KR101893932B1 - 대상체의 회전 각도 및 회전 속도를 나타내는 출력 신호를 제공하는 자기장 센서 - Google Patents

대상체의 회전 각도 및 회전 속도를 나타내는 출력 신호를 제공하는 자기장 센서 Download PDF

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마이클 씨. 두구에
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Abstract

자기장 센서 및 이에 사용되는 방법은 물체의 회전의 각도를 나타내는 각도 단위로의 출력 신호 및 대상체의 회전의 속도를 나타내는 속도 단위로의 출력 신호도 제공한다. 전력 제어 회로는 감지된 상기 물체의 회전 속도에 따라 자기장 센서를 온 및 오프로 순환시킬 수 있다.

Description

대상체의 회전 각도 및 회전 속도를 나타내는 출력 신호를 제공하는 자기장 센서{A MAGNETIC FIELD SENSOR THAT PROVIDES AN OUTPUT SIGNAL REPRESENTATIVE OF AN ANGLE OF ROTATION AND A SPEED OF ROTATION OF A TARGET OBJECT}
본 발명은 대체로 자기장 센서들에 관한 것이며, 보다 상세하게는 대상체의 회전 각도와 회전 속도를 나타내는 출력 신호를 제공할 수 있는 자기장 센서에 관한 것이다.
자기장 센싱 요소들은 다양한 응용들에 사용될 수 있다. 하나의 응용에 있어서, 자기장 센싱 요소는 자기장의 방향, 즉 상기 자기장의 방향의 각도를 검출하는 데 사용될 수 있다. 다른 하나의 응용에 있어서, 자기장 센싱 요소는 전기적인 전류를 감지하는 데 사용될 수 있다. 전류 센서의 한 가지 유형은 전류를 통하는 도체에 근접하는 홀 효과(Hall effect) 자기장 센싱 요소를 이용한다.
평면형 홀(Hall) 요소들 및 수직형 홀 요소들은 자기장 센싱 요소들의 형태들로 알려져 있다. 평면형 홀 요소는 상기 평면형 홀 요소가 형성되는 기판의 표면에 직교하는 자기장에 반응하는 경향이 있다. 수직형 홀 요소는 상기 수직형 홀 요소가 형성되는 기판의 표면에 평행한 자기장에 반응하는 경향이 있다.
다른 형태들의 자기장 센싱 요소들도 알려져 있다. 예를 들면, 복수의 수직형 홀 요소들을 포함하는 이른바 "원형 수직 홀(circular vertical Hall: CVH)" 센싱 요소가 알려져 있고, 2008년 5월 28일에 출원되고, PCT 공개 제WO 2008/145662호로 영어로 공개된 PCT 특허 출원 제PCT/EP2008/056517호(발명의 명칭: "평면 내의 자기장의 방향을 측정하기 위한 자기장 센서(Magnetic Field Sensor for Measuring Direction of a Magnetic Field in a Plane)")에 기재되어 있으며, 이 출원과 공개는 여기에 참조로 포함된다. 상기 CVH 센싱 요소는 기판 내의 공통 원형 주입 영역에 대해 정렬되는 수직형 홀 요소들의 원형 배열이다. 상기 CVH 센싱 요소는 상기 기판의 평면 내의 자기장의 방향(즉, 각도)(및 선택적으로는 강도)을 감지하는 데 사용될 수 있다.
다양한 변수들이 자기장 센싱 요소들과 자기장 센싱 요소들을 이용하는 자기장 센서들을 특징짓는다. 이들 변수들은, 상기 자기장 센싱 요소에 의해 겪는 자기장의 변화에 반응하는 자기장 센싱 요소의 출력 신호 내의 변화인 감도(sensitivity)와 상기 자기장에 직접 비례하여 상기 자기장 센싱 요소의 출력 신호의 변화에 대한 정도인 선형성(linearity)을 포함한다. 이들 변수들은 또한 include 상기 자기장 센싱 요소가 0의 자기장을 겪을 때에 0의 자기장을 나타내지 않는 상기 자기장 센싱 요소로부터의 출력 신호에 의해 특징지어지는 오프셋(offset)을 포함한다.
전술한 CVH 센싱 요소는 관련된 회로들과 함께 자기장의 방향의 각도를 나타내는 출력 신호를 제공하도록 동작 가능하다. 이에 따라, 후술하는 바와 같이, 자석이 이른바 "대상체(target object)", 예를 들면, 엔진 내의 캠샤프트(camshaft) 상에 배치되거나 그렇지 않으면 연결될 경우, 상기 CVH 센싱 요소는 상기 대상체의 회전의 각도를 나타내는 출력 신호를 제공하도록 사용될 수 있다.
그렇지만 상기 CVH 센싱 요소는 자기장의 각도를 나타내는 출력 신호를 제공할 수 있는 하나의 요소, 즉 각도 센서이다. 예를 들면, 각도 센서는 복수의 별도의 수직형 홀 요소들 또는 복수의 자기저항 요소들로부터 제공될 수 있다.
바람직하게는 공통 단위들로, 예를 들면, 분당 회전수(RPM)로 자기장의 각도(즉, 대상체)와 또한 상기 대상체의 회전의 속도 모두를 나타내는 출력 신호를 제공하는 각도 센서로부터의 출력 신호를 처리할 수 있는 회로들을 제공하는 것이 요구될 수 있다.
본 발명은 자기장의 각도(즉, 대상체)와 또한 상기 대상체의 회전의 속도 모두를 바람직하게는 공통 단위들들, 예를 들면, 분당 회전수(RPM)로 나타내는 출력 신호를 제공하는 각도 센서로부터의 출력 신호를 처리할 수 있는 회로들을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 물체의 회전을 센싱하기 위한 자기장 센서는 제1 및 제2 평행한 주요 표면들을 갖는 반도체 기판을 포함한다. 상기 자기장 센서는 또한 상기 반도체 기판 상에 배치되는 복수의 자기장 센싱 요소들을 포함한다. 상기 복수의 자기장 센싱 요소들은 상기 반도체 기판의 제1 주요 표면에 평행한 x-y 평면 내의 방향 성분을 갖는 자기장에 반응하여 각 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 발생시키도록 구성된다. 상기 x-y 평면은 x-방향 및 상기 x-방향에 직교하는 y-방향을 가진다. 상기 자기장 센서는 또한, 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 나타내는 제1 중간 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 x-y 평면 내의 자기장의 방향 성분의 각도를 나타내는 상기 자기장 센서로부터의 제1 출력 신호로서 x-y 각도 신호를 발생시키도록 구성되는 x-y 방향 성분 회로를 포함한다. 상기 자기장 센서는 또한, 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 물체의 회전 속도를 나타내는 자기장 센서로부터 제2 출력 신호로서 회전 속도 신호를 발생시키도록 구성되는 회전 속도 센싱 회로를 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 자기장 센싱 요소들은 원형 수직 홀(circular vertical Hall: CVH) 구조로 정렬되며, 여기서 상기 복수의 자기장 센싱 요소의 각 하나는 상기 반도체 기판의 제1 주요 표면 내의 공통 원형 주입 영역 상에 정렬되는 상기 CVH 구조의 각 수직형 홀 요소이다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는, 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 제1 시간에서 상기 x-y 각도 신호로부터 유도되는 현재 각도 값을 저장하도록 구성되며, 상기 제1 시간 이전의 제2 시간에서 x-y 각도 신호로부터 유도되는 이전 각도 값을 저장하도록 구성되는 복수의 메모리 레지스터들을 더 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 전술한 회전 속도 센싱 회로는, 상기 현재 각도 값을 수신하도록 연결되고, 상기 이전 각도 값을 수신하도록 연결되며, 차이 값을 발생시키도록 상기 현재 각도 값을 대표하는 값과 상기 이전 각도 값을 대표하는 값 사이의 차이를 계산하도록 구성되는 감산 회로(subtraction circuit)를 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 전술한 회전 속도 센싱 회로는 상기 차이 값을 수신하도록 연결되고, 시간 값을 수신하도록 연결되며, 상기 회전 속도 신호를 발생시키도록 상기 시간 값으로 상기 차이 값을 분할하도록 구성되는 분할 회로(divide circuit)를 더 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는, 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 x-y 각도 신호로부터 유도되는 전력 제어 이전 각도 값을 저장하도록 구성되는 전력 제어 이전 각도 레지스터를 더 포함하며, 상기 전력 제어 이전 각도 값은 이전 시간에서 상기 x-y 각도 신호의 값을 대표하고, 상기 자기장 센서는, 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 현재 각도 값을 수신하도록 연결되며, 상기 전력 제어 이전 각도 값을 수신하도록 연결되고, 상기 물체의 회전의 방향을 나타내는 상기 자기장 센서로부터의 제3 출력 신호로서 방향 신호를 발생시키기 위해 상기 전력 제어 이전 각도 값과 상기 현재 각도 값을 비교하도록 구성되는 방향 검출기를 더 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는, 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 현재 각도 값을 수신하도록 연결되며, 상기 전력 제어 이전 각도 값을 수신하도록 연결되고, 적어도 0도를 가로질러 회전하는 상기 물체를 나타내는 교차 신호를 발생시키기 위해 상기 현재 각도 값과 상기 전력 제어 이전 각도 값을 비교하도록 구성되는 0도 및 180도 검출기 회로를 더 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는, 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 방향 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 교차 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 물체의 회전들의 숫자의 계수를 나타내는 상기 자기장 센서로부터의 제4 출력 신호로서 턴 계수 신호(turns count signal)를 발생시키기 위해 상기 방향 신호와 상기 교차 신호를 사용하도록 구성되는 턴 계수기 회로(turns counter circuit)를 더 포함하며, 여기서 상기 회전들의 숫자의 계수는 제1 방향으로 일어나는 상기 물체의 회전들을 더하고, 제2 방향으로 일어나는 상기 물체의 회전들을 빼서 유도된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 감산 회로는 또한 상기 방향 신호 및 상기 교차 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 감산 회로는 상기 현재 각도 값을 반전시켜 상기 현재 각도 값을 대표하는 값을 발생시키기 위하여 또는 상기 이전 각도 값을 반전시켜 상기 이전 각도 값을 대표하는 값을 발생시키기 위하여 상기 현재 각도 값 또는 상기 이전 각도 값의 적어도 하나가 반전되어야 하는 지를 확인하기 위해 상기 방향 신호 또는 상기 교차 신호의 적어도 하나를 사용하도록 구성된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 x-y 방향 성분 프로세서는, 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들의 대표하는 제2 중간 신호를 수신하도록 연결되고, 필터된 신호를 발생시키도록 구성되는 대역 통과 필터(bandpass filter)와 상기 필터된 신호를 수신하도록 연결되고, 클록 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 x-y 각도 신호를 제공하기 위해 상기 클록 신호를 상기 필터된 신호의 위상과 비교하도록 구성되는 계수하는 회로(counting circuit)를 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 필터된 신호는 상기 x-y 평면 내의 자기장의 방향 성분의 각도에 응답하여 위상을 갖는 AC 신호 성분을 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 상기 반도체 기판 상에 배치되는 전력 제어 회로를 더 포함하고, 상기 전력 제어 회로는 제1 및 