KR101890610B1 - 원형 수직 홀 검출 엘리먼트를 셀프-테스트하거나 및/또는 원형 수직 홀 검출 엘리먼트를 사용한 자기장 센서를 셀프-테스트하기 위한 구성들 - Google Patents

원형 수직 홀 검출 엘리먼트를 셀프-테스트하거나 및/또는 원형 수직 홀 검출 엘리먼트를 사용한 자기장 센서를 셀프-테스트하기 위한 구성들 Download PDF

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스티븐 다우버트
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알레그로 마이크로시스템스, 엘엘씨
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Abstract

원형 수직 홀 검출 엘리먼트 주위의 스위칭 구성은 몇몇 시간들에서 자기장들에 응답하는 노멀 모드 구성을 제공할 수 있고, 몇몇 다른 시간들에서 자기장에 응답하지는 않으나 자기장을 시뮬레이션하는 제1 셀프-테스트 모드 구성 또는 제2 셀프-테스트 모드 구성 중에서 적어도 하나를 제공할 수 있다. 또한, 이에 상응하는 방법이 설명된다.

Description

원형 수직 홀 검출 엘리먼트를 셀프-테스트하거나 및/또는 원형 수직 홀 검출 엘리먼트를 사용한 자기장 센서를 셀프-테스트하기 위한 구성들{ARRANGEMENTS FOR SELF-TESTING A CIRCULAR VERTICAL HALL (CVH) SENSING ELEMENT AND/OR FOR SELF-TESTING A MAGNETIC FIELD SENSOR THAT USES A CIRCULAR VERTICAL HALL (CVH) SENSING ELEMENT}
본 발명은 전자 회로들에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 원형 수직 홀 검출 엘리먼트의 셀프-테스트 및/또는 원형 수직 홀 검출 엘리먼트를 사용한 자기장 센서의 셀프-테스트를 수행할 수 있는 전자 회로에 관한 것이다.
알려진 바와 같이, 검출 엘리먼트(sensing element)들은 환경 특성을 검출하기 위하여 다양한 어플리케이션(application)들에서 사용된다. 검출 엘리먼트들은 압력 검출 엘리먼트들, 온도 검출 엘리먼트들, 광 검출 엘리먼트들, 음향 검출 엘리먼트들 및 자기장 검출 엘리먼트들을 포함하지만, 그에 한정되지는 않는다.
자기장 센서는 하나 이상의 자기장 검출 엘리먼트들 및 다른 전자 기기(electronic)들을 포함할 수 있다.
자기장 센서들은 다양한 어플리케이션들에서 사용될 수 있다. 일 어플리케이션에 있어서, 자기장 센서는 자기장의 방향을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 다른 어플리케이션에서, 자기장 센서는 전류(electrical current)를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 일 유형(type)의 전류 센서는 전류-전달 도체(current-carrying conductor)에 근접한 홀 효과 자기장 검출 엘리먼트(Hall effect magnetic field sensing element)를 사용한다.
평면 홀 엘리먼트(Planar Hall element)들 및 수직 홀 엘리먼트(vertical Hall element)들은 자기장 센서들에서 사용될 수 있는 자기장 검출 엘리먼트들의 알려진 유형들이다. 평면 홀 엘리먼트는 평면 홀 엘리먼트가 형성된 기판의 표면에 수직한 자기장에 응답하는 경향이 있다. 수직 홀 엘리먼트는 수직 홀 엘리먼트가 형성된 기판의 표면에 평행한 자기장에 응답하는 경향이 있다.
다른 유형의 자기장 검출 엘리먼트들이 알려져 있다. 예를 들어, 복수의 수직 자기장 검출 엘리먼트들을 포함하는 소위 "원형 수직 홀(circular vertical Hall; CVH)" 검출 엘리먼트가 알려져 있고, 이것은 "평면에서 자기장의 방향을 측정하기 위한 자기장 센서(Magnetic Field Sensor for Measuring Direction of a Magnetic Field in a Plane)"라는 타이틀로 2008년 5월 28일에 출원된 PCT 특허출원 제PCT/EP2008/056517호에 설명되어 있다. 한편, 상기 PCT 특허출원은 PCT 공개특허 제WO2008/145662호로서 영어로 공개되어 있다. 상기 PCT 특허출원과 상기 PCT 공개특허는 그 전체로 여기에 참조로서 병합된다. CVH 검출 엘리먼트는 기판의 공통 원형 임플란트 영역(common circular implant region) 상부에 배치된 수직 홀 엘리먼트들의 원형 구성(circular arrangement)이다. CVH 검출 엘리먼트는 기판의 평면에서 자기장의 방향을 검출(선택적으로, 자기장의 강도까지 검출)하기 위해 사용될 수 있다.
종래에는 CVH 검출 엘리먼트 내의 수직 홀 엘리먼트들로부터 출력되는 모든 출력 신호들이 자기장의 방향을 검출하기 위해 필요하였다. 또한, 종래에는 CVH 검출 엘리먼트의 수직 홀 엘리먼트들로부터 출력되는 출력 신호들이 순차적으로 생성되었다.
일반적으로, 다양한 파라미터(parameter)들은 검출 엘리먼트들의 성능(검출 엘리먼트들을 사용한 센서들의 성능까지)을 규정한다. 특히, 다양한 파라미터들은 자기장 검출 엘리먼트들의 성능(자기장 센서들의 성능까지)을 규정한다. 자기장 검출 엘리먼트를 예로 들면, 이러한 파라미터들은 감도(sensitivity) 및 선형성(linearity)을 포함한다. 이 때, 상기 감도는 자기장 검출 엘리먼트에 의해 검출된 자기장 변화에 응답하는 자기장 검출 엘리먼트의 출력 신호 변화이고, 상기 선형성은 자기장 검출 엘리먼트의 출력 신호가 자기장에 정비례하여 변하는 정도이다. 이러한 파라미터들은 또한 오프셋(offset)을 포함한다. 이 때, 상기 오프셋은 자기장 검출 엘리먼트가 제로(zero) 자기장을 검출(experience)할 때, 제로 자기장을 나타내지 않는 자기장 검출 엘리먼트로부터 출력되는 출력 신호에 의해 규정된다. 또한, 다른 유형의 검출 엘리먼트들은 검출 엘리먼트가 제로 검출 특성(zero sensed characteristic)을 검출할 때, 제로 검출 특성을 나타내지 않는 각 출력 신호의 오프셋을 가질 수 있다.
자기장 검출 엘리먼트의 성능을 규정할 수 있는 다른 파라미터는 자기장 검출 엘리먼트들로부터 출력되는 출력 신호들이 샘플링될 수 있는 속도이다.
CVH 검출 엘리먼트는 기판 상에 형성된 적정한 복합 구조(moderately complex structure)이다. 한편, CVH 검출 엘리먼트를 셀프-테스트할 수 있는 것이 요구된다. 일 형태(form)의 셀프-테스트는 노멀 동작(normal operation)으로 동작하는 CVH 검출 엘리먼트가 자기장에 있을 때, 상기 CVH 검출 엘리먼트로부터 출력되는 출력 신호들이 정확한지 아닌지 여부를 확인할 수 있다. 이러한 형태의 셀프-테스트는 제조(manufacturing) 중에 수행될 수 있다. 그러나, 상기 자기장에서 사용 중에 있을 때에는, 상기 CVH 검출 엘리먼트를 테스트하기 위해 사용된 외부 자기장의 방향과 강도를 제어하기 어렵다. 따라서, 외부 자기장을 이용하는 셀프-테스트는 사용상의 제약이 있다.
이와 동일한 제약들이 CVH 검출 엘리먼트를 사용하는 자기장 센서의 셀프-테스트에도 적용된다.
따라서, CVH 검출 엘리먼트 및/또는 CVH 검출 엘리먼트를 사용한 자기장 센서를 셀프-테스트하는 형태를 갖는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 셀프-테스트는 자기장에 의존하지 않는다.
본 발명은 CVH 검출 엘리먼트 및/또는 CVH 검출 엘리먼트를 사용한 자기장 센서를 셀프-테스트(이 때, 상기 셀프-테스트는 자기장에 의존하지 않음)하는 형태를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양상(aspect)에 따르면, 자기장 센서는 원형 수직 홀 검출 엘리먼트를 포함한다. 상기 원형 수직 홀 검출 엘리먼트는 기판의 공통 임플란트 영역 상부에 배치된 복수의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 및 상기 수직 홀 엘리먼트 컨택들 중에서 선택된 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 각 그룹으로 각각 이루어진 복수의 수직 홀 엘리먼트들을 포함한다. 상기 자기장 센서는 복수의 연결 노드들을 포함하는 스위칭 네트워크를 더 포함한다. 상기 연결 노드들의 일부는 상기 홀 엘리먼트 컨택들에 연결된다. 상기 자기장 센서는 복수의 구동 회로들을 더 포함한다. 상기 연결 노드들의 다른 일부는 상기 구동 회로들에 연결된다. 상기 스위칭 네트워크는 상기 구동 회로들을 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 적어도 제1 하나의 선택된 수직 홀 엘리먼트 컨택들에 연결하고, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나와 관련된 제1 셀프-테스트 모드 구성 및 노멀 모드 구성으로 스위칭시킨다. 상기 노멀 모드 구성일 때, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이에서 자기장에 응답하는 노멀 모드 전압을 제공한다. 상기 제1 셀프-테스트 모드 구성일 때, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 각 선택된 쌍 사이에서 제1 셀프-테스트 전압을 제공한다. 상기 제1 셀프-테스트 전압은 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이의 레지스턴스와 각각 관련된다.
하나 이상의 상기 양상들은 하나 이상의 아래 특징(feature)들을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 스위칭 네트워크는 상기 구동 회로들로의 연결을 변경함으로써 상기 제1 셀프-테스트 모드 구성을 제2 셀프-테스트 모드 구성으로 변경한다. 상기 제2 셀프-테스트 모드 구성일 때, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 상기 각 선택된 쌍 사이에서 제2 셀프-테스트 전압을 제공한다. 상기 제2 셀프-테스트 전압은 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이의 상기 레지스턴스와 각각 관련된다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제1 셀프-테스트 전압과 상기 제2 셀프-테스트 전압은 바이어스 전압에 대하여 실질적으로 서로 상반되는 전압들이다.
몇몇 실시예들에서, 상기 자기장 센서는 상기 스위칭 네트워크에 연결되는 셀프-테스트 프로세서를 더 포함한다. 상기 셀프-테스트 프로세서는 상기 스위칭 네트워크로 하여금 시뮬레이션된 자기장의 시뮬레이션된 회전을 만들기 위해 선택된 서로 다른 시간들에서 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나에 상기 제1 및 제2 셀프-테스트 모드 구성들을 제공한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 스위칭 네트워크는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 각각으로 스위칭하고, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 각 하나와 관련된 상기 노멀 모드 구성, 상기 제1 셀프-테스트 모드 구성 및 상기 제2 셀프-테스트 모드 구성을 생성한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 스위칭 네트워크는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 적어도 제2 하나로 스위칭하고, 상기 구동 회로들로의 연결을 변경함으로써 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나와 관련된 상기 노멀 모드 구성 및 제2 셀프-테스트 모드 구성으로 스위칭한다. 상기 노멀 모드 구성일 때, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나가 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이에서 자기장에 응답하는 노멀 모드 전압을 제공한다. 상기 제2 셀프-테스트 모드 구성일 때, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 각 선택된 쌍 사이에서 제2 셀프-테스트 전압을 제공한다. 상기 제2 셀프-테스트 전압은 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이의 레지스턴스와 각각 관련된다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제1 셀프-테스트 전압과 상기 제2 셀프-테스트 전압은 바이어스 전압에 대하여 실질적으로 서로 상반되는 전압들이다.
몇몇 실시예들에서, 상기 자기장 센서는 상기 스위칭 네트워크에 연결되는 셀프-테스트 프로세서를 더 포함한다. 상기 셀프-테스트 프로세서는 상기 스위칭 네트워크로 하여금 시뮬레이션된 자기장의 시뮬레이션된 회전을 만들기 위해 선택된 서로 다른 시간들에서 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나에 상기 제1 셀프-테스트 모드 구성을 제공하고, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나에 상기 제2 셀프-테스트 모드 구성을 제공하게 한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 스위칭 네트워크는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 각각으로 스위칭하고, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 각각과 관련된 상기 노멀 모드 구성, 상기 수직 홀 엘리먼트들의 제1 일부와 관련된 상기 제1 셀프-테스트 모드 구성 및 상기 수직 홀 엘리먼트들의 제2 일부와 관련된 상기 제2 셀프-테스트 모드 구성을 생성한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나는 제1 수직 홀 엘리먼트를 포함한다. 상기 제1 수직 홀 엘리먼트는 상기 수직 홀 엘리먼트 컨택들 중에서 제1 수직 홀 엘리먼트 컨택, 상기 제1 수직 홀 엘리먼트 컨택과 인접한 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택, 상기 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택과 인접한 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택, 상기 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택과 인접한 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택 및 상기 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택과 인접한 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택을 포함한다. 상기 제1 셀프-테스트 모드 구성일 때, 상기 제1 수직 홀 엘리먼트 컨택은 기준 전압에 연결되고, 상기 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택은 상기 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택에 연결되며, 각각은 상기 구동 회로들로부터 제1 전류를 수신하기 위해 연결되고, 상기 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택은 상기 구동 회로들로부터 제2 전류를 수신하기 위해 연결되며, 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택은 상기 기준 전압에 연결되고, 상기 제1 셀프-테스트 전압은 상기 제2 및 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이 및 상기 제4 및 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이에서 생긴다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제2 전류는 셀프-테스트 전류 값과 동일한 값을 갖고, 상기 제1 전류는 바이어스 전류 값과 상기 셀프-테스트 전류 값의 차이와 동일한 값을 갖는다.
