキシャル層を通じて）第３の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｃに流れる。

外部磁場に反応する信号、Ｖｍが、第２および第４の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｂ、４０２ｄの間に個別に生じる。それゆえ、第１の電流回転位相では、図３の電流回転回路３０６が、第２および第４の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｂ、４０２ｄを選択することができて、出力信号１０５ａを供給し、そして第１、第５および第３の縦型ホール素子のコンタクト４０２ａ、４０２ｅ、４０２ｃを個別に、図３の電流源３０５に結合されるそれらのコンタクトとして選択することができる。以下で述べる他の電流回転位相の間の結合は、明らかなはずである。

ここで図４Ａを参照すると、図４の同様の要素が、同様の参照記号表示を有して、ＣＶＨ検知素子１０２の同じ縦型ホール素子４００（同じ５つの縦型ホール素子のコンタクト）の第２の電流回転位相（１８０度位相）で示されており、結合が、図３の電流スイッチ回路３０６によって変えられている。第２の位相では、電流源４０８は、第３の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｃに結合され、第１および第５の縦型ホール素子のコンタクト４０２ａ、４０２ｅは、ともに、そして基準電圧４１０に個別に結合される。それゆえ、電流は、基板４０６を通じて図４に示すそれらから反対方向に流れる。

図４でのように、外部磁場に反応する信号、Ｖｍは、第２および第４の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｂ、４０２ｄの間に個別に生じる。図４Ａの信号Ｖｍは、図４の信号Ｖｍと同様である。しかし、信号内のオフセット電圧が、異なり得る、たとえば符号が異なる、および振幅がいくらか異なり得る。

ここで図４Ｂを参照すると、図４および４Ａの同様の要素が、同様の参照記号表示を有して、ＣＶＨ検知素子１０２の同じ縦型ホール素子４００（同じ５つの縦型ホール素子コンタクト）に対する第３の電流回転位相（９０度位相）で示されており、結合がやはり電流スイッチ回路３０６によって変えられている。第３の位相では、電流源４０８は、第２の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｂに結合され、第４の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｄは、基準電圧４１０に結合される。それゆえ、電流は、第２の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｂから基板４０６を通じて第４の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｄに流れる。

第１および第５の縦型ホール素子のコンタクト４０２ａ、４０２ｅは、個別に、ともに結合される。また、いくらか電流が、第２の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｂから基板４０６を通じて第１の縦型ホール素子のコンタクト４０２ａに流れ、相互結合を通じて第５の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｅに流れる。また、いくらか電流が、第５の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｅから基板４０６を通じて第４の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｄに流れる。

外部磁場に反応する信号Ｖｍが、まず第１の縦型ホール素子のコンタクト４０２ａ（および第５の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｅ）と第３の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｃの間に生じる。図４Ｂの信号Ｖｍは、図４および４Ａの信号Ｖｍと同様である。しかし、信号内のオフセット電圧が、異なり得る、たとえば符号が異なる、および振幅がいくらか異なり得る。

ここで図４Ｃを参照すると、図４〜４Ｂの同様の要素が、同様の参照記号表示を有して、ＣＶＨ検知素子１０２の同じ縦型ホール素子４００（同じ５つの縦型ホール素子のコンタクト）に対して第４の電流回転位相（２７０度位相）で示されており、結合が、やはり電流スイッチ回路３０６によって変えられている。第４の位相では、電流は、図４Ｂで示すそれから反転されている。電流源４０８は、第４の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｄに結合され、第２の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｂは、基準電圧４１０に結合される。それゆえ、電流は、第４の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｄから基板４０６を通じて第２の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｂに流れる。

第１および第５の縦型ホール素子のコンタクト４０２ａ、４０２ｅは、個別に、ともに結合される。また、いくらかの電流が、第４の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｄから基板４０６を通じて第５の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｅに流れ、相互結合を通じて第１の縦型ホール素子のコンタクト４０２ａに流れる。また、いくらかの電流が、第１の縦型ホール素子のコンタクト４０２ａから基板４０６を通じて第２の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｂに流れる。

外部磁場に反応する信号Ｖｍが、第１の縦型ホール素子のコンタクト４０２ａ（および第５の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｅ）と第３の縦型ホール素子のコンタクト４０２ｃの間に生じる。図４Ｃの信号Ｖｍは、図４〜４Ｂの信号、Ｖｍと同様である。しかし、信号内のオフセット電圧が、異なり得る、たとえば符号が異なる、および振幅がいくらか異なり得る。

図４〜４Ｃの４つの位相のチョッピングによって供給される信号Ｖｍは、外部磁場に反応する。
上記に述べたように、図３のシーケンススイッチ回路３０４の順序付け動作によってＣＶＨ検知素子３０２内のいずれか１つの縦型ホール素子に対して４つの電流回転位相を生成した後、図４〜４Ｃの電流回転配置は、次の縦型ホール素子、たとえば図４〜４Ｃに示すそれらから１つの（またはそれより多くの）縦型ホール素子のコンタクトだけずらされた５つの縦型ホール素子のコンタクトに移ることができ、４つの電流回転位相は、図３の電流スイッチ回路３０６およびシーケンススイッチ回路３０４の動作によって新しい縦型ホール素子に対して実施することができる。

電流回転位相のシーケンスは、電流回転動作の間、任意の順序とすることができることを理解されたい。
ここで図５を参照すると、グラフ５００は、水平軸のスケールの単位が角度であり、垂直軸のスケールの値の単位がｘｙ角度値の大きさ、たとえば図３のｘｙ角度値３１４ａの大きさである。

線５０２は、角度エラーがないｘｙ角度値を表す。ｘｙ角度値に角度エラーがないとき、ｘｙ角度値は、実際の角度に対して完全に線形になる、すなわち、ｘｙ角度値は、図３の磁石３２０によって生成された磁場の角度を完全に真に表し、線５０２は、ゼロを通る。

線５０４は、平均またはＤＣ角度エラーのみがあるｘｙ角度値を表し、したがってｘｙ角度値によって表されるすべての角度は、一定の度数だけずれている。線５０４は、ゼロを通らない。

曲線５０６は、磁石３２０によって生成された磁場の真の角度を表す際にエラー、すなわち平均またはＤＣエラーおよび正弦曲線の様子を示すエラーも含むｘｙ角度値を表す。
曲線５０８は、磁石３２０によって生成された磁場の真の角度を表す際に他のエラーを含むｘｙ角度値を表す。

磁場センサ３００の様々な回路特性は、エラー、すなわち曲線５０６、５０８によって表されるＤＣ（または平均）角度エラーと曲線５０６、５０８の正弦曲線形状との両方の一因になる。エラーの原因になる１つの要因は、図３のシーケンススイッチ回路３０４によって、および／または電流スイッチ回路３０６によって生成されたスイッチングノイズである。別の要因は、ＣＶＨ検知素子３０２内の縦型ホール素子の間でオフセット電圧が異なる、たとえば図２の信号２０２と併せて上記に述べたオフセット電圧が異なることである。別の要因は、様々な縦型ホール素子の感度が異なることである。

まず、シーケンススイッチ回路３０４に関し、シーケンススイッチ回路３０４によって生成された電荷注入またはスイッチングスパイク（ともにノイズという）は、各縦型ホール素子がＣＶＨ検知素子３０２から順次に選択されたとき、必ずしも厳密に同じでないことを理解されたい。シーケンススイッチ回路３０４によって生成されたノイズは、各縦型ホール素子が選択されたときと同じでないとき、ＤＣ（または平均）角度エラーが生成し、また曲線５０６、５０８によって表されるようなものなど、正弦曲線タイプのエラーが生成する。正弦曲線エラーの特性は、部分的に、シーケンススイッチがＣＶＨ検知素子３０２のまわりでサイクルごとに繰り返されることによって生成されるノイズの結果であり得、それゆえノイズは、図２の信号２０２の周波数における角度エラーの周波数成分を有することになり、信号５０２（図３の３０４ａ）に加わることになる。角度エラーの周波数成分は、信号３０４ａ、３０４ｂに対する位相が基本的に一定であり、したがって角度エラーが加わると、信号３０４ａ、３０４ｂの位相に応じて、加算された信号中に様々な位相シフトエラーが引き起こされる。より高い高調波もノイズから生じ得る。

次に、電流スイッチ回路３０６に関し、電流スイッチ回路３０６によって生成された電荷注入またはスイッチングスパイク（ともにノイズという）は、各縦型ホール素子がＣＶＨ検知素子３０２中で順次に選択されたとき、必ずしも厳密に同じでないことを理解されたい。電流スイッチ回路３０６によって生成されたノイズは、各縦型ホール素子が選択されたときと同じでないとき、ＤＣ（または平均）角度エラーが生成し、また曲線５０６、５０８によって表されるものなどの正弦曲線タイプのエラーも生成する。正弦曲線エラー特性は、電流スイッチ回路３０６がＣＶＨ検知素子のまわりでサイクルごとに繰り返されることによって生成されるノイズから部分的に生じ得る。

また、他の回路特性は、角度エラー、すなわちエラー曲線５０６、５０８によって表されるＤＣ（または平均）角度エラーとエラー曲線５０６、５０８の正弦曲線形状との両方の一因になることができる。すなわち、図３のデュアル差動増幅器３０８および図３の他の回路要素も、シーケンススイッチ回路３０４がＣＶＨ検知素子３０２の縦型ホール素子の間で切り替えたとき、また電流スイッチ回路３０６が様々な電流回転位相の間で切り替えたとき、そのような速度で最終値に落ち着くことができないということが、エラーの一因になる。