제2 상태들을 갖는 타이밍 신호(timing signal)를 발생시키도록 구성되는 타이머를 포함하며, 여기서 상기 자기장 센서의 일부에 상기 타이밍 신호의 제1 상태에 응답하여 전력이 인가되고 상기 타이밍 신호의 제2 상태에 응답하여 전력이 차단된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는, 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 회전 속도 신호를 수신하도록 연결되며, 속도 문턱 값을 수신하도록 연결되고, 상기회전 속도 신호를 상기 속도 문턱 값과 비교하도록 구성되며, 상기 비교에 따라 제1 및 제2 상태들을 갖는 속도 문턱값 모드 제어 신호를 발생시키도록 구성되는 전력 제어기를 더 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 전력 제어 회로는, 상기 타이밍 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호가 상기 제1 상태에 있는 동안 상기 타이밍 신호가 상기 제1 상태에 있는 경우에 상기 자기장 센서의 일부에 전력은 인가하도록 구성되는 게이트를 더 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 수직 홀 요소들은 복수의 결합들로 구동되고 처리되고, 각 결합은 수직형 홀 요소들의 상이한 그룹을 포함하며, 각 수직 홀 요소들의 그룹은 소정의 숫자의 수직 홀 요소들을 가진다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 각 수직 홀 요소들의 그룹이 멀티플렉스되며(multiplexed), 여기서 수직형 홀 요소들의 각 그룹의 다른 하나는 다른 시간에 해당 전류를 수신하도록 연결된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 자기장 센서에 사용되는 방법은, 상기 자기장 센서 내에서, 반도체 기판 상에 배치되는 대응되는 자기장 센싱 요소들로 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 발생시키는 단계를 포함한다. 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들은 상기 반도체 기판의 제1 주요 표면에 평행한 x-y 평면 내의 방향 성분을 갖는 자기장에 반응한다. 상기 x-y 평면은 x-방향과 상기 x-방향에 직교하는 y-방향을 가진다. 상기 방법은 또한, 상기 자기장 센서 내에서, 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 대표하는 제1 중간 신호에 반응하여 상기 x-y 평면 내의 방향 성분의 각도를 나타내는 상기 자기장 센서로부터의 제1 출력 신호로서 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한, 상기 자기장 센서 내에서, 상기 x-y 각도 신호를 대표하는 신호에 반응하여 상기 물체의 회전 속도를 나타내는 상기 자기장 센서로부터의 제2 출력 신호로서 회전 속도 신호를 발생시키는 단계를 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 자기장 센싱 요소들은 원형 수직 홀(circular vertical Hall: CVH) 구조로 정렬되며, 여기서 상기 복수의 자기장 센싱 요소들의 각 하나는 상기 반도체 기판의 제1 주요 표면 내의 공통 원형 주입 영역 상에 정렬되는 상기 CVH 구조의 각 수직형 홀 요소이다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은, 상기 자기장 센서 내에서, 제1 시간에서 상기 x-y 각도 신호로부터 유도되는 현재 각도 값을 저장하는 단계와, 상기 자기장 센서 내에서, 상기 제1 시간 이전의 제2 시간에서 상기 x-y 각도 신호로부터 유도되는 이전 각도 신호를 저장하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 회전 속도 신호를 발생시키는 단계는 차이 값을 발생시키도록 상기 현재 각도 값을 대표하는 값과 상기 이전 각도 값을 대표하는 값 사이의 차이를 계산하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 회전 속도 신호를 발생시키는 단계는 상기 회전 속도 신호를 발생시키도록 상기 차이 값을 시간 값으로 분할하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은, 상기 자기장 센서 내에서, 상기 x-y 각도 신호로부터 유도되는 전력 제어 이전 각도 값을 저장하는 단계를 더 포함하고, 여기서 상기 전력 제어 이전 각도 값은 이전 시간에서 상기 x-y 각도 신호의 값을 대표하며, 상기 방법은, 상기 자기장 센서 내에서, 상기 물체의 회전의 방향을 나타내는 상기 자기장 센서로부터의 제3 출력 신호로서 방향 신호를 발생시키도록 상기 현재 각도 값을 상기 전력 제어 이전 각도 값과 비교하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은, 상기 자기장 센서 내에서, 0도를 가로지르는 상기 물체를 적어도 나타내는 교차 신호를 발생시키도록 상기 현재 각도 값을 상기 전력 제어 이전 각도 값과 비교하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은, 상기 자기장 센서 내에서, 상기 물체의 회전들의 숫자의 계수를 나타내는 상기 자기장 센서로부터의 제4 출력 신호로서 턴 계수 신호를 발생시키도록 상기 방향 신호 및 상기 교차 신호를 사용하는 단계를 더 포함하며, 여기서 상기 회전들의 숫자의 계수는 제1 방향으로 일어나는 상기 물체의 회전들을 더하고, 제2 방향으로 일어나는 상기 물체의 회전들을 빼서 유도된다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 차이를 계산하는 단계는, 상기 자기장 센서 내에서, 상기 현재 각도 값을 반전시켜 상기 현재 각도 값을 대표하는 값을 발생시키기 위해 또는 상기 이전 각도 값을 반전시켜 상기 이전 각도 값을 대표하는 값을 발생시키기 위해 상기 현재 각도 값 또는 상기 이전 각도 값의 적어도 하나가 반전되어야 하는 지를 확인하도록 상기 방향 신호 또는 상기 교차 신호의 적어도 하나를 사용하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계는 필터된 신호를 발생시키도록 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 대표하는 제2 중간 신호를 필터링하는 단계를 포함하며, 상기 x-y 각도 신호를 제공하도록 클록 신호를 상기 필터된 신호의 위상과 비교하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 필터된 신호는 상기 x-y 평면 내의 자기장의 방향 성분의 각도에 반응하는 위상을 갖는 AC 신호 성분을 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은, 상기 자기장 센서 내에서, 제1 및 제2 상태들을 갖는 타이밍 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하며, 여기서 상기 자기장 센서의 일부에 상기 타이밍 신호의 제1 상태에 응답하여 전력이 인가되고, 상기 타이밍 신호의 제2 상태에 응답하여 전력이 차단된다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은, 상기 자기장 센서 내에서, 상기 회전 속도 신호를 속도 문턱 값과 비교하는 단계 및 상기 자기장 센서 내에서, 상기 회전 속도 신호와 상기 속도 문턱 값의 비교에 따라 제1 및 제2 상태들을 갖는 속도 문턱값 모드 제어 신호를 발생시키는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호가 상기 제1 상태에 있는 동안에 상기 타이밍 신호가 제1 상태에 있을 경우에 상기 자기장 센서의 일부에 전력을 인가하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 물체의 회전을 센싱하기 위한 자기장 센서는 반도체 기판 상에 배치되는 전력 제어 회로를 포함한다. 상기 전력 제어 회로는 제1 및 제2 상태들을 갖는 타이밍 신호를 발생시키도록 구성되는 타이머를 포함하며, 여기서 상기 자기장 센서의 일부에 상기 타이밍 신호의 제1 상태에 응답하여 전력이 인가되고 상기 타이밍 신호의 제2 상태에 응답하여 전력이 차단된다.
상술한 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는, 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 물체의 회전 속도를 나타내는 회전 속도 신호를 수신하도록 연결되며, 속도 문턱 값을 수신하도록 연결되고, 상기 회전 속도 신호를 상기 속도 문턱 값과 비교하도록 구성되며, 상기 비교에 따라 제1 및 제2 상태들을 갖는 속도 문턱값 모드 제어 신호를 발생시키도록 구성되는 전력 제어기를 더 포함하며, 여기서 상기 속도 문턱값 제어 신호의 제1 상태가 상기 자기장 센서가 상기 자기장 센서의 일부에 연속적으로 전력이 인가되는 연속 모드에 있게 하며, 여기서 상기 속도 문턱값 제어 신호의 제1 상태가 동작의 불연속 모드에서 상기 타이밍 신호에 의해 상기 자기장 센서의 일부가 제어되게 한다.
다음의 도면들의 상세한 설명으로부터 전술한 본 발명의 특징들뿐만 아니라 본 발명 자체도 보다 완전하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 공통 주입 영역 상부의 원 내에 정렬되는 복수의 수직형 홀 요소들을 갖는 원형 수직 홀(CVH) 센싱 요소와 상기 CVH 센싱 요소에 근접하여 배치되는 2개의 극 자석을 나타내는 도면이다.
도 1a는 복수의 다른 자기장 센싱 요소들을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 CVH 센싱 요소에 의해 또는 도 1a의 센싱 요소들에 의해 생성될 수 있는 경우의 출력 신호를 나타내는 그래프이다.
도 3은 대상체의 회전의 각도를 대표하는 신호를 제공하도록 동작 가능한 각도 센싱 회로, 상기 대상체의 회전의 속도를 대표하는 신호를 제공하도록 동작 가능한 속도 센싱 신호 및 선택적으로 상기 대상체의 회전의 방향을 대표하는 출력 신호를 제공하도록 동작 가능한 방향 센싱 회로를 가지며, 자기장 센서의 일부들의 전력 온 및 오프를 순환시키는 전력 제어 회로를 더 가지는 자기장 센서를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3의 자기장 센서에 의해 사용될 수 있는, 상기 대상체의 회전 속도를 계산하기 위한 단계를 포함하는 프로세스를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 상기 대상체의 회전 속도를 계산하는 데 사용될 수 있는 과정을 나타내는 흐름도이다.
본 발명을 기술하기 전에, 일부 도입되는 개념들과 용어들을 설명한다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "자기장 센싱 요소(magnetic field sensing element)"라는 용어는 자기장을 감지할 수 있는 다양한 전자 요소들을 기술하는 데 사용된다. 상기 자기장 센싱 요소들은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 홀 효과(Hall effect) 요소들, 자기저항 요소들 또는 자기 트랜지스터들이 될 수 있다. 알려진 바와 같이, 예를 들면, 평면형 홀 요소(planar Hall element), 수직형 홀 요소(vertical Hall element) 및 원형 수직 홀 요소(circular Hall element) 등의 상이한 형태들의 횰 효과 요소들이 있다. 또한, 알려진 바와 같이, 예를 들면, 거대 자기저항(giant magnetoresistance: GMR) 요소, 이방성 자기저항(anisotropic magnetoresistance: AMR) 요소, 터널링 자기저항(tunneling magnetoresistance: TMR) 요소, 안티몬화 인듐(Indium antimonide: InSb) 센서, 그리고 자기 터널 접합(magnetic tunnel junction: MTJ) 요소 등의 다른 형태들의 자기저항 요소들이 있다.