몇몇 실시예들에서, 상기 바이어스 전류 값과 상기 셀프-테스트 전류 값은 기 설정된 전압 범위 내에 있는 상기 제1 셀프-테스트 전압을 만들기 위해 선택된다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제2 전류의 방향이 이따금 반전되어 제1 시간에서 상기 제1 셀프-테스트 전압을 제공하고, 제2 시간에서 제2 셀프-테스트 전압을 제공한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 바이어스 전류 값과 상기 셀프-테스트 전류 값은 기 설정된 전압 범위 내에 있는 상기 제1 및 제2 셀프-테스트 전압들을 만들기 위해 선택된다.
몇몇 실시예들에서, 상기 노멀 모드 구성은 제1, 제2, 제3 및 제4 노멀 모드 구성들을 포함하여 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 초핑을 제공한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 자기장 센서는 상기 원형 수직 홀 검출 엘리먼트로부터 출력되는 출력 신호를 나타내는 신호를 수신하는 x-y 방향 컴포넌트 회로를 더 포함한다. 상기 x-y 방향 컴포넌트 회로는 상기 원형 수직 홀 검출 엘리먼트에 의해 검출된 자기장의 방향을 나타내는 x-y 각도 신호를 생성한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 자기장 센서는 상기 x-y 각도 신호를 수신하는 셀프-테스트 프로세서를 더 포함한다. 상기 셀프-테스트 프로세서는 상기 x-y 각도 신호에 따라 패일 플래그 값(fail flag value)을 생성한다. 상기 패일 플래그 값은 선택된 한계들의 범위 밖에 있는 상기 x-y 각도 신호를 나타낸다.
몇몇 실시예들에서, 상기 x-y 방향 컴포넌트 회로는 상기 자기장의 크기를 나타내는 x-y 크기 신호를 생성한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 자기장 센서는 상기 x-y 각도 신호 또는 상기 x-y 크기 신호 중의 적어도 하나를 수신하는 셀프-테스트 프로세서를 더 포함한다. 상기 셀프-테스트 프로세서는 상기 x-y 각도 신호 또는 상기 x-y 크기 신호 중의 적어도 하나에 따른 패일 플래그 값을 생성한다. 상기 패일 플래그 값은 각각 선택된 한계들의 범위 밖에 있는 상기 x-y 각도 신호 또는 상기 x-y 크기 신호 중의 적어도 하나를 나타낸다.
몇몇 실시예들에서, 상기 자기장 센서는 상기 원형 수직 홀 검출 엘리먼트로부터 출력되는 출력 신호를 나타내는 신호를 수신하는 x-y 방향 컴포넌트 회로를 더 포함한다. 상기 x-y 방향 컴포넌트 회로는 상기 자기장의 크기를 나타내는 x-y 크기 신호를 생성한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 자기장 센서는 상기 x-y 크기 신호를 수신하는 셀프-테스트 프로세서를 더 포함한다. 상기 셀프-테스트 프로세서는 상기 x-y 크기 신호에 따라 패일 플래그 값을 생성한다. 상기 패일 플래그 값은 선택된 한계들의 범위 밖에 있는 상기 x-y 크기 신호를 나타낸다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 자기장 센서의 셀프-테스트 방법이 제공된다. 상기 자기장 센서는 원형 수직 홀 검출 엘리먼트를 포함하고, 상기 원형 수직 홀 검출 엘리먼트는 기판의 공통 임플란트 영역 상부에 배치된 복수의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 및 상기 수직 홀 엘리먼트 컨택들 중에서 선택된 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 각 그룹으로 각각 이루어진 복수의 수직 홀 엘리먼트들을 포함한다. 상기 방법은 복수의 구동 회로들을 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 적어도 제1 하나의 선택된 수직 홀 엘리먼트 컨택들에 연결시키는 단계를 포함한다. 상기 구동 회로들을 연결시키는 단계는 제1 선택된 시간에서 상기 연결들을 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나와 관련된 노멀 모드 구성으로 스위칭시키는 단계 및 제2 선택된 시간에서 상기 연결들을 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나와 관련된 제1 셀프-테스트 모드 구성으로 스위칭시키는 단계를 포함한다. 상기 노멀 모드 구성일 때, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이에서 자기장에 응답하는 노멀 모드 전압을 제공한다. 상기 제1 셀프-테스트 모드 구성일 때, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 각 선택된 쌍 사이에서 제1 셀프-테스트 전압을 제공하며, 상기 제1 셀프-테스트 전압은 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이의 레지스턴스와 각각 관련된다.
하나 이상의 상기 양상들은 하나 이상의 아래 특징들을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 방법은 제3 선택된 시간에서 상기 연결들을 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나와 관련된 제2 셀프-테스트 모드 구성으로 스위칭시키는 단계를 더 포함한다. 상기 제2 셀프-테스트 모드 구성일 때, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 상기 각 선택된 쌍 사이에서 제2 셀프-테스트 전압을 제공한다. 상기 제2 셀프-테스트 전압은 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이의 상기 레지스턴스와 관련된다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제1 셀프-테스트 전압과 상기 제2 셀프-테스트 전압은 바이어스 전압에 대하여 실질적으로 서로 상반되는 전압들이다.
몇몇 실시예들에서, 상기 방법은 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나를 상기 제1 셀프-테스트 모드 구성으로 스위칭시키는 단계 및 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나를 시뮬레이션된 자기장의 시뮬레이션된 회전을 만들기 위해 선택된 서로 다른 시간들에서 상기 제2 셀프-테스트 모드 구성으로 스위칭시키는 단계를 더 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 방법은 상기 구동 회로들을 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 적어도 제2 하나의 선택된 수직 홀 엘리먼트 컨택들에 연결시키는 단계 및 제4 선택된 시간에서 상기 연결들을 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나와 관련된 제2 셀프-테스트 모드 구성으로 스위칭시키는 단계를 포함한다. 상기 구동 회로들을 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나의 상기 선택된 수직 홀 엘리먼트 컨택들에 연결시키는 단계는 제3 선택된 시간에서 상기 연결들을 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나와 관련된 상기 노멀 모드 구성으로 스위칭시키는 단계를 포함한다. 상기 노멀 모드 구성일 때, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이에서 자기장에 응답하는 노멀 모드 전압을 제공한다. 상기 제2 셀프-테스트 모드 구성일 때, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 각 선택된 쌍 사이에서 제2 셀프-테스트 전압을 제공한다. 상기 제2 셀프-테스트 전압은 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이의 레지스턴스와 각각 관련된다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제1 셀프-테스트 전압과 상기 제2 셀프-테스트 전압은 바이어스 전압에 대하여 실질적으로 서로 상반되는 전압들이다.
몇몇 실시예들에서, 상기 구동 회로들을 연결시키는 단계는 상기 수직 홀 엘리먼트들의 제1 일부와 관련된 상기 제1 셀프-테스트 모드 구성을 생성하는 단계 및 시뮬레이션된 자기장의 시뮬레이션된 회전을 만들기 위해 선택된 서로 다른 시간들에서 상기 수직 홀 엘리먼트들의 제2 일부와 관련된 상기 제2 셀프-테스트 모드 구성을 생성하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나는 제1 수직 홀 엘리먼트를 포함하고, 상기 제1 수직 홀 엘리먼트는 상기 수직 홀 엘리먼트 컨택들 중에서 제1 수직 홀 엘리먼트 컨택, 상기 제1 수직 홀 엘리먼트 컨택에 인접한 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택, 상기 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택에 인접한 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택, 상기 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택에 인접한 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택 및 상기 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택에 인접한 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택을 포함한다. 상기 방법은 상기 제1 셀프-테스트 모드 구성일 때 상기 제1 수직 홀 엘리먼트 컨택을 기준 전압에 연결시키는 단계, 상기 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택을 상기 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택에 연결시키고, 제1 전류를 수신하기 위해 각각을 연결시키는 단계, 제2 전류를 수신하기 위해 상기 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택을 연결시키는 단계, 및 상기 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택을 상기 기준 전압에 연결시키는 단계를 더 포함한다. 상기 제1 셀프-테스트 전압은 상기 제2 및 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이 및 상기 제4 및 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이에서 생긴다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제2 전류는 셀프-테스트 전류 값과 동일한 값을 갖고, 상기 제1 전류는 바이어스 전류 값과 상기 셀프-테스트 전류 값의 차이와 동일한 값을 갖는다.
몇몇 실시예들에서, 상기 바이어스 전류 값과 상기 셀프-테스트 전류 값은 기 설정된 전압 범위 내에 있는 상기 제1 셀프-테스트 전압을 만들기 위해 선택된다.
몇몇 실시예들에서, 상기 방법은 상기 제2 전류의 방향을 이따금 반전시켜 제1 시간에서 상기 제1 셀프-테스트 전압을 제공하고, 제2 시간에서 제2 셀프-테스트 전압을 제공하는 단계를 더 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 바이어스 전류 값과 상기 셀프-테스트 전류 값은 기 설정된 전압 범위 내에 있는 상기 제1 및 제2 셀프-테스트 전압들을 만들기 위해 선택된다.
몇몇 실시예들에서, 상기 노멀 모드 구성은 제1, 제2, 제3 및 제4 노멀 모드 구성들을 포함하여 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 초핑을 제공한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 방법은 상기 원형 수직 홀 검출 엘리먼트에 의해 검출된 자기장의 방향을 나타내는 x-y 각도 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 방법은 상기 x-y 각도 신호에 따라 패일 플래그 값을 생성하는 단계를 더 포함한다. 상기 패일 플래그 값은 선택된 한계들의 범위 밖에 있는 상기 x-y 각도 신호를 나타낸다.
몇몇 실시예들에서, 상기 방법은 상기 자기장의 크기를 나타내는 x-y 크기 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 방법은 상기 x-y 각도 신호 또는 상기 x-y 크기 신호 중의 적어도 하나에 따라 패일 플래그 값을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 패일 플래그 값은 각각 선택된 한계들의 범위 밖에 있는 상기 x-y 각도 신호 또는 상기 x-y 크기 신호 중의 적어도 하나를 나타낸다.
몇몇 실시예들에서, 상기 방법은 상기 자기장의 크기를 나타내는 x-y 크기 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 방법은 상기 x-y 크기 신호에 따라 패일 플래그 값을 생성하는 단계를 더 포함한다. 상기 패일 플래그 값은 선택된 한계들의 범위 밖에 있는 상기 x-y 크기 신호를 나타낸다.
본 발명은 CVH 검출 엘리먼트 및/또는 CVH 검출 엘리먼트를 사용한 자기장 센서를 셀프-테스트(이 때, 상기 셀프-테스트는 자기장에 의존하지 않음)하는 형태를 제공할 수 있다.
본 발명 그 자체뿐 만 아니라, 본 발명의 상술한 특징들은 아래 도면들에 대한 상세한 설명으로부터 보다 더 충분하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 공통 임플란트 영역 상부에 원형으로 배치된 복수의 수직 홀 엘리먼트들을 갖는 CVH 검출 엘리먼트 및 CVH 검출 엘리먼트에 가깝게 배치된 2극 자석(two pole magnet)을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 CVH 검출 엘리먼트에 의해 생성될 수 있는 출력 신호를 나타내는 그래프이다.
도 3은 CVH 검출 엘리먼트, CVH 검출 엘리먼트를 노멀 모드 구성(normal mode configuration)에 연결시키거나 제1 셀프-테스트 모드 구성 또는 제2 셀프-테스트 모드 구성 중에서 적어도 하나에 연결시키는 스위칭 회로, 및 자기장 센서의 셀프-테스트를 제어하는 셀프-테스트 프로세서를 갖는 자기장 센서를 나타내는 블록도이다.
도 4 내지 도 4c는 4개의 초핑 위상들(chopping phases)(이 때, 각 위상은 도 3의 자기장 센서의 노멀 모드 동작과 관련됨)에 연결될 때의 도 3의 CVH 검출 엘리먼트의 수직 홀 엘리먼트를 나타내는 블록도이다.
도 5는 제1 셀프-테스트 모드 구성에 연결될 때, 도 3의 CVH 검출 엘리먼트의 도 4 내지 도 4c의 수직 홀 엘리먼트를 나타내는 블록도이다.
도 5a는 제1 셀프-테스트 모드 구성에 연결될 때, 도 5의 수직 홀 엘리먼트의 등가 회로를 나타내는 개략도이다.
도 6은 제2 셀프-테스트 모드 구성에 연결될 때, 도 3의 CVH 검출 엘리먼트의 도 4 내지 도 4c의 수직 홀 엘리먼트를 나타내는 블록도이다.
도 6a는 제2 셀프-테스트 모드 구성에 연결될 때, 도 6의 수직 홀 엘리먼트의 등가 회로를 나타내는 개략도이다.
도 7은 도 3의 CVH 검출 엘리먼트가 도 5 내지 도 6의 제1 및 제2 셀프-테스트 모드 구성들에 교번하여(alternately) 연결될 때, 도 3의 자기장 센서 내의 신호를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 3의 CVH 검출 엘리먼트를 제1 및 제2 셀프-테스트 모드 구성들 사이에서 시퀀스(sequence)할 수 있는 셀프-테스트 프로세스를 나타내는 순서도이다.
도 9는 도 8의 프로세스에 따른 도 3의 자기장 센서의 파형들을 나타내는 그래프이다.
도 10은 도 3의 자기장 센서의 셀프-테스트 프로세서에 의해 수행될 수 있는 셀프-테스트 프로세스를 나타내는 순서도이다.
도 11은 제1 및 제2 셀프-테스트 모드 구성들에서 도 3의 자기장 센서에 의해 사용될 수 있는 전류 소스(current source)들을 나타내는 개략도이다.