ただしこれらに限定されないが、図３のＣＶＨ検知素子３０２内の様々な縦型ホール素子の異なるオフセット電圧（異なる電流回転位相におけるオフセット不整合を含む、または含まない）、様々な縦型ホール素子の感度の差、スイッチングノイズおよび回路要素が最終値に落ち着かないことを含む上記に述べた回路特性は、ただしこれらに限定されないが、図３の磁場センサ３００の温度、ＣＶＨ検知素子３０２のまわりの順序付けの速度、磁石３２０が回転するときＣＶＨ検知素子３０２が被る磁場のピークの大きさ、および様々な縦型ホール素子の間で選択された電流回転のシーケンス（複数可）を含む様々な要因によって影響される（すなわち変えられる）傾向がある。

曲線５０６、５０８の間の差は、同じ要因の変化、すなわち温度の変化、磁石３２０が回転するときＣＶＨ検知素子３０２が被る磁場のピーク振幅の変化または差、ＣＶＨ検知素子３０２内の縦型ホール素子のオフセット電圧の変化、様々な縦型ホール素子の感度の変化、ＣＶＨ検知素子３０２のまわりの順序付けの速度の変化または差、およびＣＶＨ検知素子３０２内の様々な縦型ホール素子の中で選択された電流回転のシーケンス（複数可）の変化または差に帰することができる。これらの要因の中で、温度の変化は、いつでも起き得ることを理解されたい。磁場のピーク振幅の変化は、位置の変化、すなわち図３の磁石３２０とＣＶＨ検知素子３０２の間のエアギャップ変化によって影響され得る。また、磁場のピーク振幅の変化は、機械的な考慮事項、たとえば磁石３２０がその上で回転するベアリングまたはシャフトの摩耗によって影響され得る。しかし、順序付け速度の変化および電流回転シーケンスの変化は、一定であり得て、磁場センサ３００の用途が異なる場合のみ、変化する。オフセット電圧の変化および縦型ホール素子の感度の変化は、温度の変化によって影響される傾向がある。

一般に、支配的な角度エラーの周波数成分は、信号２０２（すなわち３０４ａ、３０４ｂ）の周波数の第１および第２の高調波で生じると判断されてきた。曲線５０６、５０８は、信号２０２（すなわち３０４ａ、３０４ｂ）の周波数の第１および第２の高調波によって支配される角度エラー関数を表す。

エラー曲線５０６、５０８は、数学的に次のように記述することができる。
数学的に、曲線５０６、５０８によって表される角度エラーは、

として表すことができる、
ただし、
α＝エラーを含む測定角度、
ｎ＝ｎ番目の高調波を示す変数、
Ｔ＝磁場センサ３００の温度、
ＯＦＦ＝磁気対象物の位置付けエラー、すなわち図３の磁石３２０に対するＣＶＨ検知素子３０２の機械的ミスアラインメント、これは、温度、Ｔと通常無関係である、
ＤＣ（Ｔ）＝ＤＣ角度エラーの平均値、これは、温度、Ｔの関数である、
Ｈ_ｎＡ（Ｔ）＝エラーのｎ番目の高調波成分の振幅、これは、温度、Ｔの関数である、
Ｈ_ｎＰ（Ｔ）＝ｎ番目の高調波成分の位相、これは、温度、Ｔの関数である。

上記に述べた、温度以外の他の要因は、角度エラーに影響を及ぼし、式１では考慮されていない。すなわち、ＣＶＨ検知素子３０２のまわりの順序付けの速度は、上記の表現中で、考慮されておらず、ＣＶＨ検知素子３０２が被る、磁石３２０によって生成された磁場のピーク振幅は、考慮されておらず、そして電流回転シーケンス選択モジュール１１９によって生成された電流回転位相シーケンスは、考慮されていない。

推定された量子化された角度エラー（むしろ式（１）の非量子化エラー）は、数学的に、

として表すことができる、
ただし、
ｑは、量子化された値を表す。

また、不要なオフセット電圧を考慮する別の方法は、以下の式で与えられる、

ただし、
σ_ν＝以下で述べる技法によって単独で、または組み合わせで取られたのかどうかにかかわらず、順次に選択された縦型ホール素子についてのオフセット電圧の標準偏差（すなわち変動）、
Ｎ＝単独で、または組み合わせで取られたのかどうかにかかわらず、複数の縦型ホール素子のまわりで順番にサンプルリングされる縦型ホール素子数、
Ｖ_ｌ＝図３の信号３０８ａまたは３１０ａ中のオフセットエラーベクトルの第１高調波の大きさ。

式（３）から、以下で述べる技法によって順次サンプルリングされる複数の縦型ホール素子の中でオフセット電圧の変動をより小さくすると、その結果得られる第１高調波のオフセットエラーベクトルの大きさをより小さくする傾向があることが明らかなはずである。オフセットエラーベクトルの第１高調波は、やはり所望の磁場方向測定値に加えられるが、しかし磁場方向測定値のエラーがより小さくなる。

図６〜１６は、ＣＶＨ検知素子、たとえば図３のＣＶＨ検知素子３０２内の個々の縦型ホール素子を、縦型ホール素子の組み合わせのいずれか１つからのオフセット電圧がより低くなるように、またＣＶＨ検知素子が異なる縦型ホール素子に順序付けられたとき、オフセット電圧変動がより低くなるように、たとえば図２の信号２０２の変動がより低くなるように、組み合わすことができる様々な方法を以下で述べる。言い換えると、磁場センサ３００がＣＶＨ検知素子３０２のまわりで順序付けられたとき、オフセット変動が減少して、図３のｘｙ角度信号３１４ａで伝えられるとき、磁場の真の方向をより正確に示すことになる。

ここで図６を参照すると、２つの縦型ホール素子６０２、６０４の結合配置６００が示されている。
第１の縦型ホール素子６０２は、図４のゼロ度位相配置で配置され、第２の縦型ホール素子６０４は、図４Ｂの９０度位相配置で配置されている。第１および第２の縦型ホール素子は、強め合うようにともに結合される。

用語「強め合うように（constructively）」および「弱め合うように（destructively）」は、信号の磁場成分の加算または減算をそれぞれ指すために本明細書で使用している。

いくつかの実施形態では、２つの縦型ホール素子６０２、６０４は、ＣＶＨ検知素子内の、たとえば図１のＣＶＨ検知素子１２または図３のＣＶＨ検知素子３０２内の縦型ホール素子である。他の実施形態では、２つの縦型ホール素子６０２、６０４は、図１Ａの配置によって表すことができるように、離れた切り離された縦型ホール素子である。

本明細書で使用する符号（＋、−）は、ここでは、矢印６０６の方向で指示される磁場に反応して２つの縦型ホール素子６０２、６０４からの出力信号の磁場成分の極性を表す。個々の縦型ホール素子からの出力信号は、差動信号とすることができ、上記の慣例に従って、一方の出力コンタクトがプラスであり、他方の出力コンタクトがマイナスであることを理解されたい。矢印６０６と反対方向の磁場については、各縦型ホール素子の符号は反転する。

例示の静的、すなわち動いていない磁場、たとえば６０６に反応して、２つの縦型ホール素子６０２、６０４からの出力信号は、ＤＣ信号である。動いている、または回転している磁場に反応して、２つの縦型ホール素子６０２、６０４からの出力信号は、変化するＡＣ成分を含む変化する信号である。どちらの場合も、２つの縦型ホール素子６０２、６０４からの出力信号は、それぞれ２つの成分、すなわち外部磁場（静的または回転）に反応する所望の外部磁場成分（たとえばＶｅｘｔ、ＤＣまたはＡＣのどちらか）とオフセット成分（たとえばＶｏｆｆ）を含み、オフセット成分は常にＤＣ成分である。オフセット電圧のＤＣ成分は、縦型ホール素子の接続位相（たとえば図４〜４Ｃ参照）に応じて符号が変わる。

例示の静的磁場６０６に反応して、第１の縦型ホール素子６０２からの差動出力信号（＋と−コンタクトの間）は、第１の外部磁場成分と第１のオフセット成分の組み合わせ、Ｖｅｘｔ１＋Ｖｏｆｆ１である。第２の縦型ホール素子６０４からの差動出力信号（＋と−コンタクトの間）は、第２の外部磁場成分と第２のオフセット成分の組み合わせ、Ｖｅｘｔ２−Ｖｏｆｆ２である。２つの縦型ホール素子６０２、６０４からの２つの出力信号を、示すようにそれらを強め合うようにともに結合することによって組み合わせると、組み合わされた差動信号を生じることになる、
Ｖｍ＋、Ｖｍ−＝［（Ｖｅｘｔ１＋Ｖｏｆｆ１）＋（Ｖｅｘｔ２−Ｖｏｆｆ２）］／２
＝（Ｖｅｘｔ１＋Ｖｅｘｔ２）／２＋（Ｖｏｆｆ１−Ｖｏｆｆ２）／２
Ｖｏｆｆ１がＶｏｆｆ２とほぼ等しいと仮定し、Ｖｅｘｔ１がＶｅｘｔ２とほぼ等しいと仮定すると、組み合わされた差動信号Ｖｍ＋、Ｖｍ−の結果として生じる外部磁場成分は、ほぼＶｅｘｔになり、組み合わされた信号中のオフセット電圧は、ほぼキャンセルされてゼロになる。しかし、Ｖｏｆｆ１がＶｏｆｆ２と厳密に同じでないので、残余の小さなオフセット、Ｖｏｆｆｒｅｓａが残る。

上記の式中および次の式中の２つのファクタは、２つの縦型ホール素子が抵抗と直列の個別の電圧源と同様に振る舞うことのそれぞれの結果である。２つの縦型ホール素子は、ともに結合されたとき、２つの出力信号の平均である出力信号をもたらす傾向がある。

