KR101673185B1 - 자기장 센서의 진단 동작 모드 생성 회로 및 방법 - Google Patents

Abstract

자기장 센서는 자신의 내부에서 사용되는 자기장 검출 엘리먼트에 대한 셀프-테스트를 포함하여 자신의 회로 전부 또는 회로 대부분에 대한 셀프-테스트를 허용할 수 있는 진단 회로를 구비한다. 이 때, 자기장 센서는 자신이 응답하는 진단 자기장을 생성할 수 있다.

Description

자기장 센서의 진단 동작 모드 생성 회로 및 방법{CIRCUITS AND METHODS FOR GENERATING A DIAGNOSTIC MODE OF OPERATION IN A MAGNETIC FIELD SENSOR}

본 발명은 자기장 센서들에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정상 동작 모드와 진단 동작 모드를 모두 가진 자기장 센서들에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 다양한 형태의 자기장 검출 엘리먼트들이 있다. 상기 자기장 검출 엘리먼트들은 홀 효과 엘리먼트들(Hall effect elements), 자기 저항 엘리먼트들(magnetoresistance elements) 및 자기 트랜지스터들(magnetotransistors)을 포함할 수 있으나 그에 한정되지는 않는다. 또한, 알려진 바와 같이, 서로 다른 형태의 홀 효과 엘리먼트들 예를 들어, 평면 홀 엘리먼트들(planar Hall elements), 수직 홀 효소들(vertical Hall elements) 및 원형 홀 엘리먼트들(circular Hall elements)이 있다. 나아가, 알려진 바와 같이, 서로 다른 형태의 자기 저항 엘리먼트들 예를 들어, 이방성 자기 저항(anisotropic magnetoresistance; AMR) 엘리먼트들, 자이언트 자기 저항(giant magnetoresistance; GMR) 엘리먼트들, 터널링 자기 저항(tunneling magnetoresistance; TMR) 엘리먼트들, 안티몬화 인듐(Indium antimonide; InSb) 엘리먼트들 및 자기 터널 접합(magnetic tunnel junction; MTJ) 엘리먼트들이 있다.

홀 효과 엘리먼트들은 자기장에 비례하는 출력 전압을 생성한다. 대조적으로, 자기 저항 엘리먼트들은 자기장에 비례하여 저항을 변화시킨다. 회로에서 전기 전류는 상기 자기 저항 엘리먼트를 통해 유도될 수 있고, 그에 의하여 상기 자기장에 비례하는 전압 출력 신호가 생성될 수 있다.

자기장 검출 엘리먼트들을 사용하는 자기장 센서는 다양한 어플리케이션에서 사용된다. 상기 자기장 센서는 전류 전달 전도체(current-carrying conductor)에 의하여 전달된 전류에 의해 생성되는 자기장을 검출하는 전류 센서, 강자성(ferromagnetic) 또는 자성(magnetic) 물체의 인접성을 검출하는 자기 스위치(또한, 여기서는 인접성 검출기라고도 명명됨), 강자성 물체 예를 들어, 기어 이빨(gear teeth)이 지나가는 것을 검출하는 회전 검출기, 및 자기장의 자기장 밀도를 검출하는 자기장 센서를 포함하나 그에 한정되지는 않는다. 자기 스위치들은 여기서 예시로서 사용된다. 그러나, 여기서 설명되는 회로들 및 기술들은 어떠한 자기장 센서에도 적용될 수 있다.

알려진 바와 같이, 몇몇 집적 회로들은 내부 빌트-인 셀프-테스트(built-in self-test; BIST) 성능을 가지고 있다. 빌트-인 셀프-테스트는 집적 회로의 내부 기능성의 전부 또는 일부를 검증할 수 있는 기능이다. 집적 회로들 중에서 몇몇 형태들은 집적 회로 다이(integrated circuit die) 상에 만들어진 빌트-인 셀프-테스트 회로들을 가지고 있다. 일반적으로, 상기 빌트-인 셀프-테스트는 외부 수단들 예를 들어, 상기 집적 회로의 외부로부터 상기 집적 회로 상의 전용(dedicated) 핀(pin)들 및 포트(port)들로 전달되는 신호에 의하여 활성화된다. 예를 들어, 메모리 부분(memory portion)을 가진 집적 회로는 상기 집적 회로의 외부로부터 전달되는 셀프-테스트 신호에 의해 활성화될 수 있는 빌트-인 셀프-테스트 회로를 포함할 수 있다. 상기 빌트-인 셀프-테스트 회로는 상기 셀프-테스트 신호에 응답하여 상기 집적 회로의 상기 메모리 부분을 테스트할 수 있다.

자기장 센서에서 사용되는 종래의 빌트-인 셀프-테스트 회로들은 상기 자기장 센서에서 사용되는 자기장 검출 엘리먼트를 테스트하지 않는 경향이 있다. 또한, 종래의 빌트-인 셀프-테스트 회로들은 상기 자기장 센서와 함께 모든 회로들을 테스트하지 않는 경향이 있다.

상기 자기장 센서 내에서 사용되는 자기장 검출 엘리먼트를 상기 셀프-테스트 기능으로 하여금 테스트하게 허용하는 빌트-인 셀프-테스트 회로들 및 기술들이 상기 자기장 센서 내에 제공되는 것은 바람직하다. 또한, 상기 자기장 센서 내의 모든 회로들을 셀프-테스트하게 허용하는 빌트-인 셀프-테스트 회로들 및 기술들이 상기 자기장 센서 내에 제공되는 것도 바람직하다. 나아가, 외부 자기장의 크기와 상관없이 상기 셀프-테스트를 수행하는 것도 바람직할 것이다.

본 발명의 일 목적은 자기장 센서 내에서 사용되는 자기장 검출 엘리먼트를 상기 셀프-테스트 기능으로 하여금 테스트하게 허용하는 상기 자기장 센서의 빌트-인 셀프-테스트 회로들 및 기술들을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 자기장 센서 내의 모든 회로들을 셀프-테스트하게 허용하는 상기 자기장 센서의 빌트-인 셀프-테스트 회로들 및 기술들을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 외부 자기장의 크기와 상관없이 셀프-테스트를 수행할 수 있는 자기장 센서의 빌트-인 셀프-테스트 회로들 및 기술들을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기장 센서는 적어도 두 개 이상의 자기장 검출 엘리먼트들을 포함한다. 또한, 상기 자기장 센서는 상기 적어도 두 개 이상의 자기장 검출 엘리먼트들에 연결되는 스위칭 회로를 포함한다. 상기 자기장 센서가 정상 동작 모드일 때, 상기 스위칭 회로는 상기 적어도 두 개 이상의 자기장 검출 엘리먼트들을 정상 모두 구성(normal mode configuration)에 연결시킨다. 상기 자기장 센서가 진단 동작 모드일 때, 상기 스위칭 회로는 상기 적어도 두 개 이상의 자기장 검출 엘리먼트들을 진단 모드 구성(diagnostic mode configuration)에 연결시킨다. 상기 적어도 두 개 이상의 자기장 검출 엘리먼트들은 상기 정상 모드 구성으로 연결될 때, 측정 자기장(measured magnetic field)에 응답하는 측정 자기장 응답 신호 부분(measured magnetic field responsive signal portion)을 포함한 자기장 신호를 생성한다. 상기 적어도 두 개 이상의 자기장 검출 엘리먼트들은 상기 진단 모드 구성으로 연결될 때, 진단 자기장(diagnostic magnetic field)에 응답하는 진단 자기장 응답 신호 부분(diagnostic magnetic field responsive signal portion)을 포함한 자기장 신호를 생성한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 자기장 센서의 셀프-테스트 생성 방법은 상기 자기장 센서가 정상 동작 모드일 때, 적어도 두 개 이상의 자기장 검출 엘리먼트들을 정상 모드 구성으로 연결하는 단계, 및 상기 자기장 센서가 진단 동작 모드일 때, 적어도 두 개 이상의 자기장 검출 엘리먼트들을 진단 모드 구성으로 연결하는 단계를 포함한다. 상기 적어도 두 개 이상의 자기장 검출 엘리먼트들은 상기 정상 모드 구성으로 연결될 때, 측정 자기장에 응답하는 측정 자기장 응답 신호 부분을 포함한 자기장 신호를 생성한다. 상기 적어도 두 개 이상의 자기장 검출 엘리먼트들은 상기 진단 모드 구성으로 연결될 때, 진단 자기장에 응답하는 진단 자기장 응답 신호 부분을 포함한 자기장 신호를 생성한다.

본 발명의 실시예들에 따른 자기장 센서의 진단 동작 모드 생성 회로 및 방법은 상기 자기장 센서 내에서 사용되는 자기장 검출 엘리먼트를 셀프-테스트 기능으로 하여금 테스트하게 허용하고, 상기 자기장 센서 내의 모든 회로들을 셀프-테스트하게 허용하며, 외부 자기장의 크기와 상관없이 셀프-테스트를 수행할 수 있도록 할 수 있다. 다만, 본 발명의 효과는 상기 언급된 효과들로 한정되는 것은 아니다.

본 발명 그 자체뿐 만 아니라, 본 발명의 상술한 특징들은 아래 도면들에 대한 상세한 설명으로부터 조금 더 충분히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 자기장 센서 특히, 초핑된(chopped)(또는, 스위칭된) 홀 효과 엘리먼트 및 그와 연계된 스위칭 회로를 구비한 자기 스위치를 나타내는 블록도이다.
도 1a는 도 1의 종래 자기장 센서의 여러 지점(point)들에서의 주파수 스펙트럼들을 나타내는 일련의 그래프이다.
도 2는 도 1의 자기장 센서의 홀 효과 엘리먼트와 스위칭 회로 및 아래의 자기장 센서들의 홀 효과 엘리먼트와 스위칭 회로로서 사용될 수 있는 홀 효과 엘리먼트와 스위칭 회로를 구비한 스위칭된 홀 엘리먼트를 나타내는 블록도이다.
도 2a는 도 2의 스위칭된 홀 엘리먼트를 위한 클럭 신호들을 나타내는 그래프이다.
도 2b는 도 2의 스위칭된 홀 엘리먼트에 의해 제공되는 모듈레이션된 오프셋 컴포넌트를 나타내는 그래프이다.
도 2c는 도 2의 스위칭된 홀 엘리먼트에 의해 제공되는 모듈레이션되지 않은 자기장 신호 컴포넌트를 나타내는 그래프이다.
도 3은 도 1의 자기장 센서의 홀 효과 엘리먼트와 스위칭 회로 및 아래의 자기장 센서들의 홀 효과 엘리먼트와 스위칭 회로로서 사용될 수 있는 홀 효과 엘리먼트와 스위칭 회로를 구비한 스위칭된 홀 엘리먼트를 나타내는 블록도이다.
도 3a는 도 3의 스위칭된 홀 엘리먼트를 위한 클럭 신호들을 나타내는 그래프이다.
도 3b는 도 3의 스위칭된 홀 엘리먼트에 의해 제공되는 모듈레이션되지 않은 오프셋 컴포넌트를 나타내는 그래프이다.
도 3c는 도 3의 스위칭된 홀 엘리먼트에 의해 제공되는 모듈레이션된 자기장 신호 컴포넌트를 나타내는 그래프이다.
도 4는 자동차의 기어 쉬프팅 장치에서 사용되는 복수의 자기장 센서들을 나타내는 도면이다.
도 5는 외부 자기장의 존재에 반응하는 정상 모드 구성으로 평행하게 배열된 2개의 홀 효과 엘리먼트들을 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5의 외부 자기장과 2개의 서로 반대 방향(예를 들어, 2개의 코일들 각각에 의한)으로 생성될 수 있는 2개의 진단 자기장이 존재할 때, 진단 모드 구성으로 되기 위하여 재연결된 도 5의 2개의 홀 효과 엘리먼트들을 나타내는 블록도이다.
도 6a는 도 5의 외부 자기장과 2개의 서로 반대 방향으로 생성될 수 있는 2개의 진단 자기장(이 때, 2개의 진단 자기장은 AC 자기장임)이 존재할 때, 진단 모드 구성으로 되기 위하여 재연결된 도 5의 2개의 홀 효과 엘리먼트들을 나타내는 블록도이다.
도 7은 정상 동작 모드에서 동작하는 자기장 센서 특히, 도 5와 같이 평행하게 연결된 2개의 홀 효과 엘리먼트들(즉, 초핑된(또는, 스위칭된) 홀 효과 엘리먼트들) 및 그와 연계된 스위칭 회로를 구비한 자기 스위치를 나타내는 블록도이다.
도 7a는 도 7의 자기장 센서의 여러 지점들에서의 주파수 스펙트럼들을 나타내는 일련의 그래프이다.
도 8은 제 1 버전의 진단 동작 모드에서 동작하는 도 7의 자기장 센서 특히, 도 6 또는 도 6a의 진단 모드 구성이 되기 위하여 재구성되고, 도 6a에 나타난 바와 같이 서로 반대 방향으로 진단 자기장을 생성하는 2개의 코일들을 포함하는 2개의 홀 효과 엘리먼트들을 구비한 자기 스위치를 나타내는 블록도이다.
도 8a는 도 8의 자기장 센서의 여러 지점들에서의 신호들의 주파수 스펙트럼을 나타내는 일련의 그래프이다.
도 8b는 제 2 버전의 진단 동작 모드에서 동작하는 도 7 및 도 8의 자기장 센서 특히, 도 6 또는 도 6a의 진단 모드 구성이 되기 위하여 재구성되고, 도 6a에 나타난 바와 같이 서로 반대 방향으로 진단 자기장을 생성하는 2개의 코일들을 포함하는 2개의 홀 효과 엘리먼트들을 구비한 자기 스위치를 나타내는 블록도이다.
도 8c는 도 8b의 자기장 센서의 여러 지점들에서의 신호들의 주파수 스펙트럼을 나타내는 일련의 그래프이다.
도 8d는 제 3 버전의 진단 동작 모드에서 동작하는 도 7, 도 8 및 도 8b의 자기장 센서 특히, 도 6 또는 도 6a의 진단 모드 구성이 되기 위하여 재구성되고, 도 6a에 나타난 바와 같이 서로 반대 방향으로 진단 자기장을 생성하는 2개의 코일들을 포함하는 2개의 홀 효과 엘리먼트들을 구비한 자기 스위치를 나타내는 블록도이다.
도 8e는 도 8d의 자기장 센서의 여러 지점들에서의 신호들의 주파수 스펙트럼을 나타내는 일련의 그래프이다.
도 8f는 제 4 버전의 진단 동작 모드에서 동작하는 도 7, 도 8, 도 8b 및 도 8d의 자기장 센서 특히, 도 6 또는 도 6a의 진단 모드 구성이 되기 위하여 재구성되고, 도 6a에 나타난 바와 같이 서로 반대 방향으로 진단 자기장을 생성하는 2개의 코일들을 포함하는 2개의 홀 효과 엘리먼트들을 구비한 자기 스위치를 나타내는 블록도이다.
도 8g는 도 8f의 자기장 센서의 여러 지점들에서의 신호들의 주파수 스펙트럼을 나타내는 일련의 그래프이다.
도 9는 대부분의 형태들이 지면(page)에 수직인 최대 응답 축을 갖는 2개의 홀 효과 엘리먼트들 및 전류를 전달하여 상기 홀 효과 엘리먼트들에 인접하게 서로 반대 방향으로 진단 자기장을 생성하는 전도체를 나타내는 블록도이다.
도 9a는 2개의 홀 효과 엘리먼트들 및 전류를 전달하여 상기 홀 효과 엘리먼트들에 인접하게 서로 반대 방향으로 진단 자기장을 생성하는 다른 전도체를 나타내는 블록도이다.
도 9b는 2개의 홀 효과 엘리먼트들 및 각각 전류를 전달하여 상기 홀 효과 엘리먼트들에 인접하게 서로 반대 방향으로 진단 자기장을 생성하는 2개의 전도성 코일들을 나타내는 블록도이다.
도 10은 특정 방향의 외부 자기장에 응답하여 동작하는 정상 모드 구성에서 직렬로 연결되는 2개의 자기 저항 엘리먼트들을 나타내는 개략도이다.
도 10a는 특정 방향의 외부 자기장에 응답하여 동작하는 다른 정상 모드 구성에서 병렬로 연결되는 2개의 자기 저항 엘리먼트들을 나타내는 개략도이다.
도 10b는 진단 모드 구성으로 되기 위해 재연결되는 2개의 자기 저항 엘리먼트들을 나타내는 개략도이다.
도 11은 대부분의 형태들이 지면에 평행한 최대 응답 축을 갖는 2개의 자기 저항 엘리먼트들 및 전류를 전달하여 상기 자기 저항 엘리먼트들에 인접하게 서로 반대 방향으로 진단 자기장을 생성하는 전도체를 나타내는 블록도이다.
도 11a는 2개의 자기 저항 엘리먼트들 및 각각 전류를 전달하여 상기 자기 저항 엘리먼트들에 인접하게 서로 반대 방향으로 진단 자기장을 생성하는 2개의 전도성 코일들을 나타내는 블록도이다.
도 12는 자기장 검출 엘리먼트들 중에서 하나와 도 9b의 코일들 중에서 하나의 예시적인 배열(여기서, 상기 배열은 전자기 쉴드를 포함함)을 나타내는 단면도이다.
도 12a는 자기장 검출 엘리먼트들 중에서 하나와 도 9b의 코일들 중에서 하나의 다른 예시적인 배열(여기서, 상기 배열은 전자기 쉴드를 포함함)을 나타내는 단면도이다.
도 12b는 자기장 검출 엘리먼트들 중에서 하나와 도 11a의 코일들 중에서 하나의 예시적인 배열을 나타내는 단면도이다.
도 12c는 자기장 검출 엘리먼트들 중에서 하나와 도 11의 전도체의 예시적인 배열(여기서, 상기 배열은 전자기 쉴드를 포함함)을 나타내는 단면도이다.
도 12d는 자기장 검출 엘리먼트들 중에서 하나와 도 11의 전도체의 또 다른 예시적인 배열(여기서, 상기 배열은 전자기 쉴드를 포함함)을 나타내는 단면도이다.
도 12e 내지 도 12g는 자기장 센서들을 위한 3개의 배열들을 나타내는 블록도들이다.
도 13은 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 자기장 센서의 일부를 형성할 수 있고, 도 12, 도 12a, 도 12c 및 도 12d의 전자기 쉴드로서 사용될 수 있는 예시적인 전자기 쉴드의 평면도이다.
도 14는 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 자기장 센서의 일부를 형성할 수 있고, 도 12, 도 12a, 도 12c 및 도 12d의 전자기 쉴드로서 사용될 수 있는 다른 예시적인 전자기 쉴드의 평면도이다.
도 15는 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 자기장 센서의 일부를 형성할 수 있고, 도 12, 도 12a, 도 12c 및 도 12d의 전자기 쉴드로서 사용될 수 있는 또 다른 예시적인 전자기 쉴드의 평면도이다.
도 16은 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 자기장 센서의 일부를 형성할 수 있고, 도 12, 도 12a, 도 12c 및 도 12d의 전자기 쉴드로서 사용될 수 있는 또 다른 예시적인 전자기 쉴드의 평면도이다.
도 17은 2개의 홀 효과 엘리먼트들 및 도 5의 정상 모드 구성에서부터 도 6 또는 도 6a의 진단 모드 구성으로 재구성할 수 있는 스위칭 배열을 나타내는 개략도이다.
도 18은 도 7에 나타난 정상 동작 모드, 도 8 및 도 8a에 나타난 제 1 버전의 진단 동작 모드, 도 8b 및 도 8c에 나타난 제 2 버전의 진단 동작 모드, 도 8d 및 도 8e에 나타난 제 3 버전의 진단 동작 모드, 및 도 8f 및 도 8g에 나타난 제 4 버전의 진단 동작 모드에서의 도 17의 스위치 위치들을 나타내는 표이다.
도 19 및 도 19a는 정상 동작 모드에서 사용되는 도 17의 스위치 위치들을 보여주는 도 7의 회로를 나타내는 개략도들이다.
도 20 및 도 20a는 진단 동작 모드에서 일반적으로 사용되는 도 17의 스위치 위치들을 보여주는 도 7의 회로를 나타내는 개략도들이다.
도 21 및 도 21a는 제 1 버전의 진단 동작 모드에서 사용되는 도 17의 스위치 위치들을 보여주는 도 8의 회로를 나타내는 개략도들이다.
도 22 및 도 22a는 제 2 버전의 진단 동작 모드에서 사용되는 도 17의 스위치 위치들을 보여주는 도 8b의 회로를 나타내는 개략도들이다.
도 23 및 도 23a는 제 3 버전의 진단 동작 모드에서 사용되는 도 17의 스위치 위치들을 보여주는 도 8d의 회로를 나타내는 개략도들이다.
도 24 및 도 24a는 제 4 버전의 진단 동작 모드에서 사용되는 도 17의 스위치 위치들을 보여주는 도 8f의 회로를 나타내는 개략도들이다.