본 발명을 설명하기에 앞서, 몇몇 서두 개념들 및 용어를 설명하기로 한다. 여기서 사용될 바와 같이, "검출 엘리먼트"라는 용어는 환경 특성을 검출할 수 있는 다양한 유형의 전자 엘리먼트(electronic elements)을 설명하기 위해 사용된다. 예를 들어, 검출 엘리먼트들은 압력 검출 엘리먼트들, 온도 검출 엘리먼트들, 움직임(motion) 검출 엘리먼트들, 광 검출 엘리먼트들, 음향 검출 엘리먼트들 및 자기장 검출 엘리먼트들을 포함할 수 있으나, 그에 한정되지는 않는다.
여기서 사용될 바와 같이, "센서"라는 용어는 검출 엘리먼트 및 다른 컴포넌트(component)들을 포함하는 회로(circuitry) 또는 어셈블리(assembly)를 설명하기 위해 사용된다. 특히, 여기서 사용될 바와 같이, "자기장 센서"라는 용어는 자기장 검출 엘리먼트 및 자기장 검출 엘리먼트에 연결된 전자 장치들을 포함하는 회로 또는 어셈블리를 설명하기 위해 사용된다.
여기서 사용될 바와 같이, "측정 장치(measuring device)"라는 용어는 검출 엘리먼트 또는 센서를 설명하기 위해 사용된다. 예를 들어, 자기장 측정 장치는 자기장 검출 엘리먼트 또는 자기장 센서일 수 있다. 측정 장치는 환경 파라미터를 측정할 수 있는 장치에 해당한다.
여기서 사용될 바와 같이, "자기장 검출 엘리먼트"라는 용어는 자기장을 검출할 수 있는 다양한 전자 엘리먼트들을 설명하기 위해 사용된다. 자기장 검출 엘리먼트들은 홀 효과 엘리먼트들, 자기 저항(magnetoresistance) 엘리먼트들 또는 자기 트랜지스터(magnetotransistor)들일 수 있으나, 그에 한정되지는 않는다. 알려진 바와 같이, 서로 다른 유형의 홀 효과 엘리먼트들 예를 들어, 평면 홀 엘리먼트, 수직 홀 엘리먼트, 원형 홀 엘리먼트 및 원형 수직 홀 검출 엘리먼트가 있다. 또한, 알려진 바와 같이, 서로 다른 유형의 자기저항 엘리먼트들 예를 들어, 자이언트 자기저항(giant magnetoresistance; GMR) 엘리먼트들, 이방성 자기 저항(anisotropic magnetoresistance; AMR) 엘리먼트들, 터널링 자기저항(tunneling magnetoresistance; TMR) 엘리먼트들, 안티몬화인듐(Indium antimonide; InSb) 센서 및 자기 터널 접합(magnetic tunnel junction; MTJ)이 있다.
알려진 바와 같이, 상술한 자기장 검출 엘리먼트들 중에서 몇몇은 자기장 검출 엘리먼트를 지지하는 기판에 평행하는 최대 감도 축(axis of maximum sensitivity)을 갖는 경향이 있고, 상술한 자기장 검출 엘리먼트들 중에서 다른 몇몇은 자기장 검출 엘리먼트를 지지하는 기판에 수직하는 최대 감도 축을 갖는 경향이 있다. 특히, 평면 홀 엘리먼트들은 기판에 수직한 감도 축들을 갖는 경향이 있고, 자기저항 엘리먼트들 및 수직 홀 엘리먼트들(원형 수직 홀 검출 엘리먼트들을 포함함)은 기판에 평행한 감도 축들을 갖는 경향이 있다.
자기장 센서들은 다양한 어플리케이션들에서 사용된다. 상기 자기장 센서들은 자기장 방향의 각도(angle)을 검출하는 각도 센서, 전류-전달 도체에 의해 전달된 전류에 의해 생성된 자기장을 검출하는 전류 센서, 강자성(ferromagnetic) 물체의 근접(proximity)을 검출하는 자기 스위치, 강자성 물체들 예를 들어, 링 자석의 자성 영역들(magnetic domains)이 지나가는 것을 검출하는 회전 검출기 및 자기장의 자기장 밀도를 검출하는 자기장 센서를 포함할 수 있으나, 그에 한정되지는 않는다.
도 1을 참조하면, 원형 수직 홀(CVH) 검출 엘리먼트(12)는 복수의 수직 홀 엘리먼트들이 배치된 원형 임플란트 영역(18)을 포함한다. 이 때, 수직 홀 엘리먼트(12a)는 하나의 예시에 불과하다. 각 수직 홀 엘리먼트는 복수의 홀 엘리먼트 컨택(Hall element contact)들(예를 들어, 4개 또는 5개의 컨택들)을 갖는다. 이 때, 수직 홀 엘리먼트 컨택(12aa)은 하나의 예시에 불과하다.
CVH 검출 엘리먼트(12)(예를 들어, 5개의 인접한 컨택들을 가질 수 있음) 내의 특정 수직 홀 엘리먼트(예를 들어, 12a)는 다음 수직 홀 엘리먼트(예를 들어, 12b)와 5개의 컨택들 중의 일부(예를 들어, 4개)를 공유할 수 있다. 따라서, 다음 수직 홀 엘리먼트는 이전 수직 홀 엘리먼트로부터 하나의 컨택만큼 쉬프트(shift)될 수 있다. 하나의 컨택만큼의 쉬프트들을 위해, 수직 홀 엘리먼트들의 개수가 수직 홀 엘리먼트 컨택들(예를 들어, 32)의 개수와 동일하다는 것이 이해될 것이다. 그러나, 다음 수직 홀 엘리먼트가 이전 수직 홀 엘리먼트로부터 하나 이상의 컨택만큼 쉬프트될 수 있다는 것도 이해될 것이다. 이러한 경우에는, CVH 검출 엘리먼트 내에서 수직 홀 엘리먼트 컨택들보다 수직 홀 엘리먼트들이 더 적게 된다.
수직 홀 엘리먼트(0)의 중심은 x축(20)을 따라 위치하고, 수직 홀 엘리먼트(8)의 중심은 y축(22)을 따라 위치한다. 예시적인 CVH 검출 엘리먼트(12)에서, 32개의 수직 홀 엘리먼트들과 32개의 수직 홀 엘리먼트 컨택들이 존재한다. 그러나, CVH 검출 엘리먼트는 32개보다 더 많거나 적은 개수의 수직 홀 엘리먼트들을 가질 수 있고, 32개보다 더 많거나 적은 개수의 수직 홀 엘리먼트 컨택들을 가질 수 있다.
몇몇 어플리케이션들에서, 남측(14a)(S)과 북측(14b)(N)을 가진 원형 자석(14)이 CVH 검출 엘리먼트(12) 상부에 배치될 수 있다. 원형 자석(14)는 북측(14b)에서 남측(14a)을 향하는 방향을 가진 자기장(16)을 생성하는 경향이 있다. 여기서는 x축(20)에 대하여 대략 45도 방향을 가르키는 것으로 도시되어 있다. 다른 모양들 및 다른 배열들을 가진 다른 자석들도 가능하다.
몇몇 어플리케이션들에서, 원형 자석(14)은 회전 물체(즉, 타겟 물체) 예를 들어, 자동차 크랭크 샤프트(automobile crank shaft) 또는 자동차 캠샤프트(automobile camshaft)에 기계적으로(mechanically) 연결되고, CVH 검출 엘리먼트(12)에 대하여 회전한다. 이러한 구성으로, 후술할 전자 회로와 결합된 CVH 검출 엘리먼트(12)는 상기 자석(14)의 회전 각도(angle of rotation)에 관한 신호를 생성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 그래프(50)는 CVH 검출 엘리먼트(예를 들어, 도 1의 CVH 검출 엘리먼트(12)) 주위의 CVH 수직 홀 엘리먼트 위치(n) 단위의 스케일(scale)을 가진 수평 축을 갖는다. 또한, 그래프(50)는 밀리볼트(millivolt) 단위의 진폭(amplitude) 단위 스케일을 가진 수직 축을 갖는다. 수직 축은 CVH 검출 엘리먼트의 수직 홀 엘리먼트들로부터 출력되는 출력 신호 레벨들을 나타낸다.
그래프(50)는 45도 방향을 가르키는 고정된(stationary) 도 1의 자기장(16)에서 순차적으로 취해진 CVH 검출 엘리먼트의 수직 홀 엘리먼트들로부터 출력되는 출력 신호 레벨들을 나타내는 신호(52)를 포함한다.
상술한 바와 같이, 도 1을 간단하게 참조하면, 수직 홀 엘리먼트(0)는 x축(20)을 따라 중심되고(centered), 수직 홀 엘리먼트(8)는 y축(22)을 따라 중심된다. 예시적인 CVH 검출 엘리먼트(12)에서, 32개의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 및 상응하는 32개의 수직 홀 엘리먼트들이 존재한다. 이 때, 각 수직 홀 엘리먼트는 복수의 수직 홀 엘리먼트 컨택들(예를 들어, 5개의 컨택들)을 갖는다.
도 2에서, 최대 양의(maximum positive) 신호는 도 1의 자기장(16)에 정렬된 위치 4에서 중심되는 수직 홀 엘리먼트로부터 달성된다. 이에, 위치 4에서의 수직 홀 엘리먼트의 수직 홀 엘리먼트 컨택들(예를 들어, 5개의 컨택들) 사이에서 그려진 라인(line)은 자기장(16)에 수직한다. 최대 음의(maximum negative) 신호는 도 1의 자기장(16)에 정렬된 위치 20에서 중심되는 수직 홀 엘리먼트로부터 달성된다. 이에, 위치 20에서의 수직 홀 엘리먼트의 수직 홀 엘리먼트 컨택들(예를 들어, 5개의 컨택들) 사이에서 그려진 라인 또한 자기장(16)에 수직한다.
사인파(sine wave)(54)가 신호(52)의 이상적인 동작(ideal behavior)을 보다 명확하게 보여주기 위해 제공된다. 신호(52)는 수직 홀 엘리먼트 오프셋에 기인한 변화(variation)들을 갖고, 이들은 다소 랜덤하게(randomly) 엘리먼트 출력 신호들을 각 엘리먼트의 오프셋 에러들에 따라 사인파(54)에 비하여 너무 높거나 너무 낮게 만드는 경향이 있다. 이러한 오프셋 신호 에러들은 바람직하지 못하다. 몇몇 실시예들에서, 이러한 오프셋 에러들은 각 수직 홀 엘리먼트를 "초핑(chopping)"함으로써 감소될 수 있다. 초핑은 프로세스로 이해될 수 있는데, 상기 프로세스에 의하면, 각 수직 홀 엘리먼트의 수직 홀 엘리먼트 컨택들은 서로 다른 구성(configuration)으로 구동되고(driven), 신호들은 각 수직 홀 엘리먼트의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 중에서 서로 다른 컨택들로부터 수신된다. 이에, 각 수직 홀 엘리먼트로부터 복수의 출력 신호들이 생성된다. 복수의 신호들은 산술적으로 처리(예를 들어, 합산(summed) 또는 평균(averaged))될 수 있고, 이것은 더 적은 오프셋을 갖는 신호를 낳을 수 있다. 초핑은 도 4 내지 도 4c와 관련하여 보다 상세하게 후술될 것이다.
도 1의 CVH 검출 엘리먼트(12)의 전체 동작 및 도 2의 신호(52)를 생성하는 것은 상술한 "평면에서 자기장의 방향을 측정하기 위한 자기장 센서"라는 타이틀로 2008년 5월 28일에 출원된 PCT 특허출원 제PCT/EP2008/056517호에 보다 자세하게 설명되어 있다. 한편, 상기 PCT 특허출원은 PCT 공개특허 제WO2008/145662호로서 영어로 공개되어 있다.
PCT 특허출원 제PCT/EP2008/056517호로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 각 수직 홀 엘리먼트의 컨택들의 그룹들은 각 수직 홀 엘리먼트로부터 출력되는 초핑된(chopped) 출력 신호들을 생성하기 위해 멀티플렉싱된 구성 또는 초핑된 구성으로 사용될 수 있다. 이후, 인접한 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 새로운 그룹(group)이 선택(즉, 새로운 수직 홀 엘리먼트)될 수 있고, 이것은 이전 그룹으로부터의 하나 이상의 엘리먼트들에 의해 오프셋될 수 있다. 새로운 그룹은 다음 그룹 등으로부터의 다른 초핑된 출력 신호를 생성하기 위해 멀티플렉싱된 구성 또는 초핑된 구성으로 사용될 수 있다.
신호(52)의 각 스텝(step)은 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 각 그룹으로부터의(즉, 각 수직 홀 엘리먼트로부터의) 초핑된 출력 신호를 나타낼 수 있다. 그러나, 다른 몇몇 실시예들에서, 초핑은 수행되지 않고, 신호(52)의 각 스텝은 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 각 그룹으로부터의(즉, 각 수직 홀 엘리먼트로부터의) 초핑되지 않은 출력 신호를 나타낸다. 따라서, 그래프(52)는 수직 홀 엘리먼트들의 상술한 그룹핑(grouping) 및 초핑(chopping)을 갖거나, 또는 갖지 않은 CVH 출력 신호를 나타낼 수 있다.
PCT 특허출원 제PCT/EP2008/056517호에서 설명된 기술들을 이용하여, 신호(52)의 위상(예를 들어, 상기 신호(54)의 위상)이 찾아질 수 있고, 신호(52)의ㅏ 위상은 CVH 검출 엘리먼트(12)에 대해 도 1의 자기장(16)의 포인팅 방향(pointing direction)을 식별하기 위해 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 3을 참조하면, 자기장 센서(70)는 검출 부분(71)을 포함한다. 검출 부분(71)은 복수의 CVH 검출 엘리먼트 컨택들(예를 들어, CVH 검출 엘리먼트 컨택(73))을 가진 CVH 검출 엘리먼트(72)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, CVH 검출 엘리먼트(72)에 32개의 수직 홀 엘리먼트들이 존재하고, 상응하는 32개의 CVH 검출 엘리먼트 컨택들이 존재한다. 몇몇 다른 실시예들에서, CVH 검출 엘리먼트(72)에 64개의 수직 홀 엘리먼트들이 존재하고, 상응하는 64개의 CVH 검출 엘리먼트 컨택들이 존재한다.