それゆえ、２つの縦型ホール素子６０２、６０４は、示すように接続位相がゼロおよび９０度で、示すように結合することができ、したがって外部磁場成分が強め合うように加算され、かつオフセット成分がほぼキャンセルされる。

図２および５から、それぞれ順次に選択された縦型ホール素子のＤＣオフセット電圧がより低くなると、結局、磁場センサによって生成されたｘｙ角度信号がより正確になる、たとえば図３の磁場センサ３００によって生成されたｘｙ角度信号３１４ａがより正確になることが正しく認識されるはずである。

２つの縦型ホール素子の間に示す結合は、たとえば図３のシーケンススイッチ回路３０４および図３の電流スイッチ回路３０６によって達成することができる。
いくつかの実施形態では、２つの縦型ホール素子６０２、６０４（およびまた他の図と併せて以下の縦型ホール素子）は、チョッピングされるまたは電流が回転させられる。他の実施形態では、チョッピングまたは電流回転がない。

縦型ホール素子６０２、６０４を特定の配置で静的に結合されていると示しているが、チョッピングまたは電流回転が用いられている実施形態には、２つの縦型ホール素子６０２、６０４は、電流回転が進むとき、ただ結合位相中で９０度離れたままでいることが必要である。上記に述べたように、結合配置に与えられる度の名称は、縦型ホール素子に関しいくらか恣意的であり、平面ホール素子の結合配置から導かれる。それゆえ、図６に示す結合は、４つの位相チョッピング中の第１のチョッピング配置を表すことができる。第２のチョッピング配置には、縦型ホール素子６０２は、図４Ｂによる９０度結合配置に配置することができ、縦型ホール素子６０４は、図４Ａによる１８０度結合配置に配置することができる。第３のチョッピング配置には、縦型ホール素子６０２は、図４Ａによる１８０度結合配置に配置することができ、縦型ホール素子６０４は、図４Ｃによる２７０度結合配置に配置することができる。第４のチョッピング配置には、縦型ホール素子６０２は、図４Ｃによる２７０度結合配置に配置することができ、縦型ホール素子６０４は、図４によるゼロ度結合配置に配置することができる。チョッピング配置のすべてには、縦型ホール素子６０２、６０４の信号出力コンタクトは、信号出力コンタクト上の信号の磁場成分が強め合うように加算され、信号出力コンタクト上の信号のオフセット成分が互いにキャンセルされるように、ともに結合される。

上記のチョッピングまたは電流回転は、たとえば図３のシーケンススイッチ回路３０４および電流スイッチ回路３０６によって達成することができる。
チョッピングまたは電流回転がない実施形態には、一度出力サンプルが図６に示す配置によって得られると、シーケンススイッチ回路３０４および電流スイッチ回路３０６は、単に次の縦型ホール素子に１段進められ、それは、図６の右側への回転または左側への回転とすることができる。２つの縦型ホール素子６０２、６０４がＣＶＨ検知素子内のセットの縦型ホール素子のメンバである実施形態には、ＣＶＨ検知素子の１つまたは複数のコンタクトだけの右側または左側へのシフトとすることができる。

縦型ホール素子の組み合わせの他の配置は、以下の図に述べる。チョッピングまたは電流回転がこれらの図のそれぞれと併せて述べていないが、しかし、以下で図に示す配置のそれぞれは、チョッピングまたは電流回転を用いて使用することができ、電流回転シーケンス中の各段について図４〜４Ｃごとの電流回転配置の示した相対な位相差を維持し、各図に示す極性に従った出力信号コンタクトの結合を維持し、それぞれのシーケンスの段において縦型ホール素子の間で物理的角度関係を維持することを理解されたい。

ここで図７を参照すると、グラフ７００は、水平軸のスケールの位相の単位が度である。また、グラフ７００は、垂直軸のスケールの振幅の単位が正規化された単位である。
曲線７０２は、円のまわりで選択された縦型ホール素子の１つの完全な回転について、第１高調波、すなわち順次にサンプリングされてフィルタリングされた出力信号（たとえば図３の信号３１０ａ）中の上記に述べた残余オフセット、Ｖｏｆｆｒｅｓａを表し、選択された縦型ホール素子は、結合位相（６０２、６０４、図６）中で９０度離れており、図６の２つの静的に選択された縦型ホール素子６０２、６０４によって表すように、組み合わされている。曲線７０２は、基本的に、オフセット電圧だけから生じたエラー信号を表し、それは、動作の際、外部磁場から生じる逐次信号に加算されて、観測された逐次信号中に位相エラーをもたらすことになる。エラー信号７０２は、単独で観測することができる。たとえば縦型ホール素子が図６に示すように結合された状態で、ゼロ外部磁場中に図３の磁場センサ３００を置き、図３の信号３１０ａを観測することによって、観測することができる。外部磁場がない場合、信号３１０ａは、ゼロであるはずであるが、しかし、それは、むしろ、電流７０２によって表されるようなエラー信号とすることができる。

エラー信号７０２の位相は、ゼロ度として任意に示す。通常、エラー信号７０２の大きさは、その代りに７．５ガウスの外部磁場を用いて、しかしオフセット成分がない状態で得られるはずのそれと同様であることが観測されている。１０００ガウスの外部磁場に関し、７．５ガウスに相当するエラー成分は、図３のｘｙ角度信号３１４ａ中の約０．４３度の最大またはピークエラーになる。このエラーは、簡単なベクトル加算によって計算することができる、つまりいずれかの１つの選択された位相角度で７．５ガウスによる静的エラーベクトルを取り、そのエラーベクトルを、図６の配置に最も近い回転磁場から生じる１０００ガウスによる回転外部磁場ベクトルに加算する。

図６の結合配置が使用されないが、しかしその代りに、円のまわりのシーケンスの間、一度に１つだけの縦型ホール素子からの出力信号が使用される場合、エラー信号は、通常、より大きくなるはずであり、図３のｘｙ角度信号３１４ａ中の結果として生じる角度エラーは、通常、より大きくなるはずである。

ここで図８を参照すると、別の結合配置８００が示されている。
第１の縦型ホール素子８０２は、図４のゼロ度位相配置で配置され、第２の縦型ホール素子８０４は、図４Ｂの９０度位相配置で配置され、第３の縦型ホール素子８０６は、図４のゼロ度位相配置で配置され、第４の縦型ホール素子８０８は、図４のゼロ度位相配置で配置されている。

４つの縦型ホール素子の間に示す結合は、たとえば図３のシーケンススイッチ回路３０４および図３の電流スイッチ回路３０６によって達成することができる。
いくつかの実施形態では、４つの縦型ホール素子８０２、８０４、８０６、８０８は、ＣＶＨ検知素子内の、たとえば図１のＣＶＨ検知素子１２または図３のＣＶＨ検知素子３０２内の縦型ホール素子である。他の実施形態では、４つの縦型ホール素子８０２、８０４、８０６、８０８は、図１Ａの配置によって表すことができるように、離れた切り離された縦型ホール素子である。

第１および第２の縦型ホール素子８０２、８０４は、図６の縦型ホール素子６０２、６０４と同じ方法で強め合うようにともに結合される。それゆえ、例示の静的磁場８１０に反応して、第１の縦型ホール素子８０２からの差動出力信号（＋と−コンタクトの間）は、第１の外部磁場成分と第１のオフセット成分の組み合わせ、Ｖｅｘｔ１＋Ｖｏｆｆ１である。第２の縦型ホール素子８０４からの差動出力信号（＋と−コンタクトの間）は、第２の外部磁場成分と第２のオフセット成分の組み合わせ、Ｖｅｘｔ２−Ｖｏｆｆ２である。２つの縦型ホール素子８０２、８０４からの２つの出力信号を、示すようにそれらを強め合うようにともに結合することによって組み合わせると、組み合わされた差動信号、
Ｖｍ＋、Ｖｍ−＝［（Ｖｅｘｔ１＋Ｖｏｆｆ１）＋（Ｖｅｘｔ２−Ｖｏｆｆ２）］／２
＝（Ｖｅｘｔ１＋Ｖｅｘｔ２）／２＋（Ｖｏｆｆ１−Ｖｏｆｆ２）／２
を生じることになる。

上記の図６と同様に、Ｖｏｆｆ１がＶｏｆｆ２とほぼ等しいと仮定し、Ｖｅｘｔ１がＶｅｘｔ２とほぼ等しいと仮定すると、組み合わされた差動信号Ｖｍ＋、Ｖｍ−の結果として生じる外部磁場成分は、ほぼＶｅｘｔであり、組み合わされた信号中のオフセット電圧は、ほぼキャンセルされてゼロである。しかし、Ｖｏｆｆ１がＶｏｆｆ２と厳密に等しくないので、残余の小さいオフセット、Ｖｏｆｆｒｅｓａが残る。

第３および第４の縦型ホール素子８０６、８０８は、それぞれ図４の配置によるゼロ度の位相配置を有する。出力信号の極性（＋、−）によって示されるように、縦型ホール素子８０６、８０８の出力信号コンタクトは、出力信号の磁場信号成分が弱め合うように加算されるように、結合される。

第１および第２の縦型ホール素子８０２、８０４は、縦型ホール素子の円のまわりに、たとえば円形縦型ホール素子のまわりに、または離れた切り離された縦型ホール素子の円のまわりに、１８０度離れて物理的に配置される。また、第３および第４の縦型ホール素子８０６、８０８は、縦型ホール素子の円のまわりに１８０度離れて物理的に配置される。

第３および第４の縦型ホール素子８０６、８０８の間の線は、第１および第２の縦型ホール素子８０２、８０４の間の線から９０である。また、他の物理的な配置が可能であり、そのいくつかが本明細書に述べられている。

