JP6644068B2 - 共用経路増幅器及びアナログ・デジタル変換器を有する磁界センサ - Google Patents
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Description
[0009]磁界センサは、少なくとも1つの磁界センシング素子に近接する基準コイルを含み、基準コイルが基準電流を流して基準磁界を発生させるように構成される。少なくとも1つの磁界センシング素子は、測定期間の間に測定磁界信号を生成し、オーバラップしていない基準期間の間に基準磁界信号を生成するように構成され得る。
[0014]磁界センサは、少なくとも1つの積分器を含むアナログ・デジタル変換器を含むことができ、そこにおいて、専用の信号経路部分は、少なくとも1つの積分器のコンデンサを含む。コントローラは、専用の信号経路部分が、診断モードの動作中に基準磁界を処理することを可能にするように、構成され得る。磁界センサは、磁界センサにおけるエラーを検出するように構成されたビルトイン自己テスト回路を、さらに含むことができる。
[0017]診断トリム回路は、感知温度に基づいて基準磁界信号の利得及びオフセットの少なくとも1つを調整するように構成され得る。磁界センサは、測定磁界信号に応答してデジタル測定磁界信号を生成し、基準磁界信号に応答してデジタル基準磁界信号を生成する、アナログ・デジタル変換器をさらに含むことができ、そこにおいて診断トリム回路は、デジタル基準磁界信号の利得及びオフセットの少なくとも1つを調整するように構成される。
kTE(T)≒kNOM・[kFE・kH1(T)・kA(T)・kD(T)]−1(2)
kTC(T)≒DREF・[kFC・kH1(T)・kA(T)・kD(T)・BEXT(T)]−1(3)
[00124]ここで、kNOMは、温度及び応力に依存しない、センサの名目、あるいは、所望の感度である。より詳しくは、kNOMは、1ガウスの入力磁界変更がある場合に、デバイス出力が、何個のLSBを変更しなければならないかについて、定義する。式(2)によれば、フロントエンドパラメータ(製造の間に測定され得る)の複合効果がわかっている場合、(温度の関数としての)kTEは、望まれる通りに、感度をkNOMにするように選択され得る。同様の方法論が、kTCを選択するために使用され得る。後者の表現を前者に置き換えてDOUTの解を求めると、以下が得られる。
[00126]図12のモデルは、測定信号及び基準信号の利得を調整する動作だけを含む。不正確なアナログ回路コンポーネントによって発生するように、また、不正確なアナログ回路コンポーネントを工場及び基準トリムブロックで補償するために含まれるように、温度依存性のオフセットもシステムの中に存在する。これらの効果は上記の分析を単純化するために、モデルに含まれていない。これらのオフセットエラーが、上の式(2)から(4)に示される感度エラー取消しに類似した方法で取り消されてよく、応力効果に依存しないままであるセンサ出力信号DOUTに結果としてなる、ということが理解される。
DOUT≒DNUM・[1+(1−DDEN)+(1−DDEN)2+(1−DDEN)3](6)
DOUT≒DNUM・[1+X・(1+X・(1+X))]
[00130]ここで、X=(1−DDEN)である。この簡略化は、基準トリム回路640がDDEN≒1を強制するので、可能であり、このことにより、テイラー級数近似において、使用する3つの項が、応力に起因するDDENの小さい変化を追跡するのに十分正確である、結果として生じる較正された信号520を発生させることを確実にする。
[00138]好ましい実施形態を記載したので、それらの概念を組み込んでいる他の実施形態が使用可能であることは、ここで当業者にとって明らかになる。従って、これらの実施形態が開示された実施形態に限られるべきではなく、むしろ添付の請求の範囲の趣旨及び範囲だけにより限定されなければならないことが意識される。
Claims (15)
- 外部磁界に応答する測定磁界信号を生成し、基準磁界に応答する基準磁界信号を生成するように構成された、少なくとも1つの磁界センシング素子と、
増幅器及び、第1の期間の間に前記測定磁界信号を処理して前記外部磁界を示すセンサ出力信号を生成し、第2の期間の間に前記基準磁界信号を処理する、アナログ・デジタル変換器を含む、信号経路であって、アナログ・デジタル変換器が、前記測定磁界信号を処理するように構成された第1のコンデンサ及び前記基準磁界信号を処理するように構成された第2のコンデンサを有する少なくとも1つの積分器回路を含み、前記アナログ・デジタル変換器が、前記測定磁界信号に応答して、デジタルの測定磁界信号を生成し、前記基準磁界信号に応答して、デジタルの基準磁界信号を生成する、ものと、