자석(미도시)은 CVH 검출 엘리먼트(72)에 가깝게 배치될 수 있고, 타겟 물체(target object)(미도시)에 연결될 수 있다. 이 때, 자석은 도 1의 자석(14)과 동일하거나 유사할 수 있다.
상술한 바와 같이, CVH 검출 엘리먼트(72)는 복수의 수직 홀 엘리먼트들을 가질 수 있다. 이 때, 각 수직 홀 엘리먼트는 수직 홀 엘리먼트 컨택들(예를 들어, 5개의 수직 홀 엘리먼트 컨택들)의 그룹을 포함한다. 이 때, 수직 홀 엘리먼트 컨택(73)은 하나의 예시에 불과하다.
몇몇 실시예들에서, 스위칭 회로(74)는 CVH 검출 엘리먼트(72)로부터 순차적인 CVH 차동 출력 신호들(72a, 72b)을 제공할 수 있다.
CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)는 CVH 검출 엘리먼트(72) 주위에서 한 번에 하나씩 취해진 순차적인 출력 신호들로 이루어진다. 이 때, 각 출력 신호는 분리된 신호 경로 상에서 생성되고, 스위칭 회로(74)에 의해 차동 출력 신호(72a, 72b)의 경로로 스위칭된다. 도 2의 신호(52)는 차동 신호(72a, 72b)를 나타낼 수 있다. 그러므로, CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)는 한 번에 하나씩 취해진 CVH 출력 신호들의 스위칭된 세트(xn = xo to xN-1)로서 표현될 수 있다. 여기서, n은 CVH 검출 엘리먼트(72) 내의 수직 홀 엘리먼트의 위치(즉, 수직 홀 엘리먼트를 형성하는 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 그룹의 위치)와 동등하다. 또한, N개의 그러한 위치들이 존재한다.
하나의 특정한 실시예에서, CVH 검출 엘리먼트(72) 내의 수직 홀 엘리먼트들(이들 각각은 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 그룹을 포함함)의 개수는 검출 엘리먼트 위치들의 총 개수 N과 같다. 다시 말하면, CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)는 순차적인 출력 신호들로 구성될 수 있다. 여기서, 스위칭 회로(74)가 CVH 검출 엘리먼트(72)의 수직 홀 엘리먼트들 주위에서 하나의 증가분(increments)만큼 움직이고, N이 CVH 검출 엘리먼트(72) 내의 수직 홀 엘리먼트들의 개수와 같을 때, CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)는 CVH 검출 엘리먼트(72) 내의 수직 홀 엘리먼트들 각각과 관련된다. 그러나, 다른 몇몇 실시예들에서, 상기 증가분은 하나의 수직 홀 엘리먼트보다 클 수 있고, 이 경우에는 N이 CVH 검출 엘리먼트(72) 내의 수직 홀 엘리먼트들의 개수보다 작을 수 있다.
하나의 특정한 실시예에서, CVH 검출 엘리먼트(72)는 32개의 수직 홀 엘리먼트들(즉, N=32)을 갖고, 각 스텝은 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택 위치(즉, 하나의 수직 홀 엘리먼트 위치)의 스텝이다. 그러나, 다른 몇몇 실시예들에서, CVH 검출 엘리먼트(72) 내에 32개보다 많거나 적은 개수의 수직 홀 엘리먼트들이 존재(예를 들어, 64개의 수직 홀 엘리먼트들이 존재)할 수 있다. 또한, 수직 홀 엘리먼트 위치들 n의 증가분은 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택보다 클 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 다른 스위칭 회로(75)는 CVH 검출 엘리먼트(72) 내의 수직 홀 엘리먼트들의 그룹들의 상술한 "초핑"을 제공할 수 있다. 이 때, 초핑은 다음과 같은 구성으로 이해될 것이다. 상기 구성에 의하면, 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 그룹(예를 들어, 하나의 수직 홀 엘리먼트를 형성하는 5개의 수직 홀 엘리먼트 컨택들)은 복수의 서로 다른 연결 구성들 내의 전류 소스들(86)로 구동되고, 신호들은 CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)를 생성하기 위해 상응하는 서로 다른 구성들 내의 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 그룹으로부터 수신된다. 따라서, 각 수직 홀 엘리먼트 위치 n에 따라, 초핑 동안에 복수의 순차적인 출력 신호들이 존재할 수 있다. 이후, 상기 그룹은 예를 들어, 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택의 증가분만큼 새로운 그룹으로 증가한다.
검출 부분(71)은 또한 전류 소스(86)을 포함할 수 있다. 전류 소스(86)는 CVH 검출 엘리먼트(72)가 소위 "노멀 모드" 구성(normal mode configuration)으로 연결될 때, CVH 검출 엘리먼트(72)를 구동한다. 노멀 모드 구성에서, CVH 검출 엘리먼트(72)는 초핑되거나 또는 초핑되지 않을 수 있다.
검출 부분(71)은 또한 전류 소스들(84)을 포함할 수 있다. 전류 소스들(84)은 CVH 검출 엘리먼트(72)가 하나 이상의 소위 "셀프-테스트 모드" 구성(self-test mode configuration)으로 연결될 때, CVH 검출 엘리먼트(72)를 구동한다. 노멀 모드 구성은 도 4 내지 도 4c와 관련하여 보다 상세하게 후술될 것이다. 셀프-테스트 모드 구성들은 도 5 내지 도 6a와 관련하여 보다 상세하게 후술될 것이다.
전류 소스들(84, 86)이 도시되어 있지만, 다른 몇몇 실시예들에서, 전류 소스들(84, 86)은 전압 소스들로 교체될 수 있다.
노멀 모드 구성 및 하나 이상의 셀프-테스트 모드 구성들을 달성하기 위하여, 검출 부분(71)은 또한 다른 스위칭 회로(76)를 포함할 수 있다.
도 4 내지 도 6a와 관련한 후술될 설명으로부터, 스위칭 회로들(74, 75, 76)의 기능들이 구동 소스들(86, 84)의 서로 다른 연결들(couplings)을 CVH 검출 엘리먼트(72)의 수직 홀 엘리먼트들에 제공하는 것과, 서로 다른 차동 출력 신호들(72a, 72b)을 생성하기 위해 연결들을 CVH 검출 엘리먼트(72)의 수직 홀 엘리먼트들의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 중에서 서로 다른 컨택들에 제공하는 것이라는 점이 명백해질 것이다.
자기장 센서(70)는 클럭 신호들(78a, 78b, 78c)을 제공하는 오실레이터(78)를 포함하고, 클럭 신호들(78a, 78b, 78c)은 서로 동일하거나 상이한 주파수들을 가질 수 있다. 분배기(divider)(80)는 클럭 신호(78a)를 수신하고, 분배된 클럭 신호(80a)를 생성한다. 스위치 제어 회로(82)는 분배된 클럭 신호(80a)를 수신하고, 스위치 제어 신호들(82a)을 생성한다. 스위치 제어 신호들(82a)은 스위칭 회로들(74, 75, 76)에 의해 수신되어, CVH 검출 엘리먼트(72) 주위의 시퀀싱(sequencing)을 제어하고, 선택적으로, 상술한 방식들로 CVH 검출 엘리먼트(72) 내의 수직 홀 엘리먼트들의 그룹들의 초핑을 제어하며, CVH 검출 엘리먼트(72)의 노멀 모드 구성과 하나 이상의 셀프-테스트 모드 구성들을 제어한다.
자기장 센서(70)는 분배기(88)를 포함할 수 있다. 분배기는 클럭 신호(78c)를 수신하고, 분배된 클럭 신호(88a)를 생성한다. 여기서, 분배된 클럭 신호(88a)는 "각도 업데이트 클럭(angle update clock)" 신호로 명명된다.
하나 이상의 제어 레지스터들(108)은 검출 회로(71)의 하나 이상의 특성들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 레지스터(108)는 분배기들(80, 88)의 분주비(divide ratio)들 또는 오실레이터(88)의 클럭 주파수를 제어할 수 있다.
자기장 센서(80)는 또한 x-y 방향 컴포넌트 회로(90)를 포함한다. x-y 방향 컴포넌트 회로(90)는 증폭기(92)를 포함할 수 있다. 증폭기(92)는 CVH 차동 출력 신호들(72a, 72b)을 수신하고, 증폭된 신호(92a)를 생성한다. 밴드패스 필터(bandpass filter)(94)는 증폭된 신호(92a)를 수신하고, 필터링된 신호(94a)를 생성한다. 비교기(96)는 히스테리시스(hysteresis)를 갖거나 갖지 않으면서 필터링된 신호(94a)를 수신한다. 비교기(96)는 또한 쓰레시홀드(threshold) 신호(120)를 수신한다. 비교기(96)는 필터링된 신호(94a)와 쓰레시홀드 신호(120)의 비교에 의해 생성된 쓰레시홀드된(thresholded) 신호(96a)를 생성한다.
x-y 방향 컴포넌트 회로(90)는 또한 증폭기(114)를 포함한다. 증폭기(114)는 분배된 클럭 신호(88a)를 수신하고, 증폭된 신호(114a)를 생성한다. 밴드패스 필터(116)는 증폭된 신호(114a)를 수신하고, 필터링된 신호(116a)를 생성한다. 비교기(118)는 히스테리시스를 갖거나 갖지 않으면서 필터링된 신호(116a)를 수신한다. 비교기(118)는 또한 쓰레시홀드 신호(122)를 수신한다. 비교기(118)는 필터링된 신호(116a)와 쓰레시홀드 신호(122)의 비교에 의해 생성된 쓰레시홀드된 신호(118a)를 생성한다.
밴드패스 필터들(94, 116)은 1/T인 중앙 주파수들을 가질 수 있다. 여기서, T는 CVH 검출 엘리먼트(72) 내의 수직 홀 엘리먼트들을 모두 샘플링하는 데 걸리는 시간이다.
증폭기(114), 밴드패스 필터(116) 및 비교기(118)가 분배된 클럭 신호(88a)의 지연(delay)을 제공하여 증폭기(92), 밴드패스 필터(94) 및 비교기(96)로 이루어진 회로 채널의 지연을 매칭(matching)시킨다는 것을 이해해야만 한다. 매칭된 지연들은 특히, 자기장 센서(70)의 온도 익스커션(temperature excursion)들 동안에 위상 매칭을 제공한다.
카운터(98)는 인에이블(enable) 입력에서 쓰레시홀드된 신호(96a)를 수신하고, 클럭 입력에서 클럭 신호(78b)를 수신하며, 리셋(reset) 입력에서 쓰리시홀드된 신호(118a)를 수신할 수 있다.
카운터(98)는 쓰레시홀드된 신호(96a)와 쓰레시홀드된 신호(118a) 사이의 위상 차이를 나타내는 카운트(count)를 갖는 위상 신호(98a)를 생성한다.
위상 쉬프트 신호(98a)는 분배된 클럭 신호(88a)의 에지(edge) 상에서 래치되는(latched) 래치(100)에 의해 수신된다. 래치(100)는 래치된 신호(100a)를 생성한다. 여기서, 래치(100)는 "x-y 방향 신호"로 명명된다.
래치된 신호(100a)가 CVH 검출 엘리먼트(72)에 의해 검출된 자기장의 각도(그에 따라, 자석과 타겟 물체의 각도)의 방향을 나타내는 값을 갖는 멀티-비트(multi-bit) 디지털 신호임은 명백할 것이다.
몇몇 실시예들에서, 클럭 신호들(78a, 78b, 78c) 각각은 대략 30MHz의 주파수를 갖고, 분배된 클럭 신호(80a)는 대략 8MHz의 주파수를 가지며, 각도 업데이트 클럭 신호(88a)는 대략 30kHz의 주파수를 갖는다. 그러나, 다른 몇몇 실시예들에서, 초기 주파수들은 이러한 주파수들보다 더 높거나 더 낮을 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 분배기들(80, 88)은 서로 다른 주파수들을 생성하기 위하여 아래에서 보다 상세하게 설명될 방식들로 사용자에 의해 프로그램(programmable)될 수 있다.
x-y 방향 컴포넌트 회로(90)는 또한 정류기(rectifier)(132), 로우패스 필터(lowpass filter) 및 아날로그 투 디지털 컨버터(analog to digital converter)(136)로 이루어진 진폭 탐지 경로(amplitude detecting path)를 포함할 수 있다. 정류기(132)는 필터링된 신호(94a)를 수신하고, 정류된 신호(132a)를 생성한다. 로우패스 필터는 정류된 신호(132a)를 수신하고, 필터링된 신호(134a)를 생성한다. 아날로그 투 디지털 컨버터(136)는 필터링된 신호(134a)를 수신하고, x-y 크기(magnitude) 신호(136a)를 생성한다. 필터링된 신호(134a) 및 x-y 크기 신호(136a)가 필터링된 신호(92a)의 크기를 나타낸다는 것이 이해될 것이다. 따라서, x-y 크기 신호(136a)는 CVH 검출 엘리먼트(72)로부터 생긴 신호들의 적합한 크기(또는, 진폭)를 아래에 보다 자세하게 후술될 방식으로 식별하기 위하여 사용될 수 있다.
x-y 방향 컴포넌트 회로(90)는 또한 x-y 방향 컴포넌트 회로의 하나 이상의 특성들을 설정하기 위해 사용되는 하나 이상의 제어 레지스터들(112)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어 레지스터(112) 내의 값들은 밴드패스 필터들(94, 116)의 중앙 주파수들 및/또는 대역폭(bandwidth)들 및 증폭기들(92, 114)의 이득(gain)들을 설정하기 위해 사용될 수 있다.
자기장 센서(90)는 또한 버스 인터페이스(bus interface) 회로(160)를 포함할 수 있다. 버스 인터페이스 회로(160)는 x-y 각도 신호(100a) 및 x-y 크기 신호(136a)를 수신할 수 있다. 이러한 신호들은 버스 구조(162)를 거쳐 사용자 또는 다른 프로세서(미도시)로 전달될 수 있다.