例示の静的磁場８１０に反応して、第３の縦型ホール素子８０６からの差動出力信号（＋と−コンタクトの間）は、第３の外部磁場成分と第３のオフセット成分の組み合わせ、−Ｖｅｘｔ３−Ｖｏｆｆ３である。第４の縦型ホール素子８０８からの差動出力信号（＋と−コンタクトの間）は、第４の外部磁場成分と第４のオフセット成分組み合わせ、Ｖｅｘｔ４＋Ｖｏｆｆ４である。２つの縦型ホール素子８０６、８０８からの２つの出力信号を、示すようにそれらを弱め合うようにともに結合することによって組み合わせると、組み合わされた差動信号、
Ｖｓ＋、Ｖｓ−＝［（−Ｖｅｘｔ３−Ｖｏｆｆ３）＋（Ｖｅｘｔ４＋Ｖｏｆｆ４）］／２
＝（Ｖｅｘｔ４−Ｖｅｘｔ３）／２＋（Ｖｏｆｆ４−Ｖｏｆｆ３）／２
を生じることになる。

Ｖｏｆｆ３がＶｏｆｆ４とほぼ等しいと仮定し、Ｖｅｘｔ３がＶｅｘｔ４とほぼ等しいと仮定すると、組み合わされる差動信号Ｖｓ＋、Ｖｓ−の結果として生じる外部磁場成分は、ほぼゼロであり、オフセット電圧は、キャンセルされてほぼゼロになる。しかし、やはり、小さな残余オフセット電圧、Ｖｏｆｆｒｅｓｂが残る。

図９と併せて以下で、動的に第１および第２の縦型ホール素子８０２、８０４の組み合わせによって個別に生成される残余オフセット電圧、Ｖｏｆｆｒｅｓａは、縦型ホール素子が縦型ホール素子の円のまわりに順序付けられたとき、第３および第４の縦型ホール素子８０６、８０８の組み合わせによって個別に生成される残余オフセット電圧、Ｖｏｆｆｒｅｓｂと同様の大きさを有することができるが、しかし位相が異なることを述べる。ＶｏｆｆｒｅｓａおよびＶｏｆｆｒｅｓｂは、２つのペアの縦型ホール素子によって生成された信号を組み合わせることによって、互いにキャンセルすることができる、または互いにほとんどキャンセルすることができることを述べることにする。

第１および第２の縦型ホール素子８０２、８０４からの差動信号Ｖｍ＋、Ｖｍ−は、第３および第４の縦型ホール素子８０６、８０８からの差動信号Ｖｓ＋、Ｖｓ−と個別に、たとえば図３の差動増幅器３０８によって個別に組み合わすことができる。そのような組み合わせの結果は、図９と併せて以下により完全に述べる。

縦型ホール素子の円のまわりの順序付けまたは１段ごとの進み、および縦型ホール素子のチョッピングまたは電流回転は、図６と併せて上記に述べたそれと同じ、または同様とすることができる。縦型ホール素子８０２、８０４、８０６、８０８は、図１と併せて上記に述べたような円形縦型ホール素子（ＣＶＨ）として、または図１Ａに示したように離れた切り離された縦型ホール素子の円形に配置されたセットとして配置することができる。

ここで図９を参照すると、グラフ９００は、水平軸のスケールの位相の単位が度である。また、グラフ９００は、垂直のスケールの振幅の単位が正規化された単位である。
曲線９０２は、図７の曲線７０２と同様で、第１高調波、すなわち円のまわりで選択された縦型ホール素子の１つの完全な回転について順次にサンプリングされてフィルタリングされた出力信号（たとえば、図３の信号３１０ａ）中の上記に述べた残余オフセット、Ｖｏｆｆｒｅｓａを表し、選択された縦型ホール素子は、図３の縦型ホール素子８０２、８０４によって表されるように結合位相中で９０度離れている。

曲線９０４は、第１高調波、すなわち円のまわりで選択された縦型ホール素子の１つの完全な回転について順次にサンプリングされてフィルタリングされた出力信号（たとえば、図３の信号３１０ａ）中の上記に述べた残余オフセット、Ｖｏｆｆｒｅｓｂを表し、選択された縦型ホール素子は、図８の縦型ホール素子８０６、８０８によって表されているように、それぞれゼロ度の結合位相にある。

曲線９０２、９０４は、約９０度離れていることができ、それは、縦型ホール素子８０６、８０８に対する縦型ホール素子８０２、８０４の９０度の相対的位置によって決定される。曲線９０２、９０４、すなわち、信号９０２、９０４を最善に組み合わせるために、信号９０２、９０４が加算される場合、信号９０２、９０４が１８０度の位相ずれになるように、信号９０２、９０４の１つまたは両方の位相をシフトすることが、または信号９０２、９０４が減算される場合、信号９０２、９０４が同位相になるように、信号９０２、９０４の１つまたは両方の位相をシフトすることが有利である。この目的を達成するために、シーケンススイッチ回路３０４によって供給される差動信号の１つに、図３の位相調節モジュール３０７によって位相調節を適用する。

他の実施形態では、縦型ホール素子８０６、８０８に対する縦型ホール素子８０２、８０４の相対的位置は、９０度以外の角度であり、曲線９０２、９０４の間の位相差は、それに応じて９０度以外である。１つのそのような配置は、図１０と併せて以下に示す。

ここで図１０を参照すると、別の結合配置１０００が示されている。
第１の縦型ホール素子１００２が、図４のゼロ度位相配置に配置され、第２の縦型ホール素子１００４が、図４Ｂの９０度位相配置に配置され、第３の縦型ホール素子１００６が、図４のゼロ度位相配置に配置され、第４の縦型ホール素子１００８が、図４のゼロ度位相配置に配置されている。

４つの縦型ホール素子の間に示す結合は、たとえば図３のシーケンススイッチ回路３０４および図３の電流スイッチ回路３０６によって達成することができる。
いくつかの実施形態では、４つの縦型ホール素子１００２、１００４、１００６、１００８は、ＣＶＨ検知素子内の、たとえば図１のＣＶＨ検知素子１２または図３のＣＶＨ検知素子３０２内の縦型ホール素子である。他の実施形態では、４つの縦型ホール素子１００２、１００４、１００６、１００８は、図１Ａの配置によって表すことができるように、離れた切り離された縦型ホール素子である。

第１および第２の縦型ホール素子１００２、１００４は、図８の第１および第２の縦型ホール素子８０２、８０４と同じ方法で強め合うようにともに結合される。第３および第４の縦型ホール素子１００６、１００８は、図８の第３および第４の縦型ホール素子８０６、８０８と同じ方法で弱め合うようにともに結合される。しかし、図８の結合配置と違って、第１および第２の縦型ホール素子１００２、１００４は、互いに隣接して物理的に配置され、また、第３および第４の縦型ホール素子１００６、１００８は、互いに隣接して物理的に配置される。

第１の縦型ホール素子１００２は、縦型ホール素子の円のまわりで第４の縦型ホール素子１００８から１８０度に配置される。第２の縦型ホール素子１００４は、縦型ホール素子の円のまわりで第３の縦型ホール素子１００６から１８０度に配置される。

図６の縦型ホール素子６０２、６０４と併せて上記でより十分に述べたように、縦型ホール素子１００２、１００４の出力信号の磁場信号成分は、強め合うように加算され、縦型ホール素子１００２、１００４の出力信号のオフセット成分は、ほぼキャンセルされてゼロになるが、しかし、残余オフセット電圧Ｖｏｆｆｒｅｓａが残る恐れがある。

第３および第４の縦型ホール素子１００６、１００８は、それぞれ図４の配置によって位相配置がゼロ度である。出力信号の極性（＋、−）によって示されるように、縦型ホール素子１００６、１００８の出力信号コンタクトは、出力信号の磁場信号成分が弱め合うように加算されるように結合される。

第１および第４の縦型ホール素子１００２、１００８の間の線が、第２および第３の縦型ホール素子１００４、１００６の間の線から９０度より小さい角度で、たとえば２０度だけ回転させる。また、他の物理的な配置が可能であり、そのいくつかが本明細書に述べられている。

例示の静的磁場１０１０に反応して、第１の縦型ホール素子１００２からの差動出力信号（＋と−コンタクトの間）は、第１の外部磁場成分と第１のオフセット成分の組み合わせ、Ｖｅｘｔ１＋Ｖｏｆｆ１である。第２の縦型ホール素子１００４からの差動出力信号（＋と−コンタクトの間）は、第２の外部磁場成分と第２のオフセット成分の組み合わせ、Ｖｅｘｔ２−Ｖｏｆｆ２である。２つの縦型ホール素子１００２、１００４からの２つの出力信号を、示すようにそれらを強め合うようにともに結合することによって組み合わせると、組み合わされた差動信号、
Ｖｍ＋、Ｖｍ−＝［（Ｖｅｘｔ１＋Ｖｏｆｆ１）＋（Ｖｅｘｔ２−Ｖｏｆｆ２）］／２
＝（Ｖｅｘｔ１＋Ｖｅｘｔ２）／２＋（Ｖｏｆｆ１−Ｖｏｆｆ２）／２
を生じることになる。

Ｖｏｆｆ１がＶｏｆｆ２とほぼ等しいと仮定し、Ｖｅｘｔ１がＶｅｘｔ２とほぼ等しいと仮定すると、組み合わされた差動信号Ｖｍ＋、Ｖｍ−の結果として生じる外部磁場成分は、ほぼＶｅｘｔであり、組み合わされた信号中のオフセット電圧は、ほぼキャンセルされてゼロになる。しかし、Ｖｏｆｆ１がＶｏｆｆ２と厳密に等しくないので、残余の小さなオフセット、Ｖｏｆｆｒｅｓａが残る。