수직형 홀 요소들은 기판의 공통 원형 주입 영역 상부의 이른바 원형 수직 홀(circular vertical Hall: CVH) 센싱 요소들 내에 정렬될 수 있다.
알려진 바와 같이, 전술한 자기장 센싱 요소들의 일부들은 자기장 센싱 요소를 지지하는 기판에 대해 평행한 최대 감도의 축을 가지는 경향이 있고, 전술한 자기장 센싱 요소들의 다른 것들은 상기 자기장 센싱 요소를 지지하는 기판에 대해 직교하는 최대 감도의 축을 가지려는 경향이 있다. 특히, 평면형 홀 요소들은 기판에 직교하는 감도의 축들을 가지려는 경향이 있는 반면, 자기저항 요소들 및 수직형 홀 요소들(원형 수직 홀(CVH) 센싱 요소들을 포함하여)은 기판에 대해 평행한 감도의 축들을 가지려는 경향이 있다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "자기장 센서(magnetic field sensor)"라는 용어는 자기장 센싱 요소를 일반적으로는 다른 회로들과 조합하여 이용하는 회로를 기술하는 데 사용된다. 자기장 센서들은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 자기장의 방향의 각도를 감지하는 각도 센서, 전류를 통하는 도체에 의해 운반되는 전류에 의해 발생되는 자기장을 감지하는 전류 센서, 강자성 물체에 근접성을 감지하는 자기 스위치, 강자성 물체들을 통과, 예를 들면, 링형 자석의 자기 도메인들을 감지하는 회전 검출기, 그리고 자기장의 자기장 밀도를 감지하는 자기장 센서를 포함하는 다양한 응용예들에 사용된다.
복수의 수직형 홀(Hall) 요소들을 가지는 원형 수직(CVH) 자기장 센싱 요소가 예들로서 다음에 설명되지만, 동일하거나 유사한 기술들 및 회로들이 자기장의 포인팅(pointing) 방향의 각도, 즉 자석이 부착되는 대상체(target object)의 회전 각도를 검출하기 위한 방식으로 정렬된 임의의 형태의 자기장 센싱 요소에 적용되는 점을 이해하여야 할 것이다.
도 1을 참조하면, 원형 수직 홀(CVH) 센싱 요소(12)는 기판(도시되지 않음) 내의 원형 주입 영역(18)을 포함한다. 상기 CVH 센싱 요소(12)는 복수의 수직형 홀 요소들을 가지지만, 수직형 홀 요소(12a)는 하나의 예이다. 복수의 수직형 홀 요소 콘택들(contacts)은 상기 공통 원형 주입 영역(18) 상부에 배치된다. 각 수직형 홀 요소는 복수의 홀 요소 콘택들(예를 들면, 4개 또는 5개의 콘택들)을 가진다. 각 수직형 홀 요소 콘택은 상기 원형 주입 영역(18)으로 확산되는 상기 기판의 콘택 확산 영역 상부의 금속 콘택으로 구성될 수 있다.
예를 들면, 5개의 인접하는 콘택들을 가질 수 있는 상기 CVH 센싱 요소(12) 내의 특정한 수직형 홀 요소(예를 들면, 12a)는 일부, 예를 들면, 5개의 콘택들의 4개를 다음 수직형 홀 요소(예를 들면, 12b)와 공유할 수 있다. 따라서, 다음 수직형 홀 요소는 이전의 수직형 홀 요소로부터 하나의 콘택만큼 이동될 수 있다. 하나의 콘택에 의한 이러한 이동들을 위하여, 상기 수직형 홀 요소들의 숫자가 수직형 홀 요소 콘택들의 숫자, 예를 들면, 32와 동일한 점이 이해될 것이다. 그러나, 다음 수직형 홀 요소가 이전의 수직형 홀 요소로부터 하나의 콘택 이상으로 이동될 수 있고, 이 경우에 상기 CVH 센싱 요소 내의 수직형 홀 요소 콘택들보다 적은 수직형 홀 요소들이 존재하는 점도 이해될 수 있을 것이다.
수직형 홀 요소(0)의 중심은 x-축(20)을 따라 위치하고, 수직형 홀 요소(8)의 중심은 y-축(22)을 따라 위치한다. 상기 예시적인 CVH 센싱 요소(12)에 있어서, 32개의 수직형 홀 요소들과 32개의 수직형 홀 요소 콘택들이 존재한다. 그러나, CVH는 32개 보다 많거나 적은 수직형 홀 요소들 및 32개 보다 많거나 적은 수직형 홀 요소 콘택들을 가질 수 있다.
일부 응용예들에 있어서, 북극측(north side)(14a) 및 남극측(south side)(14b)을 갖는 원형 자석(14)이 상기 CVH(12) 상부에 배치될 수 있다. 상기 원형 자석(14)은 여기서는 x-축(20)에 대해 약 45도 방향을 가리키도록 도시한 상기 북극측(14a)으로부터 상기 남극측(14b)으로의 방향을 갖는 자기장(16)을 발생시키려는 경향이 있다.
일부 응용예들에 있어서, 상기 원형 자석(14)은 회전하는 대상체, 예를 들면, 자동차 캠샤프트(camshaft)의 자동차 조향축에 기계적으로 결합되며, 상기 CVH 센싱 요소(12)에 대해 회전하게 된다. 이러한 배열로, 후술하는 전자 회로와 결합하는 상기 CVH 센싱 요소(12)는 상기 자석(14)의 회전의 각도, 즉 상기 자석이 연결되는 상기 대상체의 회전의 각도에 관련되는 신호를 발생시킬 수 있다.
도 1a를 참조하면, 복수의 자기장 센싱 요소들(30a 내지 30h)은, 일반적인 경우에 있어서, 임의의 형태의 자기장 센싱 요소들일 수 있다. 상기 자기장 센싱 요소들(30a 내지 30h)은, 예를 들면, 분리된 수직형 홀 요소들 또는 분리된 자기저항 요소들일 수 있다. 이들 요소들은 도 3과 함께 다음에 기술하는 전자 회로들과 동일하거나 유사한 전자 회로에 연결될 수 있다. 또한 상기 자기장 센싱 요소들(30a 내지 30h)에 근접하여 배치되는 도 1의 자석(14)과 동일하거나 유사한 자석이 존재할 수 있다.
도 2를 참조하면, 그래프(50)는 CVH 센싱 요소, 예를 들면, 상기 도 1의 CVH 센싱 요소(12) 주위의 n의 CVH 수직형 홀 요소 위치의 단위들의 크기를 갖는 수평 축을 가진다. 상기 그래프(50)는 또한 밀리볼트의 단위들의 진폭의 크기를 갖는 수직 축을 가진다. 상기 수직 축은 상기 CVH 센싱 요소의 복수의 수직형 홀 요소들로부터의 출력 신호 레벨들을 나타낸다.
상기 그래프(50)는 45도의 방향으로 지시하는 도 1의 자기장을 가지는 상기 CVH의 복수의 수직형 홀 요소들로부터의 출력 신호 레벨들을 나타내는 신호(52)를 포함한다.
도 1을 간략히 참조하면, 상술한 바와 같이, 수직형 홀 요소(0)는 상기 x-축(20)을 따라 중심이 되며, 수직형 홀 요소(8)는 상기 y-축(22)을 따라 중심을 이룬다. 상기 예시적인 CVH 센싱 요소(12)에 있어서, 32개의 수직형 홀 요소 콘택들 및 대응하는 32개의 수직형 홀 요소들이 존재하고, 각 수직형 홀 요소는 복수의 수직형 홀 요소 콘택들, 예를 들면, 5개의 콘택들을 가진다. 다른 실시예들에 있어서, 64개의 수직형 홀 요소 콘택들 및 대응하는 64개의 수직형 홀 요소들이 존재한다.
도 2에 있어서, 최대의 포지티브 신호(positive signal)가 위치(4)에서 중심이 되는 수직형 홀 요소로부터 구현되고, 도 1의 자기장(16)에 정렬되어, 위치(4)에서 상기 수직형 홀 요소의 상기 수직형 홀 요소 콘택들(예를 들면, 5개의 콘택들) 사이에 그려진 라인이 상기 자기장에 직교한다. 최대의 네거티브 신호(negative signal)가 위치(20)에서 중심을 이루는 수직형 홀 요소로부터 구현되고, 또한 도 1의 자기장(16)과 정렬되어, 위치(20)에서 상기 수직형 홀 요소의 수직형 홀 요소 콘택들(예를 들면, 5개의 콘택들) 사이에 그려진 라인도 상기 자기장에 직교한다.
사인파(sine wave)(54)가 상기 신호(52)의 이상적인 행동을 보다 명확하게 나타내기 위해 제공된다. 상기 신호(52)는 수직형 홀 요소 오프셋들(offsets)에 기인하는 변화들을 가지며, 각 요소를 위한 오프셋 에러들에 따라 이는 어느 정도 임의로 상기 사인파(54)에 대해 너무 높거나 너무 낮은 요소 출력 신호들을 야기하는 경향이 있다. 상기 오프셋 신호 에러들은 바람직하지 않다.
도 1의 CVH 센싱 요소(12)의 완전한 동작과 도 2의 신호(52)의 발생은 2008년 5월 28일에 출원되고, PCT 공개 제WO 2008/145662호로 영어로 공개된 전술한 PCT 특허 출원 제PCT/EP2008/056517호(발명의 명칭: "평면 내의 자기장의 방향을 측정하기 위한 자기장 센서(Magnetic Field Sensor for Measuring Direction of a Magnetic Field in a Plane)")에 보다 상세하게 기술되어 있다.
PCT 특허 출원 제PCT/EP2008/056517호로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 각 수직형 홀 요소의 콘택들의 그룹들은 각 수직형 홀 요소로부터 초프된(chopped) 출력 신호들을 발생시키도록 멀티플렉스된(multiplexed) 또는 초프된 배열 내에 사용될 수 있다. 그 후에, 인접하는 수직형 홀 요소 콘택들의 새로운 그룹(즉, 새로운 수직형 홀 요소)이 선택될 수 있고, 이전의 그룹으로부터의 하나의 요소에 의해 오프셋(offset)될 수 있다. 상기 새로운 그룹은 다음 그룹 등등으로부터 다른 초프된 출력 신호를 발생시키도록 상기 멀티플렉스되거나 초프된 배열에 사용될 수 있다.