여기서, "버스(bus)"라는 용어가 하나의 도체 또는 복수의 도체들을 갖는 직렬(serial) 또는 병렬(parallel) 버스를 설명하기 위해 사용된다는 것이 이해될 것이다.
버스 인터페이스 회로(160)는 버스 인터페이스 구조(162)에 연결되어, 표준 포맷(standard format) 예를 들어, SPI 포맷, SENT 포맷 또는 I2C 포맷으로 사용자 또는 다른 프로세서(미도시)와 통신한다. 버스 인터페이스 구조(162)는 x-y 각도 신호(100a) 및 x-y 크기 신호(136a)를 전달할 수 있다.
버스 인터페이스 회로(160)는 또한 버스 인터페이스 구조(162) 상에서 다양한 제어 데이터를 수신할 수 있다. 버스 인터페이스 회로(160)는 제어 데이터(160a)를 디코더(decoder) 회로(163)에 전달할 수 있다. 디코더 회로(163)는 디코딩된 정보(163a)를 메인(main) 제어 레지스터들(164)에 전달할 수 있다. 제어 레지스터들(164)은 디코딩된 제어 데이터(163a)를 저장할 수 있다. 메인 제어 레지스터들(164)은 모듈들의 특성들에 영향을 주기 위해 모듈 제어 신호(164a)를 상술한 다양한 모듈들 내의 제어 레지스터들(108, 112, 168)에 전달할 수 있다.
자기장 센서(70)는 또한 셀프-테스트 프로세서(166)를 포함할 수 있다. 셀프-테스트 프로세서(166)는 x-y 크기 신호(136a) 및 x-y 각도 신호(100a)를 수신한다. x-y 크기 신호(136a) 또는 x-y 각도 신호(100a) 중에서 적어도 하나에 응답하여, 셀프-테스트 프로세서(166)는 적합하게 기능하는 자기장 센서 또는 제대로 기능하지 않는 자기장 센서임을 나타내는 셀프-테스트 패스 패일(pass-fail) 신호(166a)를 생성할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 셀프-테스트 신호(166a)는 셀프-테스트의 패스를 나타내는 제1 상태 및 셀프-테스트의 패일을 나타내는 제2 상태를 갖는 2상태 신호이다. 다른 몇몇 실시예들에서, 셀프-테스트 신호(166a)는 셀프-테스트의 패스 또는 패일에 대한 세부 사항(detail)들을 나타낼 수 있는 멀티-비트 신호이다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 셀프-테스트 신호(166a)는 x-y 크기 신호(136a)의 크기가 너무 높거나 너무 낮다는(즉, 기 설정된 진폭 한계들의 범위 밖) 것을 나타내는 패일을 표시할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 셀프-테스트 신호(166a)는 자기장의 각도가 너무 높거나 너무 낮다는(즉, 기 설정된 각도 한계들의 범위 밖) 것을 나타내는 x-y 각도 신호(100a)의 패일을 표시할 수 있다. 또 다른 몇몇 실시예들에서, 셀프-테스트 신호(166a)는 CVH 검출 엘리먼트(72)의 기능 불량(malfunction)을 나타낼 수 있고, 제대로 기능하지 않는 CVH 검출 엘리먼트(72) 내의 수직 홀 엘리먼트들 중에서 특정 엘리먼트들을 나타낼 수 있다. 다른 특정한 기능 불량 표시들도 가능하다.
셀프-테스트 프로세서(166)는 제어 레지스터들(168)을 포함할 수 있고, 제어 레지스터들(168)은 셀프-테스트 프로세서(166)의 기능들의 하나 이상의 특성들을 설정할 수 있다.
버스 인터페이스 회로(160)는 셀프-테스트 신호(166a)를 수신하고, 셀프-테스트 신호(166a)를 나타내는 신호를 버스 인터페이스 구조(162)를 통해 사용자 또는 다른 프로세서(미도시)로 전달할 수 있다. 셀프-테스트 프로세서(166)는 또한 버스 인터페이스 회로(160)로부터 제어 신호(160b)를 수신할 수 있고, 이것은 사용자 또는 다른 프로세서에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 제어 신호(160b)는 셀프-테스트 프로세서(166)의 셀프-테스트 기능을 켜거나 끌 수 있다. 또한, 제어 신호(160b)는 셀프-테스트 기능의 파라미터들(예를 들어, 셀프-테스트 기능의 듀티 사이클(duty cycle) 또는 타이밍(timing))을 제어할 수 있다.
셀프-테스트 프로세서(166)는 또한 디코더 회로(163)에 의해 수신된 셀프-테스트 제어 신호(166b)를 생성한다. 셀프-테스트 제어 신호는 버스 인터페이스 회로(160)에 의해 제공된 다른 제어 신호들과 함께 디코더 회로(163)에 의해 디코딩될 수 있다. 이러한 방식으로, 다른 제어 신호들과 셀프-테스트 제어 신호(166b)의 조합은 메인 제어 레지스터들(164)을 프로그램할 수 있다. 이후, 메인 제어 레지스터들(164)은 하나 이상의 제어 레지스터들(108, 112, 168)을 설정할 수 있다.
도 4 내지 도 4c를 참조하면, 스위칭 회로(75)에 의한 도 3의 CVH 검출 엘리먼트(72)의 초핑이 설명된다. CVH 검출 엘리먼트 내의 수직 홀 엘리먼트들 중에서 하나의 초핑이 언급된다. 그러나, 하나의 수직 홀 엘리먼트가 스위칭 회로(75)에 의해 초핑된 이후, 스위칭 회로(75)에 의한 초핑을 위해 다음 수직 홀 엘리먼트가 스위칭 회로(74)에 의해 선택된다는 것을 이해해야만 한다.
상기 언급한 노멀 모드 구성에서 초핑이 수행된다. 그러나, 초핑이 사용되지 않는다면, 도 4 내지 도 4c의 상태들 중에서 어느 하나가 고정될(static) 수 있고, 노멀 모드 구성도 비슷하게 고정될 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 3의 CVH 검출 엘리먼트(72)의 수직 홀 엘리먼트(200)는 5개의 수직 홀 엘리먼트 컨택들(즉, 제1 수직 홀 엘리먼트 컨택(202a), 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택(202b), 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택(202c), 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택(202d) 및 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택(202e))로 이루어진다. 첫 번째 초핑 단계에서, 전류 소스(208)(도 3의 전류 소스(86)와 동일하거나 유사할 수 있음)는 제1 및 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택들(202a, 202e)(이들은 함께 연결됨)에 각각 연결될 수 있고, 전체 전류 I를 제공할 수 있다. 이 때, 상기 전류의 반인 I/2는 제1 수직 홀 엘리먼트 컨택(202a)으로 흐르고, 상기 전류의 반인 I/2는 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택(202e)으로 흐른다. 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택(202c)은 기준 전압(voltage reference)(210)(예를 들어, 접지(ground))에 연결된다. 파선들로 표시된 바와 같이, 전류 소스(208)로부터의 전류들은 제1 및 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택들(202a, 202e)로부터 CVH 검출 엘리먼트(200)의 기판(206)을 거쳐 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택(202c)으로 각각 흐른다.
외부 자기장에 응답하는 신호(Vm)는 제2 및 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택들(202b, 202d) 사이에서 생긴다.
도 4a(여기서, 도 4의 구성 요소들과 유사한 것은 유사한 참조 번호들을 갖는 것으로 도시됨)를 참조하면, CVH 검출 엘리먼트(72)의 동일한 수직 홀 엘리먼트(200)(동일한 5개의 수직 홀 엘리먼트 컨택들)의 두 번째 초핑 단계에서, 연결들이 스위칭 회로(75)에 의해 변경된다. 상기 두 번째 단계에서, 전류 소스(208)는 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택(202c)에 연결되고, 제1 및 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택들(202a, 202e)은 함께 기준 전압(210)에 연결된다. 이에, 전류들은 도 4에 도시된 것들과 반대 방향들로 기판(206)을 거쳐 흐른다.
도 4에 도시된 바와 같이, 외부 자기장에 응답하는 신호(Vm)는 제2 및 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택들(202b, 202d) 사이에서 생긴다. 도 4a의 신호(Vm)는 도 4의 신호(Vm)와 유사하다. 그러나, 상기 신호들 내의 오프셋 전압은 서로 상이할 수 있다.
도 4b(여기서, 도 4 및 도 4a의 구성 요소들과 유사한 것은 유사한 참조 번호들을 갖는 것으로 도시됨)를 참조하면, CVH 검출 엘리먼트(72)의 동일한 수직 홀 엘리먼트(200)(동일한 5개의 수직 홀 엘리먼트 컨택들)의 세 번째 초핑 단계에서, 연결들이 스위칭 회로(75)에 의해 다시 변경된다. 상기 세 번째 단계에서, 전류 소스(208)는 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택(202b)에 연결되고, 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택(202d)은 기준 전압(210)에 연결된다. 이에, 전류는 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택(202b)으로부터 기판(206)을 거쳐 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택(202d)으로 흐른다.
제1 및 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택들(202a, 202e)이 함께 연결된다. 또한, 일부 전류가 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택(202b)으로부터 기판(206)을 거쳐 제1 수직 홀 엘리먼트 컨택(202a)으로 흐르고, 상호 간의 연결을 통해 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택(202e)으로 흐른다. 또한, 일부 전류는 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택(202e)으로부터 기판(206)을 거쳐 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택(202d)으로 흐른다.
외부 자기장에 응답하는 신호(Vm)가 제1 수직 홀 엘리먼트 컨택(202a)(또한, 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택(202e))과 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택(202c) 사이에서 생긴다. 도 4b의 신호(Vm)는 도 4 및 도 4a의 신호(Vm)와 유사하다. 그러나, 상기 신호들 내의 오프셋 전압은 서로 상이할 수 있다.
도 4c(여기서, 도 4 내지 도 4b의 구성 요소들과 유사한 것은 유사한 참조 번호들을 갖는 것으로 도시됨)를 참조하면, CVH 검출 엘리먼트(72)의 동일한 수직 홀 엘리먼트(200)(동일한 5개의 수직 홀 엘리먼트 컨택들)의 네 번째 초핑 단계에서, 연결들이 스위칭 회로(75)에 의해 다시 변경된다. 상기 네 번째 단계에서, 전류는 도 4b에 도시된 것과 역방향을 갖는다. 전류 소스(208)는 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택(202d)에 연결되고, 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택(202b)은 기준 전압(210)에 연결된다. 이에, 전류는 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택(202d)으로부터 기판(206)을 거쳐 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택(202b)으로 흐른다.
제1 및 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택들(202a, 202e)이 함께 연결된다. 또한, 일부 전류가 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택(202d)으로부터 기판(206)을 거쳐 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택(202e)으로 흐르고, 상호 간의 연결을 통해 제1 수직 홀 엘리먼트 컨택(202a)으로 흐른다. 또한, 일부 전류는 제1 수직 홀 엘리먼트 컨택(202a)으로부터 기판(206)을 거쳐 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택(202b)으로 흐른다.
외부 자기장에 응답하는 신호(Vm)가 제1 수직 홀 엘리먼트 컨택(202a)(또한, 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택(202e))과 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택(202c) 사이에서 생긴다. 도 4c의 신호(Vm)는 도 4 내지 도 4b의 신호(Vm)와 유사하다. 그러나, 상기 신호들 내의 오프셋 전압은 서로 상이할 수 있다.
도 4 내지 도 4c의 초핑의 네 단계들에 의해 제공된 신호(Vm)는 합산 또는 평균될 수 있고, 이것은 오프셋 전압의 감소를 낳는다.
도 4 내지 도 4c의 초핑의 네 단계들에 의해 제공된 신호(Vm)는 외부 자기장에 응답한다.
상술한 바와 같이, 도 3의 스위칭 회로(74)의 동작을 시퀀싱함으로써 CVH 검출 엘리먼트(72) 내의 어느 하나의 수직 홀 엘리먼트 상에서 네 초핑 단계들을 생성한 이후에, 도 4 내지 도 4c의 구성들은 다음 수직 홀 엘리먼트(예를 들어, 도 4 내지 도 4c에 도시된 것들로부터 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택만큼 오프셋된 5개의 수직 홀 엘리먼트 컨택들)로 이동할 수 있다. 그리고, 도 3의 스위칭 회로(75)의 동작에 의해 새로운 수직 홀 엘리먼트에 대해 네 단계들로의 초핑이 수행될 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같이, 노멀 모드 구성은 초핑을 사용하지 않을 수 있다. 이 경우, 노멀 모드 구성에서는 도 4 내지 도 4c의 단계들 중에서 어느 하나가 사용될 수 있다.
도 5(여기서, 도 4 내지 도 4d의 구성 요소들과 유사한 것은 유사한 참조 번호들을 갖는 것으로 도시됨)를 참조하면, 도 3의 CVH 검출 엘리먼트(72)의 수직 홀 엘리먼트들(200) 중에서 하나의 동일한 5개의 수직 홀 엘리먼트 컨택들이 다시 도시되어 있다. 그러나, 이들은 도 3의 스위칭 회로(76)의 동작에 의해 제1 셀프-테스트 모드 구성에 연결되어 있다.
전류 소스들(212, 214)은 도 3의 전류 소스들(84) 중에서 두 개와 동일하거나 유사할 수 있다. I-It의 전류 값을 갖는 전류 소스(214)는 제2 및 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택들(202b, 202d)에 연결된다. 이 때, 제2 및 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택들(202b, 202d)은 함께 연결된다. It의 전류 값을 갖는 전류 소스(212)는 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택(202c)에 연결된다. 기준 전압(210)은 제1 및 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택들(202a, 202e)에 각각 연결된다.