それゆえ、２つの縦型ホール素子１００２、１００４は、示すように接続位相がゼロおよび９０の状態で、示すように結合することができ、したがって外部磁場成分は、強め合うように加算され、かつオフセット成分はほぼキャンセルされる。

第３の縦型ホール素子１００６からの差動出力信号（＋と−コンタクトの間）は、第３の外部磁場成分と第３のオフセット成分の組み合わせ、Ｖｅｘｔ３＋Ｖｏｆｆ３である。第４の縦型ホール素子１００８からの差動出力信号（＋と−コンタクトの間）は、第４の外部磁場成分と第４のオフセット成分の組み合わせ、−Ｖｅｘｔ４−Ｖｏｆｆ４である。２つの縦型ホール素子８０６、８０８からの２つの出力信号を、示すようにそれらを弱め合うようにともに結合することによって組み合わせると、組み合わされた差動信号、
Ｖｓ＋、Ｖｓ−＝［（Ｖｅｘｔ３＋Ｖｏｆｆ３）＋（−Ｖｅｘｔ４−Ｖｏｆｆ４）］／２
＝（Ｖｅｘｔ３−Ｖｅｘｔ４）／２＋（Ｖｏｆｆ３−Ｖｏｆｆ４）／２
を生じることになる。

Ｖｏｆｆ３がＶｏｆｆ４とほぼ等しいと仮定し、Ｖｅｘｔ３がＶｅｘｔ４とほぼ等しいと仮定すると、組み合わされた差動信号Ｖｓ＋、Ｖｓ−の結果として生じた外部磁場成分は、ほぼゼロであり、オフセット電圧は、キャンセルされてほぼゼロになる。しかし、やはり、小さな残余オフセット電圧、Ｖｏｆｆｒｅｓｂが残る。

図９に描くそれと同様に、動的に第１および第２の縦型ホール素子１００２、１００４の組み合わせによって個別に生成された残余オフセット電圧、Ｖｏｆｆｒｅｓａは、縦型ホール素子が縦型ホール素子の円のまわりで順序付けられたとき、第３および第４の縦型ホール素子１００６、１００８の組み合わせによって個別に生成された残余オフセット電圧、Ｖｏｆｆｒｅｓｂと同様の大きさを有することができるが、しかし位相が異なる。

信号Ｖｏｆｆｒｅｓａ、Ｖｏｆｆｒｅｓｂは、図３の位相調節モジュール３０７によって位相合わせされた状態にすることができる。
第１および第２の縦型ホール素子１００２、１００４からの差動信号Ｖｍ＋、Ｖｍ−は、第３および第４の縦型ホール素子１００６、１００８からの差動信号Ｖｓ＋、Ｖｓ−と個別に、位相調節の有無にかかわらず、たとえば図３の差動増幅器３０８によって個別に組み合わせることができる。そのような組み合わせの結果は、図９と併せて上記により十分に述べた。

縦型ホール素子の円のまわりの順序付けまたは１段ごとの進み、および縦型ホール素子のチョッピングまたは電流回転は、図６と併せて上記に述べたそれと同じまたは同様とすることができる。縦型ホール素子１００２、１００４、１００６、１００８は、図１と併せて上記に述べたように円形縦型ホール素子（ＣＶＨ）として、または図１Ａに表されるように離れた切り離された縦型ホール素子の円形に配置されたセットとして配置することができる。

ここで図１１を参照すると、５つのコンタクトの縦型ホール素子１１００のコンタクト１１０２ａ〜１１０２ｅ（また１〜５）が、図４のゼロ度の結合で配置されている。縦型ホール素子１１００は、図８の縦型ホール素子８０２または図１０の縦型ホール素子１００２を表すように意図されている。コンタクト１１０２ａ〜１１０２ｅの間および基板１１０６内の抵抗が示されている。縦型ホール素子１１００によって生成されるオフセット電圧を表すために、コンタクトの多くの間の抵抗、Ｒは、同じに作られているが、しかしＲ＋ΔＲ１が、２と３と番号が付けられたコンタクトの間に示されている。

縦型ホール素子１１００の電子回路表現が図１３と併せて以下に示されている。
ここで図１２を参照すると、図１１の同様の要素が同様の参照記号表示を有して示され、５つのコンタクトの縦型ホール素子１２００のコンタクト１２０２ａ〜１２０２ｅ（または１〜５）が、図４Ｂの９０度の結合で配置されている。縦型ホール素子１２００は、図８の縦型ホール素子８０４または図１０の縦型ホール素子１００４を表すように意図されている。コンタクト１１０２ａ〜１１０２ｅの間および基板１１０６内の抵抗が示されている。縦型ホール素子１２００によって生成されるオフセット電圧を表すために、コンタクトの多くの間の抵抗、Ｒが同じに作られるが、しかし抵抗、Ｒ＋ΔＲ２が２と３と番号が付けられたコンタクトの間に示されている。

縦型ホール素子１１００の電子回路表現が図１３と併せて以下に示されている。
ここで図１３を参照すると、回路モデル１３００が、ともに結合された２つの縦型ホール素子を表す。回路モデル１３００の左側の回路モデル部分が、図１１の縦型ホール素子１１００を表す（すなわち図４および１１のゼロ位相の結合、すなわち図８および１０の第１の縦型ホール素子８０２、１００２を個別に）。回路モデル１３００の右側の回路モデル部分が、図１２の縦型ホール素子１２００を表す（すなわち図４Ｂおよび１２の９０度位相の結合、すなわち図８および１０の第２の縦型ホール素子８０４、１００４を個別に）。

２つの電気的結合のコンタクトが、番号１〜５によって示されている。抵抗Ｒ、Ｒ＋ΔＲ１およびＲ＋ΔＲ２は、図１１および１２の縦型ホール素子によるコンタクトの間に示されている。２つの回路モデルは、図８の縦型ホール素子８０２、８０４と同じ方法で強め合うようにともに結合され、図１０の縦型ホール素子１００２、１００４がともに結合される。

回路モデル１３０２は、回路モデル１３００に相当する。
シンボル／／は、「に対して平行な」ことを表すように意図されている。式は、以下で回路モデル１３０２を記述する。以下の式では、上付き文字ゼロは、回路モデル１３００の配置の左側のゼロ位相の結合を表すように意図されており、上付き文字９０は、回路モデル１３００の配置の右側の９０度位相の結合を表すように意図されている。

Ｒ＞＞ΔＲ_ｉと仮定すると、Ｒ／／（Ｒ＋ΔＲ）を（Ｒ＋ΔＲ）／２と近似することができる。したがって、

と仮定すると、

が得られる。
上記の式は、上記に述べた残余オフセット、Ｖｏｆｆｒｅｓａである。
ここで図１４を参照すると、回路モデル１４００は、ともに結合された２つの縦型ホール素子の別の回路モデルである。回路モデル１４００の左側の回路モデル部分は、図１１の縦型ホール素子１１００を表す（すなわち図４および１１のゼロ位相の結合、すなわち図８および１０の第３の縦型ホール素子８０６、１００６を個別に）。回路モデル１４００の右側の回路モデル部分は、図１２の縦型ホール素子１２００を表す（すなわち図４および１１のゼロ位相の結合、すなわち図８および１０の第４の縦型ホール素子８０８、１００８を個別に）。

２つの電気的結合のコンタクトが、番号１〜５で示されている。抵抗Ｒ、Ｒ＋ΔＲ１およびＲ＋ΔＲ２が、図１１の縦型ホール素子１１００によるコンタクトの間に示されている。２つの回路モデルは、図８の縦型ホール素子８０６、８０８と同じ方法で弱め合うようにともに結合され、図１０の縦型ホール素子１００６、１００８が、ともに結合される。

回路モデル１４０２は、回路モデル１４００に相当する。
シンボル／／は、「に対して平行な」ことを表すように意図されている。式が、以下で回路モデル１４０２を記述する。以下の式では、上付き文字ゼロは、回路モデル１４００の配置の左側および右側のゼロ位相の結合を表すように意図されている。

式（１）を式（３）と比較すると、それらは、分母中の

ファクタだけが異なっていることに気付くことができる。
ほとんどの場合、このファクタは、無視できるはずであり、切り捨てることができ、Ｒを簡単化した後、

を得る。
その結果として、図１４の配置１４０２は、図１３の配置１３０２と高いレベルで一致するオフセットベクトルを生成する。

それゆえ、上記に示された（および以下で）４つの縦型ホール素子の配置のいずれかの中の第２のペアの縦型ホール素子によって生成される残余オフセット、Ｖｏｆｆｒｅｓｂは、第１のペアの縦型ホール素子によって生成される残余オフセット、Ｖｏｆｆｒｅｓａをさらに減少させる、またはキャンセルするために使用することができる。

図１５および１６は、第１のペアの縦型ホール素子および第２のペアの縦型ホール素子をともに直接結合することができて、図４のシーケンススイッチモジュール３０６が順次に４つの縦型ホール素子の異なるセットを選択したとき、４つの縦型ホール素子の選択されたセットごとに１つの個別の差動出力信号をもたらすことになる配置を示す。

直接の組み合わせは、図８および１０の配置と同様に、図６と併せて上記に述べた減少を超えて残余オフセットを減少させることになる。しかし、図１５および１６の強め合う組み合わせは、４つの縦型ホール素子の間の４通りの強め合う組み合わせである。４通りの組み合わせは、ただ１つの出力信号をもたらし、位相調節回路３０７が必要でない。