본 발명을 설명하기에 앞서, 몇몇 서두 개념들 및 용어를 설명하기로 한다. 여기서 사용되고 있는 바와 같이, "자기장 검출 엘리먼트"라는 용어는 자기장을 검출할 수 있는 다양한 형태의 전자 엘리먼트들(electronic elements)을 설명하기 위하여 사용된다. 상기 자기장 검출 엘리먼트들은 홀 효과 엘리먼트들, 자기 저항 엘리먼트들 또는 자기 트랜지스터들일 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다. 알려진 바와 같이, 서로 다른 형태의 홀 효과 엘리먼트들 예를 들어, 평면 홀 엘리먼트들, 수직 홀 효소들 및 원형 홀 엘리먼트들이 있다. 또한, 알려진 바와 같이, 서로 다른 형태의 자기 저항 엘리먼트들 예를 들어, 이방성 자기 저항(AMR) 엘리먼트들, 자이언트 자기 저항(GMR) 엘리먼트들, 터널링 자기 저항(TMR) 엘리먼트들, 안티몬화 인듐(InSb) 엘리먼트들 및 자기 터널 접합(MTJ) 엘리먼트들이 있다.

알려진 바와 같이, 상술한 자기장 검출 엘리먼트들 중에서 몇몇은 상기 자기장 검출 엘리먼트를 지지하는 기판에 평행하는 최대 감도 축(axis of maximum sensitivity)을 갖는 경향이 있고, 상술한 자기장 검출 엘리먼트들 중에서 다른 몇몇은 상기 자기장 검출 엘리먼트를 지지하는 기판에 수직하는 최대 감도 축을 갖는 경향이 있다. 특히, 자기 저항 엘리먼트들의 전부는 아니나 대부분의 형태는 상기 기판에 평행하는 최대 감도 축들을 갖는 경향이 있고, 홀 엘리먼트들의 전부는 아니나 대부분의 형태는 기판에 수직하는 감도 축들을 갖는 경향이 있다.

여기서 사용되고 있는 바와 같이, "자기장 센서"라는 용어는 자기장 검출 엘리먼트를 포함하는 회로를 설명하는데 사용된다. 상기 자기장 센서는 다양한 어플리케이션에서 사용된다. 상기 자기장 센서는 전류 전달 도체에 의해 전달된 전류에 의하여 생성되는 자기장을 검출하는 전류 센서, 강자성 또는 자성 물체의 인접성을 검출하는 자기 스위치(또한, 여기서는 인접성 검출기라고도 명명됨), 강자성 물체 예를 들어, 기어 이빨이 지나가는 것을 검출하는 회전 검출기, 및 자기장의 자기장 밀도를 검출하는 자기장 센서를 포함하나 그에 한정되지는 않는다. 자기 스위치들(즉, 인접성 검출기들)은 여기서 예시로서 사용된다. 그러나, 여기서 설명되는 상기 회로들 및 기술들은 자기장을 검출할 수 있는 어떠한 자기장 센서에도 적용될 수 있다.

여기서 사용되고 있는 바와 같이, "자기장 신호"라는 용어는 자기장 검출 엘리먼트들에 의하여 검출된(experienced) 자기장으로부터 발생하는 회로 신호를 설명하기 위해 사용된다.

후술될 진단 동작 모드들은 일반적으로 비기능 자기장 센서에 대한 기능(functioning versus a non-functioning magnetic field sensor)을 나타낸다. 즉, 진단 동작 모드 동안에 출력 신호가 생성되지 않는 경우(또는, 선형 자기장 센서의 경우 출력 신호가 너무 높거나 낮은 경우), 상기 자기장 센서는 기능하지 않은 것(failed)으로 간주된다. 그러나, 진단 동작 모드들이 비기능 자기장 센서에 대한 기능을 나타내는 것으로 후술됨에 있어서, 유사한 기술들이 상기 자기장 센서의 감도를 측정하거나 또는 상기 자기장 센서의 교정(calibration)을 수행하기 위해 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 이에, 여기서 사용되고 있는 바와 같이, "진단"이라는 용어는 민감도 측정 및 교정을 포함하는 것으로 사용될 수 있다.

도 1을 참조하면, 종래 자기장 센서(10)는 스위칭 회로(12) 내에 연결된 홀 효과 엘리먼트(13)를 포함한다. 상기 스위칭 회로(12)는 외부 자기장에 응답하여 차동 출력 신호(differential output signal)(12a, 12b)를 생성할 수 있다. 한편, 후술될 많은 신호들은 차동 신호일 수 있다. 그러나, 차동이라는 용어가 모든 경우에 사용되는 것은 아니다. 다른 실시예들에서는, 신호들의 일부 또는 전부가 싱글 엔디드 신호(single ended signal)일 수 있다.

상기 스위칭 회로(12)는 도 3 내지 도 3c를 참조하여 더 상세하게 후술될 것이다. 여기서는, 상기 스위칭 회로(12)가 주파수(fc)를 갖는 클럭(clock)을 가지고 드라이브 신호(미도시)를 상기 홀 효과 엘리먼트(12)로 스위칭시키는 것이라는 점을 언급하는 것으로 족하다.

또한, 상기 자기장 센서(10)는, 상기 신호(12a, 12b)를 수신하여 초핑된 신호(chopped signal)(14a, 14b)를 생성하는 스위칭 회로(14)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 스위칭 회로(14)도 상기 주파수(fc)를 가진 클럭으로 스위칭될 수 있다. 상기 스위칭 회로(14)의 동작은 도 3 내지 도 3c를 참조하여 더 상세하게 후술될 것이다.

증폭기(16)는 상기 초핑된 신호(14a, 14b)를 수신하여 증폭된 신호(16a, 16b)를 생성한다. 스위칭 회로(18)는 상기 증폭된 신호(16a, 16b)를 수신하여 디멀티플렉스된 신호(18a, 18b)를 생성한다. 상기 스위칭 회로(18)는 상기 클럭의 주파수(fc)로 클러킹(clocked)된다. 로우 패스 필터(low pass filter)(20)는 상기 디플렉스된 신호(18a, 18b)를 수신하여 필터링된 신호(20a, 20b)를 생성한다. 싱크(sinx/x, sinc) 필터(22)는 상기 필터링된 신호(20a, 20b)를 수신하여 필터링된 신호(22a, 22b)를 생성한다. 비교기(24)(여기서는, 슈미트 트리거(Schmitt trigger))는 상기 필터링된 신호(22a, 22b)를 수신하여 자기장 센서 출력 신호(24a)를 생성한다.

몇몇 실시예들에서, 상기 싱크 필터(22)는 상기 주파수(fc)의 제 1 노치(notch)를 가진 스위칭된 커패시터 필터이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 상기 싱크 필터(22)는 디지털적으로 생성될 수 있다. 또 다른 실시예들에서는, 상기 싱크 필터(22)는 아날로그 언클럭트 필터(analog unclocked filter)이다.

상기 주파수(fc)의 노치를 제공하는 것으로 도시된 바와 같이, 상기 싱크 필터(22)에 제공되는 클럭 주파수는 상기 주파수(fc)일 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 그러나, 다른 주파수를 갖는 클럭 신호를 이용하여 상기 주파수(fc)의 노치를 갖는 것으로 상기 싱크 필터(22)가 설계될 수 있다는 점도 이해하여야 할 것이다. 아래 도면들(예를 들어, 도 7 내지 도 8g)에서는, 상기 싱크 필터(22)에 제공되는 상기 클럭이 상기 주파수(fc)를 갖는 것으로 설명될 것이다. 그러나, 그것은 요구되는(desired) 상기 주파수(fc)에 해당하는 상기 노치 주파수(notch frequency)이다.

상기 자기장 센서 출력 신호(24a)는 2상태 신호(two state signal)이고, 상기 자기장 센서(10)는 자기 스위치라는 것을 이해하여야 할 것이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 상기 비교기(24)는 선형 증폭기(linear amplifier)나 버퍼(buffer)로 교체될 수 있고, 상기 자기장 출력 신호는 선형 신호(linear signal)일 수 있다. 또한, 몇몇 실시예들에서는, 상기 필터들(20, 22) 중에서 오직 하나만이 사용될 수 있다는 점도 이해하여야 할 것이다.

도 1의 자기장 센서의 동작은 도 1a를 참조하여 후술될 것이다.

도 1a를 다시 참조하면, 그래프들(26) 각각은 임의 단위(arbitrary unit)인 주파수 단위를 가진 수평축(horizontal axis) 및 임의 단위인 전력 단위를 가진 수직축(vertical axis)을 포함한다.

그래프(28)는 DC 외부 자기장을 나타내는 제로 주파수(zero frequency)일 수 있는 주파수를 보이면서, 상기 신호(12a, 12b)(즉, 상기 신호(12a, 12b)의 주파수 스펙트럼(frequency spectra))를 나타내고 있고, 외부 자기장 신호(Bexternal)와 잔여 오프셋 신호(ResOff)의 합(plus)을 보여주고 있다. 상기 클럭의 주파수(fc)에 따라, 홀 효과 오프셋 신호(HallOff)는 다른 주파수를 갖는다. 상기 효과는 도 3 내지 도 3c에서 더 설명될 것이다.