상기 신호(52)의 각 단계는 수직형 홀 요소 콘택들의 하나의 해당 그룹으로부터의, 즉 하나의 해당 수직형 홀 요소로부터의 초프된 출력 신호를 대표할 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에 있어서, 초핑(chopping)은 수행되지 않고 상기 신호(52)의 각 단계는 수직형 홀 요소 콘택들의 하나의 해당 그룹으로부터의, 즉 하나의 해당 수직형 홀 요소로부터의 초프되지 않은 신호를 대표한다. 이에 따라, 상기 그래프(52)는 수직형 홀 요소들의 전술한 그룹핑 및 초핑을 갖거나 갖지 않는 CVH 출력 신호를 대표한다.
PCT 특허 출원 제PCT/EP2008/056517호에 기재된 기술들을 사용하여, 상기 신호(52)의 위상(예를 들면, 상기 신호(54)의 위상)이 상기 CVH(12)에 대한 도 1의 자기장(16)의 포인팅 방향을 확인하도록 발견될 수 있고 사용될 수 있는 점이 이해될 것이다.
도 3을 참조하면, 자기장 센서(70)는 복수의 수직형 홀 요소들을 갖는 CVH 센싱 요소(72)를 구비하는 센싱 회로(71)를 포함하며, 각 수직형 홀 요소는 수직형 홀 요소 콘택들(예를 들면, 5개의 수직형 홀 요소 콘택들)의 그룹을 포함하지만, 수직형 홀 요소 콘택(수직형 홀 요소 콘택(73))은 하나의 예이다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소(72)는 도 1a와 함께 기술된 자기장 센싱 요소들의 그룹에 의해 대체된다.
자석(도시되지 않음)이 상기 CVH 센싱 요소(72)에 근접하여 배치될 수 있으며, 대상체(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 상기 자석은 도 1의 자석(14)과 동일하거나 유사할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 스위칭 회로(switching circuit)(74)는 상기 CVH 센싱 요소(72)로부터 CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)를 제공할 수 있다.
상기 CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)는 CVH 센싱 요소(72) 주위의 차례로 취해진 순차적인 출력 신호들로 구성되고, 각 출력 신호는 별도의 신호 경로 상에 발생되며, 스위칭 회로(74)에 의해 차동 신호(72a, 72b)의 경로 내로 스위치된다. 이에 따라, 상기 CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)는 차례로 취해진 xn=x0 내지 xN-1의 CVH 출력 신호들의 스위치된 세트로 나타내어질 수 있으며, 여기서 n은 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 수직형 홀 요소 위치(즉, 수직형 홀 요소를 형성하는 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹의 위치)와 동일하고, 여기서 N개의 이러한 위치들이 존재한다.
특정한 일 실시예에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 수직형 홀 요소들(각기 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹을 포함하는)의 숫자는 N의 센싱 요소 위치들의 전체 숫자와 동일하다. 달리 말하면, 상기 CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)는 순차적인 출력 신호들로 구성될 수 있고, 여기서 상기 스위칭 회로(74)가 상기 CVH 센싱 요소(72)의 수직형 홀 요소들 주위를 진행하고 N이 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 수직형 홀 요소들의 숫자와 동일함에 따라 상기 CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)는 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 수직형 홀 요소들의 해당되는 하나들과 관련된다. 그러나, 다른 실시예들에 있어서, 증가들은 하나의 수직형 홀 요소만큼 보다 클 수 있으며, 이 경우에 N은 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 수직형 홀 요소들의 숫자 보다 작다.
특정한 일 실시예에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소(72)는 32개의 수직형 홀 요소들, 즉 N=32를 가지며, 각 단계는 하나의 수직형 홀 요소 콘택 위치(즉, 하나의 수직형 홀 요소 위치)의 단계이다. 그러나, 다른 실시예들에 있어서, 32개 보다 많거나 32개 보다 적은 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 수직형 홀 요소들, 예를 들면 64개의 수직형 홀 요소들이 존재할 수 있다. 또한, n의 수직형 홀 요소 위치들의 증가들은 하나의 수직형 홀 요소 콘택보다 클 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 다른 스위칭 회로(76)가 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 수직형 홀 요소들의 그룹들의 전술한 "초핑(chopping)"을 제공할 수 있다. 초핑은 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹, 예를 들면, 하나의 수직형 홀 요소를 형성하는 5개의 수직형 홀 요소 콘택들이 복수의 연결 구성들 내의 전류 소스들(84, 86)과 함께 구동되고, 상기 CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)를 발생시키도록 대응되는 구성들 내의 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹으로부터 신호들이 수신되는 배열이 되는 것이 이해될 것이다. 따라서, n의 각 수직형 홀 요소 위치에 따라, 상기 초핑 동안에 복수의 순차적인 출력 신호들이 존재할 수 있고, 이후에 상기 그룹이, 예를 들면, 하나의 수직형 홀 요소 콘택의 증가에 의해 새로운 그룹으로 증가한다.
상기 자기장 센서(70)는 클록 신호들(78a, 78b, 78c)을 제공하는 오실레이터(oscillator)(78)를 포함하며, 이는 동일하거나 다른 주파수들을 가질 수 있다. 분할기(divider)(80)는 상기 클록 신호(78a)를 수신하도록 연결되고 분할된 클록 신호(80a)를 발생시키도록 구성된다. 스위치 제어 회로(switch control circuit)(82)는 상기 분할된 클록 신호(80a)를 수신하도록 연결되고, 스위치 제어 신호들(82a)을 발생시키도록 구성되며, 이는 상기 CVH 센싱 요소(72) 주위의 순서화(sequencing)를 제어하고, 선택적으로는 전술한 방식들로 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 수직형 홀 요소들의 그룹들의 초핑을 제어하도록 스위칭 회로들(74, 76)에 의해 수신된다.
상기 자기장 센서(70)는 상기 클록 신호를 수신하도록 연결되고, 여기서 "각도 업데이트 클록(angle update clock)" 신호로서도 언급되는 분할된 클록 신호(88a)를 발생시키도록 구성되는 분할기(88)를 포함할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 전력 제어 레지스터(108)가 전술하고 다음에 보다 상세하게 설명하는 방식들로 상기 센싱 회로(71)의 하나 또는 그 이상의 변수들을 제어할 수 있다.
상기 자기장 센서(70)는 또한 x-y 방향 성분 회로(90)를 포함한다. 상기 x-y 방향 성분 회로(90)는 상기 CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)를 수신하도록 연결되는 증폭기(92)를 포함할 수 있다. 상기 증폭기(92)는 증폭된 신호(92a)를 발생시키도록 구성된다. 대역 통과 필터(bandpass filter)(94)는 상기 증폭된 신호(92a)를 수신하도록 연결되고, 필터된 신호(94a)를 발생시키도록 구성된다. 히스테리시스(hysteresis)를 갖거나 갖지 않는 비교기(comparator)(96)는 상기 필터된 신호(94a)를 수신하도록 구성된다. 상기 비교기(96)는 또한 문턱값 신호(threshold signal)(120)를 수신하도록 연결된다. 상기 비교기(96)는 상기 문턱값 신호(120)와 상기 필터된 신호(94a)의 비교에 의해 생성되는 문턱값 신호(96a)를 발생시키도록 구성된다.
상기 x-y 방향 성분 회로(90)는 또한 상기 분할된 클록 신호(88a)를 수신하도록 연결된 증폭기(114)를 포함한다. 상기 증폭기(114)는 증폭된 신호(114a)를 발생시키도록 구성된다. 대역 통과 필터(116)는 상기 증폭된 신호(114a)를 수신하도록 연결되고 필터된 신호(116a)를 발생시키도록 구성된다. 히스테리시스를 갖거나 갖지 않는 비교기(118)는 상기 필터된 신호(116a)를 수신하도록 연결된다. 상기 비교기(118)는 또한 문턱값 신호(122)를 수신하도록 연결된다. 상기 비교기(118)는 상기 문턱값 신호(122)와 상기 필터된 신호(116a)의 비교에 의해 문턱값 신호(118a)를 발생시키도록 구성된다.
상기 증폭기(114), 상기 대역 통과 필터(116) 및 비교기(118)가 상기 증폭기(92), 상기 대역 통과 필터(94) 및 상기 비교기(96)로 구성되는 회로 채널의 지연을 매치(match)시키기 위하여 상기 분할된 클록 신호(88a)의 지연을 제공하는 점을 이해하여야 할 것이다. 상기 매치된 지연들은, 특히 상기 자기장 센서(70)의 온도 편위(temperature excursion) 동안에 위상 매칭(phase matching)을 제공한다.
계수기(counter)(98)는 가능 입력(enable input)에서 상기 문턱값 신호(96a)를 수신하고, 클록 입력(clock input)에서 상기 클록 신호(78b)를 수신하며, 리셋 입력(reset input)에서 상기 문턱값 신호(118a)를 수신하도록 연결될 수 있다.
상기 계수기(98)는 상기 문턱값 신호(96a)와 상기 문턱값 신호(118a) 사이의 위상 차이를 나타내는 계수(count)를 갖는 위상 신호(98a)를 발생시키도록 구성된다. 상기 위상 신호(98a)는 상기 분할된 클록 신호(88a)에 따라 래치되는 래치(latch)(100)에 의해 수신된다. 상기 래치(100)는 여기서는 "x-y 방향 신호"로서도 언급되는 래치된 신호(100a)를 발생시키도록 구성된다.
상기 래치된 신호(100a)가 상기 CVH 센싱 요소(72)에 의해 겪는 자기장의 각도를 나타내는 값을 갖는 다중 비트(multi-bit) 디지털 신호이며, 이에 따라 상기 자석과 대상체의 각도인 점이 명백해질 것이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 클록 신호들(78a, 78b, 78c)은 각기 약 20㎒의 주파수를 가지고, 상기 분할된 클록 신호(80a)는 약 1.25㎒의 주파수를 가지며, 상기 각도 업데이트 클록 신호(88a)는 약 4.8㎑의 주파수를 가진다. 그러나, 다른 실시예들에 있어서, 상기 주파수들은 이들 주파수들 보다 높거나 낮을 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 분할기들(80, 88)은 다음에 보다 상세하게 설명하는 방식들로 사용자에 의해 프로그램될 수 있다.
상기 x-y 방향 성분 회로(90)는 또한 다음에 보다 상세하게 설명하는 방식들로 상기 x-y 방향 성분 회로(90)의 하나 또는 그 이상의 변수들을 설정하는 데 사용되는 하나 또는 그 이상의 제어 레지스터들(112)을 포함할 수 있다.