ここで図１５を参照すると、別の結合配置１５００が示されている。
第１の縦型ホール素子１５０２が、図４のゼロ度位相配置で配置され、第２の縦型ホール素子１５０４が、図４Ｂの９０度位相配置で配置され、第３の縦型ホール素子１５０６が、図４Ｃの２７０度位相配置で配置され、第４の縦型ホール素子１５０８が、図４Ａの１８０度位相配置で配置されている。

４つの縦型ホール素子の間に示される結合は、たとえば図３のシーケンススイッチ回路３０４および図３の電流スイッチ回路３０６によって達成することができる。
いくつかの実施形態では、４つの縦型ホール素子１５０２、１５０４、１５０６、１５０８は、ＣＶＨ検知素子内の、たとえば図１のＣＶＨ検知素子１２または図３のＣＶＨ検知素子３０２内の縦型ホール素子である。他の実施形態では、４つの縦型ホール素子１５０２、１５０４、１５０６、１５０８は、図１Ａの配置によって表すことができるように、離れた切り離された縦型ホール素子である。

第３および第４の縦型ホール素子１５０６、１５０８の間の線は、第１および第２の縦型ホール素子１５０２、１５０４の間の線から９０である。また、他の物理的な配置が可能であり、そのいくつかが本明細書に述べられている。

第１および第２の縦型ホール素子１５０２、１５０４は、個別に、図８の縦型ホール素子８０２、８０４と同じ方法で強め合うようにともに結合される。また、第３および第４の縦型ホール素子１５０６、１５０８は、個別に、示すように強め合うようにともに結合される。また、２つの強め合う組み合わせが、強め合うように組み合わされて、１つの差動出力信号（Ｖｃｏｍｂ＋、Ｖｃｏｍｂ−）をもたらすことになる。

例示の静的磁場１５１０に反応して、すべての４つの縦型ホール素子の強め合う合計によって、
Ｖｃｏｍｂ＋、Ｖｃｏｍｂ−＝（Ｖｅｘｔ１＋Ｖｅｘｔ２）／４＋（Ｖｏｆｆ１−Ｖｏｆｆ２）／４＋（Ｖｅｘｔ３＋Ｖｅｘｔ４）／４＋（Ｖｏｆｆ３−Ｖｏｆｆ４）／４
が得られ、それは、Ｖｅｘｔとほぼ等しい。（表記１、２、３、および４は、第１、第２、第３および第４の縦型ホール素子１５０２、１５０４、１５０６、１５０８をそれぞれ指す）
残された残余オフセット、Ｖｏｆｆｒｅｓｃは、図６〜１４と併せて上記に述べたＶｏｆｆｒｅｓａおよびＶｏｆｆｒｅｓｂの個々の事例より小さい。

図１５のすべての組み合わせは、強め合う組み合わせであることに留意すべきである。基本的に、第１および第２の縦型ホール素子１５０２、１５０４は、強め合うように組み合わされ、第３および第４の縦型ホール素子１５０６、１５０８は、強め合うように組み合わされ、また、２つのペアは、互いに強め合うように組み合わされる。示す電流回転位相（すなわち電流回転位相差）を使用すると、オフセットが差動信号（Ｖｃｏｍｂ＋、Ｖｃｏｍｂ−）中でキャンセルされる、またはほぼキャンセルされて、残余オフセット、Ｖｏｆｆｒｅｓｃがもたらされることになる。

強め合う組み合わせは、有利である傾向がある、というのは、所望の外部磁場成分、Ｖｅｘｔが加算されて、結果として生じた外部磁場成分対残余オフセット成分の比がより大きい、組み合わされた信号がもたらされることになるからである。

他の実施形態では、同様の結果を得るために、他の電流回転位相を強め合うように組み合わせることが可能である。たとえば、１つの代替の実施形態では、第３の縦型ホール素子１５０６は、図４Ｂによる９０度の電流回転位相配置で結合することができるはずであり、第４の縦型ホール素子１５０８は、図４によるゼロ度の電流回転位相配置で結合することができるはずである。強め合う組み合わせを確保すると、上記に述べたそれらと同様の結果が得られるはずである。

図１５による様々な実施形態は、すべて共通の特性を有する、すなわちそれらは、すべて例示の磁場１５１０に反応して各縦型ホール素子から同じ極性の外部磁場成分、Ｖｅｘｔを生成する。また、縦型ホール素子の中のオフセット電圧は、すべての信号が強め合うように組み合わされたとき、キャンセルされる。

様々な実施形態は、図１５と併せて、それぞれがただ１つの出力信号（Ｖｃｏｍｂ＋、Ｖｃｏｍｂ−）を生成し、したがって図７の１つのオフセットベクトルと同様のただ１つのオフセットエラーベクトルを生成することを教示した。それゆえ、図８および９と併せて上記に述べたように、２つの信号の間で位相を補償することが必要でない。さらにまた、オフセットベクトルが２つ存在せず、その位相は、図８〜１０と併せて上記に述べたように、縦型ホール素子の物理的な角度変位と関連する。それゆえ、４つの縦型ホール素子１５０２、１５０４、１５０６、１５０８は、同様の結果を維持しながら、示す位置から角度的に変位させることができる。１つのそのような角度変位が、図１６と併せて以下に示される。

縦型ホール素子の円のまわりの順序付けまたは１段ごとの進み、および縦型ホール素子のチョッピングまたは電流回転は、図６と併せて上記に述べたそれと同じ、または同様とすることができる。

ここで図１６を参照すると、別の結合配置１６００が示されている。
第１の縦型ホール素子１６０２が、図４のゼロ度位相配置で配置され、第２の縦型ホール素子１６０４が、図４Ｂの９０度位相配置で配置され、第３の縦型ホール素子１６０６が、図４Ｃの２７０度位相配置で配置され、第４の縦型ホール素子１６０８が、図４Ａの１８０度位相配置で配置されている。

４つの縦型ホール素子の間に示す結合は、たとえば図３のシーケンススイッチ回路３０４および図３の電流スイッチ回路３０６によって達成することができる。
いくつかの実施形態では、４つの縦型ホール素子１６０２、１６０４、１６０６、１６０８は、ＣＶＨ検知素子内の、たとえば図１のＣＶＨ検知素子１２または図３のＣＶＨ検知素子３０２内の縦型ホール素子である。他の実施形態では、４つの縦型ホール素子１６０２、１６０４、１６０６、１６０８は、図１Ａの配置によって表すことができるように、離れた切り離された縦型ホール素子である。

第１および第４の縦型ホール素子１６０２、１６０８の間の線は、第２および第３の縦型ホール素子１６０４、１６０６の間の線から９０度より小さい角度で、たとえば２０度だけ回転させる。また、他の物理的な配置が可能であり、そのいくつかが本明細書に述べられている。

第１および第２の縦型ホール素子１６０２、１６０４は、個別に、図８の縦型ホール素子８０２、８０４と同じ方法で強め合うようにともに結合される。また、第３および第４の縦型ホール素子１６０６、１６０８は、示すように強め合うようにともに結合される。また、２つの強め合う組み合わせは、強め合うように組み合わされて、１つの差動出力信号（Ｖｃｏｍｂ＋、Ｖｃｏｍｂ−）がもたらされることになる。

例示の磁場１６１０に反応して、すべての４つの縦型ホール素子の強め合う合計が、
Ｖｃｏｍｂ＋、Ｖｃｏｍｂ−＝（Ｖｅｘｔ１＋Ｖｅｘｔ２）／４＋（Ｖｏｆｆ１−Ｖｏｆｆ２）／４＋（Ｖｅｘｔ３＋Ｖｅｘｔ４）／４＋（Ｖｏｆｆ３−Ｖｏｆｆ４）／４
を生成し、それは、Ｖｅｘｔとほぼ等しい。（表記１、２、３、および４は、第１、第２、第３および第４の縦型ホール素子１６０２、１６０４、１６０６、１６０８をそれぞれ指す）
残された残余オフセット、Ｖｏｆｆｒｅｓｃは、図６〜１４と併せて上記に述べたＶｏｆｆｒｅｓａおよびＶｏｆｆｒｅｓｂの個々の事例より小さい。４通りの強め合う結合の特性および長所が、図１５と併せて上記に述べられている。同じ特性および長所が、図１６の配置に適用される。

縦型ホール素子の円のまわりの順序付けおよび１段ごとの進み、および縦型ホール素子のチョッピングまたは電流回転は、図６と併せて上記に述べたそれと同じ、または同様とすることができる。

ここで図１７を参照すると、図３の同様の要素が同様の参照記号表示を有して示されており、磁場センサ１７００が、図３の磁場センサ３００と同様であるが、しかし磁場センサ１７００は、図３の位相調節モジュール３０７を含まない。さらにまた、シーケンススイッチ回路１７０２が、１つだけの差動信号１７０２ａを差動増幅器１７０４に供給する。

磁場センサ１７００は、図１５および１６の結合配置によって使用することができ、すべての４つの縦型ホール素子が強め合うようにともに結合され、そのために、１つの差動出力信号（Ｖｃｏｍｂ＋、Ｖｃｏｍｂ−）だけが存在する。

上記に述べたように、図１５および１６と併せて上記に述べた本実施形態では、位相調節が全く必要でない、というのは、１つだけの差動出力信号（Ｖｃｏｍｂ＋、Ｖｃｏｍｂ−）、それゆえ１つだけのオフセットエラー信号成分が存在するからである。しかし、他の実施形態では、その電流回転位相が図１５および１６に上記に示されている縦型ホール素子は、しかし異なる結合によって使用することができる。これらの他の実施形態には、位相調節モジュール３０７は、やはり残余オフセット電圧をキャンセルする、またはほぼキャンセルすることになるように、使用することができる。