홀 효과 오프셋 신호(HallOff)는, 상기 스위칭 회로(12)가 스위칭하지 않을 때(즉, 전류가 상기 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)을 거쳐 하나의 특정 방향(one particular respective direction)으로 흐를 때), 상기 홀 효과 엘리먼트(13)의 출력 신호(12a, 12b)에 존재할 수 있는 DC 전압 에러에 상응한다. 상기 그래프(28)에 나타난 바와 같이, 상기 홀 효과 오프셋 신호(HallOff)는 상기 스위칭 회로(12)의 스위칭 동작에 의하여 상기 차동 신호(12a, 12b)에서 더 높은 주파수로 쉬프트(shift)된다(한편, 그래프(30)를 참조하여 후술될 바와 같이, 상기 스위칭 회로(14)의 동작에 의하여 DC로 다시 쉬프트됨). 상기 잔여 오프셋 신호(ResOff)는 상기 스위칭 회로(12)가 스위칭할 때조차(한편, 그래프(30)를 참조하여 후술될 바와 같이, 상기 스위칭 회로(14)의 동작에 의하여 더 높은 주파수로 쉬프트됨), 상기 차동 신호(12a, 12b)에 DC로 남아있는 오프셋 신호(remaining offset signal)에 상응한다.

그래프(30)는 초핑(chopping) 후의 상기 신호(14a, 14b)를 나타낸다. 상기 홀 오프셋 신호(HallOff)는 상기 스위칭 회로(14)의 동작에 의하여 DC로 쉬프트되고, 상기 신호(Bexternal + ResOff)는 상기 주파수(fc)를 가진다.

그래프(32)는 상기 신호(16a, 16b)를 나타낸다. 상기 그래프(32)에서, 상기 증폭기(16)의 DC 오프셋은 DC인 상기 홀 오프셋 신호에 추가되어 DC인 신호(HallOff + AmpOff)를 만든다.

그래프(34)는 상기 스위칭 회로(18) 이후의 상기 신호(18a, 18b)를 나타낸다. 보여질 수 있는 바와 같이, 상기 신호(Bexternal + ResOff)는 이제 DC이고, 상기 신호(HallOff + AmpOff)는 이제 상기 주파수(fc)를 가진다.

그래프(36)는 상기 필터(20) 이후의 상기 신호(20a, 20b)를 나타낸다. 상기 필터(20)의 차단 주파수(break frequency)는 상기 주파수(fc)보다 낮게 선택된다. 요구되는 바와 같이, 상기 신호(HallOff + AmpOff)는 감소된다.

그래프(38)는 상기 싱크 필터(22) 이후의 상기 신호(22a, 22b)를 나타낸다. 상기 싱크 필터(22)의 상기 노치는 상기 주파수(fc) 즉, 상기 싱크 필터(22)의 나이키스트 주파수(Nyquist frequency)를 갖도록 선택된다. 오직 외부 자기장 신호(몇몇 잔여 오프셋이 더해짐)만이 상기 그래프(28) 및 상기 신호(22a, 22b)에 남게 된다. 상기 홀 효과 엘리먼트 오프셋(HallOff)은 제거되어 있다.

도 2 내지 도 2c를 다시 참조하면, 홀 오프셋 컴포넌트(예를 들어, 58)를 모듈레이션하는 형태의 스위칭된 홀 엘리먼트(50)는 홀 엘리먼트(52)(또는, 홀 플레이트(Hall plate)) 및 조절 회로(modulation circuit)(54)를 포함한다. 상기 홀 엘리먼트(52)는 4개의 컨택(contact)들(52a, 52b, 52c, 52d)을 갖고, 상기 컨택들(52a, 52b, 52c, 52d) 각각은 도시된 바와 같이, 각 스위치(56a, 56b, 56c, 56d)의 제 1 단자에 연결된다. 스위치들(56b, 56c)의 제 2 단자들은 스위칭된 홀 출력 신호의 양의 노드(positive node)(여기서는, Vo+로 표시됨)를 제공하고, 스위치들(56a, 56d)의 제 2 단자들은 상기 스위칭된 홀 출력 신호의 음의 노드(negative node)(여기서는, Vo-로 표시됨)를 제공한다.

추가적인 스위치들(60a, 60b, 60c, 60d)은 상기 홀 컨택들(52a, 52b, 52c, 52d)을 공급 전압(Vs)과 그라운드(ground)에 선택적으로 연결하도록 배열된다. 특히, 도시된 바와 같이, 스위치들(56b, 56d, 60a, 60c)은 클럭 신호(CLK)에 의해 제어되고, 스위치들(56a, 56c, 60b, 60d)은 상보적인 클럭 신호(CLK/)에 의해 제어된다. 상기 클럭 신호들(CLK, CLK/)은 2개의 상태(state)들 또는 위상(phase)들(즉, 도 2a에 도시된 바와 같이,

상태 및

상태)을 갖는다.

동작 중에, 상기 위상(

) 동안에는, 전류가 상기 단자(52a)에서 상기 단자(52c)로 흐르고, 상기 스위칭된 홀 출력 신호(Vo)는

와 동일하다. 여기서,

는 홀 엘리먼트 오프셋 전압이거나 또는 홀 오프셋 컴포넌트이고,

는 자기 신호 컴포넌트이다. 상기 위상(

) 동안에는, 전류가 상기 단자(52b)에서 상기 단자(52d)로 흐르고, 상기 스위칭된 홀 출력 신호(Vo)는

와 동일하다. 따라서, 상기 모듈레이션 회로(54)는 상기 홀 오프셋 컴포넌트(

)를 모듈레이션(modulation)한다. 이것은 제로 가우스 자기장(zero Gauss magnetic field)을 위하여 도 2b에 도시되어 있다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 자기 신호 컴포넌트(

)는 실질적으로 불변(invariant) 상태로 남는다.

도 2의 초핑 회로(chopping circuit)(50)는 도 1의 스위칭 회로들(12, 14)로서 사용될 수 있다. 그러나, 도 1의 그래프들(26)은 도 3 내지 도 3c를 참조하여 후술될 상기 초핑 회로(50)의 동작을 나타낸다.

도 3 내지 도 3c를 참조하면, 자기장 신호 컴포넌트(즉, 도 1의 스위칭 회로들(12, 14)을 위해 사용될 수 있는)를 모듈레이션하는 형태의 대안적인(alternative) 스위칭된 홀 엘리먼트(70)는 홀 효과 엘리먼트(72) 및 모듈레이션 회로(74)를 포함한다. 상기 홀 효과 엘리먼트(72)는 도 2의 홀 효과 엘리먼트(52)와 동일하고, 4개의 컨택들(72a, 72b, 72c, 72d)을 포함한다. 컨택들(72a, 72b, 72c, 72d) 각각은 각 스위치(76a, 76b, 76c, 76d)의 제 1 단자에 연결된다. 스위치들(76a, 76b)의 제 2 단자들은 스위칭된 홀 출력 신호의 양의 노드(여기서는, Vo+로 표시됨)를 제공하고, 스위치들(56c, 56d)의 제 2 단자들은 상기 스위칭된 홀 출력 신호의 음의 노드(여기서는, Vo-)를 제공한다. 따라서, 도 2 및 도 3의 비교는 상기 위상(

) 동안에 상기 홀 효과 엘리먼트의 출력 컨택들이 서로 교환된다는 것을 보여주고 있다.

추가적인 스위치들(80a, 80b, 80c, 80d)은 상기 홀 컨택들(72a, 72b, 72c, 72d)을 상기 공급 전압(Vs)과 그라운드(ground)에 선택적으로 연결하도록 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 스위치들(76b, 76d, 80a, 80c)은 클럭 신호(CLK)에 의하여 제어되고, 스위치들(76a, 76c, 80b, 80d)은 상보적인 클럭 신호(CLK/)에 의하여 제어된다. 도시된 바와 같이, 클럭 신호 및 상보적인 클럭 신호(CLK, CLK/)는 도 2와 유사하고, 2개의 상태들 또는 위상들(

,

)을 갖는다.

동작 중에, 상기 위상(

) 동안에는, 전류는 상기 단자(72a)에서 상기 단자(72c)로 흐르고, 상기 스위칭된 홀 출력 신호(Vo)는

와 동일하다. 상기 위상(

) 동안에, 전류는 상기 단자(72b)에서 상기 단자(72d)로 흐르고, 상기 스위칭된 홀 출력 신호(Vo)는

와 동일하다. 따라서, 상기 모듈레이션 회로(74)는 상기 자기 신호 엘리먼트를 모듈레이션하여 모듈레이션된 자기 신호 컴포넌트(

)를 제공한다. 상기 모듈레이션된 자기 신호 컴포넌트(

)는 도 3c에서 제로 가우스 자기장을 위하여 도시되어 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 오프셋 컴포넌트(

)는 실질적으로 불변으로 남는다.

상기 스위치들(80a, ..., 80d)이 도 1의 스위칭 회로(12)와 동일하거나 또는 유사한 스위칭 회로를 형성할 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 또한, 상기 스위치들(76a, ..., 76d)이 도 1의 스위칭 회로(14)와 동일하거나 또는 유사한 스위칭 회로를 형성할 수 있다는 점도 이해하여야 할 것이다.

몇몇 실시예들에서, 도 1의 스위칭 회로(12)와 도 1의 스위칭 회로(14)의 조합(combination)은 도 2 내지 도 2c를 참조하여 상술한 형태보다는 도 3 내지 도 3c를 참조하여 상술한 형태에 가깝다.

도 4를 참조하면, 기어 쉬프터(gear shifter)는 자동차(automobile) 내에 위치할 수 있다. 자석(magnet)은 상기 기어 쉬프터의 하단부(lower end)에 위치할 수 있다. 복수의 자기장 센서들은 상기 위치(즉, 상기 기어 쉬프터의 선택된 기어)를 검출하기 위한 장소들에 위치할 수 있다.

셀프-테스트 성능을 가진 자기장 센서들을 제공함으로써, 때때로 자동차 내의 컴퓨터 시스템이 상기 자기장 센서들을 테스트하도록 하는 것은 바람직할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 고장난 자기장 센서는 자동차의 운전자에게 리포트(report)될 수 있고, 컴퓨터 인터페이스(computer interface) 또는 지시등(indicator light)을 통하여 수리공(mechanic)에게 리포트될 수 있다. 예를 들어, OBD-II 컴퓨터 인터페이스는 대략 1997년 이후부터 미국 내에서 판매된 자동차들에 이미 장착되어 있다. 그러나, OBD-II 컴퓨터 인터페이스는 기어 쉬프터와 연계된 고장난 자기장 센서를 지시(indication)하지 않는다.

도 5를 참조하면, 2개의 홀 효과 엘리먼트들은 병렬로 연결될 수 있다. 상기 병렬로 연결된 2개의 홀 효과 엘리먼트들은 도 1 내지 도 3c를 참조하여 상술한 단일(single) 홀 효과 엘리먼트들 중에서 어느 것을 대신하여 사용될 수 있다. 따라서, 상기 2개의 병렬 홀 효과 엘리먼트들의 출력(플러스 및 마이너스)은 하나의 홀 효과 엘리먼트로부터 출력되는 플러스 및 마이너스를 대신하여 사용될 수 있다. 구동 신호들(도 5에는 도시되지 않음)은 앞서 설명한 도면들 중에서 어느 하나에 도시된 하나의 홀 효과 엘리먼트를 구동시켰던 것처럼, 상기 2개의 병렬 홀 효과 엘리먼트들을 구동시킬 수 있다.

여기서, 홀 효과 엘리먼트들의 상기 병렬 배열은 상세하게 후술될 진단 모드 구성에 반대되는 정상 모드 구성으로 명명된다.

도 6을 참조하면, 도 5의 2개의 홀 효과 엘리먼트들은 진단 모드 구성으로 연결(즉, 재연결(re-connect))될 수 있다. 이러한 배치에서, 상기 진단 모드 구성으로 배열된 2개의 홀 효과 엘리먼트들의 조합은 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들 각각에 의하여 검출된 것과 동일한 방향인 외부 자기장(Bexternal)에 실질적으로 반응하지 않는다는 것을 이해하여야 할 것이다. 상기 외부 자기장에 대한 잔여 반응(residual response)은 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들의 미스매치(mismatch)에 기인할 수 있고, 상기 미스매치는 잔여 외부 자기장 신호를 일으킬 수 있다.

그러나, 상기 진단 모드 구성으로 배열된 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들 각각에 의하여 검출된 것과 다른 방향인 2개의 진단 자기장(Bcoil)에 응답하여 상기 2개의 자기장 검출 엘리먼트들의 조합은 출력 신호(

)를 생성한다.

도 6a를 참조하면, 상기 진단 모드 구성으로 배열된 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들이 다시 도시되어 있다. 도 6a에는 상기 2개의 진단 자기장(Bcoil) 각각의 2개의 상들(방향들)이 도시되어 있다. 본질적으로, AC 진단 필드(AC diagnostic field)에 응답하여 상기 출력 신호(

)은 AC 신호이다. 그러나, 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들이 상기 진단 모드 구성으로 배열될 때, 상기 출력 신호(

)는 실질적으로 외부 자기장으로부터 어떠한 기여(contribution)도 받지 않는다. 이 때, 외부 자기장은 상기 외부 자기장이 DC 자기장이든 AC 자기장이든 상관없이, 홀 효과 엘리먼트들 모두에서 동일한 방향을 갖는다.

아래의 도면들을 참조하면, 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 자기장 센서들은 동일한 자기장 센서이다. 그러나, 각각 정상 동작 모드, 제 1 버전(version)의 진단 동작 모드, 제 2 버전의 진단 동작 모드, 제 3 버전의 진단 동작 모드 및 제 4 버전의 진단 동작 모드로 구성되어 동작한다. 그러므로, 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 회로 블록들은 서로 동일하나, 도면 내의 신호들 중에서 적어도 몇몇은 서로 동일하지 않다는 것을 이해하여야 할 것이다.

도 7을 참조하면, 도 7에는 도 1의 엘리먼트들과 같은 엘리먼트들이 같은 참조 번호들로 지정되어 있다. 정상 동작 모드에서, 정상 모드 구성으로 배열된 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)을 갖는다는(즉, 도 5에 도시된 바와 동일함) 것을 제외하고는, 자기장 센서(100)는 도 1의 자기장 센서(10)와 같을 수 있다.

상기 자기장 센서는 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)에 연결된 스위칭 회로(102)를 포함하고, 차동 출력 신호(102a, 102b)를 생성할 수 있다. 스위칭 회로(108)는 상기 신호(102a, 102b)를 수신하여 출력 신호(108a, 108b)를 생성한다.

상기 스위칭 회로들(102, 108)은 도 17을 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다. 여기서는, 상기 스위칭 회로(102)가 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)을 도 5의 정상 모드 구성으로 구성하고, 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)을 도 6 및 도 6a의 진단 모드 구성으로 재연결하며, 몇몇 동작 모드에서 주파수를 갖는 클럭으로 구동 신호(미도시)를 상기 홀 효과 엘리먼트(102, 104)에 스위칭시켜 모듈레이션된(즉, 주파수 쉬프트된) 신호를 만든다고 언급하는 것으로 충분하다. 정상 동작 모드에서, 상기 구동 신호들이 주파수(fc)를 갖는 클럭으로 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)에 스위칭된다. 또한, 여기서는, 상기 스위칭 회로(108)가 상기 스위칭 회로(102)와 동일한 회로 또는 상이한 회로에 의하여 생성될 수 있는 다른 모듈레이션(또는, 디모듈레이션(demodulation))을 나타낸다고 언급하는 것으로 충분하다. 상기 스위칭 회로(108)는 명확화를 위하여 분리되어 도시되어 있다.