신호(Vt)(즉, 테스트 전압)는 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택(202b)(또한, 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택(202d))과 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택(202c) 사이에서 생긴다. 신호(Vt)는 외부 자기장에 응답하지 않거나 또는 매우 작게 응답한다.
수직 홀 엘리먼트 컨택들의 각 인접한 쌍(adjacent pair) 사이에 저항들이 도시되어 있다. 상기 저항들은 기판(206)의 벌크 레지스턴스(bulk resistance)에 상응한다.
또한, 수직 홀 엘리먼트 컨택들은 아래 도 5a에 도시된 도식 표현(schematic representation)에 명확성을 주기 위하여 a 내지 e로 표시(labeled)되어 있다.
도 5a를 참조하면, 회로도는 도 5의 5개의 노드들(a, ..., e), 도 5의 4개의 저항들 및 도 5의 2개의 전류 소스들(212, 214)을 포함한다. 도 5와 관련하여 상술한 바와 같이, 신호(Vt)(즉, 테스트 전압)는 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택(202b)(또한, 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택(202d))과 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택(202c) 사이에서 생긴다. 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택(202b)은 노드(b)에 상응한다. 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택(202c)은 노드(c)에 상응한다.
전압(Vt)은 R * It/2이고, R은 상기 저항들 중에서 어느 하나의 값이다.
도 6(여기서, 도 4 내지 도 4d의 구성 요소들과 유사한 것은 유사한 참조 번호를 갖는 것으로 도시됨)을 참조하면, 도 3의 CVH 검출 엘리먼트(72)의 수직 홀 엘리먼트들(200) 중에서 하나의 동일한 5개의 수직 홀 엘리먼트 컨택들이 다시 도시되어 있다. 그러나, 이들은 도 3의 스위칭 회로(76)의 동작에 의해 제2 셀프-테스트 모드 구성에 연결되어 있다.
전류 소스(212)와 전류 소스(216)는 도 3의 전류 소스들(84) 중에서 두 개와 동일하거나 유사할 수 있다. I+It의 전류 값을 갖는 전류 소스(216)는 제2 및 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택들(202b, 202d)에 연결된다. 이 때, 제2 및 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택들(202b, 202d)은 함께 연결된다. 도 5와는 역방향이고 It의 전류 값을 갖는 전류 소스(212)는 전류 싱크(current sink)처럼 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택(202c)에 연결된다. 기준 전압(210)은 제1 및 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택들(202a, 202e)에 각각 연결된다.
신호(Vt)(즉, 테스트 전압)는 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택(202b)(또한, 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택(202d))과 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택(202c) 사이에서 생긴다. 신호(Vt)는 외부 자기장에 응답하지 않거나 또는 매우 작게 응답한다.
수직 홀 엘리먼트 컨택들의 각 인접한 쌍 사이에 저항들이 다시 도시되어 있다. 상기 저항들은 기판(206)의 벌크 레지스턴스에 상응한다.
전압(Vt)은 -(R * It/2)이고, R은 상기 저항들 중에서 어느 하나의 값이다.
동작에 있어서, 상기 셀프-테스트 모드일 때, 도 5의 제1 셀프-테스트 모드 구성에서 도 3의 CVH 검출 엘리먼트(72)의 수직 홀 엘리먼트들 중에서 반(half)을 동작시키고, 도 6의 제2 셀프-테스트 모드 구성에서 도 3의 CVH 검출 엘리먼트(72)의 수직 홀 엘리먼트들 중에서 다른 반을 동작시킴으로써, 수직 홀 엘리먼트들의 상기 2개의 반들(two halves)의 위치들에 따른 위상을 갖는 구형파(square wave)를 나타내는 도 3의 차동 출력 신호들(72a, 72b)을 생성하는 것이 가능하다. 예를 들어, 상기 구형파는 도 2이 신호(52)의 위상 및 주파수에 비교될 만한 위상 및 주파수를 가질 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 특정한 연결 구성들은 다른 셀프-테스트 연결 구성들에 비해 특정한 이점을 갖는다. 즉, 기준 전압(210)에 연결된 말단(end) 수직 홀 엘리먼트 컨택들(예를 들어, 제1 및 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택들(202a, 202e))을 가짐으로써, 어느 수직 홀 엘리먼트는 제1 또는 제2 셀프-테스트 모드 구성들에서 CVH 검출 엘리먼트 내의 어느 다른 수직 홀 엘리먼트로부터 효과적으로 고립된다.
도 7을 참조하면, 그래프(220)는 마이크로초(microseconds) 시간 단위를 갖는 수평 축 및 볼트(volts) 단위의 진폭 단위 스케일을 가진 수직 축을 갖는다. 신호(222)는 하이(high) 상태들(222a)과 로우(low) 상태들(222b)을 갖는다. 신호(222)는 도 6a와 관련하여 상술한 구형파에 상응한다. 이것은 도 3의 증폭기(92)에서 셀프-테스트 모드 동안에 나타날 수 있다. 또한, 이것은 자기장 센서(70)가 셀프-테스트 모드이고, 제1 및 제2 셀프-테스트 모드 구성들 사이에서 변경될 때, 신호(92a)를 나타낼 수도 있다.
신호(222)는 도 3의 밴드패스 필터(94)에 의해 필터링된다. 도 3의 밴드패스 필터(94)는 도 3의 자기장 센서(70)가 자기장을 검출하고 있는 것처럼 리플(ripple) 및 고조파(higher harmonics)를 제거하여 필터링된 신호(94a)를 사인파로 만들 수 있다.
신호(222)는 도 6의 제2 셀프-테스트 모드 구성에 있는 CVH 검출 엘리먼트(72)의 수직 홀 엘리먼트들의 다른 절반이 뒤따르는 도 5의 제1 셀프-테스트 모드 구성에 있는 CVH 검출 엘리먼트(72)의 수직 홀 엘리먼트들의 대략 절반을 나타낼 수 있다.
그러나, 신호(222)가 제2 셀프-테스트 모드 구성에 있는 수직 홀 엘리먼트들의 어떠한 개수(예를 들어, 1을 포함함)가 뒤따르는 제1 셀프-테스트 모드 구성에 있는 수직 홀 엘리먼트들의 어떠한 개수(예를 들어, 1을 포함함)를 나타낼 수도 있다는 것은 명백하다. 하나의 특정한 실시예에서, 신호(222)는 예를 들어, 제2 셀프-테스트 모드 구성에 있는 수직 홀 엘리먼트들의 다른 하나가 뒤따르는 제1 셀프-테스트 모드 구성에 있는 수직 홀 엘리먼트들의 하나를 나타낼 수 있다.
도 5a 및 도 6a와 관련하여 상술한 제1 및 제2 셀프-테스트 모드 구성들을 위한 전압 방정식(voltage equation)들을 볼 때, 신호(222)의 진폭(즉, 신호(222)의 두 상태들의 진폭)이 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이의 관련된 레지스턴스(resistance)들이라는 것이 명백해질 것이다. 하나 이상의 수직 홀 엘리먼트가 신호(222)의 두 상태들 각각을 생성하기 위해 사용될 때, 수직 홀 엘리먼트들 중에서 하나의 레지스턴스 이상(abnormality of resistance)은 신호(222)의 상기 상태들 중의 하나의 일부에서 편차(deviation)로서 나타날 수 있다. 그러나, 오직 하나의 수직 홀 엘리먼트가 신호(222)의 두 상태들 각각을 생성하기 위해 사용될 때, 수직 홀 엘리먼트의 레지스턴스 이상은 신호(222)의 전체 상태들 모두의 진폭 편차(deviation in amplitude)로서 나타날 수 있다. 게다가, 신호(222)의 두 상태들 각각을 생성하기 위해 2개의 수직 홀 엘리먼트들이 사용될 때, 수직 홀 엘리먼트들 중에서 하나의 레지스턴스 이상은 신호(222)의 전체 상태들 중에서 하나의 진폭 편차로서 나타날 수 있다.
도 3의 자기장 센서(70)의 회로 모두를 셀프-테스트 모드로 테스트하는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 셀프-테스트 모드 구성들의 사용은 실제 자기장 없이 생성될 구형파 신호(222)를 고려한다는 것은 자명하다. 이 때, 상기 구형파 신호(222)는 외부 자기장을 검출하는 도 3의 CVH 검출 엘리먼트(72)를 나타낼 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 셀프-테스트 모드 구성들의 사용은 테스트될 CVH 검출 엘리먼트 뿐만 아니라, 테스트될 도 3의 x-y 방향 컴포넌트 회로(90)까지도 고려한다.
신호(222)의 위상은 CVH 검출 엘리먼트(72) 내의 수직 홀 엘리먼트들의 개수에 상응하는 개수의 스텝(step)들에서 달라질 수 있다. 이것은 제1 셀프-테스트 모드 구성에서 수직 홀 엘리먼트들 중에서 어느 것들(하나 이상의 수직 홀 엘리먼트들)이 연결되는지 선택하고, 제2 셀프-테스트 모드 구성에서 수직 홀 엘리먼트들 중에서 어느 것들(하나 이상의 수직 홀 엘리먼트들)이 연결되는지를 선택함으로써 이루어진다. 신호(222)의 위상은 CVH 검출 엘리먼트(72)에 의해 검출된 외부 자기장의 각도를 나타내기 때문에, 복수의 서로 다른 시뮬레이션된(simulated) 각도들이 테스트될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 도 5 또는 도 6의 제1 및 제2 셀프-테스트 모드 구성 중에서 오직 하나 또는 다른 하나만 각각 사용하는 것이 가능하다. 이러한 실시예들에서, 전류(It)는 도 7의 신호(222)와 같은 구형파를 생성하기 위해 2개의 값들 사이에서 교번될 수 있다. 비구형(non-square) 신호를 생성하기 위해 전류(It)의 2개 이상의 값들이 사용될 수도 있다.
몇몇 실시예들(특히, 제1 및 제2 셀프-테스트 모드 구성들에서 한번에 1개(또는, 2개)의 수직 홀 엘리먼트를 채용하는 실시예들)에서, 출력 전압 레벨은 레지스턴스들이 도 5 및 도 6에 도시된 CVH 검출 엘리먼트의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이의 레지스턴스들을 나타낸다. 따라서, 셀프-테스트 프로세서(166)에 의해 도 3의 x-y 크기 신호(136a) 내에서 검출된 CVH 검출 엘리먼트(72)의 수직 홀 엘리먼트들 간의 전압 변화들은 기 설정된 레지스턴스 한계들의 범위 밖(즉, 패일된 CVH 검출 엘리먼트를 나타냄)에 있는 레지스턴스들을 식별하기 위해 사용될 수 있다.
신호(222)가 0볼트에 대하여 비대칭적으로 도시되어 있다. 선호되는 실시예에서, 신호(222)는 0볼트에 대하여 대칭이다.
도 8 및 도 10은 컴퓨터 프로세서(예를 들어, 도 3의 셀프-테스트 프로세서(166))에 구현 가능한 아래에 설명될 기술에 상응하는 순서도들을 보여주고 있다. 여기서 "프로세싱 블록들"로 지시되는 직사각형 형태 엘리먼트들(예를 들어, 도 8의 엘리먼트(244))은 컴퓨터 소프트웨어 명령어들 또는 명령어들의 그룹들을 나타낸다. 여기서 "결정 블록들"로 지시되는 다이아몬드 형태 엘리먼트들(예를 들어, 도 8의 엘리먼트(260))은 프로세싱 블록들에 의해 나타내어진 컴퓨터 소프트웨어 명령어들의 실행에 영향을 미치는 컴퓨터 소프트웨어 명령어들 또는 명령어들의 그룹들을 나타낸다.
또는, 프로세싱 및 결정 블록들은 디지털 신호 프로세서 또는 어플리케이션 특정 집적 회로(application specific integrated circuit; ASIC)와 같은 기능적으로 동등한 회로들에 의해 수행되는 단계들을 나타낸다. 순서도들이 특정한 프로그래밍 언어의 신택스(syntax)를 묘사하는 것은 아니다. 오히려, 순서도들은 특정한 기기의 요구되는 프로세싱을 수행하기 위해 컴퓨터 소프트웨어를 생성하거나 또는 회로들을 제조하기 위해 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 요구하는 기능 정보를 나타낸다. 다만, 변수(variable)들과 루프(loop)들의 초기화, 임시 변수들의 사용 등과 같은 많은 일반적인(routine) 프로그램 엘리먼트들은 도시되지 않았음을 알아야 할 것이다. 한편, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 여기에 달리 나타나 있지 않는 한, 설명된 블록들의 특정 시퀀스는 오직 예시적인 것에 불과하고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 선에서 변경될 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 달리 설명되지 않는 한, 후술될 블록들은 순서가 없다(unordered). 즉, 가능한 한 상기 단계들은 편리하거나 원하는 순서대로 수행될 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1 및 제2 셀프-테스트 모드 구성들 사이에서 도 3의 CVH 검출 엘리먼트(72)를 시퀀싱하는 방법은 초기화 단계들(242)을 포함한다.
블록(244)에서, 도 3의 CVH 검출 엘리먼트(72) 내의 시작(starting) 수직 홀 엘리먼트가 선택된다.
블록(246)에서, 테스트 각도 값이 선택된다. 상기 테스트 각도 값은 CVH 검출 엘리먼트(72)의 위치에 대한 자기장의 각도를 나타내고, 이것은 프로세스(240)의 셀프-테스트 모드에 의해 나타내어질 수 있다.
블록(248)에서, +180 테스트 각도 값이 연산된다. 상기 +180 테스트 각도 값은 블록(246)에서 선택된 테스트 각도 값의 최상위 비트(most significant bit; MSB)를 반전시킴으로써 연산될 수 있다.
블록(250)에서, 테스트 전류가 제1 수직 홀 엘리먼트에서 가산된다. 다시 말하면, 도 6 및 도 6a의 전류 소스(216)가 도 6 및 도 6a에 도시된 제2 셀프-테스트 모드 구성에서 사용된다. 여기서, 전류 소스(216)의 값은 I+It이다.