特定の位相配置による、かつ他の縦型ホール素子との特定の結合による特定の縦型ホール素子が、上記に示されており、また特定の物理的な角度配置が、縦型ホール素子の間に示されているが、オフセット電圧をより低くすることができる他の位相配置、結合および物理的な角度配置が存在することを理解されたい。

本明細書に引用されたすべての参考文献は、参照によってその全体が本明細書に援用される。
好ましい実施形態を述べてきたが、それは、様々な概念、構造および技法を例示する働きをし、それは、本特許の主題であり、ここで、これらの概念、構造および技法を組み込む他の実施形態を使用することができることが明らかになるはずである。したがって、特許の範囲は、述べた実施形態に限定すべきでなく、むしろ次の請求項の趣旨および範囲によってのみ限定すべきであることが必要であると考える。

Claims

円形に配置され、基板上に配置された複数のコンタクトの中で対応する複数のセットのコンタクトとして形成される複数の縦型ホール素子であって、
前記複数の縦型ホール素子は、対応する複数の縦型ホール素子の出力信号を生成するように構成され、
前記複数の縦型ホール素子のそれぞれが、外部磁場方向を有する外部磁場に反応し、
前記縦型ホール素子の出力信号のそれぞれが、前記外部磁場に反応する個別の外部磁場成分および個別のオフセットエラー成分を含む、複数の縦型ホール素子と、
前記複数の縦型ホール素子の出力信号を受信するように結合され、前記複数の縦型ホール素子の中から第１および第２の縦型ホール素子を選択するように構成されるシーケンススイッチ回路であって、
前記第１の縦型ホール素子は、前記複数のセットのコンタクトの中から選択される第１の選択されたセットのコンタクトを有し、前記第２の縦型ホール素子は、前記複数のセットのコンタクトの中から選択される第２の選択されたセットのコンタクトを有し、
前記第１および第２の縦型ホール素子は、第１および第２の縦型ホール素子の出力信号を個別に生成するように構成され、
前記第１の縦型ホール素子の出力信号は、前記外部磁場に反応する第１の外部磁場成分および第１のオフセット成分を有し、
前記第２の縦型ホール素子の出力信号は、前記外部磁場に反応する第２の外部磁場成分および第２のオフセット成分を有し、
前記シーケンススイッチ回路は、さらに、前記第１および第２の磁場成分が強め合うように加算されて強め合う信号を生成するように、前記第１および第２の縦型ホール素子の出力信号を組み合わせるように構成される、シーケンススイッチ回路と、
電流信号を受信するように結合された電流スイッチ回路であって、
第１の１つまたは複数の電流信号を、前記第１の選択されたセットのコンタクトの第１の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給するように構成され、前記第１の１つまたは複数の電流信号は、前記第１の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに流入する、またはそこから流出し、かつ
第２の１つまたは複数の電流信号を、前記第２の選択されたセットのコンタクトの第２の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給するように構成され、前記第２の１つまたは複数の電流信号は、前記第２の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに最も近いコンタクトに流入する、またはそこから流出し、
前記第１および第２の縦型ホール素子の前記第１および第２の選択された１つまたは複数のコンタクトは、第１および第２の異なる結合位相を個別に表し、
前記シーケンススイッチ回路および前記電流スイッチ回路は、前記複数の縦型ホール素子のまわりで順序付けるように構成されて、強め合う順序付けられた信号を生成するために、前記第１および第２の縦型ホール素子を、前記複数の縦型ホール素子の異なるものとして順次に選択する、電流スイッチ回路とを含む、磁場センサ。
前記複数のコンタクトは、前記基板中の共通の注入拡散領域の上に配置されて、円形縦型ホール（ＣＶＨ）検知素子を形成する、請求項１に記載の磁場センサ。
前記シーケンススイッチ回路は、さらに、前記複数の縦型ホール素子の中から第３および第４の縦型ホール素子を選択するように構成され、
前記第３の縦型ホール素子は、前記複数のセットのコンタクトの中から選択される第３の選択されたセットのコンタクトを有し、前記第４の縦型ホール素子は、前記複数の縦型ホール素子の中から選択される第４の選択されたセットのコンタクトを有し、
前記第３および第４の縦型ホール素子は、第３および第４の縦型ホール素子の出力信号を個別に生成するように構成され、
前記第３の縦型ホール素子の出力信号は、前記外部磁場に反応する第３の外部磁場成分および第３のオフセット成分を有し、
前記第４の縦型ホール素子の出力信号は、前記外部磁場に反応する第４の外部磁場成分および第４のオフセット成分を有し、
前記シーケンススイッチ回路は、さらに、前記第３および第４の縦型ホール素子の出力信号をともに組み合わせるように構成されて、補償する信号を生成する、請求項２に記載の磁場センサ。
前記シーケンススイッチ回路は、前記第３および第４の外部磁場成分が弱め合うように加算されるように、前記第３および第４の縦型ホール素子の出力信号をともに組み合わせるように構成される、請求項３に記載の磁場センサ。
前記シーケンススイッチ回路は、前記第３および第４の外部磁場成分が強め合うように加算されるように、前記第３および第４の縦型ホール素子の出力信号をともに組み合わせるように構成される、請求項３に記載の磁場センサ。
前記電流スイッチ回路は、さらに、第３の１つまたは複数の電流信号を、前記第３の選択されたセットのコンタクトの第３の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給し、第４の１つまたは複数の電流信号を、前記第４の選択されたセットのコンタクトの第４の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給するように構成され、
前記シーケンススイッチ回路および前記電流スイッチ回路は、前記複数の縦型ホール素子のまわりで順序付けるように構成されて、補償する順序付けられた信号を生成するために、前記第３および第４の縦型ホール素子を、前記複数の縦型ホール素子の異なるものとして選択し、
前記磁場センサは、前記シーケンススイッチ回路に結合され、前記強め合う順序付けられた信号を表す第１の信号と前記補償する順序付けられた信号を表す第２の信号を組み合わせるように構成されて、組み合わされた順序付けられた信号を生成する組み合わせ回路をさらに含む、請求項３に記載の磁場センサ。
前記第３の１つまたは複数の電流信号は、前記第３の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに流入する、またはそこから流出し、
前記第４の１つまたは複数の電流信号は、前記第４の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに流入する、またはそこから流出し、
前記第３および第４の縦型ホール素子の前記第３および第４の選択された１つまたは複数のコンタクトは、同じ結合位相を表す、請求項６に記載の磁場センサ。
前記第３の１つまたは複数の電流信号は、前記第３の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに最も近いコンタクトに流入する、またはそこから流出し、
前記第４の１つまたは複数の電流信号は、前記第４の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに最も近いコンタクトに流入する、またはそこから流出する、請求項６に記載の磁場センサ。
前記第３の１つまたは複数の電流信号は、前記第３の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに最も近いコンタクトに流入する、またはそこから流出し、
前記第４の１つまたは複数の電流信号は、前記第４の選択されたセットの中央コンタクトに流入する、またはそこから流出し、
前記第３および第４の縦型ホール素子の前記第３および第４の選択された１つまたは複数のコンタクトは、前記異なる結合位相を表す、請求項６に記載の磁場センサ。
前記シーケンススイッチ回路と前記組み合わせ回路の間に結合され、予め定めた位相調節を、前記強め合う順序付けられた信号または前記補償する順序付けられた信号の選択された１つに適用するように構成されて、前記第１の信号または前記第２の信号の単一の信号を生成する位相調節モジュールをさらに含む、請求項６に記載の磁場センサ。
前記第１および第２の縦型ホール素子は、前記円のまわりに１８０度離れて配置される、請求項６に記載の磁場センサ。
前記第３および第４の縦型ホール素子は、前記円のまわりに１８０度離れて配置され、
前記第１および第２の縦型ホール素子の中心の間の線および前記第３および第４の縦型ホール素子の中心の間の線が、ほぼ９０度離れている、請求項１１に記載の磁場センサ。
前記第１および第２の縦型ホール素子は、互いに直接隣接し、
前記第３および第４の縦型ホール素子は、互いに直接隣接している、請求項６に記載の磁場センサ。
前記第１および第４の縦型ホール素子は、前記円のまわりに１８０度離れて配置され、
前記第２および第３の縦型ホール素子は、前記円のまわりに１８０度離れて配置される、請求項１３に記載の磁場センサ。
前記第１および第４の縦型ホール素子は、前記円のまわりに１８０度離れて配置され、
第２および第３の縦型ホール素子は、前記円のまわりに１８０度離れて配置される、請求項６に記載の磁場センサ。
前記第１および第２の縦型ホール素子は、前記円のまわりに１８０度離れて配置される、請求項２に記載の磁場センサ。
前記シーケンススイッチ回路は、さらに、前記複数の縦型ホール素子の中から第３および第４の縦型ホール素子を選択するように構成され、
前記第３の縦型ホール素子は、前記複数のセットのコンタクトの中から選択される第３の選択されたセットのコンタクトを有し、前記第４の縦型ホール素子は、前記複数のセットのコンタクトの中から選択される第４の選択されたセットのコンタクトを有し、
前記第３および第４の縦型ホール素子は、第３および第４の縦型ホール素子の出力信号を個別に生成するように構成され、
前記第３の縦型ホール素子の出力信号は、前記外部磁場に反応する第３の外部磁場成分および第３のオフセット成分を有し、
前記第４の縦型ホール素子の出力信号は、前記外部磁場に反応する第４の外部磁場成分および第４のオフセット成分を有し、
前記シーケンススイッチ回路は、さらに、前記第３および第４の縦型ホール素子の出力信号をともに組み合わせるように構成されて、補償する信号を生成する、請求項１に記載の磁場センサ。
前記電流スイッチ回路は、さらに、第３の１つまたは複数の電流信号を、前記第３の選択されたセットのコンタクトの第３の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給し、第４の１つまたは複数の電流信号を、前記第４の選択されたセットのコンタクトの第４の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給するように構成され、