상기 자기장 센서(70)는 또한 러닝 히스토리 레지스터들(running history registers)(124)을 포함할 수 있다. 상기 러닝 히스토리 레지스터들(124)은 다중비트 쉬프트 레지스터(multibit shift register)로서 정렬되는 레지스터들(126a 내지 126N)의 세트를 포함할 수 있다. 상기 x-y 각도 신호(100a)는 현재 각도 레지스터(present angle register)(126a)에 의해 수신될 수 있고 현재 각도 값으로 저장될 수 있다. 상기 러닝 히스토리 레지스터들(124)은 상기 분할된 클록 신호(88a)(상기 각도 업데이트 클록 신호)에 의해 클록될 수 있다. 따라서, 상기 분할된 클록 신호(88a)의 각 클록으로, 상기 현재 각도 레지스터(126a)에 저장된 상기 현재 각도 값이 상기 러닝 히스토리 레지스터들(124)을 통해 하향으로 이동되어, 이전 각도 값이 되고, 상기 x-y 각도 신호(100a)의 새로운 현재 각도 값이 상기 현재 각도 레지스터(126a)에 저장된다.
상기 x-y 각도 신호(100a)는 또한 전력 제어(PC) 이전 각도 레지스터(prior angle register)(156)에 의해 수신되고, 상기 각도 업데이트 클록(100a)에 따라 전력 제어 이전 각도 값(156a)으로서 저장된다. 상기 이전 각도 히스토리 레지스터(156)는 비휘발성 메모리 요소, 예를 들면, EEPROM이 될 수 있다. 상기 러닝 히스토리 레지스터들(124)은 휘발성 또는 비휘발성 메모리가 될 수 있다.
상기 자기장 센서(70)는 또한 회로(132)를 포함할 수 있다. 다음에 보다 상세하게 기술하는 바와 같이, 상기 회로(132)는 상기 CVH 센싱 요소(72)에 의해 감지되는 상기 대상체의 회전의 방향을 나타내는 하나 또는 그 이상의 방향 신호(144a), 상기 대상체의 회전의 속도를 나타내는 회전 속도 신호(138a), 또는 상기 대상체의 회전들의 숫자를 나타내는 턴 계수 신호(turns count signal)(148a)를 발생시키도록 구성된다.
이를 위하여, 상기 회로(132)는 속도 센싱 회로(134)를 포함할 수 있다. 상기 속도 센싱 회로(134)는 상기 러닝 히스토리 레지스터들(124)로부터 하나 또는 그 이상의 이전 각도 값들을 수신하도록 연결되는 스위칭 회로(132)를 포함할 수 있다. 상기 스위칭 회로(132)는 이전 시간에서 상기 대상체의 회전 각도를 나타내는 선택된 각도 값(132a)을 제공할 수 있다. 상기 속도 센싱 회로(134)는 또한 감산 회로(subtraction circuit)(136)를 포함할 수 있다. 상기 감산 회로(136)는 상기 현재 각도 레지스터(126a)로부터 현재 각도 값(128)을 수신하도록 연결된다. 상기 감산 회로(136)는 또한 상기 선택된 이전 각도 값(132a)을 수신하도록 연결된다. 다음에 보다 상세하게 설명하는 이유로, 상기 감산 회로(136)는 또한 상기 방향 신호(144a) 및 교차 신호(crossing signal)(146a)를 수신하도록 연결된다.
상기 감산 회로(136)는 상기 현재 각도 값(128)으로부터 상기 이전 각도 값(132a)을 빼도록 동작할 수 있고, 차이는 상기 현재 각도 값(128) 및 상기 선택된 이전 각도 값(132a)이 저장되었던 시간들 사이의 상기 대상체의 회전의 각도가 된다. 따라서, 상기 감산 회로(136)는 상기 현재 각도 값(128) 및 상기 선택된 이전 각도 값(132a)이 저장되었던 시간들 사이의 상기 대상체의 회전의 각도를 대표하는 감산된 신호(136a)를 발생시킬 수 있다.
상기 속도 감지 회로(134)는 또한 상기 감산 회로(136)로부터 상기 감산된 신호(136a)를 수신하도록 연결되는 분할 회로(138)를 포함할 수 있다. 계시 레지스터(time register)(140)는 시간 값을 유지할 수 있고 상기 분할 회로(138)와 상기 시간 값(140a)을 통신할 수 있다. 상기 분할 회로(138)는 상기 시간 값(140a)으로 상기 감산된 신호(136a)를 분할하여 상기 회전 속도 신호(138a)를 도출할 수 있다.
상기 러닝 히스토리 레지스터들(124)의 하나가 상기 선택된 이전 각도 값(132a)을 발생시키는 데 사용되는 점과 함께 상기 시간 값(140a)의 적절한 선택에 의해, 상기 회전 속도 신호(138)가 임의의 원하는 회전 속도 단위들, 예를 들면, 분당 회전수(rpm)를 가질 수 있는 점이 이해될 수 있을 것이다. 상기 속도 감지 회로(134)의 동작은 도 4 및 도 5와 함께 다음에 더 설명한다.
상기 자기장 센서(70)는, 일부 실시예들에 있어서, 연속 모드와 불연속 모드의 2가지 동작의 모드들로 동작할 수 있다. 상기 동작의 연속 모드일 때, 스위치(157)는 신호(157a)로서 상기 이전 각도 값(132a)을 선택한다. 상기 동작의 불연속 모드일 때, 상기 스위치(157)는 상기 신호(157a)로서 상기 PC 이전 각도 레지스터(156)에 저장된 상기 PC 이전 각도 값(156a)을 선택한다.
상기 회로(132)는 또한 턴 계수 센싱 회로(turns count sensing circuit)(142)를 포함할 수 있다. 상기 턴 계수 센싱 회로(142)는, 상기 현재 각도 값(128)을 수신하도록 연결되고, 상기 전력 제어(PC) 이전 각도 값(156a) 또는 상기 이전 각도 값(132a)의 선택된 하나로서 상기 신호(157a)를 수신하도록 연결되는 방향 검출기(144)를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 스위치(157)에 의해 이루어지는 선택은 동작의 모드에 따라 수행된다. 상기 방향 검출기(144)는 상기 CVH 센싱 요소(72)에 의해 감지되는 상기 대상체의 회전의 방향을 나타내는 상기 방향 신호(144a)를 발생시키도록 구성된다.
상기 전력 제어 이전 각도 값(156a)이 상기 회로의 마지막 전력의 차단의 시간에서 상기 대상체의 회전의 각도를 나타내는 값이 될 수 있는 점이 이해될 것이다. 따라서, 상기 동작의 불연속 모드에 있어서, 상기 방향 신호(144a)는 상기 자기장 센서(70)의 최후의 전력 차단으로 인해 상기 대상체의 회전의 방향을 대표할 수 있다.
상기 이전 각도 값(132a)이 연속 동작 동안에 일부 이전의 시간에서 상기 대상체의 회전의 각도를 나타내는 값이 될 수 있는 점이 이해될 것이다. 따라서, 상기 동작의 연속 모드에 있어서, 상기 방향 신호(144a)가 상기 현재 각도 값(128) 및 상기 이전 각도 값(132a)이 취해졌던 시간들 사이의 상기 대상체의 회전의 방향을 대표한다.
상기 턴 계수 회로(142)는 또한, 상기 현재 각도 값(128)을 수신하도록 연결되고, 전력 제어(PC) 이전 각도 값(156a) 또는 상기 이전 각도 값(132a)의 선택된 하나로서 상기 신호(157a)를 수신하도록 연결되는 0(zero)도 또는 180도 검출기(146)를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 스위치(157)에 의해 이루어지는 선택은 동작으로 모드에 따라 수행된다.
상기 동작의 불연속 모드일 때, 상기 0도 또는 180도 검출기(146)는 상기 자기장 센서(70)에 전력이 차단되는 최후 시간으로 인해 발생되었던 0도를 거쳐 및/또는 180도를 거쳐 상기 대상체의 회전들의 교차들의 발생을 대표하는 교차 신호(146a)를 발생시킬 수 있다.
상기 동작의 연속 모드일 때, 상기 0도 또는 180도 검출기(146)는 상기 현재 각도 값(128) 및 상기 이전 각도 값(132a)이 취해졌던 시간들 사이에서 발생되었던 0도를 통해 및/또는 180도를 통해 상기 대상체의 회전들의 교차들을 대표하는 교차 신호(146a)를 발생시킬 수 있다.
상기 턴 계수 회로(142)는 또한, 상기 방향 신호(144a) 및 상기 교차 신호(146a)를 수신하도록 연결되고, 상기 대상체에 의해 겪는 회전들의 숫자를 대표하는 턴 계수 신호(turns count signal)를 발생시키도록 구성되는 턴 계수기(turns counter)(148)를 포함할 수 있다. 상기 턴 계수 회로(142)의 동작은 도 4와 함께 다음에 더 설명한다.
상기 회로(132)는 또한 속도 시험 회로(velocity testing circuit)(150)를 포함할 수 있다. 상기 속도 시험 회로(150)는 상기 회전 속도 신호(138a)를 수신하도록 연결되는 전력 제어기(152)를 포함할 수 있다. 상기 속도 시험 회로(150)는 또한 속도 문턱 값(velocity threshold value)(154a)을 저장하도록 구성되는 속도 문턱값 레지스터(velocity threshold register)(154)를 포함할 수 있다. 상기 전력 제어기(152)는 또한 상기 속도 문턱 값(154a)을 수신하도록 연결되고, 속도 문턱값 모드 제어 신호(152a)를 발생시키도록 구성된다. 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호(152a)는 상기 속도 문턱 값(154a) 이상이거나 이하인 상기 대상체의 회전 속도를 대표한다.
도 4와 관련하여 후술하는 바로부터, 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호(152a)의 상태가 상기 자기장 센서(70)가 동작하는 동작의 2개의 모드들의 하나를 나타내는 점이 분명하게 될 것이다. 여기서는 상기 대상체의 회전 속도가 느릴 경우, 상기 자기장 센서(70)의 일부에 대한 전력이 온(on) 및 오프(off)를 순환할 수 있으며, 이는 상술한 동작의 불연속 모드인 것으로 충분히 논해질 수 있다. 상기 대상체의 회전 속도가 빠를 경우, 그러면 상기 자기장 센서(70)에 계속적으로 전력이 인가될 수 있고, 이는 전술한 동작의 연속 모드이다.
하나 또는 그 이상의 전력 제어 레지스터들(156)은 다음에 보다 상세하게 설명하는 방식들로 상기 회로(132)의 하나 또는 그 이상의 변수들을 제어할 수 있다.