도 17로부터, 상기 스위칭 회로(102)가 도 1의 스위칭 회로(12)와 동일하거나 유사할 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 그러나, 상기 스위칭 회로(102)는 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)을 도 5의 정상 모드 구성으로 연결되게 할 수 있고, 도 6 및 도 6a의 진단 모드 구성으로 재연결되게 할 수 있다.

2개의 코일들(124, 126) 및 스위칭 회로(122)는 도 7의 정상 동작 모드에서는 사용되지 않는다. 그러나, 도 8 내지 도 8g를 참조하여 후술될 진단 동작 모드의 다양한 형태로 사용된다.

도 1과 비교하면, 신호(102a, 102b)는 상기 신호(12a, 12b)에 상응하고, 신호(108a, 108b)는 상기 신호(14a, 14b)에 상응하며, 신호(110a, 110b)는 상기 신호(16a, 16b)에 상응하고, 신호(112a, 112b)는 상기 신호(18a, 18b)에 상응하며, 신호(114a, 114b)는 상기 신호(20a, 20b)에 상응하고, 신호(116a, 116b)는 상기 신호(22a, 22b)에 상응하며, 신호(118)는 상기 신호(24a)에 상응한다. 상응하는 신호들은 도 7에서 상기 신호들이 하나의 홀 효과 엘리먼트(13)가 아닌 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)로부터 비롯(originate from)된다는 것을 제외하고는 본질적으로 동일한 신호들이다.

도 7a를 참조하면, 도 7a에는 도 1a의 엘리먼트들과 같은 엘리먼트들이 같은 참조 번호들로 지정되어 있다. 정상 모드 구성에서, 모든 신호들은 도 1a를 참조하여 상술한 바와 동일하다.

도 1과 비교하면, 상기 그래프(28)는 상기 신호(102a, 102b)에 상응하고, 상기 그래프(30)는 상기 신호(108a, 108b)에 상응하며, 상기 그래프(32)는 상기 신호(110a, 110b)에 상응하고, 상기 그래프(34)는 상기 신호(112a, 112b)에 상응하며, 상기 그래프(36)는 상기 신호(114a, 114b)에 상응하고, 상기 그래프(38)는 상기 신호(116a, 116b)에 상응한다.

몇몇 실시예들에서, 전류(Icoil)는 도 7의 정상 모드 구성에서 0(zero)일 수 있다. 그러나, 몇몇 실시예들에서, 상기 전류(Icoil)는 도 7의 정상 모드 구성에서조차도 상기 스위칭 회로(122)에 의하여 생성되고 스위칭된다. 도 5를 참조하면, 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)은 도 7의 정상 모드 구성이고, 반대 방향의 진단 자기장들에만 노출된다. 도 5 및 도 7의 2개의 홀 효과 엘리먼트들의 출력 신호는 실질적으로 0이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 상기 전류(Icoil)는 정상 동작 모드와 후술될 진단 동작 모드에서 모두 생성된다.

도 8을 참조하면, 도 8에는 도 1 및 도 7의 엘리먼트들과 같은 엘리먼트들이 같은 참조 번호들로 지정되어 있다. 자기장 센서(150)는 도 7의 자기장 센서(100)와 동일하거나 또는 유사하다. 그러나, 여기서는, 자기장 센서(150)가 도 6 및 도 6a를 참조하여 상술한 진단 모드 구성으로 재연결된 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)과 함께 도시되어 있다. 상기 스위칭 회로(102)는 도 5 및 도 7의 정상 모드 구성에서부터 도 6 및 도 6a의 진단 모드 구성까지 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)의 연결을 제공할 수 있다.

상기 자기장 센서(150)는 제 1 버전의 진단 동작 모드를 설명하기 위하여 제공된다.

상기 자기장 센서(150)는 상기 스위칭 회로(102) 내에 연결된 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)을 포함한다. 상기 스위칭 회로(102)는 차동 출력 신호(152a, 152b)를 생성한다. 상기 차동 출력 신호(152a, 152b)는 도 7의 신호(102a, 102b)와는 달리, 상기 2개의 코일들(124, 126)에 의하여 생성된 진단 자기장에 응답하고 외부 자기장에는 응답하지 않는다.

상기 스위칭 회로(102)는 도 17을 참조하여 더 상세하게 후술될 것이다. 제 1 버전의 진단 동작 모드에 있는 상기 자기장 센서(150)의 동작에서, 스위칭 회로(102)는 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)을 도 6 및 도 6a의 진단 모드 구성으로 재구성하고, 구동 신호(미도시)를 상기 홀 효과 엘리먼트들(102, 104)(즉, f=0)로 스위칭하지 않는다는 것을 언급하는 것으로 충분하다.

도 8에서는 상기 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)이 도 7과 상이하게 연결되고, 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)이 더 상세하게 후술될 진단 자기장들에 응답하는 반면 외부 자기장에 응답하지 않으며, 상기 자기장 센서(150)가 상기 제 1 버전의 진단 동작 모드에서 동작하기 때문에, 도 8a와 관련하여 더 상세하게 후술될 신호들(152a, 152b, 154a, 154b, 156a, 156b, 158a, 158b, 160a, 160b, 162a, 162b, 164)은 도 7의 신호들(102a, 102b, 104a, 104b, 106a, 106b, 108a, 108b, 110a, 110b, 112a, 112b, 114a, 114b, 116a, 116b, 118)과 상이하다.

2개의 진단 모드 코일들(124, 126)은 상기 전류(Icoil)를 수신하기 위해 연결될 수 있다. 상기 전류(Icoil)는 주파수(fc)를 가진 클럭을 이용하여 상기 진단 모드 코일들(124, 126)과 상기 코일 전류(Icoil) 사이에 연결된 상기 스위칭 회로(122)에 의하여 앞뒤 방향으로 스위칭된다.

상기 자기장 센서(150)는 제 1 버전의 진단 동작 모드를 나타내는 클러킹 배열(clocking arrangement)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 특히, 제 1 버전의 진단 동작 모드에서, 상기 스위칭 회로(122) 및 상기 스위칭 회로(18)는 주파수(fc)를 가진 클럭으로 클러킹되고(clocked), 상기 싱크 필터(22)는 상기 주파수(fc)의 노치를 갖는다. 그러나, 상기 스위칭 회로(108)는 전혀 스위칭되지 않고, 단지 상기 신호(152a, 152b)를 통과시키면서 기 설정된 구성으로 고정된다. 또한, 상기 스위칭 회로(102)는 스위칭되지 않고, 정상 모드 구성에서부터 진단 모드 구성까지 상기 홀 효과 엘리먼트들의 재연결을 제공한다.

제 1 버전의 진단 동작 모드에서, 상기 스위칭 회로(122)에 의하여 제공되는 스위칭은, 도 7의 정상 동작 모드에서 상기 스위칭 회로(102)에 의하여 제공되는 스위칭을 대신한다. 제 1 버전의 진단 동작 모드는 상기 스위칭 회로(108)의 동작을 제외하고는, 상기 자기장 센서(150)의 모든 부분들에 대하여 셀프-테스트를 수행할 수 있다.

도 8a를 참조하면, 그래프들(170) 각각은 임의 단위인 주파수 단위를 갖는 수평 축 및 임의 단위인 전력 단위를 갖는 수직 축을 갖는다.

그래프(172)는 상기 신호(152a, 152b)를 나타내고, 상기 신호(154a, 154b) 또한 나타낸다. 나아가, 상기 그래프(172)는 상기 2개의 진단 코일들(124, 126)로부터 비롯되고, 상기 스위칭 회로(122)를 클러킹하는 클럭의 주파수(fc)에 따른 주파수인 것으로 보이는 AC 진단 자기장(Bdiagnostics)을 나타내고 있다. 외부 자기장(ResBext)에 기인한 잔여 신호와 합해진 홀 효과 엘리먼트 오프셋 신호(HallOff)는 0일 수 있는 다른 주파수를 가진다. 상기 신호(RexBext)는 도 6 및 도 6a의 진단 모드 구성으로 연결될 때, 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106) 내의 미스매치에 기인할 수 있다.

그래프(174)는 상기 증폭기(16) 이후의 상기 신호(156a, 156b)를 나타낸다. 상기 그래프(174)는 증폭기 오프셋 전압(AmpOff)이 DC에서 추가된 것을 제외하고, 상기 그래프(172)와 비슷하다.

그래프(176)는 상기 스위칭 회로(18) 이후의 상기 신호(158a, 158b)를 나타낸다. 보여질 수 있는 바와 같이, 상기 진단 자기장 신호(Bdiagnostics)는 DC로 쉬프팅되고, 상기 신호들(HallOff, ResBext, AmpOff)의 합은 이제 상기 스위칭 회로(18)의 클러킹 주파수인 상기 주파수(fc)를 갖는다.

그래프(178)는 상기 필터(20) 이후의 상기 신호들(160a, 160b)을 나타낸다. 상기 필터(20)의 차단 주파수는 상기 주파수(fc) 이하로 선택된다. 상기 잔여 오프셋들 및 상기 증폭기 오프셋은 감소된다.

그래프(180)는 상기 싱크 필터(22) 이후의 상기 신호들(162a, 162b)을 나타낸다. 상기 싱크 필터(22)의 상기 노치는 상기 주파수(fc)를 갖도록 선택된다. 오직 진단 자기장 신호만이 상기 그래프(180)와 상기 신호들(162a, 162b)에 남아 있다.

도 8b를 참조하면, 도 8b에는 도 1 및 도 7의 엘리먼트들과 같은 엘리먼트들이 같은 참조 번호들로 지정되어 있다. 자기장 센서(200)는 도 7 및 도 8의 자기장 센서들(100, 150)과 동일하거나 또는 유사하다. 도 8에 나타나 있는 바와 같이, 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)은 상기 스위칭 회로(102)의 동작에 의하여, 도 6 및 도 6a를 참조하여 상술한 진단 모드 구성으로 다시 재연결된다.

상기 자기장 센서(200)는 제 2 버전의 진단 동작 모드를 설명하기 위하여 제공된다.

상기 자기장 센서(200)는 상기 스위칭 회로(102) 내에 연결된 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)을 포함한다. 상기 스위칭 회로(102)는 구동 신호를 상기 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)로 스위칭하여 차동 출력 신호(201a, 201b)를 생성한다. 상기 차동 출력 신호(201a, 201b)는 도 7의 신호(102a, 102b)와는 달리, 상기 2개의 코일들(124, 126)에 의해 생성되는 진단 자기장에 응답하나 외부 자기장에는 응답하지 않는다. 또한, 도 8의 신호(152a, 152b)와는 달리, 상기 차동 신호(201a, 201b)는 상기 스위칭 회로들(122, 102)의 서로 다른 동작에 기인하여 상이한 신호 내용(signal content)을 갖는다.

상기 스위칭 회로(102)는 도 17을 참조하여 더 상세하게 후술될 것이다. 제 2 버전의 진단 동작 모드의 상기 자기장 센서(200)의 동작에서는, 도 8의 자기장 센서(150)에서와 같이, 상기 스위칭 회로(102)가 도 5의 정상 모드 구성에서부터 도 6 및 도 6a의 진단 모드 구성까지 상기 2개의 홀 엘리먼트들(104, 106)을 재연결하고, 도 8의 자기장 센서(150)와는 달리, 상기 스위칭 회로(102)가 주파수(fc)를 가진 클럭을 이용하여 구동 신호(미도시)를 상기 홀 효과 엘리먼트들(102, 104)에 스위칭한다.

상기 자기장 센서(200)가 제 2 버전의 진단 동작 모드로 동작하기 때문에, 도 8c를 참조하여 더 상세하게 후술될 신호들(201a, 201b, 202a, 202b, 203a, 203b, 204a, 204b, 205a, 205b, 206a, 206b, 207)은 도 7의 신호들(102a, 102b, 104a, 104b, 106a, 106b, 108a, 108b, 110a, 110b, 112a, 112b, 114a, 114b, 116a, 116b, 118a) 및 도 8의 신호들(152a, 152b, 154a, 154b, 156a, 156b, 158a, 158b, 160a, 160b, 162a, 162b, 164)과는 상이하다.

상기 2개의 진단 모드 코일들(124, 126)은 상기 전류(Icoil)를 수신하기 위하여 연결될 수 있다. 상기 전류(Icoil)는 상기 2개의 진단 모드 코일들(124, 126)과 상기 코일 전류(Icoil) 사이에 연결된 상기 스위칭 회로(122)에 의해 주파수(2fc)를 가진 클럭을 이용하여 앞뒤로 스위칭된다.

상기 자기장 센서(200)는 제 2 버전의 진단 동작 모드를 나타내는 클러킹 배열을 갖는 것으로 도시되어 있다. 특히, 상기 스위칭 회로(102) 및 상기 스위칭 회로(108)가 주파수(fc)를 갖는 클럭으로 클러킹되고, 상기 싱크 필터(22)가 주파수(fc)의 노치를 갖는 동안에, 제 2 버전의 진단 동작 모드에서 상기 스위칭 회로(122) 및 상기 스위칭 회로(18)는 주파수(2fc)를 갖는 클럭으로 클러킹된다.

제 2 버전의 진단 동작 모드는 상기 스위칭 회로들(102, 108)의 동작을 포함하여 상기 자기장 센서(200)의 모든 부분들에 대하여 셀프-테스트를 수행할 수 있다.

도 8c를 참조하면, 그래프들(208) 각각은 임의 단위인 주파수 단위를 갖는 수평 축 및 임의 단위인 전력 단위를 갖는 수직 축을 갖는다.

그래프(209)는 상기 차동 신호(202a, 202b)를 나타내고, 상기 2개의 진단 코일들(124, 126)로부터 비롯되고, 상기 스위칭 회로(122)를 클러킹하는 클럭 주파수(2fc)에 따른 주파수인 것으로 보이는 AC 진단 자기장(Bdiagnostics)을 나타내고 있다. 또한, 상기 그래프(209)는 상기 스위칭 회로(102)를 클러킹하는 클럭 주파수(fc)에 따른 주파수인 것으로 보이는 홀 엘리먼트 오프셋 전압(HallOff)에 상응하는 스펙트럼 컴포넌트를 보여주고 있다. 외부 자기장(ResBext)에 기인하는 잔여 신호들과 합해진 홀 효과 엘리먼트 잔여 오프셋 신호(ResOff)는 0일 수 있는 서로 다른 주파수를 가진다. 상술한 바와 같이, 상기 신호(ResBext)는 도 6 및 도 6a의 진단 모드 구성으로 연결될 때, 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106) 내의 미스매치에 기인할 수 있다.