前記シーケンススイッチ回路および前記電流スイッチ回路は、前記複数の縦型ホール素子のまわりで順序付けるように構成されて、補償する順序付けられた信号を生成するために、前記第３および第４の縦型ホール素子を、前記複数の縦型ホール素子の異なるものとして順次に選択し、
前記磁場センサは、前記シーケンススイッチ回路に結合され、前記強め合う順序付けられた信号を表す第１の信号と前記補償する順序付けられた信号を表す第２の信号を組み合わせるように構成されて、組み合わされた順序付けられた信号を生成する組み合わせ回路をさらに含む、請求項１７に記載の磁場センサ。
前記シーケンススイッチ回路と前記組み合わせ回路の間に結合され、予め定めた位相調節を、前記強め合う順序付けられた信号または前記補償する順序付けられた信号の選択された１つに適用するように構成されて、前記第１の信号または前記第２の信号の単一の信号を生成する位相調節モジュールをさらに含む、請求項１８に記載の磁場センサ。
磁場センサにおいて使用される方法において、
前記磁場センサは、円として配置され、基板上に配置された複数のコンタクトの中の対応する複数のセットのコンタクトとして形成される複数の縦型ホール素子を含み、
前記複数の縦型ホール素子は、対応する複数の縦型ホール素子の出力信号を生成するように構成され、
前記複数の縦型ホール素子のそれぞれが、外部磁場方向を有する外部磁場に反応し、
前記縦型ホール素子の出力信号のそれぞれが、前記外部磁場に反応する個別の外部磁場成分および個別のオフセットエラー成分を含み、
前記方法は、
前記複数の縦型ホール素子の中から第１および第２の縦型ホール素子を選択するステップであって、
前記第１の縦型ホール素子は、前記複数のセットのコンタクトの中から選択される第１の選択されたセットのコンタクトを有し、前記第２の縦型ホール素子は、前記複数のセットのコンタクトの中から選択される第２の選択されたセットのコンタクトを有し、
前記第１および第２の縦型ホール素子は、第１および第２の縦型ホール素子の出力信号を個別に生成するように構成され、
前記第１の縦型ホール素子の出力信号は、前記外部磁場に反応する第１の外部磁場成分および第１のオフセット成分を有し、
前記第２の縦型ホール素子の出力信号は、前記外部磁場に反応する第２の外部磁場成分および第２のオフセット成分を有する、ステップと、
前記第１および第２の磁場成分が強め合うように加算されて強め合う信号を生成するように、前記第１および第２の縦型ホール素子の出力信号を組み合わせるステップと、
第１の１つまたは複数の電流信号を、前記第１の選択されたセットのコンタクトの第１の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給するステップであって、
前記第１の１つまたは複数の電流信号は、前記第１の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに流入する、またはそこから流出する、ステップと、
第２の１つまたは複数の電流信号を、前記第２の選択されたセットのコンタクトの第２の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給するステップであって、
前記第２の１つまたは複数の電流信号は、前記第２の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに最も近いコンタクトに流入する、またはそこから流出し、
前記第１および第２の縦型ホール素子の前記第１および第２の１つまたは複数のコンタクトは、第１および第２の異なる結合位相を個別に表す、ステップと、
前記複数の縦型ホール素子のまわりで順序付けて、強め合う順序付けられた信号を生成するために、前記第１および第２の縦型ホール素子を、前記複数の縦型ホール素子の異なるものとして選択するステップとを含む、方法。
前記複数のコンタクトは、前記基板中の共通の注入拡散領域の上に配置されて、円形縦型ホール（ＣＶＨ）検知素子を形成する、請求項２０に記載の方法。
前記複数の縦型ホール素子の中から第３および第４の縦型ホール素子を選択するステップであって、
前記第３の縦型ホール素子は、前記複数のセットのコンタクトの中から選択される第３の選択されたセットのコンタクトを有し、前記第４の縦型ホール素子は、前記複数のセットのコンタクトの中から選択される第４の選択されたセットのコンタクトを有し、
前記第３および第４の縦型ホール素子は、第３および第４の縦型ホール素子の出力信号を個別に生成するように構成され、
前記第３の縦型ホール素子の出力信号は、前記外部磁場に反応する第３の外部磁場成分および第３のオフセット成分を有し、
前記第４の縦型ホール素子の出力信号は、前記外部磁場に反応する第４の外部磁場成分および第４のオフセット成分を有する、ステップと、
前記第３および第４の縦型ホール素子の出力信号をともに組み合わせて、補償する信号を生成するステップとをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
前記第３および第４の縦型ホール素子の出力信号を組み合わせるステップは、前記第３および第４の外部磁場成分が弱め合うように加算されることになる、請求項２２に記載の方法。
前記第３および第４の縦型ホール素子の出力信号を組み合わせるステップは、前記第３および第４の外部磁場成分が強め合うように加算されることになる、請求項２２に記載の方法。
第３の１つまたは複数の電流信号を、前記第３の選択されたセットのコンタクトの第３の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給するステップと、
第４の１つまたは複数の電流信号を、前記第４の選択されたセットのコンタクトの第４の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給するステップと、
前記複数の縦型ホール素子のまわりで順序付けて、補償する順序付けられた信号を生成するために、前記第３および第４の縦型ホール素子を、前記複数の縦型ホール素子の異なるものとして選択するステップと、
前記強め合う順序付けられた信号を表す第１の信号と前記補償する順序付けられた信号を表す第２の信号を組み合わせるステップとをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
前記第３の１つまたは複数の電流信号は、前記第３の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに流入する、またはそこから流出し、
前記第４の１つまたは複数の電流信号は、前記第４の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに流入する、またはそこから流出し、
前記第３および第４の縦型ホール素子の前記第３および第４の選択された１つまたは複数のコンタクトは、同じ結合層を表す、請求項２５に記載の方法。
前記第３の１つまたは複数の電流信号は、前記第３の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに最も近いコンタクトに流入する、またはそこから流出し、
前記第４の１つまたは複数の電流信号は、前記第４の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに最も近いコンタクトに流入する、またはそこから流出する、請求項２５に記載の方法。
前記第３の１つまたは複数の電流信号は、前記第３の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに最も近いコンタクトに流入する、またはそこから流出し、
前記第４の１つまたは複数の電流信号は、前記第４の選択されたセットのコンタクトの中央コンタクトに流入する、またはそこから流出し、
前記第３および第４の縦型ホール素子の前記第３および第４の選択された１つまたは複数のコンタクトは、異なる結合位相を表す、請求項２５に記載の方法。
予め定めた位相調節を、前記強め合う順序付けられた信号または前記補償する順序付けられた信号の選択された１つに適用して、前記第１の信号または前記第２の信号の単一の信号を生成するステップをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
前記第１および第２の縦型ホール素子は、前記円のまわりに１８０度離れて配置される、請求項２５に記載の方法。
前記第３および第４の縦型ホール素子は、前記円のまわりに１８０度離れて配置され、
前記第１および第２の縦型ホール素子の中心の間の線および前記第３および第４の縦型ホール素子の中心の間の線は、ほぼ９０度離れている、請求項３０に記載の方法。
前記第１および第２の縦型ホール素子は、互いに直接隣接し、
前記第３および第４の縦型ホール素子は、互いに直接隣接している、請求項２５に記載の方法。
前記第１および第４の縦型ホール素子は、前記円のまわりに１８０度離れて配置され、
前記第２および第３の縦型ホール素子は、前記円のまわりに１８０度離れて配置される、請求項３２に記載の方法。
前記第１および第４の縦型ホール素子は、前記円のまわりに１８０度離れて配置され、
前記第２および第３の縦型ホール素子は、前記円のまわりに１８０度離れて配置される、請求項２５に記載の方法。
前記第１および第２の縦型ホール素子は、前記円のまわりに１８０度離れて配置される、請求項２１に記載の方法。
前記複数の縦型ホール素子の中から第３および第４の縦型ホール素子を選択するステップであって、
前記第３の縦型ホール素子は、複数のセットのコンタクトの中から選択される第３の選択されたセットのコンタクトを有し、前記第４の縦型ホール素子は、前記複数のセットのコンタクトの中から選択される第４の選択されたセットのコンタクトを有し、
前記第３および第４の縦型ホール素子は、第３および第４の縦型ホール素子の出力信号を個別に生成するように構成され、
前記第３の縦型ホール素子の出力信号は、前記外部磁場に反応する第３の外部磁場成分および第３のオフセット成分を有し、
前記第４の縦型ホール素子の出力信号は、前記外部磁場に反応する第４の外部磁場成分および第４のオフセット成分を有する、ステップと、
前記第３および第４の縦型ホール素子の出力信号をともに組み合わせて、補償する信号を生成するステップとをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
第３の１つまたは複数の電流信号を、前記第３の選択されたセットのコンタクトの第３の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給するステップと、
第４の１つまたは複数の電流信号を、前記第４の選択されたセットのコンタクトの第４の選択された１つまたは複数のコンタクトに供給するステップと、
前記複数の縦型ホール素子のまわりで順序付けて、補償する順序付けられた信号を生成するために、前記第３および第４の縦型ホール素子を、前記複数の縦型ホール素子の異なるものとして選択するステップと、
前記強め合う順序付けられた信号を表す第１の信号と前記補償する順序付けられた信号を表す第２の信号を組み合わせるステップとをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
予め定めた位相調節を、前記強め合う順序付けられた信号または前記補償する順序付けられた信号の選択された１つに適用して、前記第１の信号または前記第２の信号の単一の信号を生成するステップをさらに含む、請求項３７に記載の方法。