前記第2の期間の間に、前記基準磁界信号を、閾値と比較して、障害が存在するか否かを判定するための比較器と、
を含み、
前記第1の期間と前記第2の期間がオーバラップしていない期間である、
磁界センサ。 - 前記第1のコンデンサを前記第2のコンデンサと切り替えて前記第1のコンデンサが前記基準磁界信号を処理することを可能にするように構成されたコントローラを更に含む、請求項1に記載の磁界センサ。
- 前記少なくとも1つの磁界センシング素子に近接する基準コイルをさらに含み、前記基準コイルは、基準電流を伝送して前記基準磁界を発生させるように構成された、請求項1に記載の磁界センサ。
- 前記少なくとも1つの磁界センシング素子が、前記第1の期間の間に前記測定磁界信号を生成し、前記第2の期間の間に前記基準磁界信号を生成するように構成可能である、請求項1に記載の磁界センサ。
- 前記測定磁界信号に応答して前記センサ出力信号を生成する出力信号生成器をさらに含む、請求項1に記載の磁界センサ。
- 前記基準磁界信号の利得、前記基準磁界信号のオフセット又は両方ともを調整するように構成された診断トリム回路をさらに含む、請求項1に記載の磁界センサ。
- 前記少なくとも1つの磁界センシング素子が、ホール効果素子を含む、請求項1に記載の磁界センサ。
- 前記少なくとも1つの磁界センシング素子が、磁気抵抗素子を含む、請求項1に記載の磁界センサ。
- (1)外部磁界に応答する測定磁界信号を生成し、基準磁界に応答する基準磁界信号を生成するように構成された、少なくとも1つの磁界センシング素子と、
第1の期間の間に、前記測定磁界信号を処理して、前記外部磁界を示すセンサ出力信号を生成し、第2の期間の間に、前記基準磁界信号を処理する、共用部分(2−1)であって、前記第1の期間と前記第2の期間がオーバラップしない期間であるもの、並びに、
前記第1の期間の間に前記測定磁界信号を処理するための専用部分(2−2)、
を含む、信号経路(2)であって、
前記専用部分が、前記測定磁界信号を処理するように構成される第1のコンデンサと、前記基準磁界信号を処理するように構成される第2のコンデンサを有する少なくとも1つの積分器回路を含むアナログ・デジタル変換器を含むものと、
(3)前記第2の期間の間に、前記基準磁界信号を、閾値と比較して、障害が存在するか否かを決定するための比較器回路と、
を含む磁界センサ。 - 前記第1のコンデンサを前記第2のコンデンサと切り替えて、前記信号経路の前記専用部分が前記基準磁界信号を処理することを可能にするように構成されたコントローラを更に含む、請求項9に記載の磁界センサ。
- 前記コントローラが、前記信号経路の前記専用部分が、診断モードの動作中に前記基準磁界信号を処理することを可能にするように構成された、請求項10に記載の磁界センサ。
- 外部磁界に応答する測定磁界信号を生成し、基準磁界に応答する基準磁界信号を生成するように構成された、少なくとも1つの磁界センシング素子と、
第1の期間の間に前記測定磁界信号を処理して前記外部磁界を示すセンサ出力信号を生成し、第2の期間の間に前記基準磁界信号を処理する信号経路であって、前記信号経路が、前記測定磁界信号を処理するように構成される第1のコンデンサ、及び、前記基準磁界信号を処理するように構成される第2のコンデンサを有する、少なくとも1つの積分器回路を含むアナログ・デジタル変換器を含み、前記第1の期間と前記第2の期間がオーバラップしない期間である、信号経路と、
前記第2の期間の間に、前記基準磁界信号を、閾値と比較して、障害が存在するか否かを決定するための比較器回路と、
前記基準磁界信号の利得、前記基準磁界信号のオフセット又は両方ともを調整するように構成された診断トリム回路と、
を含む磁界センサ。 - 前記第1のコンデンサを、前記第2のコンデンサと切り替えて、前記積分器回路の前記第2のコンデンサが、前記基準磁界信号を処理することを可能とするように構成されるコントローラを更に含む、請求項12に記載の磁界センサ。
- 前記診断トリム回路が、感知温度に基づいて前記基準磁界信号の前記利得及び前記オフセットの少なくとも1つを調整するように構成された、請求項12に記載の磁界センサ。
- 前記少なくとも1つの磁界センシング素子が、ホール効果素子、磁気抵抗素子又はその両方から選択される、請求項12に記載の磁界センサ。
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