블록(252)에서, 카운터가 0으로 클리어된다(cleared).
블록(254)에서, 프로세스(240)는 예를 들어, 스위칭 회로(74)와 관련된 CVH 검출 엘리먼트(72) 주위의 시퀀싱에 상응하는 스위치 제어 신호들(82a)에서 스위칭 클럭 에지(switching clock edge)를 기다린다.
블록(256)에서, 선택적으로, 블록(254)에서의 스위칭 클럭 에지의 검출에 따라, 프로세스(240)는 다음 수직 홀 엘리먼트로 이동할 수 있다.
블록(258)에서, 블록(252)에서 클리어된 카운터는 1씩 증가한다.
블록(260)에서, 카운트 값(즉, 카운터 내의 값)이 블록(246)에서 선택된 테스트 각도 값보다 크고, 카운트 값이 블록(248)에서 계산된 +180 테스트 각도 값보다 작으면, 프로세스(240)는 블록(262)으로 진행한다.
블록(262)에서, 셀프-테스트 모드가 도 3의 스위칭 회로(76)의 동작에 의해 도 5 및 도 5a와 관련하여 상술한 제1 셀프-테스트 모드 구성으로 변경된다. 여기서, 테스트 전류(It)가 감산되고, 전류 소스(214)는 전류 값(I-It)을 갖는다. 이후, 프로세스는 블록(254)로 돌아가고, 스위칭 클럭의 다음 에지를 기다린다.
블록(260)에서, 카운트 값(즉, 카운터 내의 값)이 블록(246)에서 선택된 테스트 각도 값보다 크지 않고, 카운트 값이 블록(248)에서 계산된 +180 테스트 각도 값보다 작지 않으면, 프로세스는 블록(264)으로 진행한다. 블록(264)에서, 테스트 전류(It)가 더해지고, 이것은 도 6 및 도 6a에 따른 제2 셀프-테스트 모드 구성을 만들거나 계속한다.
상기 방법(240)은 블록(246)에서 테스트 각도 값의 서로 다른 값들을 선택함으로써 반복적으로 동작될 수 있다. 또는, 전체 셀프-테스트가 하나의 테스트 각도 값으로 수행될 수 있다. 다만, 오직 하나의 테스트 각도 값으로 도 3의 전체 자기장 센서(70)가 테스트될 수는 없다.
블록(256)이 생략되면, 상기 방법(240)의 전체 셀프-테스트가 도 3의 CVH 검출 엘리먼트(72)의 수직 홀 엘리먼트들 중에서 오직 하나만 이용하여 수행된다.
도 8의 방법(240)는 도 9와 관련하여 아래에서 도식적으로 설명된다.
도 9를 참조하면, 홀 스위칭 클럭은 CVH 검출 엘리먼트(72)의 주위에서 시퀀스로 스텝하는 도 3의 스위칭 회로(74)의 스위칭 동작에 상응하는 도 3의 스위칭 제어 신호들(82a) 중의 하나를 나타낸다.
카운트 값들은 블록들(252, 258)에서 도 8과 관련하여 상술한 카운터 내의 값들에 상응한다.
테스트 각도 값들은 도 8과 관련하여 상술한 테스트 각도 값에 상응한다. 상기 테스트 각도 값은 도 8과 관련하여 상술한 바와 같이 변경될 수 있다. 이러한 테스트 각도 값이 시간(ta)에서 2의 값에서 3의 값으로 변경되는 것이 도면에 도시되어 있다. 이러한 변경은 CVH 검출 엘리먼트에 대하여 회전하는 도 3의 CVH 검출 엘리먼트(72)에서의 시뮬레이션된 자기장을 나타낸다.
테스트 전류 신호는 테스트 전류(It)가 도 6 및 도 6a에 따른 제2 셀프-테스트 모드 구성에서 가산(add)되거나, 또는 도 5 및 도 6a에 따른 제1 셀프-테스트 모드 구성에서 감산(subtract)될 때의 시간들을 나타낸다.
도 7과 관련된 상기 설명으로부터, 도 3의 신호(92a)가 도 9에 도시된 테스트 전류 신호의 위상에 상응하는 위상 관계(phase relationship)를 갖는다는 것을 이해해야 한다.
도 8의 방법(240)에 대하여 도 9에 도시된 값들을 맵핑(mapping)함으로써, 도 9의 신호들이 상기 방법(240)에 상응한다는 것을 알 수 있다.
도 10을 참조하면, 방법(300)은 테스트 각도 값이 예를 들어, 0의 값을 갖도록 초기화될 수 있는 단계(302)에서 시작한다. 다시, 테스트 각도 값은 도 3의 CVH 검출 엘리먼트(72)에 의해 검출된 시뮬레이션된 자기장의 각도에 상응한다.
블록(304)에서, x-y 크기가 예를 들어, 도 3의 x-y 방향 컴포넌트 회로(90)에 의해 측정될 수 있다. 특히, x-y 크기 신호(136a)가 생긴다. 상기 크기를 측정하기 위하여, 도 3의 스위칭 회로(74)는 CVH 검출 엘리먼트(72)의 수직 홀 엘리먼트들을 거쳐 시퀀스한다.
블록(306)에서, 블록(304)에서 측정된 x-y 크기가 예를 들어, 도 3의 셀프-테스트 프로세서(166)에 의해 검사된다. 블록(304)에서, x-y 크기가 기 설정된 받아들여질 수 있는 크기 한계들의 범위 내에 있으면, 상기 프로세스는 블록(308)로 진행한다.
블록(308)에서, 측정된 시작 각도를 정하기 위하여 x-y 각도 값(즉, 도 3의 신호(100a))이 측정된다.
블록(310)에서, 테스트 각도 값이 증가된다.
블록(312)에서, x-y 크기(즉, 도 3의 x-y 크기 신호(136a))가 다시 측정된다.
블록(314)에서, 블록(312)에서 측정된 x-y 크기가 예를 들어, 도 3의 셀프-테스트 프로세서(166)에 의해 검사된다. 블록(314)에서, 블록(312)에서 측정된 x-y 크기가 기 설정된 받아들여질 수 있는 크기 한계들의 범위 내에 있으면, 상기 프로세스는 블록(316)으로 진행한다.
블록(316)에서, x-y 각도 값(즉, 도 3의 신호(100a))이 측정된다. x-y 각도 값을 측정하기 위하여, 도 3의 스위칭 회로(74)가 CVH 검출 엘리먼트(72)의 수직 홀 엘리먼트들을 거쳐 시퀀스한다.
블록(318)에서, 블록(316)에서 측정된 측정 각도가 예를 들어, 도 3의 셀프-테스트 프로세서(166)에 의해 검사된다. 블록(318)에서, 측정 각도가 기 설정된 특정 각도 한계들의 범위 내에 있으면, 상기 프로세스는 블록(320)으로 계속된다.
블록(320)에서, 고려되어야 하는 더 많은 테스트 각도 값들이 있는지 여부가 결정된다. 상기 방법(300)은 CVH 검출 엘리먼트(72)에 대한 시뮬레이션된 자기장의 대략 360도만큼의 회전에 상응하는 테스트 각도 값들을 사용할 수 있다. 그러나, 다른 몇몇 실시예들에서, 셀프-테스트는 계속할 수 있고, 여러 번의 360도 회전들을 통해 CVH 검출 엘리먼트(72)에 대한 자기장의 회전을 시뮬레이션할 수 있다. 블록(320)에서, 고려되어야 할 더 많은 테스트 각도 값들이 있다면, 상기 방법(300)은 예를 들어, 블록(310)으로 돌아갈 수 있다.
블록(306, 314, 318)에서 상기 테스트들 중의 어느 것이 패일하면, 상응하는 블록들(322, 324, 326)에서 패일 플래그(fail flag)가 설정될 수 있고, 이것은 도 3의 셀프-테스트 신호(166a)에 상응할 수 있다. 몇몇 다른 실시예들에서, 블록(322, 324, 326)의 패일 클래그는 서로 다른 패일 플래그들일 수 있다. 이 경우, 도 3의 셀프-테스트 신호(166a)는 블록들(306, 314, 318)의 테스트들 중에서 패일된 것을 나타낼 수 있다.
상기 방법(300)은 CVH 검출 엘리먼트(72)에 의해 검출된 시뮬레이션된 자기장의 회전을 제공한다. 셀프-테스트 방법(300)이 어떠한 자기장의 사용 없이도 도 3의 자기장 센서(70)의 모두 또는 거의 모두의 셀프-테스트를 고려한다는 것을 알아야 한다.
도 11을 참조하면, 회로(350)는 도 3의 전류 소스들(84)을 제공할 수 있다. 또한, 회로(350)는 도 5 및 도 5a와 도 6 및 도 6a이 제1 및 제2 셀프-테스트 모드 구성들에서 각각 사용되는 전류 소스들을 제공할 수 있다.
회로(350)는 전류 싱크를 포함할 수 있다. 전류 싱크는 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor; FET)(358)의 증폭기(352) 및 피드백 구성으로 연결된 저항(360)을 포함한다. 전계 효과 트랜지스터들(362, 364, 366, 368)로 이루어진 복수의 전류 미러들은 다른 전류들을 제공한다. 도 5, 도 5a, 도 6 및 도 6a를 간단하게 참조하면, 제1 및 제2 셀프-테스트 모드 구성들을 생성하기 위해 전류들(I, +It, -It)이 필요하다는 것을 이해할 것이다.
전계 효과 트랜지스터(366)는 전류(I)를 제공할 수 있다.
FET 스위치들(370, 372, 374, 376)은 전류(+It)와 전류(-It)를 제공하기 위해 선택적으로 닫혀(closed) 진다.
제1 및 제2 셀프-테스트 모드 구성들이 도시되고 상술되었지만, 몇몇 실시예들에서, 도 7과 관련하여 상술된 바와 같이, 제1 및 제2 셀프-테스트 모드 구성들 중에서 오직 하나만이 사용되고, 전류(It)가 2개 이상의 값들 사이에서 교번한다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 상기 설명으로부터, 셀프-테스트가 도 3의 CVH 검출 엘리먼트(72) 내의 여러 수직 홀 엘리먼트들을 채용(예를 들어, 하나의 수직 홀 엘리먼트를 포함하거나 수직 홀 엘리먼트들 모두를 포함함)할 수 있음은 명백하다.
상술한 셀프-테스트 기능들은 언제든지(예를 들어, 제조 시에 또는 도 3의 자기장 센서(70)가 어플리케이션에 설치될 때) 실행될 수 있다. 설치될(installed) 때, 이따금(예를 들어, 분(minute) 당 한번 또는 시간(time) 당 한번) 셀프-테스트를 수행하는 것은 바람직할 수 있다.
여기에 인용되는 모든 참조 문헌들은 그 전체로 여기에 참조로서 병합된다.
본 특허의 내용인 다양한 개념들, 구조들 및 기술들을 설명하기 위한 본 발명의 설명된 선호되는 실시예들로부터, 이러한 개념들, 구조들 및 기술들을 병합하는 다른 실시예들이 사용될 수 있음은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이제 명백해질 것이다. 그러므로, 본 특허의 범위는 설명된 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 아래 청구항들의 사상 및 범위에 의해서만 한정되어야 함을 이해하여야 한다.