상기 스위칭 회로(108)는 제 2 버전의 진단 동작 모드에서 상기 신호(201a, 201b)를 모듈레이션하기 위하여 동작하지 않는다는 것을 이해하여야 할 것이다. 다시 말하면, 상기 스위칭 회로(108)는 신호 주파수들을 쉬프트시키지 않는다. 본질적으로, 상기 스위칭 회로(102)가 상기 구동 신호를 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들로 스위칭할 때, 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들로부터의 출력 신호는 극성을 반대로 한다. 상기 스위칭 회로(108)는 상기 증폭기(16)로 가는 상기 2개의 차동 출력 신호(201a, 201b)를 스위칭하고, 상기 증폭기(16)의 동일한 노드(예를 들어, 양의 입력 노드)로 항상 가는 양의 신호와 상기 증폭기(16)의 동일한 노드(예를 들어, 음의 입력 노드)로 항상 가는 음의 신호를 만든다. 따라서, 제 2 버전의 진단 동작 모드에서 상기 스위칭 회로(108)의 동작으로부터 어떠한 주파수 쉬프트도 야기되지 않는다.

그래프(210)는 상기 증폭기(16) 이후의 상기 신호(203a, 203b)를 나타낸다. 상기 그래프(210)는 증폭기 오프셋 전압(AmpOff)이 DC에서 더해진다는 것을 제외하고는 상기 그래프(209)와 유사하다.

그래프(211)는 상기 스위칭 회로(18) 이후의 상기 신호(204a, 204b)를 나타낸다. 보여질 수 있는 바와 같이, 상기 진단 자기장 신호(Bdiagnostics)는 DC로 쉬프팅되고, 상기 신호들(ResBext, ResOff, AmpOff)의 합은 주파수(2fc)를 가지며, 상기 신호(HallOff)는 상기 주파수(fc)로 남아 있다.

그래프(212)는 상기 필터(20) 이후의 상기 신호(205a, 205b)를 나타낸다. 상기 필터(20)의 차단 주파수는 상기 주파수(fc) 이하로 선택된다. 상기 잔여 오프셋 신호들, 상기 증폭기 오프셋 신호 및 상기 홀 엘리먼트 오프셋 신호는 감소된다.

그래프(213)는 상기 싱크 필터(22) 이후의 상기 신호(206a, 206b)를 나타낸다. 상기 싱크 필터(22)의 노치는 상기 주파수(fc)로 선택된다. 오직 진단 자기장 신호만이 상기 그래프(213) 및 상기 신호(206a, 206b)에 남아 있다.

도 8d를 참조하면, 도 8d에는 도 1, 도 7, 도 8 및 도 8b의 엘리먼트들과 같은 엘리먼트들이 같은 참조 번호들로 지정되어 있다. 자기장 센서(220)는 도 7, 도 8 및 도 8b의 자기장 센서들(100, 150, 200) 각각과 동일하거나 또는 유사할 수 있다. 도 8 내지 도 8b와 같이, 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)은 스위칭 회로(102)의 동작에 의하여 도 6 및 도 6a를 참조하여 상술한 진단 모드 구성으로 재연결된다.

상기 자기장 센서(220)는 제 3 버전의 진단 동작 모드를 설명하기 위하여 제공된다.

상기 자기장 센서(220)는 상기 스위칭 회로(102) 내에 연결된 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)을 포함한다. 상기 스위칭 회로(102)는 구동 신호를 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)로 스위칭하여 차동 출력 신호(221a, 221b)를 생성한다. 상기 차동 출력 신호(221a, 221b)는 도 7의 신호(102a, 102b)와는 달리, 상기 2개의 코일들(124, 126)에 의하여 생성된 진단 자기장에 응답하나 외부 자기장에는 응답하지 않고, 도 8의 신호(152a, 152b)와 도 8b의 신호(201a, 201b)와는 달리, 상기 신호(221a, 221b)는 상기 스위칭 회로들(122, 102)의 서로 다른 동작에 기인하여 상이한 신호 내용을 가진다.

상기 스위칭 회로(102)는 도 17을 참조하여 더 상세하게 후술될 것이다. 제 3 버전의 진단 동작 모드의 상기 자기장 센서(220)의 동작에서는, 도 8 및 도 8b의 자기장 센서들(150, 200) 각각과 같이, 상기 스위칭 회로(102)가 도 5의 정상 모드 구성에서부터 도 6 및 도 6a의 진단 모드 구성까지 상기 2개의 홀 엘리먼트들(104, 106)을 재연결한다. 그러나, 도 8의 자기장 센서(150)와 도 8b의 자기장 센서(200)와는 달리, 상기 스위칭 회로(102)는 주파수(2fc)를 갖는 클럭을 이용하여 구동 신호(미도시)를 상기 홀 효과 엘리먼트들(102, 104)에 스위칭한다.

상기 자기장 센서(220)가 제 3 버전의 진단 동작 모드에서 동작하기 때문에, 도 8e를 참조하여 더 상세하게 후술될 신호들(221a, 221b, 222a, 222b, 223a, 223b, 224a, 224b, 225a, 225b, 226a, 226b, 227)은 도 7의 신호들(102a, 102b, 104a, 104b, 106a, 106b, 108a, 108b, 110a, 110b, 112a, 112b, 114a, 114b, 116a, 116b, 118a) 및 도 8의 신호들(152a, 152b, 154a, 154b, 156a, 156b, 158a, 158b, 160a, 160b, 162a, 162b, 164) 및 도 8b의 신호들(201a, 201b, 202a, 202b, 203a, 203b, 204a, 204b, 205a, 205b, 206a, 206b, 207)과는 상이하다.

상기 2개의 진단 모드 코일들(124, 126)은 상기 전류(Icoil)를 수신하기 위하여 연결될 수 있다. 상기 전류(Icoil)는 상기 2개의 진단 모드 코일들(124, 126)과 상기 코일 전류(Icoil) 사이에 연결된 상기 스위칭 회로(122)에 의하여 주파수(fc)를 가진 클럭을 이용하여 앞뒤로 스위칭된다.

상기 자기장 센서(220)는 제 3 버전의 진단 동작 모드를 나타내는 클러킹 배열을 갖는 것으로 도시되어 있다. 특히, 상기 스위칭 회로(102) 및 상기 스위칭 회로(108)가 주파수(2fc)를 갖는 클럭으로 클러킹되는 동안에, 제 3 버전의 진단 동작 모드에서는 상기 스위칭 회로(122) 및 상기 스위칭 회로(18)가 주파수(fc)를 갖는 클럭으로 클러킹되고, 상기 싱크 필터(22)가 주파수(fc)의 노치를 갖는다.

제 3 버전의 진단 동작 모드는 상기 스위칭 회로들(102, 108)의 동작을 포함하여 상기 자기장 센서(220)의 모든 부분들에 대하여 셀프-테스트를 수행할 수 있다.

도 8e를 참조하면, 그래프들(228) 각각은 임의 단위인 주파수 단위를 갖는 수평 축 및 임의 단위인 전력 단위를 갖는 수직 축을 갖는다.

그래프(229)는 상기 신호(221a, 221b)를 나타내고, 상기 2개의 진단 코일들(124, 126)로부터 비롯되고, 상기 스위칭 회로(122)를 클러킹하는 클럭 주파수(2fc)에 따른 주파수인 것으로 보이는 AC 진단 자기장(Bdiagnostics)을 나타내고 있다. 또한, 상기 그래프(229)는 상기 스위칭 회로(102)를 클러킹하는 클럭 주파수(2fc)에 따른 주파수인 것으로 보이는 홀 엘리먼트 오프셋 전압(HallOff)에 상응하는 스펙트럼 컴포넌트를 보여주고 있다. 외부 자기장(ResBext)에 기인하는 잔여 신호들과 합해진 홀 효과 엘리먼트 잔여 오프셋 신호(ResOff)는 0일 수 있는 서로 다른 주파수를 가진다. 상술한 바와 같이, 상기 신호(ResBext)는 도 6 및 도 6a의 진단 모드 구성으로 연결될 때, 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106) 내의 미스매치에 기인할 수 있다.

도 8c를 참조하여 상술한 바와 같이, 상기 스위칭 회로(108)는 제 3 버전의 진단 동작 모드에서 상기 신호(221a, 221b)를 모듈레이션하기 위하여 동작하지 않는다는 것을 이해하여야 할 것이다.

그래프(230)는 상기 증폭기(16) 이후의 상기 신호(223a, 223b)를 나타낸다. 상기 그래프(230)는 증폭기 오프셋 전압(AmpOff)이 DC에서 더해진다는 것을 제외하고는 상기 그래프(229)와 유사하다.

그래프(231)는 상기 스위칭 회로(18) 이후의 상기 신호(224a, 224b)를 나타낸다. 보여질 수 있는 바와 같이, 상기 진단 자기장 신호(Bdiagnostics)는 DC로 쉬프팅되고, 상기 신호들(ResBext, ResOff, AmpOff)의 합은 주파수(fc)를 가지며, 상기 신호(HallOff)는 상기 주파수(fc)로 남아 있다. 상기 스위칭 회로(18)를 제어하는 신호의 특정 위상은 발생하기 이전에 필요하다.

그래프(232)는 상기 필터(20) 이후의 상기 신호(225a, 225b)를 나타낸다. 상기 필터(20)의 차단 주파수는 상기 주파수(fc) 이하로 선택된다. 상기 잔여 오프셋 신호들, 상기 증폭기 오프셋 신호 및 상기 홀 엘리먼트 오프셋 신호는 감소된다.

그래프(233)는 상기 싱크 필터(22) 이후의 상기 신호(226a, 226b)를 나타낸다. 상기 싱크 필터(22)의 노치는 상기 주파수(fc)로 선택된다. 오직 진단 자기장 신호만이 상기 그래프(233) 및 상기 신호(226a, 226b)에 남아 있다.

도 8f를 참조하면, 도 8f에는 도 1, 도 7, 도 8, 도 8b 및 도 8d의 엘리먼트들과 같은 엘리먼트들이 같은 참조 번호들로 지정되어 있다. 자기장 센서(240)는 도 7, 도 8, 도 8b 및 도 8d의 자기장 센서들(100, 150, 200, 220) 각각과 동일하거나 또는 유사할 수 있다. 도 8, 도 8b 및 도 8d와 같이, 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)은 스위칭 회로(102)의 동작에 의하여 도 6 및 도 6a와 관련하여 상술한 진단 모드 구성으로 다시 재연결된다.

상기 자기장 센서(240)는 제 4 버전의 진단 동작 모드를 설명하기 위하여 제공된다.

상기 자기장 센서(240)는 상기 스위칭 회로(102) 내에 연결된 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)을 포함한다. 상기 스위칭 회로(102)는 구동 신호를 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)에 스위칭하여 차동 출력 신호(241a, 241b)를 생성한다. 상기 차동 출력 신호(241a, 241b)는 도 7의 신호(102a, 102b)와는 달리, 상기 2개의 코일들(124, 126)에 의하여 생성된 진단 자기장에 응답하나 외부 자기장에는 응답하지 않고, 도 8의 신호(152a, 152b)와 도 8d의 신호(221a, 221b)와는 달리, 상기 신호(221a, 221b)는 상기 스위칭 회로들(122, 102)의 서로 다른 동작에 기인하여 상이한 신호 내용을 가진다.

상기 스위칭 회로(102)는 도 17과 관련하여 더 상세하게 후술될 것이다. 제 4 버전의 진단 동작 모드의 상기 자기장 센서(240)의 동작에서는, 도 8, 도 8b 및 도 8d의 자기장 센서들(150, 200, 220) 각각과 같이, 상기 스위칭 회로(102)가 도 5의 정상 모드 구성에서부터 도 6 및 도 6a의 진단 모드 구성까지 상기 2개의 홀 엘리먼트들(104, 106)을 재연결한다. 그러나, 도 8의 자기장 센서(150)와 도 8d의 자기장 센서(220)와는 달리, 상기 스위칭 회로(102)는 주파수(fc)를 갖는 클럭을 이용하여 구동 신호(미도시)를 상기 홀 효과 엘리먼트들(102, 104)에 스위칭한다.

상기 자기장 센서(240)가 제 4 버전의 진단 동작 모드에서 동작하기 때문에, 도 8g를 참조하여 더 상세하게 후술될 신호들(241a, 241b, 242a, 242b, 243a, 243b, 244a, 244b, 245a, 245b, 246a, 246b, 247)은 도 7의 신호들(102a, 102b, 104a, 104b, 106a, 106b, 108a, 108b, 110a, 110b, 112a, 112b, 114a, 114b, 116a, 116b, 118a) 및 도 8의 신호들(152a, 152b, 154a, 154b, 156a, 156b, 158a, 158b, 160a, 160b, 162a, 162b, 164), 도 8b의 신호들(201a, 201b, 202a, 202b, 203a, 203b, 204a, 204b, 205a, 205b, 206a, 206b, 207) 및 도 8d의 신호들(221a, 221b, 222a, 222b, 223a, 223b, 224a, 224b, 225a, 225b, 226a, 226b, 227)과 상이하다.

상기 2개의 진단 모드 코일들(124, 126)은 상기 전류(Icoil)를 수신하기 위하여 연결될 수 있다. 상기 전류(Icoil)는 상기 2개의 진단 모드 코일들(124, 126)과 상기 코일 전류(Icoil) 사이에 연결된 상기 스위칭 회로(122)에 의하여 주파수(fc/2)를 가진 클럭을 이용하여 앞뒤로 스위칭된다.

상기 자기장 센서(240)는 제 4 버전의 진단 동작 모드를 나타내는 클러킹 배열을 갖는 것으로 도시되어 있다. 특히, 상기 스위칭 회로(102) 및 상기 스위칭 회로(108)가 주파수(fc)를 갖는 클럭으로 클러킹되고, 상기 싱크 필터(22)가 주파수(fc/2)의 노치를 갖는 동안에, 제 4 버전의 진단 동작 모드에서는 상기 스위칭 회로(122) 및 상기 스위칭 회로(18)가 주파수(fc/2)를 갖는 클럭으로 클러킹된다. 상기 주파수(fc/2)를 갖는 노치는 주파수(fc) 또는 다른 주파수를 갖는 상기 싱크 필터(22)를 위한 클럭 신호로부터 비롯될 수 있다.

제 4 버전의 진단 동작 모드는 상기 스위칭 회로들(102, 108)의 동작을 포함하여 상기 자기장 센서(240)의 모든 부분들에 대하여 셀프-테스트를 수행할 수 있다.

도 8g를 참조하면, 그래프들(248) 각각은 임의 단위인 주파수 단위를 갖는 수평 축 및 임의 단위인 전력 단위를 갖는 수직 축을 갖는다.