상기 자기장 센서(70)는 또한 버스 인터페이스 회로(160)를 포함할 수 있다. 상기 버스 인터페이스 회로(160)는 상기 x-y 각도 신호(100a) 및 상기 회전 속도 신호(138a)를 수신하도록 연결될 수 있다. 선택적으로는, 상기 버스 인터페이스 회로(160)는 상기 방향 신호(144a) 및/또는 상기 턴 계수 신호(148a)를 수신하도록 연결될 수 있다. 상기 버스 인터페이스 회로(160)는 표준 포맷, 예를 들면, SENT 포맷, 직렬 주변 장치 인터페이스(SPI) 포맷, 또는 I2C 포맷으로 다른 프로세서(도시되지 않음)와 통산하도록 버스 인터페이스 구조(162)와 연결된다. 상기 버스 인터페이스 구조는 상기 다른 프로세서와 상기 x-y 각도 신호(100a) 및 상기 회전 속도 신호(138a)를 통신할 수 있다. 선택적으로, 상기 버스 인터페이스 회로(160)는 상기 다른 프로세서와 상기 방향 신호(144a) 및/또는 상기 턴 계수 신호(148a)를 통신할 수 있다.
여기에 사용되는 바와 같이, "버스(bus)"라는 용어는 병렬 버스 또는 직렬 버스 중의 하나를 기술하는 데 사용된다.
상기 버스 인터페이스 회로(160)는 상기 버스 인터페이스 구조(162) 상의 다양한 제어 데이터를 수신할 수 있다. 상기 버스 인터페이스 회로(160)는 디코더 회로(decoder circuit)(162)와 제어 데이터(160a)를 통신할 수 있고, 이는 디코딩된 정보(162a)를 주 제어 레지스터들(main control registers)(164)과 통신할 수 있으며, 이는 디코딩된 제어 데이터를 저장할 수 있다. 상기 주 제어 레지스터들(164)은 모듈들의 행동들에 영향을 미치도록 상술하고 다음에 설명하는 다양한 모듈들 내의 제어 레지스터들과 모듈 제어 신호(164a)를 통신할 수 있다.
상기 자기장 센서(70)는 또한 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호(152a)를 수신하도록 연결되는 전력 제어 회로(166)를 포함할 수 있다. 상기 전력 제어 회로(166)는 상기 자기장 센서(70)의 전력 제어 핀, 즉, 외부 집적 회로 핀으로부터 신호(176)를 수신하도록 연결될 수 있다.
상기 전력 제어 회로(166)는 클록 신호(170a)를 발생시키도록 구성되는 오실레이터(170)를 포함할 수 있다. 상기 전력 제어 회로(166)는 또한, 상기 클록 신호(170a)를 수신하도록 연결되고, 상기 클록 신호(170a)와 동조하는 타이밍 신호(172a)(즉, 펄스들을 갖는 신호)를 발생시키도록 구성되는 타이머 회로(172)를 포함할 수 있다.
상기 타이밍 신호(172a)는 상기 클록 신호(170a)의 주파수에 의해 결정되는 속도로 발생되는 펄스들의 스트링(string)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 타이밍 신호(172a)의 펄스들은 약 10ms의 속도로 발생되고, 약 500s의 펄스 지속 시간을 가진다.
게이트(174), 예를 들면 OR 게이트는 상기 타이밍 신호(172a)를 수신하도록 연결될 수 있고, 상기 전력 제어 핀 신호(176)를 수신하도록 연결될 수 있으며, 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호(152a)를 수신하도록 연결될 수 있다. 상기 입력 신호들에 반응하여, 상기 게이트(174)는 상기 입력 신호들의 임의의 하나에 반응하여 전력 제어 신호(174a)를 발생시킬 수 있다.
동작에 있어서, 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호(152a)가 2개의 상태들의 첫 번째 하나(즉, 상기 동작의 불연속 모드)에 있을 때, 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호(174a)는 상기 신호들(172a, 176)의 임의의 것이 모듈들(71, 90, 132)을 켜고 끄도록 게이트 신로로서 동작한다. 다른 상태에 있을 경우, 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호(152a)는 상기 전력 제어 회로(166)가 상기 모듈들(71, 90, 132)을 켜고 끄지 않게 한다(즉, 상기 동작 결과들의 연속 모드).
상기 속도 문턱값 모드 제어 신호(152a)에 의해 상기 동작의 불연속 모드에 놓일 때, 상기 자기장 센서(70)의 실질적인 일부가, 예를 들면, 상기 타이밍 신호(172a)에 따라 전력을 보존하기 위해 순환하고 순환하지 않을 수 있다. 상기 자기장 센서(70)가 꺼질 때마다, 이 시간에서 상기 대상체의 각도가 상기 전력 제어 이전 각도 레지스터(156)에 저장된다. 상기 자기장 센서(70)가 켜질 때마다, 상기 전력 제어 이전 각도 값(156a)이 상기 대상체가 회전하였던 방향으로 회전하였는지 및 상기 자기장 센서(70)가 꺼지는 시간 이래로 상기 회전이 0도 또는 180도로 교차하였는지를 확인하도록 상기 턴 계수 센싱 회로(142)에 의해 처리된다.
또한, 상기 자기장 센서(70)가 켜질 때마다, 상기 속도 시험 회로(150)가 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호(152a)가 상기 자기장 센서(70)가 켜지고 꺼지게 하는 상태(동작의 불연속 모드)에 있어야하거나 남아야 하는 지 또는 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호(152a)가 상기 자기장 센서(70)가 켜지고 꺼지게 하지 않는 상태(동작의 연속 모드)에 있어야 하는 지를 확인하도록 상기 물체의 회전 속도를 테스트할 수 있다.
상기 센싱 회로(71) 내의 상기 하나 또는 그 이상의 제어 레지스터들(108)은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 오실레이터(78)가 동작할 것인 주파수에 대응되는 주파수 값, 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 인접하는 수직형 홀 요소들 사이의 단계 사이즈들에 대응하는 상기 스위칭 회로(74)와 통신하는 단계 값, 상기 전류 소스들(86, 84)에 대응하는 전류 출력 값들, 상기 분할기들(80,88)의 분할 비율들, 그리고 상기 스위칭 회로(76)가 초핑을 발생시키거나 초핑을 발생시키지 않는 지에 대응되는 초핑 가능 값을 포함하는 다양한 변수들을 상기 주 제어 레지스터들(164)로부터 수신하고 저장할 수 있다.
상기 x-y 방향 성분 회로(90)의 상기 하나 또는 그 이상의 제어 레지스터들(112)은 또한, 이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 대역 통과 필터들(94, 116)의 필터 특성들(예를 들면, 중심 주파수 및 대역)과 상기 문턱 값들(120, 122)을 포함하는 다양한 변수들을 상기 버스 인터페이스 회로(160)로부터 수신하고 저장할 수 있다.
상기 회로(132)의 상기 하나 또는 그 이상의 제어 레지스터들(156)은 또한, 이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 속도 문턱 값(154a), 상기 시간 값(140a) 그리고 상기 이전 각도 값(132a)을 발생시키는 데 사용되는 상기 이전 각도 레지스터들의 하나에 대응하는 상기 스위치 회로(132)를 위한 스위치 설정을 포함하는 다양한 변수들을 상기 주 제어 레지스터들(164)로부터 수신하고 저장할 수 있다.
상기 전력 제어 회로(166) 내의 하나 또는 그 이상의 제어 레지스터들(178)은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 오실레이터(170)의 주파수, 상기 타이밍 신호(172a)의 펄스폭을 제거하는 및/또는 상기 타이머 회로(172)를 사용가능하게 하거나 사용 불가능하게 하는 제어 신호 값(178a), 상기 타이밍 신호(172a)로부터 야기되는 사용 가능하거나 사용 불가능한 자동 전력 사이클을 포함하는 다양한 변수들을 상기 주 제어 레지스터들(164)로부터 저장할 수 있다.
도 4 및 도 5가 상기 자기장 센서(70)(도 3)에 구현될 수 있는 다음에 고려되는 기술에 대응되는 흐름도들을 나타내는 점이 이해되어야 할 것이다. 여기서 "처리 블록들(processing blocks)"로 표시한 사각형 요소들(도 4의 요소(208)로 특정되는)은 컴퓨터 소프트웨어 명령들이나 명령들의 그룹들을 나타낸다. 여기서 "판단 블록들(decision blocks)"로 표시한 다이아몬드 형상의 요소들(도 3의 요소(204)로 특정되는)은 상기 처리 블록들로 나타낸 컴퓨터 소프트웨어 명령들의 실행에 영향을 미치는 컴퓨터 소프트웨어 명령들, 또는 명령들의 그룹들을 나타낸다.
선택적으로는, 상기 처리 및 판단 블록들은 디지털 신호 프로세서 회로 또는 주문형 반도체(application specific integrated circuit: ASIC)와 같은 기능적으로 동등한 회로들에 의해 수행되는 단계들을 나타낸다. 상기 흐름도들은 임의의 특정 프로그래밍 언어를 문법을 도시한 것은 아니다. 오히려 상기 흐름도들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 회로들을 조립하거나 특정한 장치에 요구되는 처리를 수행하기 위해 컴퓨터 소프트웨어를 생성하도록 요구하는 기능적인 정보를 예시한다. 루프들 및 변수들의 초기화 및 일시적인 변수들의 사용과 같은 많은 일상적인 프로그램 요소들은 도시되지 않는 점에 유의하여야 한다. 여기서 다르게 나타내지 않는 한, 기술된 블록들의 특정 순서는 예시적일 뿐이고, 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 변화될 수 있는 점을 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 다르게 설명하지 않는 한, 후술하는 블록들은 가능할 때에 상기 단계들이 임의의 편리하거나 원하는 순서로 수행될 수 있는 순서가 없는 의미이다.
도 4를 참조하면, 프로세스(200)는 동작의 연속 및 불연속 모드에서 도 3의 자기장 센서(70)의 동작을 기술할 수 있다.
상기 프로세스는 상술한 동작의 불연속 모드에서 시작될 수 있고, 이 경우에 먼저 모드가 상기 불연속 모드로 설정되고(예를 들면, 도 3의 상기 속도 문턱값 전력 모드 제어 신호(152a)가 소거된다), 상기 프로세스(200)는 슬립(sleep) 상태 202에서 진입된다. 선택적으로는, 상기 프로세스(200)는 상술한 동작의 연속 모드에서 시작할 수 있고, 이 경우에 먼저 모드가 상기 연속 모드로 설정되고(예를 들면, 도 3의 속도 문턱값 전력 모드 제어 신호(152a)가 설정된다), 상기 프로세스(200)는 웨이크(wake) 상태 206에서 진입된다.
논의를 위하여, 상기 프로세스가 도 3의 자기장 센서(70)의 슬립 상태가 상기 불연속 모드로 설정되는 모드로 진입되는 단계 202에서 시작되는 점을 고려한다.