Claims (40)

  1. 기판의 공통 임플란트 영역 상부에 배치된 복수의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 및 상기 수직 홀 엘리먼트 컨택들 중에서 선택된 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 각 그룹으로 각각 이루어진 복수의 수직 홀 엘리먼트들을 포함한 원형 수직 홀 검출 엘리먼트(circular vertical Hall sensing element);
    복수의 연결 노드들을 포함하고, 상기 연결 노드들의 일부가 상기 홀 엘리먼트 컨택들에 연결된 스위칭 네트워크; 및
    상기 연결 노드들의 다른 일부가 연결되는 복수의 구동 회로들을 포함하고,
    상기 스위칭 네트워크는 상기 구동 회로들을 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 적어도 제1 하나의 선택된 수직 홀 엘리먼트 컨택들에 연결하고, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나와 관련된 제1 셀프-테스트 모드 구성 및 노멀 모드 구성으로 스위칭시키며,
    상기 노멀 모드 구성일 때, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이에서 자기장에 응답하는 노멀 모드 전압을 제공하고,
    상기 제1 셀프-테스트 모드 구성일 때, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 각 선택된 쌍 사이에서 제1 셀프-테스트 전압을 제공하며,
    상기 제1 셀프-테스트 전압은 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이의 레지스턴스와 각각 관련되고,
    상기 제1 셀프-테스트 전압은 상기 자기장에 응답하여 변경되지 않거나 또는 상기 자기장에 응답하여 상기 노멀 모드 전압보다 작게 변경되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 네트워크는 상기 구동 회로들로의 연결을 변경함으로써 상기 제1 셀프-테스트 모드 구성을 제2 셀프-테스트 모드 구성으로 변경하고,
    상기 제2 셀프-테스트 모드 구성일 때, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 상기 각 선택된 쌍 사이에서 제2 셀프-테스트 전압을 제공하며,
    상기 제2 셀프-테스트 전압은 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이의 상기 레지스턴스와 각각 관련되고,
    상기 제2 셀프-테스트 전압은 상기 자기장에 응답하여 변경되지 않거나 또는 상기 자기장에 응답하여 상기 노멀 모드 전압보다 작게 변경되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 셀프-테스트 전압과 상기 제2 셀프-테스트 전압은 바이어스 전압에 대하여 서로 상반되는 전압들인 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭 네트워크에 연결되는 셀프-테스트 프로세서를 더 포함하고,
    상기 셀프-테스트 프로세서는 상기 스위칭 네트워크로 하여금 시뮬레이션된 자기장의 시뮬레이션된 회전을 만들기 위해 선택된 서로 다른 시간들에서 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나에 상기 제1 및 제2 셀프-테스트 모드 구성들을 제공하게 하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 스위칭 네트워크는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 각각으로 스위칭하고, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 각 하나와 관련된 상기 노멀 모드 구성, 상기 제1 셀프-테스트 모드 구성 및 상기 제2 셀프-테스트 모드 구성을 생성하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 네트워크는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 적어도 제2 하나로 스위칭하고, 상기 구동 회로들로의 연결을 변경함으로써 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나와 관련된 상기 노멀 모드 구성 및 제2 셀프-테스트 모드 구성으로 스위칭하며,
    상기 노멀 모드 구성일 때, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나가 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이에서 자기장에 응답하는 노멀 모드 전압을 제공하고,
    상기 제2 셀프-테스트 모드 구성일 때, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 각 선택된 쌍 사이에서 제2 셀프-테스트 전압을 제공하며,
    상기 제2 셀프-테스트 전압은 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이의 레지스턴스와 각각 관련되고,
    상기 제2 셀프-테스트 전압은 상기 자기장에 응답하여 변경되지 않거나 또는 상기 자기장에 응답하여 상기 노멀 모드 전압보다 작게 변경되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제1 셀프-테스트 전압과 상기 제2 셀프-테스트 전압은 바이어스 전압에 대하여 서로 상반되는 전압들인 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 스위칭 네트워크에 연결되는 셀프-테스트 프로세서를 더 포함하고,
    상기 셀프-테스트 프로세서는 상기 스위칭 네트워크로 하여금 시뮬레이션된 자기장의 시뮬레이션된 회전을 만들기 위해 선택된 서로 다른 시간들에서 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나에 상기 제1 셀프-테스트 모드 구성을 제공하고, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나에 상기 제2 셀프-테스트 모드 구성을 제공하게 하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 스위칭 네트워크는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 각각으로 스위칭하고, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 각 하나와 관련된 상기 노멀 모드 구성, 상기 수직 홀 엘리먼트들의 제1 일부와 관련된 상기 제1 셀프-테스트 모드 구성 및 상기 수직 홀 엘리먼트들의 제2 일부와 관련된 상기 제2 셀프-테스트 모드 구성을 생성하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나는 제1 수직 홀 엘리먼트를 포함하고, 상기 제1 수직 홀 엘리먼트는 상기 수직 홀 엘리먼트 컨택들 중에서 제1 수직 홀 엘리먼트 컨택, 상기 제1 수직 홀 엘리먼트 컨택과 인접한 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택, 상기 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택과 인접한 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택, 상기 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택과 인접한 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택 및 상기 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택과 인접한 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택을 포함하며,
    상기 제1 셀프-테스트 모드 구성일 때, 상기 제1 수직 홀 엘리먼트 컨택은 기준 전압에 연결되고, 상기 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택은 상기 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택에 연결되며, 각각은 상기 구동 회로들로부터 제1 전류를 수신하기 위해 연결되고, 상기 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택은 상기 구동 회로들로부터 제2 전류를 수신하기 위해 연결되며, 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택은 상기 기준 전압에 연결되고, 상기 제1 셀프-테스트 전압은 상기 제2 및 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이 및 상기 제4 및 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이에서 생기는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제2 전류는 테스트 전류 값과 동일한 값을 갖고, 상기 제1 전류는 바이어스 전류 값과 상기 테스트 전류 값의 차이와 동일한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 바이어스 전류 값과 상기 테스트 전류 값은 기 설정된 전압 범위 내에 있는 상기 제1 셀프-테스트 전압을 만들기 위해 선택되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 제2 전류의 방향이 반전되어 제1 시간에서 상기 제1 셀프-테스트 전압을 제공하고, 제2 시간에서 제2 셀프-테스트 전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 바이어스 전류 값과 상기 테스트 전류 값은 기 설정된 전압 범위 내에 있는 상기 제1 및 제2 셀프-테스트 전압들을 만들기 위해 선택되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 노멀 모드 구성은 제1, 제2, 제3 및 제4 노멀 모드 구성들을 포함하여 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 초핑을 제공하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 원형 수직 홀 검출 엘리먼트로부터 출력되는 출력 신호를 나타내는 신호를 수신하는 x-y 방향 컴포넌트 회로를 더 포함하고,
    상기 x-y 방향 컴포넌트 회로는 상기 원형 수직 홀 검출 엘리먼트에 의해 검출된 자기장의 방향을 나타내는 x-y 각도 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 x-y 각도 신호를 수신하는 셀프-테스트 프로세서를 더 포함하고,
    상기 셀프-테스트 프로세서는 상기 x-y 각도 신호에 따라 패일 플래그 값(fail flag value)을 생성하며,
    상기 패일 플래그 값은 선택된 한계들의 범위 밖에 있는 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 x-y 방향 컴포넌트 회로는 상기 자기장의 크기를 나타내는 x-y 크기 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 x-y 각도 신호 또는 상기 x-y 크기 신호 중의 적어도 하나를 수신하는 셀프-테스트 프로세서를 더 포함하고,
    상기 셀프-테스트 프로세서는 상기 x-y 각도 신호 또는 상기 x-y 크기 신호 중의 적어도 하나에 따른 패일 플래그 값을 생성하며,
    상기 패일 플래그 값은 각각 선택된 한계들의 범위 밖에 있는 상기 x-y 각도 신호 또는 상기 x-y 크기 신호 중의 적어도 하나를 나타내는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 원형 수직 홀 검출 엘리먼트로부터 출력되는 출력 신호를 나타내는 신호를 수신하는 x-y 방향 컴포넌트 회로를 더 포함하고,
    상기 x-y 방향 컴포넌트 회로는 상기 자기장의 크기를 나타내는 x-y 크기 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 x-y 크기 신호를 수신하는 셀프-테스트 프로세서를 더 포함하고,
    상기 셀프-테스트 프로세서는 상기 x-y 크기 신호에 따라 패일 플래그 값을 생성하며,
    상기 패일 플래그 값은 선택된 한계들의 범위 밖에 있는 상기 x-y 크기 신호를 나타내는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  22. 기판의 공통 임플란트 영역 상부에 배치된 복수의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 및 상기 수직 홀 엘리먼트 컨택들 중에서 선택된 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 각 그룹으로 각각 이루어진 복수의 수직 홀 엘리먼트들을 포함한 원형 수직 홀 검출 엘리먼트(circular vertical Hall sensing element)를 가진 자기장 센서를 위하여, 복수의 구동 회로들을 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 적어도 제1 하나의 선택된 수직 홀 엘리먼트 컨택들에 연결시키는 단계를 포함하고,
    상기 구동 회로들을 연결시키는 단계는
    제1 선택된 시간에서 상기 연결들을 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나와 관련된 노멀 모드 구성으로 스위칭시키는 단계; 및
    제2 선택된 시간에서 상기 연결들을 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나와 관련된 제1 셀프-테스트 모드 구성으로 스위칭시키는 단계를 포함하며,
    상기 노멀 모드 구성일 때, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이에서 자기장에 응답하는 노멀 모드 전압을 제공하고,
    상기 제1 셀프-테스트 모드 구성일 때, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 각 선택된 쌍 사이에서 제1 셀프-테스트 전압을 제공하며,
    상기 제1 셀프-테스트 전압은 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이의 레지스턴스와 각각 관련되고,
    상기 제1 셀프-테스트 전압은 상기 자기장에 응답하여 변경되지 않거나 또는 상기 자기장에 응답하여 상기 노멀 모드 전압보다 작게 변경되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    제3 선택된 시간에서 상기 연결들을 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나와 관련된 제2 셀프-테스트 모드 구성으로 스위칭시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 제2 셀프-테스트 모드 구성일 때, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 상기 각 선택된 쌍 사이에서 제2 셀프-테스트 전압을 제공하며,
    상기 제2 셀프-테스트 전압은 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이의 상기 레지스턴스와 관련되고,
    상기 제2 셀프-테스트 전압은 상기 자기장에 응답하여 변경되지 않거나 또는 상기 자기장에 응답하여 상기 노멀 모드 전압보다 작게 변경되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 제1 셀프-테스트 전압과 상기 제2 셀프-테스트 전압은 바이어스 전압에 대하여 서로 상반되는 전압들인 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나를 상기 제1 셀프-테스트 모드 구성으로 스위칭시키는 단계; 및
    상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나를 시뮬레이션된 자기장의 시뮬레이션된 회전을 만들기 위해 선택된 서로 다른 시간들에서 상기 제2 셀프-테스트 모드 구성으로 스위칭시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 방법.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 구동 회로들을 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 적어도 제2 하나의 선택된 수직 홀 엘리먼트 컨택들에 연결시키는 단계; 및
    제4 선택된 시간에서 상기 연결들을 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나와 관련된 제2 셀프-테스트 모드 구성으로 스위칭시키는 단계를 포함하고,
    상기 구동 회로들을 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나의 상기 선택된 수직 홀 엘리먼트 컨택들에 연결시키는 단계는
    제3 선택된 시간에서 상기 연결들을 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나와 관련된 상기 노멀 모드 구성으로 스위칭시키는 단계를 포함하며,
    상기 노멀 모드 구성일 때, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이에서 자기장에 응답하는 노멀 모드 전압을 제공하고,
    상기 제2 셀프-테스트 모드 구성일 때, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나는 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들의 각 선택된 쌍 사이에서 제2 셀프-테스트 전압을 제공하며,
    상기 제2 셀프-테스트 전압은 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제2 하나의 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이의 레지스턴스와 각각 관련되고,
    상기 제2 셀프-테스트 전압은 상기 자기장에 응답하여 변경되지 않거나 또는 상기 자기장에 응답하여 상기 노멀 모드 전압보다 작게 변경되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 방법.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 제1 셀프-테스트 전압과 상기 제2 셀프-테스트 전압은 바이어스 전압에 대하여 서로 상반되는 전압들인 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 방법.
  28. 제 26 항에 있어서, 상기 구동 회로들을 연결시키는 단계는
    상기 수직 홀 엘리먼트들의 제1 일부와 관련된 상기 제1 셀프-테스트 모드 구성을 생성하는 단계; 및
    시뮬레이션된 자기장의 시뮬레이션된 회전을 만들기 위해 선택된 서로 다른 시간들에서 상기 수직 홀 엘리먼트들의 제2 일부와 관련된 상기 제2 셀프-테스트 모드 구성을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 방법.
  29. 제 22 항에 있어서, 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나는 제1 수직 홀 엘리먼트를 포함하고, 상기 제1 수직 홀 엘리먼트는 상기 수직 홀 엘리먼트 컨택들 중에서 제1 수직 홀 엘리먼트 컨택, 상기 제1 수직 홀 엘리먼트 컨택에 인접한 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택, 상기 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택에 인접한 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택, 상기 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택에 인접한 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택 및 상기 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택에 인접한 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택을 포함하며,
    상기 제1 셀프-테스트 모드 구성일 때, 상기 제1 수직 홀 엘리먼트 컨택을 기준 전압에 연결시키는 단계;
    상기 제2 수직 홀 엘리먼트 컨택을 상기 제4 수직 홀 엘리먼트 컨택에 연결시키고, 제1 전류를 수신하기 위해 각각을 연결시키는 단계;
    제2 전류를 수신하기 위해 상기 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택을 연결시키는 단계; 및
    상기 제5 수직 홀 엘리먼트 컨택을 상기 기준 전압에 연결시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 셀프-테스트 전압은 상기 제2 및 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이 및 상기 제4 및 제3 수직 홀 엘리먼트 컨택들 사이에서 생기는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 제2 전류는 테스트 전류 값과 동일한 값을 갖고, 상기 제1 전류는 바이어스 전류 값과 상기 테스트 전류 값의 차이와 동일한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 방법.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 바이어스 전류 값과 상기 테스트 전류 값은 기 설정된 전압 범위 내에 있는 상기 제1 셀프-테스트 전압을 만들기 위해 선택되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 방법.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 제2 전류의 방향을 반전시켜 제1 시간에서 상기 제1 셀프-테스트 전압을 제공하고, 제2 시간에서 제2 셀프-테스트 전압을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 방법.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 바이어스 전류 값과 상기 테스트 전류 값은 기 설정된 전압 범위 내에 있는 상기 제1 및 제2 셀프-테스트 전압들을 만들기 위해 선택되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 방법.
  34. 제 22 항에 있어서, 상기 노멀 모드 구성은 제1, 제2, 제3 및 제4 노멀 모드 구성들을 포함하여 상기 수직 홀 엘리먼트들 중의 상기 적어도 제1 하나의 초핑을 제공하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 방법.
  35. 제 22 항에 있어서,
    상기 원형 수직 홀 검출 엘리먼트에 의해 검출된 자기장의 방향을 나타내는 x-y 각도 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 x-y 각도 신호에 따라 패일 플래그 값을 생성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 패일 플래그 값은 선택된 한계들의 범위 밖에 있는 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 방법.
  37. 제 22 항에 있어서,
    상기 자기장의 크기를 나타내는 x-y 크기 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    x-y 각도 신호 또는 상기 x-y 크기 신호 중의 적어도 하나에 따라 패일 플래그 값을 생성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 패일 플래그 값은 각각 선택된 한계들의 범위 밖에 있는 상기 x-y 각도 신호 또는 상기 x-y 크기 신호 중의 적어도 하나를 나타내는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 방법.
  39. 제 35 항에 있어서,
    상기 자기장의 크기를 나타내는 x-y 크기 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 x-y 크기 신호에 따라 패일 플래그 값을 생성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 패일 플래그 값은 선택된 한계들의 범위 밖에 있는 상기 x-y 크기 신호를 나타내는 것을 특징으로 하는 자기장 센서의 셀프-테스트 방법.
KR1020147000383A 2011-06-08 2012-05-02 원형 수직 홀 검출 엘리먼트를 셀프-테스트하거나 및/또는 원형 수직 홀 검출 엘리먼트를 사용한 자기장 센서를 셀프-테스트하기 위한 구성들 KR101890610B1 (ko)

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