그래프(249)는 상기 신호(241a, 241b)를 나타내고, 상기 2개의 진단 코일들(124, 126)로부터 비롯되고, 상기 스위칭 회로(122)를 클러킹하는 클럭 주파수(fc/2)에 따른 주파수인 것으로 보이는 AC 진단 자기장(Bdiagnostics)을 나타내고 있다. 또한, 상기 그래프(249)는 상기 스위칭 회로(102)를 클러킹하는 클럭 주파수(fc)에 따른 주파수인 것으로 보이는 홀 엘리먼트 오프셋 전압(HallOff)에 상응하는 스펙트럼 컴포넌트를 보여주고 있다. 외부 자기장(ResBext)에 기인하는 잔여 신호들과 합해진 홀 효과 엘리먼트 잔여 오프셋 신호(ResOff)는 0일 수 있는 서로 다른 주파수를 가진다. 상술한 바와 같이, 상기 신호(ResBext)는 도 6 및 도 6a의 진단 모드 구성으로 연결될 때, 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106) 내의 미스매치에 기인할 수 있다.

상기 스위칭 회로(108)는 제 4 버전의 진단 동작 모드에서 상기 신호(221a, 221b)를 모듈레이션하기 위하여 동작한다는 것을 이해하여야 할 것이다.

그래프(250)는 상기 스위칭 회로(108) 이후의 상기 신호(242a, 242b)를 나타낸다. 상기 그래프(250)는 신호 컴포넌트들(HallOff, ResBext+ResOff)이 주파수에서 서로 교환된다는 점에 제외하고는 상기 그래프(249)와 유사하다.

그래프(251)는 상기 증폭기(16) 이후의 상기 신호(243a, 243b)를 나타낸다. 상기 그래프(251)는 증폭기 오프셋 전압(AmpOff)이 DC에서 더해진다는 점에 제외하고는 상기 그래프(250)와 유사하다.

그래프(252)는 상기 스위칭 회로(18) 이후의 상기 신호(244a, 244b)를 나타낸다. 보여질 수 있는 바와 같이, 상기 진단 자기장 신호(Bdiagnostics)는 DC로 쉬프팅되고, 상기 신호들(ResBext, ResOff)의 합은 주파수(fc/2)를 가지며, 상기 신호들(HallOff, AmpOff)의 합도 주파수(fc/2)를 가진다. 상기 스위칭 회로(18)를 제어하는 신호의 특정 위상은 발생하기 이전에 필요하다.

그래프(253)는 상기 필터(20) 이후의 상기 신호(245a, 245b)를 나타낸다. 상기 필터(20)의 차단 주파수는 상기 주파수(fc) 이하로 선택된다. 상기 잔여 오프셋 신호들, 상기 증폭기 오프셋 신호 및 상기 홀 엘리먼트 오프셋 신호는 감소된다.

그래프(254)는 상기 싱크 필터(22) 이후의 상기 신호(246a, 246b)를 나타낸다. 상기 싱크 필터(22)의 노치는 상기 주파수(fc)로 선택된다. 오직 진단 자기장 신호만이 상기 그래프(254) 및 상기 신호(226a, 226b)에 남아 있다.

명확화를 위하여, 도 8a, 도 8c, 도 8e 및 도 8g의 그래프들에서 중복되는 내용(harmonic content)은 생략되었다는 것을 이해하여야 할 것이다.

또한, 진단 동작 모드의 4가지 예시적인 버전들에 상응하는 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f는 다양한 회로 블록들을 위한 클럭들 사이의 4가지 예시적인 관계들을 보여주고 있다. 다른 실시예들에서, 다른 클럭들 및 다른 상대적인 클럭 관계들이 이용될 수 있다.

또한, 상기 스위칭 회로들(102, 108)에 의하여 제공될 상기 홀 효과 엘리먼트의 2개의 위상 초핑(phase chopping)이 도시되어 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 4개 위상 또는 다른 위상 초핑이 사용될 수 있다.

회로들(16, 18, 20, 22, 24)은, 제 1 시간 구간 동안에 측정 자기장 응답 신호 부분을 나타내는 센서 출력 신호(예를 들어, 118)를 생성하고, 제 2 시간 구간 동안에 진단 자기장 응답 신호 부분을 나타내는 센서 출력 신호(예를 들어, 164, 207, 227, 247)를 생성하는 프로세싱 회로 중에서 하나의 형태에 상응한다. 상기 제 1 시간 구간은 도 7에 따른 정상 동작 모드 동안의 시간 구간에 상응하고, 상기 제 2 시간 구간은 도 8 내지 도 8g에 따른 진단 동작 모드 동안의 시간 구간에 상응한다.

도 9 내지 도 9b는 도 7, 도 8, 도 8b 및 도 8d의 상기 진단 코일들(124, 126)을 나타낸다.

도 9를 참조하면, 도 9에는 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 엘리먼트들과 같은 엘리먼트들은 같은 참조 번호들로 지정되어 있다. 상기 2개의 진단 코일들(124, 126)은 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106) 사이에 배치된(running) 하나의 전도체(conductor)(260)로 구성될 수 있다. 실시예에 따라, 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)이 도 6 및 도 6a의 진단 모드 구성으로 연결될 때, 상기 전도체(260)에 의해 화살 방향으로 전달되는 전류가 자기장들(260a)을 지면(page)으로 들어가고 나오는 방향으로, 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106) 각각의 반대 방향으로 생성하고 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.

도 9a를 참조하면, 도 9a에는 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 엘리먼트들과 같은 엘리먼트들이 같은 참조 번호들로 지정되어 있다. 상기 2개의 진단 코일들(124, 126)은 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106) 사이 및 주변에 배치되는 하나의 전도체(262)로 구성될 수 있다. 실시예에 따라, 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)이 도 6 및 도 6a의 진단 모드 구성으로 연결될 때, 상기 전도체(262)에 의해 화살 방향으로 전달되는 전류가 자기장들(262a, 262b, 262c)을 상기 홀 효과 엘리먼트(104)에서 상기 지면으로 들어가는 방향으로 생성하고, 자기장들(262d, 262e, 262f)을 상기 홀 효과 엘리먼트(106)에서 상기 지면에서 나오는 방향으로 생성(즉, 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106) 각각의 반대 방향으로 생성)하고 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.

도 9b를 참조하면, 도 9b에는 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 엘리먼트들과 같은 엘리먼트들이 같은 참조 번호들로 지정되어 있다. 상기 2개의 진단 코일들(124, 126)은 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106) 사이 및 주변에 배치되는 2개의 연결된 코일들(264, 266)로 구성될 수 있고, 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)에 대해 반대 방향일 수 있다. 상기 코일(264)에 의하여 화살 방향으로 전달된 전류는 상기 홀 효과 엘리먼트(104)에서 자기장을 상기 지면으로 들어가는 방향으로 생성하고 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 실시예에 따라, 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)이 도 6 및 도 6a의 진단 모드 구성으로 연결될 때, 상기 코일(266)에 의하여 화살 방향으로 전달된 전류는 상기 홀 효과 엘리먼트(106)에서 자기장을 상기 지면에서 나오는 방향으로 생성(즉, 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106) 각각에서 반대 방향으로 생성)하고 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.

도 10 내지 도 10b를 참조하면, 도 10 내지 도 10b에는 같은 엘리먼트들이 같은 참조 번호들로 지정되어 있다. 자기 저항 엘리먼트들(284, 286)이 직렬 회로(280), 병렬 회로(300) 및 대향 회로(opposing circuit)(320) 내에 도시되어 있다. 상기 회로들(280, 300)은 각각의 출력 신호들(288a, 308a)을 생성하고 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 상기 출력 신호들(288a, 308a)은 도 5의 홀 효과 엘리먼트들의 정상 모드 구성처럼, 외부 자기장에는 응답하나, 상기 자기 저항 엘리먼트들(284, 286)에 의하여 서로 다른 방향으로 검출된 진단 자기장에는 응답하지 않는다. 상기 회로(320)는 출력 신호(330a)를 생성하고 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 상기 출력 신호(330a)는 도 6 및 도 6a의 홀 효과 엘리먼트들의 진단 모드 구성처럼, 상기 자기 저항 엘리먼트들(284, 286)에 의해 서로 다른 방향으로 검출된 진단 자기장에 응답하나, 외부 자기장에는 응답하지 않는다.

나아가, 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)은 상기 스위칭 회로들(102, 108)을 제거하거나 또는 상기 스위칭 회로들(102, 108)을 변형시킴으로써 자기 저항 엘리먼트들로 교체될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.

도 11을 참조하면, 자기 저항 엘리먼트들의 대부분 형태들은 그들이 위치한 기판에 평행한 최대 응답 축을 가지기 때문에, 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 2개의 진단 코일들(124, 126)에 상응하는 진단 코일들은 서로 다르게 위치해야만 한다. 몇몇 실시예들에서, 상기 코일들(124, 126)은 2개의 자기 저항 엘리먼트들(340, 342)의 위 또는 아래에 위치하는 전도체(344)로 구성될 수 있다. 자기장들(344a, 344b)은 상기 자기 저항 엘리먼트들(340, 342)의 표면에 평행하고, 서로 반대 방향으로 되는 경향이 있다.

도 11a를 참조하면, 도 11a에는 도 11의 엘리먼트들과 같은 엘리먼트들이 같은 참조 번호들로 지정되어 있다. 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 2개의 진단 코일들(124, 126)은 코일들(346, 348)로 구성될 수 있고, 상기 코일들(346, 348) 각각은 상기 자기 저항 엘리먼트들(340, 342)의 최대 응답 축에 평행하고 서로 반대 방향으로 자기장들(346a, 348a)이 생성되도록 배열된다.

도 12 내지 도 12d는 다양한 집적 회로 구성들을 보여주고 있다. 명확화를 위하여, 하나의 자기장 검출 엘리먼트와 하나의 진단 코일(또는, 전도체)이 도면들에 도시되어 있다. 그러나, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 2개의 자기장 검출 엘리먼트들과 2개의 진단 코일들을 가진 집적 회로를 제작하는 방법을 이해할 것이다. 도 12 내지 도 12d의 자기장 센서들 중에서 몇몇은 전자기 쉴드(electromagnetic shield)들을 갖는 것으로 도시되어 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 상기 전자기 쉴드는 생략될 수 있다. 유사하게, 전자기 쉴드들이 없는 것으로 도시된 도 12 내지 도 12d의 자기장 센서들은 몇몇 실시예들에서 전자기 쉴드들을 가질 수 있다.

도 12를 참조하면, 자기장 센서(370)의 단면 부분은 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 진단 코일들(124, 126) 중에서 하나와 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106) 중에서 하나를 나타낸다. 상기 자기장 센서(370)는 표면(382a)을 가진 기판(382)에 의하여 지지되는 자기장 검출 엘리먼트(392)를 포함한다. 홀 효과 엘리먼트들 제조로 알려진 바와 같이, 자기장 검출 엘리먼트(392)는 상기 기판(382)의 상기 표면(382a)의 아래 또는 안으로 스며들거나 확산될 수 있다. 상기 자기장 검출 엘리먼트(392)는 상기 기판(382)의 상기 표면(382a)에 일반적으로 수직인 최대 응답 축(396)을 가질 수 있다.

상기 자기장 센서(370)는 절연층들(insulating layers)(376, 378, 380)에 의하여 분리되는 금속층들(metal layers)(384, 386, 388)을 포함할 수 있다. 다른 금속층들 및 절연층들(미도시)은 상기 절연층(376)과 상기 금속층(384) 사이에 위치할 수 있다. 전자기 쉴드(372)는 다른 절연층(374) 상부에 위치할 수 있다.

섹션들(sections)(394a, ..., 394c)은 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 진단 코일들(124, 126) 중에서 하나와 같은 진단 코일을 나타낸다. 상기 섹션들(394a, ..., 394c)은 하나의 연속적인 셀프-테스트 전도체를 형성(여기서, 상기 금속층들(384, 386, 388) 중에서 서로 다른 것들 상에 위치하고, 비아들(vias)(390a, 390b)에 의하여 연결됨)할 수 있다. 상기 셀프-테스트 전도체(394a, ..., 394c)에 의하여 전달되는 셀프-테스트 전류는 상기 최대 응답 축(396)을 따라 셀프-테스트 자기장을 형성하는 경향이 있다.

도 12a를 참조하면, 도 12a에는 도 12의 엘리먼트들과 같은 엘리먼트들이 같은 참조 번호들로 지정되어 있다. 자기장 센서(400)는 도 12의 자기장 센서(380) 및 도 12의 자기장 검출 엘리먼트(370)의 모든 층들을 포함할 수 있다. 그러나, 도 12의 셀프-테스트 전도체(394a, ..., 394c)는 연속적인 외부 코일 셀프-테스트 전도체(402)로 교체될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 연속적인 외부 코일 셀프-테스트 전도체(402)는 회로 보드(404) 상에 위치할 수 있다. 상기 외부 셀프-테스트 전도체(402)는 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 진단 코일들(124, 126) 중에서 하나를 나타낼 수 있다. 상기 회로 보드(404)의 하나의 금속층 상에 도시된 상기 셀프-테스트 전도체(402)는 상기 회로 보드(404) 상의 복수의 금속층들로부터 형성될 수도 있다. 상기 셀프-테스트 전도체(402)에 의하여 전달되는 셀프-테스트 전류는 상기 최대 응답 축(396)을 따라 셀프-테스트 자기장을 형성하는 경향이 있다.

도 12b를 참조하면, 도 12b에는 도 12 및 도 12a의 엘리먼트들과 같은 엘리먼트들이 같은 참조 번호들로 지정되어 있다. 자기장 센서(410)는 도 12의 자기장 센서들(370) 및 도 12a의 자기장 센서(400)의 모든 층들을 포함할 수 있다. 그러나, 도 12a의 외부 셀프-테스트 전도체(402)는 연속적인 외부 코일 셀프-테스트 전도체(414)로 교체될 수 있다. 나아가, 도 12 및 도 12a의 자기장 검출 엘리먼트(392)는 기판(382)의 표면(382a)에 일반적으로 평행한 최대 응답 축(416)을 갖는 자기장 검출 엘리먼트(412)로 교체(예를 들어, 자기 저항 엘리먼트)될 수 있다. 상기 외부 셀프-테스트 전도체(414)는 도 10 내지 도 10b의 자기 저항 엘리먼트 배열들을 제외하고, 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 진단 코일들(124, 126) 중에서 하나를 나타낼 수 있다.

상기 자기장 검출 엘리먼트(412)는 자기 저항 엘리먼트들 제조로 알려진 바와 같이, 기판(382)의 표면(382a) 근처(near) 또는 상(on)에 위치할 수 있다. 상기 자기장 검출 엘리먼트(392)는 기판(382)의 표면(382a)에 일반적으로 평행한 최대 응답 축(416)을 가질 수 있다. 상기 셀프-테스트 전도체(414)에 의하여 전달되는 셀프-테스트 전류는 상기 최대 응답 축(416)을 따라 셀프-테스트 자기장을 형성하는 경향이 있다.