블록 204에서, 상기 전력 제어 핀 신호(176)에서의 전력 인가 신호 또는 상기 타이밍 신호(172a) 내의 펄스가 검출되고 전력 인가 조건을 나타내는 지를 결정한다. 어느 하나의 신호가 전력 인가 조건을 나타낼 경우, 그러면 상기 프로세스는 웨이크 상태, 즉 전력 인가 조건으로 진입하는 블록 206으로 진행하며, 도 3의 자기장 센서(70)의 모든 모듈들에 상기 전력 제어(PC) 신호(174a)에 의해 전력이 인가된다. 상기 웨이크 상태가 이루어지면, 상기 프로세스는 상기 현재 각도가 상기 x-y 각도 신호(100a)를 발생시키도록, 예를 들면, 도 3의 x-y 방향 성분 회로(90)에 의해 측정되는 블록 208로 계속된다.
단계들로서 도시하지는 않았지만, 이것이 다음 블록 210 이전의 프로세스(200)를 통한 첫 번째일 경우, 도 3의 러닝 히스토리 레지스터들(124)이 현재 각도 측정과 함께 먼저 로딩될 수 있고, 상기 대상체가 회전하는 경우에 다른 레지스터들(126b 내지 126N) 내의 값들과 다른 현재 각도 레지스터(126a) 내의 현재 각도 값을 구현하도록 상기 러닝 히스토리 레지스터들(124)은 한 번 또는 그 이상으로 클록될 수 있다. 상기 PC 이전 각도 레지스터(156)도 상기 다른 레지스터들 내의 다른 값과 함께 먼저 로딩될 수 있다.
이러한 프로세스가 잠시 동안 진행되었던 것으로 대신 가정하면, 상기 대상체가 회전할 경우에 상기 러닝 히스토리 레지스터들(126a 내지 126N)이 다른 값들을 유지할 것이며, 상기 PC 이전 각도 레지스터는 상기 자기장 센서(70)에 전력이 차단되는 최후 시간에서(즉, 상기 슬립 상태 202로) 저장되는 상기 대상체의 각도의 값을 유지할 것이다.
블록 210에서, 상기 x-y 각도 값(100a)의 측정된 현재 각도가 상기 PC 이전 각도 값(156a) 또는 도 3의 이전 각도 값(132a)으로부터, 예를 들면, 도 3의 턴 계수 센싱 회로(142)에 의해 선택되는 다른 각도 값과 비교된다. 상기 선택은 상기 프로세스(200)가 진입하는 상기 동작으로 모드에 따라 도 3의 스위치(157)에 의해 이루어진다. 예를 들면, 상기 불연속 모드로 진입하였을 경우, 상기 스위치(152a)는 비교를 위해 상기 PC 이전 각도 값(156a)을 선택한다.
이에 따라, 블록 220에서, 예를 들면, 도 3의 0도 또는 180도 검출기(146)에 의해 도 3의 자기장 센서(70)에 전원이 차단된 이래로 상기 대상체의 회전이 0도 또는 180도를 교차하였는지가 결정된다.
0도 또는 180도의 교차가 일어날 경우, 상기 프로세스는 전력이 차단되는 최후 시간 이래로 상기 물체의 회전의 검출이, 예를 들면, 도 3의 방향 검출기(144)에 의해 결정되는 블록 222로 계속된다. 상기 모드가 상기 불연속 모드이기 때문에, 다시 상기 현재 각도와 비교를 위하여 상기 PC 이전 각도가 사용된다.
블록 224에서, 상기 자기장 센서(70)에 전력이 차단되었던 최후 시간 이래로 상기 회전의 검출이 반시계 방향이었는지가 결정된다. 상기 검출이 반시계 방향 이었을 경우, 상기 프로세스는 턴 계수기, 예를 들면, 도 3의 턴 계수기(148a)가 증가하는 블록 226으로 진행한다. 반면에, 블록 224에서 상기 방향이 반시계 방향이 아니었을 경우, 그러면 상기 프로세스는 대신 상기 턴 계수기가 감소하는 블록 228로 진행한다. 도 3의 턴 계수기(148) 또한 블록 220에서 확인된 상기 교차 신호(146a)를 수신하는 점을 인지할 수 있을 것이다. 상기 프로세스는 이후에 블록 230으로 진행한다.
블록 230에서, 예를 들면, 도 3의 회로(134)에 의해 상기 대상체의 회전 속도가 계산된다. 이를 위하여, 도 3의 회로(134)는 블록 230에서 도 3의 시간 값(140a), 도 3의 현재 각도 값(128), 도 3의 이전 각도 값(132a), 도 3의 교차 신호(146a), 도 3의 방향 신호(144a)를 입력들로서 취한다. 블록 230의 프로세스는 다음에 도 5와 함께 보다 상세하게 설명된다. 여기서는 볼록 230에서 도 3의 회전 속도 신호(138a)가 계산되는 것으로 말하기에 충분하다. 상기 프로세스는 이후에 블록 232로 진행한다.
블록 232에서, 상기 대상체의 검출된 회전 속도가 상기 속도 문턱값, 예를 들면, 도 3의 속도 문턱 값(154a)보다 클 경우, 그러면 상기 프로세스는 블록 238로 진행한다.
블록 238에서, 상기 대상체가 블록 232에서 빠르게 회전하였던 것으로 확인되었기 때문에, 도 3의 속도 문턱값 모드 제어 신호(152a)는 도 3의 전력 제어 회로(166)에 의해 전력 인가 상태 또는 웨이크 상태를 유지하게 되는 조건으로 설정된다. 이를 위하여, 도 3의 속도 문턱값 전력 모드 제어 신호(152a)가 설정된다.
블록 240에서, 상기 x-y 각도 신호(100a)의 현재 각도 값이 도 3의 전력 제어 이전 각도 레지스터(156)에 저장된다. 이후에, 상기 프로세스(200)는 블록 206에서 상기 웨이크 상태로 돌아간다.
블록 232에서, 상기 대상체의 회전 속도가 상기 속도 문턱값보다 크지 않을 경우, 즉, 상기 대상체가 느리게 회전할 경우, 상기 프로세스는 대신에 블록 234로 계속된다.
블록 234에서, 상기 대상체가 블록 232에서 느리게 회전하였던 것으로 확인되었기 때문에, 도 3의 속도 문턱값 모드 제어 신호(152a)는 도 3의 전력 제어 회로(166)에 의해 슬립과 웨이크 상태들 사이를 순환하게 되는 조건으로 소거된다. 이를 위하여, 도 3의 속도 문턱값 전력 모드 제어 신호(152a)가 소거된다.
블록 236에서, 상기 x-y 각도 신호(100a)의 현재 각도 값이 도 3의 전력 제어 이전 각도 레지스터(156)에 저장되고, 상기 프로세스(200)는 블록 204로 돌아간다.
블록 204에서, 상기 전력 제어 핀 신호(176) 또는 상기 전력 제어 타이머 신호(17a)가 상기 웨이크 상태를 나타내지 않을 경우, 상기 프로세스는 블록 202로 북귀하고, 이에 따라 상기 슬립 상태에서 루핑된다.
블록 220에서, 상기 대상체의 회전이 0도 또는 180도를 교차하지 않았을 경우, 그러면 블록 222에서 방향을 결정하거나 박스들 226 및 228에서 각기 상기 턴 계수기의 증가 또는 감소를 결정할 필요가 없으므로 상기 프로세스(200)는 직접 블록 230으로 진행한다.
블록 206의 웨이크 상태가 블록 240에, 즉 상기 동작으로 연속 모드에 도달할 경우, 그러면 블록들 210 및 222에서, 도 3의 이전 각도 값(132a)(상기 PC 이전 각도 값(156a) 대신)이 현재 각도 값과의 비교를 위해 사용되는 점이 이해되어야 할 것이다.
도 5를 참조하면, 상기 대상체의 회전 속도를 결정하는 프로세스(250)는 도 4의 블록 230에 대응된다. 상기 프로세스(250)는 도 3의 각도 업데이트 클록(88a)이 조사되는 블록 254에서 시작된다.
블록 254에서, 에지(edge), 예를 들면, 상기 각도 업데이트 클록(88a)의 상승하는 에지가 검출될 경우, 그러면 상기 프로세스는 블록 256으로 계속된다.
블록 256에서, 도 3의 러닝 히스토리 레지스터들(124)의 내용들이, 예를 들면, 하나의 레지스터에 의해 하향 이동하고, 블록 258에서 상기 현재 x-y 각도 신호(88a)가 도 3의 현재 각도 레지스터(126a)로 진입한다.
블록 260에서, 예를 들면, 상기 0도 또는 180도 검출기(146)에 의해 상기 대상체가 0도 또는 180도를 통해 회전하였는지가 결정된다.
상기 대상체가 0도 또는 180도를 통해 회전하였을 경우, 그러면 상기 프로세스는 블록 262로 계속된다.
블록 262에서, 상기 대상체가, 예를 들면, 상기 방향 검출기(144)에 의해 검출되는 바와 같이 반시계 방향으로 회전하였을 경우, 그러면 상기 프로세스는 블록 264로 계속된다.
블록 264에서, 도 3의 현재 각도 값(128)의 반대가, 예를 들면, 도 3의 감산 프로세서(136)에 의해 계산된다.
블록 266에서, 예를 들면, 상기 감산 프로세서(136)에 의해 상기 현재 각도 값(128)의 반대와 도 3의 이전 각도 값(132a) 사이의 차이가 계산된다.
블록 268에서, 전술한 차이가 도 3의 시간 값(140a)에 의해 분할되고, 예를 들면, 도 3의 분할 회로(138)에 의해 상기 회전 속도 신호(144a)가 도출된다.
블록 260에서, 상기 대상체의 회전이 0도 또는 180도를 통과하지 않았을 경우, 그러면 상기 프로세스는 대신에 상기 현재 각도 값(128)과 상기 이전 각도 값(132a) 사이의 차이가 계산되는 블록 276으로 진행한다.
블록 278에서, 전술한 차이가 도 3의 시간 값(140a)에 의해 분할되고, 예를 들면, 도 3의 분할 회로(138)에 의해, 상기 회전 속도 신호(144a)가 도출된다.
블록 262에서, 상기 대상체의 회전이 반시계 방향이 아니었을 경우, 그러면 상기 프로세스(250)는 도 3의 이전 각도 값(132a)의 반대가, 예를 들면 도 3의 감산 프로세서(136)에 의해 계산되는 블록 270으로 진행한다. 여기에 사용되는 바와 같이, 반대의 값은 각도를 대표하는 값의 추가적인 반전에 대응한다. 예를 들면, 양의 10도의 반대는 음의 10도이다. 추가적인 반전이 신호 값을 변화시키는 점이 이해될 것이다.
블록 272에서, 예를 들면, 상기 감산 프로세서(136)에 의해 상기 이전 각도 값(132a)의 반대 및 상기 현재 각도 값(128) 사이의 차이가 계산된다.
블록 274에서, 전술한 차이가 도 3의 시간 값(140a)에 의해 분할되고, 예를 들면, 도 3의 분할 회로(138)에 의해 상기 회전 속도 신호(144a)가 도출된다.