도 12c를 참조하면, 도 12c에는 도 12 내지 도 12b의 엘리먼트들과 같은 엘리먼트들이 같은 참조 번호들로 지정되어 있다. 자기장 센서(420)는 도 12, 도 12a 및 도 12b의 자기장 센서들(370, 400, 410) 각각 및 도 12b의 자기장 검출 엘리먼트(412)의 모든 층들을 포함할 수 있다. 그러나, 도 11에 명확하게 나타나 있는 바와 같이, 도 12b의 외부 셀프-테스트 전도체(414)는 내부 단일 전도체 셀프-테스트 전도체(422)로 교체될 수 있다. 상기 셀프-테스트 전도체(422)는 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 진단 코일들 중에서 하나를 나타낼 수 있다. 하나의 셀프-테스트 전도체(422)가 도시되어 있는 동안, 다른 실시예들에서는 복수의 셀프-테스트 전도체들이 사용될 수 있다. 상기 최대 응답 축(416)에 일반적으로 정렬된 복수의 셀프-테스트 전도체들로부터 상기 자기장 검출 엘리먼트(412)에 결과 자기장(resulting magnetic field)을 제공하기 위하여 상기 셀프-테스트 전도체들이 배열된다.

상기 셀프-테스트 전도체(422)에 의하여 전달되는 셀프-테스트 전류는 상기 최대 응답 축(416)을 따라 셀프-테스트 자기장을 형성하는 경향이 있다.

도 12d를 참조하면, 도 12d에는 도 12 내지 도 12c의 엘리먼트들과 같은 엘리먼트들이 같은 참조 번호들로 지정되어 있다. 자기장 센서(430)는 도 12, 도 12a, 도 12b 및 도 12c의 자기장 센서들(370, 400, 410, 420) 각각의 모든 층들을 포함할 수 있다. 그러나, 도 12c의 내부 셀프-테스트 전도체(422)는 외부 단일 전도체 셀프-테스트 전도체(432)로 교체될 수 있다. 이 때, 몇몇 실시예들에서, 상기 외부 단일 전도체 셀프-테스트 전도체(432)는 회로 보드(434) 상에 위치할 수 있다. 상기 셀프-테스트 전도체(432)는 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 진단 코일들 중에서 하나를 나타낼 수 있다. 하나의 셀프-테스트 전도체(432)가 도시되어 있는 동안, 다른 실시예들에서는 복수의 셀프-테스트 전도체들이 사용될 수 있다. 상기 최대 응답 축(416)에 일반적으로 정렬된 복수의 셀프-테스트 전도체들로부터 상기 자기장 검출 엘리먼트(412)에 결과 자기장을 제공하기 위하여 상기 셀프-테스트 전도체들이 배열된다.

상기 셀프-테스트 전도체(432)에 의하여 전달되는 셀프-테스트 전류는 상기 최대 응답 축(416)을 따라 셀프-테스트 자기장을 형성하는 경향이 있다.

도 12 내지 도 12d에 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 자기장 센서들과 관련된 여러 대안적인(alternative) 실시예들이 도시되어 있긴 하지만, 상기 도시된 조합들을 포함하나 그에 한정되지 않는 많은 다른 가능한 구성들이 있다는 것도 이해하여야 할 것이다.

도 12 내지 도 12d가 자기장 센서들(370, 400, 410, 420, 430)의 부분들을 나타내고 있긴 하지만, 상기 자기장 검출 엘리먼트들 및 셀프-테스트 전류 전도체들은 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 자기장 센서들의 다른 부분들과 동일한 기판 상에 위치할 수도 있다. 또는, 다른 실시예들에서, 상기 자기장 검출 엘리먼트들 및 셀프-테스트 전류 전도체들이 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 자기장 센서들의 다른 부분들과 다른 제 2 기판 상에 위치할 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.

도 12e를 참조하면, 자기장 센서(444)(여기서, 패키지(442) 내에 들어 있음)는 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 자기장 센서들과 동일하거나 또는 유사할 수 있다. 상기 자기장 센서(444)는 리드들(leads)(446)을 갖는 리드 프레임에 연결될 수 있다. 상기 리드들(446)은 회로 보드(450)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 자기장 센서(444)는 상기 자기장 센서(444)의 주 표면(major surface)에 수직인 자기장(448)에 응답할 수 있다. 이 때, 상기 자기장(448)은 자기장 소스(440) 예를 들어, 강자성 물체의 인접에 의하여 생성될 수 있다.

도 12f를 참조하면, 자기장 센서(456)(여기서, 패키지(454) 내에 들어 있음)는 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 자기장 센서들과 동일하거나 또는 유사할 수 있다. 상기 자기장 센서(456)는 리드들(460a, 460b)로 표현되는 리드들을 갖는 리드 프레임에 연결될 수 있다. 상기 리드들(예를 들어, 460a, 460b)은 회로 보드(466)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 자기장 센서(456)는 상기 자기장 센서(456)의 주 표면에 평행한 자기장(464)에 응답할 수 있다. 이 때, 상기 자기장(464)은 자기장(또는, 플러스(flux)) 소스(452) 예를 들어, 강자성 물체의 인접에 의하여 생성될 수 있다.

또한, 도시된 바와 같이, 몇몇 선택적인 실시예들에서, 상기 리드들은 리드 프레임의 일 부분으로서 형성될 수 있는 측정 전도체(458)에 연결될 수 있다. 상기 리드 프레임의 다른 부분은 상기 리드들(460a, 460b)이다. 상기 측정 전도체(458)에 의하여 전달된 측정 전류는 상기 측정 전도체(458)에 의해 전달된 전류의 방향에 의존하여 상기 지면으로 들어가거나 또는 상기 지면에서 나오는 자기장(462)을 형성하는 경향이 있다. 이러한 배열들을 위하여, 상기 자기장 센서(456)는 전류 센서일 수 있고, 상기 자기장 센서(456)는 상기 자기장(464)이라기보다는 상기 자기장 센서(456)의 주 표면(즉, 전류에)에 수직한 자기장(462)에 응답할 수 있다.

특정 집적 회로 패키지(예를 들어, SIP)가 도 12f에 도시되어 있긴 하지만, 동일한 동작은 다른 집적 회로 패키지들(예를 들어, DIP, flip-flop, MLP package)에 의해서 수행될 수도 있다. 이러한 패키지들 일부 또는 상기 SIP 패키지에 의하여, 상기 자기장 센서(456)는 상기 회로 보드(466)에 평행한 주 표면을 가지면서 위치할 수 있다.

도 12g를 참조하면, 자기장 센서(470)(여기서, 패키지(468) 내에 들어 있음)는 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 자기장 센서들과 동일하거나 또는 유사할 수 있다. 상기 자기장 센서(470)는 리드(474)로 표현되는 리드들을 갖는 리드 프레임에 연결될 수 있다. 상기 리드들(예를 들어, 474)은 회로 보드(476)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 자기장 센서(470)는 상기 패키지(468) 내의 자기장 소스(472)의 인접에 의하여 생성되는 자기장에 응답할 수 있다. 예를 들어, 상기 자기장 소스(472)는 도 12f의 측정 전류 전도체(458)와 유사한 측정 전류 전도체일 수 있다.

도 13을 참조하면, 예시적인 전자기 쉴드(800)는 도 12의 전자기 쉴드(372)와 동일하거나 또는 유사할 수 있다. 상기 전자기 쉴드(800)는 보통 자기장 검출 엘리먼트(816) 상부에 위치한다. 상기 자기장 검출 엘리먼트(816)는 도 12의 자기장 검출 엘리먼트(392)와 동일하거나 또는 유사할 수 있다. 상기 전자기 쉴드(800)는 슬릿(slit)(806)에 의해 분리되는 제 1 부분(802) 및 제 2 부분(804)을 포함한다. 상기 제 1 부분(802) 및 상기 제 2 부분(804)은 전도성 영역(808)과 연결된다. 본딩 패드(bonding pad)(810)는 상기 전자기 쉴드(800)가 DC 전압 예를 들어, 그라운드 전압에 연결되도록 허용한다.

전자기 쉴드(800)는 자기장 센서(예를 들어, 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 자기장 센서들)를 제조하는 동안에 금속층으로부터 형성될 수 있다. 금속층은 다양한 물질들(예를 들어, 알루미늄, 구리, 금, 티타늄, 텅스텐, 크롬 또는 니켈)로 구성될 수 있다. 니켈층은 상기 쉴드가 슬릿들 또는 슬롯들을 갖는 특별한 경우에, 홀 플레이트(Hall plate)로부터 먼 곳에서 상기 자기 플럭스(magnetic flux)가 너무 많이 집중되지 않도록 얇아질 필요가 있다.

전자기 쉴드는 자기 쉴드와 동일하지 않을 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 전자기 쉴드는 전자기장을 차단(block)하기 위한 것이다. 자기 쉴드는 자기장들을 차단하기 위한 것이다.

AC 자기장(예를 들어, 전류 전달 전도체를 둘러싼 자기장)이 존재할 때, AC 와상 전류들(eddy currents)(812, 814)은 전자기 쉴드(800) 내에 유도될 수 있다. 상기 와상 전류들(812, 814)은 도시된 바와 같이 폐쇄 루프들(closed loops)을 만든다. 상기 폐쇄 루프 와상 전류들(812, 814)은 상기 와상 전류들(812, 814)을 유도한 자기장보다 더 작은, 상기 전자기 쉴드(800)에 인접한 자기장을 만드는 경향이 있다. 그러므로, 전자기 쉴드(800)가 자기장 검출 엘리먼트(예를 들어, 도 12의 자기장 검출 엘리먼트(392)) 근처에 놓이는 경우, 상기 자기장 검출 엘리먼트(392)는 전자기 쉴드(800)가 근처에 놓지 않는 경우에 검출하는 것보다는 더 작은 자기장을 검출한다. 이것은 일반적으로 원하지 않는 덜 민감한(less sensitive) 자기장 센서를 만들게 된다. 나아가, 상기 와상 전류와 연계된 상기 자기장이 균일(uniform)하지 않거나 또는 상기 자기장 검출 엘리먼트(392)에 대하여 대칭적이지 않은 경우, 상기 자기장 검출 엘리먼트(392)는 원하지 않는 오프셋 전압을 생성할지도 모른다.

상기 슬릿(806)은 상기 와상 전류들(812, 814)이 움직이는 상기 폐쇄 루프들의 사이즈(즉, 지름 또는 경로 길이)를 감소시키는 경향이 있다. 상기 와상 전류들(812, 814)이 움직이는 상기 폐쇄 루프들의 감소된 사이즈는 상기 와상 전류를 유도한 상기 AC 자기장에 더 작은 와상 전류들(812, 814) 및 더 작은 국소 효과(local effect)를 일으킬 수 있다. 그러므로, 상기 자기장 검출 엘리먼트(816) 및 상기 전자기 쉴드(800)가 상부에 사용되는 자기장 센서의 민감도는 상기 더 작은 와상 전류들에 의하여 덜 영향 받을 수 있다.

더욱이, 도시된 바와 같이, 자기장 검출 엘리먼트(816)와 관련한 상기 쉴드(800)를 위치시켜 상기 슬릿(806)이 상기 자기장 검출 엘리먼트(816)를 가로지르도록(pass over) 하는 것에 의하여, 상기 와상 전류들(812, 814) 중의 하나와 연계된 자기장은 상기 자기장 검출 엘리먼트(816) 영역의 적어도 일부분을 없애면서 2 방향으로 상기 자기장 검출 엘리먼트(816)를 통과하는 자기장들을 형성하는 경향이 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.

도 14를 참조하면, 다른 예시적인 전자기 쉴드(850)는 도 12의 전자기 쉴드(372)와 동일하거나 또는 유사할 수 있다. 상기 전자기 쉴드(850)는 네 개의 슬릿들(860, ..., 866)에 의하여 분리되는 네 개의 부분들(852, ..., 858)을 포함한다. 상기 네 개의 부분들(852, ..., 858)은 전도성 영역(876)에 연결된다. 본딩 패드(878)는 상기 전자기 쉴드(850)를 DC 전압(예를 들어, 그라운드 전압)에 연결되도록 허용할 수 있다.

자기장이 있을 때, 와상 전류들(868, ..., 874)이 상기 전자기 쉴드(850) 내에 유도될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 상기 네 개의 슬릿들(860, ...866)에 기인하여, 상기 폐쇄 루프들 와상 전류들(866, ..., 874)의 사이즈(즉, 지름 또는 경로 길이)는 도 11의 상기 폐쇄 루프 와상 전류들(812, 814)의 사이즈보다 더 작은 경향이 있다. 상기 와상 전류들(868, ..., 874)이 움직이는 상기 폐쇄 루프들의 감소된 사이즈는 도 13의 쉴드(800)로부터 야기된 것보다, 상기 와상 전류를 유도한 상기 AC 자기장 상에 더 작은 와상 전류들(868, ..., 874) 및 더 작은 국소 효과를 일으키게 된다는 것을 이해하여야 할 것이다. 그러므로, 상기 자기장 검출 엘리먼트(880) 및 상기 전자기 쉴드(850)가 상부에 사용되는 자기장 센서의 민감도는 도 13의 상기 쉴드(800)를 이용하는 전류 센서의 민감도보다, 상기 더 작은 와상 전류들(868, ..., 874)에 의하여 덜 영향 받는다.

더욱이, 도시된 바와 같이, 자기장 검출 엘리먼트(880)와 관련된 상기 쉴드(850)를 위치시켜 상기 슬릿들(860, ..., 866)이 상기 자기장 검출 엘리먼트(880)를 가로지르도록 하는 것에 의하여, 상기 와상 전류들(868, ..., 874) 중의 하나와 연계된 자기장은 상기 자기장 검출 엘리먼트(880)의 영역의 적어도 일부분을 없애면서 2 방향으로 상기 자기장 검출 엘리먼트(880)를 통과하는 자기장들을 형성하는 경향이 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.

도 15를 참조하면, 다른 예시적인 전자기 쉴드(900)는 도 12의 전자기 쉴드(372)와 동일하거나 또는 유사할 수 있다. 상기 전자기 쉴드(900)는 인터디지테이티드 멤버들(interdigitated members)을 가진 쉴딩 부분(902)을 포함한다. 상기 멤버(902a)는 하나의 예시에 해당한다. 상기 인터디지테이티드 멤버들은 전도성 부분(904)을 거쳐 본딩 패드(906)에 연결되고, 상기 본딩 패드(906)는 상기 전자기 쉴드(900)가 DC 전압(예를 들어, 그라운드 전압)에 연결되도록 허용한다.

상기 전자기 쉴드(900)는 도 14의 전자기 쉴드(850) 또는 도 13의 전자기 쉴드(800)보다 훨씬 더 작은 사이즈(예를 들어, 지름 또는 경로 길이)를 갖는 와상 전류들을 지원할 수 있다. 그러므로, 상기 전자기 쉴드(900)는 상술한 것보다 자기장 센서의 민감도에 부정적 효과를 덜 일으키는 경향이 있다.

도 16을 참조하면, 전자기 쉴드(950)는 도 12의 전자기 쉴드(372)와 동일하거나 또는 유사할 수 있다. 상기 전자기 쉴드(950)는 복수의 멤버들을 갖는 쉴딩 부분(952)을 포함한다. 상기 멤버(952a)는 하나의 예시에 해당한다. 상기 멤버들은 전도성 부분(954)을 거쳐 본딩 패드(956)에 연결되고, 상기 본딩 패드(956)는 상기 전자기 쉴드(950)를 DC 전압(예를 들어, 그라운드 전압)에 연결되도록 허용한다. 상기 전자기 쉴드(905)의 이점들은 상술한 것으로부터 명확할 것이다.

와상 전류들을 감소시키는 특징들을 가진 상기 쉴드들이 설명되긴 하였지만, 도 12, 도 12a, 도 12c, 도 12d의 쉴드(372)는 와상 전류들을 감소시키기 위한 특징들을 갖지 않을 수도 있다.

도 17을 참조하면, 도 17에는 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 엘리먼트들과 같은 엘리먼트들이 같은 참조 번호들로 지정되어 있다. 스위치들(S1, ..., S8)은 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 스위칭 회로(102)에 상응할 수 있다. 동작 중에, 상기 스위치들(S1, ..., S4)은 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)에 인가된 전류의 방향을 스위칭하여 도 3의 스위치들(80a, ..., 80d) 또는 도 2의 스위치들(60a, ..., 60d)에 의하여 제공되는 것에 상응하는 제 1 신호 모듈레이션을 제공할 수 있다. 동작 중에, 상기 스위치들(S5, ..., S8)은 2개의 기능들을 수행한다. 즉, 각 스위치(S5, ..., S8)로의 입력 노드들 중에서 특정 노드들이 선택됨으로써 상기 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)이 정상 동작 모드 또는 진단 동작 모드로 연결될 수 있고, 몇몇 실시예들에서, 각 스위치(S5, ...,S8)로의 입력 노드들 중에서 특정 노드들 사이에 스위칭함으로써 상기 신호가 상기 2개의 홀 효과 엘리먼트들(104, 106)로부터 모듈레이션(또는, 디모듈레이션)될 수 있다. 상기 스위치들(S5, ..., S8)의 재연결 및 스위칭은 도 18을 참조하여 더 상세하게 후술될 것이고, 네 개의 상술한 진단 동작 모드들 각각에서 상이할 수 있다.

(상기 스위치들(S1, ..., S4)의 동작뿐 만 아니라,) 상기 스위치들(S5, ..., S8)의 정상 동작 모드 또는 진단 동작 모드에서의 연결은 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 및 도 8f의 스위칭 회로(102) 내에 표현되어 있다. 그러나, 명확화를 위하여, 상기 스위치들(S5, ..., S8)의 모듈레이션 기능은 도 7, 도 8, 도 8d 및 도 8f의 스위칭 회로(108)에 의해 분리되어 표현되어 있다. 2개의 스위칭 회로들(102, 108)로 도시되어 있긴 하지만, 상기 2개의 스위칭 회로들(102, 108)은 도 17에 도시된 하나의 스위칭 회로일 수 있다. 그러나, 다른 배열들에서, 스위치들(S5, ..., S8)과 관련하여 상술한 2개의 기능들은 2개의 분리된 스위치 세트들에 의해서도 수행될 수 있다.

회로(1000)는 상술한 정상 모드 구성 및 상술한 4개의 진단 모드 구성들을 위해 제공되고, 예를 들어, 정상 동작 모드 및 제 1 버전 내지 제 4 버전의 진단 동작 모드들을 위하여 상술한 스위칭 회로들(102, 108)의 클러킹 또는 비클러킹 기능들을 고려한다.

차동 출력 신호(V+, V-)는 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 또는 도 8f의 스위칭 회로(108)로부터의 출력 신호를 나타낸다. 상기 출력 신호는 도 7, 도 8, 도 8b, 도 8d 또는 도 8f의 자기장 센서들 각각을 위하여 서로 상이하다. 상기 차동 출력 신호들은 도 18을 참조하여 후술될 스위치 위치들 및 스위치들의 클러킹에 따라 결정된다.

도 18을 참조하면, 도 18에는 도 17의 스위치들(S1, ..., S8)이 지정되어 있다. 차트(chart)는 제 1 버전 내지 제 4 버전의 진단 동작 모드들 및 정상 동작 모드를 위한 스위치 위치들을 나타낸다. "상태(state)"라고 라벨링된(labeled) 열은 도 7 내지 도 8g와 관련하여 상술한 상대 주파수(relative frequency)를 가진 클럭 신호들을 위해 상기 스위치들이 클럭 신호의 2개의 위상들 동안에 어떻게 변하는지를 나타낸다.

도 19 및 도 19a를 참조하면, 회로들이 정상 동작 모드로 동작할 때, 2개의 위상들을 위한(즉, 도 7의 스위칭 회로들(102)에 의해 제공된 2개의 구동 방향들을 위한) 상대 클럭 주파수들 및 스위치 위치들(도 17)을 나타낸다.

도 20 및 도 20a를 참조하면, 회로들이 일반적으로 진단 동작 모드로 동작할 때, 2개의 위상들을 위한(즉, 도 7의 스위칭 회로들(102)에 의하여 제공된 2개의 구동 방향들을 위한) 상대 클럭 주파수들 및 스위치 위치들(도 17)을 나타낸다.

도 21 및 도 21a를 참조하면, 회로들이 제 1 버전의 진단 동작 모드로 동작할 때, 2개의 위상들을 위한(즉, 도 8의 스위칭 회로들(102)에 의하여 제공된 2개의 구동 방향들을 위한) 상대 클럭 주파수들 및 스위치 위치들(도 17)을 나타낸다.

도 22 및 도 22a를 참조하면, 회로들이 제 2 버전의 진단 동작 모드로 동작할 때, 2개의 위상들을 위한(즉, 도 8b의 스위칭 회로들(102)에 의하여 제공된 2개의 구동 방향들을 위한) 상대 클럭 주파수들 및 스위치 위치들(도 17)을 나타낸다.

도 23 및 도 23a를 참조하면, 회로들이 제 3 버전의 진단 동작 모드로 동작할 때, 도 8d의 회로(220)의 2개의 위상들을 위한(즉, 도 8d의 스위칭 회로들(102)에 의하여 제공된 2개의 구동 방향들을 위한) 상대 클럭 주파수들 및 스위치 위치들(도 17)을 나타낸다.

도 24 및 도 24a를 참조하면, 회로들이 제 4 버전의 진단 동작 모드로 동작할 때, 도 8f의 회로(240)의 2개의 위상들을 위한(즉, 도 8f의 스위칭 회로들(102)에 의하여 제공된 2개의 구동 방향들을 위한) 상대 클럭 주파수들 및 스위치 위치들(도 17)을 나타낸다.

여기에서 인용되는 모든 인용문헌들은 그 전체로서 참조로 여기에 병합될(incorporated) 수 있다.

설명된 본 발명의 선호되는 실시예들로부터, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 그들의 개념들(concepts)을 병합하는 다른 실시예들이 사용될 수 있다는 것은 자명해질 것이다. 그러므로, 실시예들이 개시되어 있는 실시예들로만 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구항들의 사상 및 범위에 의해서만 한정되어야 한다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (27)

1. 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들; 및
   상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들에 연결되고, 자기장 센서가 정상 동작 모드일 때 상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들을 정상 모드 구성으로 연결시키며, 상기 자기장 센서가 진단 동작 모드일 때 상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들을 진단 모드 구성으로 연결시키며, 상기 정상 모드 구성으로 연결될 때 외부 자기장의 존재에 반응하기 위해 상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들을 평행하게 연결시키고, 상기 진단 모드 구성으로 연결될 때 상기 외부 자기장에 대한 응답들이 서로 반대되도록 상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들을 연결시키는 스위칭 회로를 포함하고,
   상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들은 자기장 신호를 생성하며,
   상기 자기장 신호는 상기 정상 모드 구성으로 연결될 때 진단 자기장에 응답하지 않고 상기 외부 자기장에는 응답하는 측정 자기장 응답 신호 부분 및 상기 진단 모드 구성으로 연결될 때 상기 외부 자기장에 응답하지 않고 상기 진단 자기장에는 응답하는 진단 자기장 응답 신호 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들에 각각 인접하고, 전류를 전달하여 상기 진단 자기장을 생성하는 적어도 둘 이상의 진단 전도체 부분들을 구비한 진단 회로를 더 포함하고,
   상기 진단 자기장은 서로 반대 방향으로 유도된 각각의 자기장 방향을 갖는 적어도 둘 이상의 진단 자기장 부분들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들은 기판에 의하여 지지되고, 상기 적어도 둘 이상의 진단 전도체 부분들은 상기 기판에 의하여 지지되어 상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들에 인접하는 전도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 적어도 둘 이상의 진단 전도체 부분들은 상기 기판에 의하여 지지되는 하나 이상의 금속층 상에 놓여지는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들은 기판에 의하여 지지되고, 상기 적어도 둘 이상의 진단 전도체 부분들은 상기 기판과는 분리되나 상기 기판에 인접하는 전도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들에 인접하는 회로 보드를 더 포함하고,
   상기 적어도 둘 이상의 진단 전도체 부분들은 상기 회로 보드에 의하여 지지되는 전도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 적어도 둘 이상의 진단 전도체 부분들은 상기 회로 보드에 의하여 지지되는 코일을 포함하고, 상기 코일은 상기 회로 보드에 의하여 지지되는 하나 이상의 금속층 상에 놓여지는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
9. 제 3 항에 있어서,
   상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들이 상기 정상 모드 구성으로 연결될 때 상기 측정 자기장 응답 신호 부분을 나타내는 신호를 수신하기 위하여 연결되고, 상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들이 상기 진단 모드 구성으로 연결될 때 상기 진단 자기장 응답 신호 부분을 나타내는 신호를 수신하기 위하여 연결되는 프로세싱 회로를 더 포함하고,
   상기 프로세싱 회로는 제 1 시간 구간 동안에 상기 측정 자기장 응답 신호 부분을 나타내는 센서 출력 신호를 생성하고, 제 2 시간 구간 동안에 상기 진단 자기장 응답 신호 부분을 나타내는 센서 출력 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
10. 제 3 항에 있어서, 상기 진단 회로는 셀프-테스트 전류 펄스들이 생성되는 출력 노드를 구비한 전류 생성기를 더 포함하고,
    상기 적어도 둘 이상의 진단 전도체 부분들은 자기장 펄스들을 갖는 상기 진단 자기장을 일으키는 상기 셀프-테스트 전류 펄스들을 수신하기 위해 연결되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
11. 제 3 항에 있어서,
    상기 적어도 둘 이상의 진단 전도체 부분들에 인접하는 전자기 쉴드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 전자기 쉴드는 상기 전자기 쉴드가 AC 자기장에 노출될 때 상기 전자기 쉴드 내의 와상 전류를 감소시키는 적어도 하나 이상의 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
13. 제 3 항에 있어서, 상기 외부 자기장은 측정 전류 전도체에 의해 전달되는 전류에 의하여 생성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
14. 제 13 항에 있어서,
    복수의 리드들 및 상기 자기장 센서에 인접한 상기 리드들 중에서 적어도 둘 이상을 연결하는 연결기를 구비한 리드 프레임을 더 포함하고,
    상기 측정 전류 전도체는 상기 리드들 중에서 상기 적어도 둘 이상을 연결하는 상기 연결기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
15. 제 3 항에 있어서, 상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들은 적어도 둘 이상의 홀 효과 엘리먼트들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
16. 제 3 항에 있어서, 상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들은 적어도 둘 이상의 자기 저항 엘리먼트들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
17. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 회로는 클럭 신호에 응답하여 스위칭하고, 상기 측정 자기장 응답 신호 부분 또는 상기 진단 자기장 응답 신호 부분 중에서 적어도 하나 이상의 주파수 쉬프트를 일으키는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
18. 자기장 센서가 정상 동작 모드일 때 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들을 정상 모드 구성으로 연결시키는 단계; 및
    상기 자기장 센서가 진단 동작 모드일 때 상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들을 진단 모드 구성으로 연결시키는 단계를 포함하고,
    상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들을 상기 정상 모드 구성으로 연결시키는 단계는 외부 자기장의 존재에 반응하기 위해 상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들을 평행하게 연결시키는 단계를 포함하며,
    상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들을 상기 진단 모드 구성으로 연결시키는 단계는 상기 외부 자기장에 대한 응답들이 서로 반대되도록 상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들을 연결시키는 단계를 포함하고,
    상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들은 자기장 신호를 생성하며,
    상기 자기장 신호는 상기 정상 모드 구성으로 연결될 때 진단 자기장에 응답하지 않고 상기 외부 자기장에는 응답하는 측정 자기장 응답 신호 부분 및 상기 진단 모드 구성으로 연결될 때 상기 외부 자기장에 응답하지 않고 상기 진단 자기장에는 응답하는 진단 자기장 응답 신호 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 생성 방법.
19. 삭제
20. 제 18 항에 있어서,
    상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들에 각각 인접한 적어도 둘 이상의 진단 전도체 부분들을 구비하는 진단 회로에 전류를 생성시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 적어도 둘 이상의 진단 전도체 부분들은 상기 전류를 전달하여 상기 진단 자기장을 생성하며,
    상기 진단 자기장은 서로 반대 방향으로 유도된 각각의 자기장 방향을 갖는 적어도 둘 이상의 진단 자기장 부분들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 생성 방법.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들은 기판에 의하여 지지되고, 상기 적어도 둘 이상의 진단 전도체 부분들은 상기 기판에 의하여 지지되어 상기 적어도 둘 이상의 자기장 검출 엘리먼트들에 인접하는 전도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 생성 방법.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 적어도 둘 이상의 진단 전도체 부분들은 상기 기판에 의하여 지지되는 코일을 포함하고, 상기 코일은 상기 기판에 의하여 지지되는 하나 이상의 금속층 상에 놓여지는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 생성 방법.
23. 제 20 항에 있어서,
    상기 측정 자기장 응답 신호 부분을 나타내는 센서 출력 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 진단 자기장 응답 신호 부분을 나타내는 센서 출력 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 생성 방법.
24. 제 20 항에 있어서,
    상기 적어도 둘 이상의 진단 전도체 부분들을 전자기적으로 쉴딩하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 생성 방법.
25. 제 24 항에 있어서,
    전자기 쉴드를 제공하는 단계를 더 포함하고,
    상기 전자기 쉴드는 상기 전자기 쉴드가 AC 자기장에 노출될 때 상기 전자기 쉴드 내의 와상 전류를 감소시키는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 생성 방법.
26. 제 1 항에 있어서, 상기 진단 동작 모드일 때 상기 자기장 센서는 상기 진단 자기장 응답 신호 부분에 기초하여 센서 출력 신호를 생성하도록 동작하고,
    상기 진단 모드 동작일 때 상기 센서 출력 신호는 상기 적어도 두 개의 자기장 검출 엘리먼트들의 셀프-테스트 결과 및 상기 적어도 두 개의 자기장 센싱 엘리먼트들에 연결된 프로세싱 회로들의 셀프-테스트 결과를 나타내는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
27. 제 18 항에 있어서, 상기 진단 동작 모드일 때 상기 자기장 센서는 상기 진단 자기장 응답 신호 부분에 기초하여 센서 출력 신호를 생성하도록 동작하고,
    상기 진단 모드 동작일 때 상기 센서 출력 신호는 상기 적어도 두 개의 자기장 검출 엘리먼트들의 셀프-테스트 결과 및 상기 적어도 두 개의 자기장 센싱 엘리먼트들에 연결된 프로세싱 회로들의 셀프-테스트 결과를 나타내는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 생성 방법.

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