블록 254에서, 상기 각도 업데이트 클록 신호(88a)의 에지가 검출되지 않을 경우, 상기 프로세스는 시작으로 다시 루프되고, 상기 각도 업데이트 클록 신호(88a)의 에지를 위해 대기한다.
여기서 언급된 모든 참조 문헌들은 여기에 참조로 포함된다.
상술한 바에 있어서는, 다양한 개념들, 구조들 및 기술들을 예시하는 본 발명의 사상 및 영역인 바람직한 실시예들을 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 이들의 개념들, 구조들 및 기술들을 포함하는 다른 실시예들도 사용될 수 있음이 자명할 것이다. 이에 따라 본 발명의 범주가 개시된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 다음 특허 청구 범위의 사상 및 범주로부터만 한정되어야 하는 점을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (34)

  1. 물체의 회전을 센싱하기 위한 자기장 센서에 있어서,
    제1 및 제2 평행한 주요 표면들을 갖는 반도체 기판을 포함하며;
    상기 반도체 기판 상에 배치되는 복수의 자기장 센싱 요소들을 포함하고, 상기 복수의 자기장 센싱 요소들은 상기 반도체 기판의 제1 주요 표면에 대해 평행한 x-y 평면 내에 방향 성분을 갖는 자기장에 반응하여 각 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 발생시키도록 구성되고, 상기 x-y 평면은 x-방향 및 상기 x-방향에 직교하는 y-방향을 가지며;
    상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 대표하는 제1 중간 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 x-y 평면 내의 자기장의 상기 방향 성분의 각도를 나타내는 상기 자기장 센서로부터의 제1 출력 신호로서 x-y 각도 신호를 발생시키도록 구성되는 x-y 방향 성분 회로를 포함하고;
    상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 물체의 회전 속도를 나타내는 상기 자기장 센서로부터의 제2 출력 신호로서 회전 속도 신호를 발생시키도록 구성되는 회전 속도 센싱 회로를 포함하며;
    상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 회전 속도 신호를 수신하도록 연결되며, 속도 문턱값 레지스터로부터 속도 문턱 값을 수신하도록 연결되고, 상기 회전 속도 신호를 상기 속도 문턱 값과 비교하도록 구성되며, 상기 비교에 따라 제1 및 제2 상태들을 갖는 속도 문턱값 모드 제어 신호를 발생시키도록 구성되는 전력 제어기를 포함하고, 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호가 상기 제1 상태에 있을 때에 동작의 연속 모드가 수행되며, 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호가 상기 제2 상태에 있을 때에 동작의 불연속 모드가 수행되고, 상기 동작의 불연속 모드 동안에 상기 자기장 센서의 일부에 주기적으로 전력이 인가되고 차단되며, 상기 동작의 연속 모드일 때에 상기 자기장 센서에 계속적으로 전력이 인가되고;
    상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 x-y 각도 신호로부터 유도되는 전력 제어 이전 각도 값을 저장하도록 구성되는 비휘발성 전력 제어 이전 각도 레지스터(power control prior angle register)를 더 포함하며, 상기 전력 제어 이전 각도 값은 상기 자기장 센서의 마지막의 전력 차단에서 상기 x-y 각도 신호의 값을 대표하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 자기장 센싱 요소들은 원형 수직 홀(CVH) 구조로 정렬되고, 상기 복수의 자기장 센싱 요소들의 각 하나는 상기 반도체 기판의 제1 주요 표면 내의 공통 원형 주입 영역 상에 정렬되는 상기 CVH 구조의 각 수직형 홀(Hall) 요소인 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 제1 시간에서 상기 x-y 각도 신호로부터 유도되는 현재 각도 신호를 저장하도록 구성되며, 상기 제1 시간 이전의 제2 시간에서 상기 x-y 각도 신호로부터 유도되는 이전 각도 값을 저장하도록 구성되는 복수의 비휘발성 메모리 레지스터들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 회전 속도 센싱 회로는, 상기 현재 각도 값을 수신하도록 연결되고, 상기 이전 각도 값을 수신하도록 연결되며, 차이 값을 발생시키기 위해 상기 현재 각도 값을 대표하는 값과 상기 이전 각도 값을 대표하는 값 사이의 차이를 계산하도록 구성되는 감산 회로(subtraction circuit)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 회전 속도 센싱 회로는, 상기 차이 값을 수신하도록 연결되고, 시간 값을 수신하도록 연결되며, 상기 회전 속도 신호를 발생시키기 위해 상기 차이 값을 상기 시간 값으로 분할하도록 구성되는 분할 회로(divide circuit)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 현재 각도 값을 수신하도록 연결되며, 상기 전력 제어 이전 각도 값을 수신하도록 연결되고, 상기 물체의 회전의 방향을 나타내는 상기 자기장 센서로부터의 제3 출력 신호로서 방향 신호를 발생시키기 위해 상기 현재 각도 값을 상기 전력 제어 이전 각도 값과 비교하도록 구성되는 방향 검출기 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 현재 각도 값을 수신하도록 연결되며, 적어도 0도를 가로질러 회전하는 물체를 나타내는 교차 신호(crossing signal)를 발생시키기 위해 상기 현재 각도 값을 상기 전력 제어 이전 각도 값과 비교하도록 구성되는 0도 및 180도 검출기 회로(detector circuit)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 방향 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 교차 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 물체의 회전들의 숫자의 계수를 나타내는 상기 자기장 센서로부터의 제4 출력 신호로서 턴 계수 신호(turns count signal)를 발생시키기 위해 상기 방향 신호 및 상기 교차 신호를 사용하도록 구성되는 턴 계수기 회로(turns counter circuit)를 더 포함하며,
    상기 회전들의 숫자의 계수는 제1 방향으로 일어나는 상기 물체의 회전들을 더하고 제2 방향으로 일어나는 상기 물체의 회전들을 빼서 유도되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 감산 회로도 상기 방향 신호 및 상기 교차 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 감산 회로는 상기 현재 각도 값을 반전시켜 상기 현재 각도 값을 대표하는 값을 발생시키거나 상기 이전 각도 값을 반전시켜 상기 이전 각도 값을 대표하는 값을 발생시키도록 상기 현재 각도 값 또는 상기 이전 각도 값의 적어도 하나가 반전되어야 하는 지를 확인하기 위해 상기 방향 신호 또는 상기 교차 신호의 적어도 하나를 사용하도록 구성되며, 상기 현재 각도 값을 반전시키는 것이 상기 현재 각도 값의 부호를 변화시키는 것에 대응되고, 상기 이전 각도 값을 반전시키는 것이 상기 이전 각도 값의 부호를 변화시키는 것에 대응되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 x-y 방향 성분 회로는,
    상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 대표하는 제2 중간 신호를 수신하도록 연결되고, 필터된 신호를 발생시키도록 구성되는 대역 통과 필터(bandpass filter); 및
    상기 필터된 신호를 수신하도록 연결되고, 오실레이터로부터 클록 신호(clock signal)를 수신하도록 연결되며, 상기 x-y 각도 신호를 제공하기 위해 상기 클록 신호의 위상과 상기 필터된 신호의 위상을 비교하도록 구성되는 계수 회로(counting circuit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 필터된 신호는 상기 x-y 평면 내의 상기 자기장의 방향 성분의 각도에 반응하는 위상을 갖는 AC 신호 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 반도체 기판 상에 배치되는 전력 제어 회로를 더 포함하고, 상기 전력 제어 회로는 제1 및 제2 상태들을 갖는 타이밍 신호(timing signal)를 발생시키도록 구성되는 타이머(timer)를 포함하며,
    상기 동작의 불연속 모드일 때에, 상기 자기장 센서가 상기 자기장 센서의 일부에 상기 타이밍 신호의 제1 상태에 반응하여 전력을 인가시키고, 상기 타이밍 신호의 제2 상태에 반응하여 전력을 차단시키도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  13. 삭제
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 전력 제어 회로는, 상기 타이밍 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호가 상기 제1 상태에 있는 동안 상기 타이밍 신호가 상기 제1 상태에 있는 경우에 상기 자기장 센서의 일부에 전력을 인가하도록 구성되는 게이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  15. 제 2 항에 있어서, 상기 복수의 수직형 홀 요소들은 복수의 결합들로 구동되고 처리되며, 각 결합은 수직형 홀(hall) 요소들의 다른 그룹을 포함하고, 수직형 홀 요소들의 각 그룹은 소정의 숫자의 수직형 홀 요소들을 가지는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 수직형 홀 요소들의 각 그룹은 멀티플렉스되며(multiplexed), 상기 수직형 홀 요소들의 각 그룹의 다른 하나는 다른 시간에서 각 전류를 수신하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  17. 자기장 센서에 사용되는 방법에 있어서,
    상기 자기장 센서 내에서, 반도체 기판 상에 배치되는 대응되는 복수의 자기장 센싱 요소들로 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들은 상기 반도체 기판의 제1 주요 표면에 평행한 x-y 평면 내의 방향 성분을 갖는 자기장에 반응하며, 상기 x-y 평면은 x-방향과 상기 x-방향에 직교하는 y-방향을 가지고;
    상기 자기장 센서 내에서, 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 대표하는 제1 중간 신호에 반응하여 상기 x-y 평면 내의 상기 방향 성분의 각도를 나타내는 상기 자기장 센서로부터의 제1 출력 신호로서 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계를 포함하며;
    상기 자기장 센서 내에서, 상기 x-y 각도 신호를 대표하는 신호에 반응하여 물체의 회전 속도를 나타내는 상기 자기장 센서로부터의 제2 출력 신호로서 회전 속도 신호를 발생시키는 단계를 포함하고;
    상기 자기장 센서 내에서, 상기 회전 속도 신호를 속도 문턱 값과 비교하는 단계를 포함하며;
    상기 자기장 센서 내에서, 상기 회전 속도 신호와 상기 속도 문턱 값의 비교에 따라 제1 및 제2 상태들을 갖는 속도 문턱값 모드 제어 신호를 발생시키는 단계를 포함하며, 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호가 상기 제1 상태에 있을 때에 동작의 연속 모드가 수행되고, 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호가 상기 제2 상태에 있을 때에 동작의 불연속 모드가 수행되며, 상기 동작의 불연속 모드 동안에 상기 자기장 센서의 일부에 주기적으로 전력이 인가되고 차단되며, 상기 동작의 연속 모드일 때에 상기 자기장 센서에 계속적으로 전력이 인가되고;
    비휘발성 메모리 장치 내에서, 상기 x-y 각도 신호로부터 유도되는 전력 제어 이전 각도 값을 저장하는 단계를 더 포함하며, 상기 전력 제어 이전 각도 값은 상기 자기장 센서의 마지막 전력 차단의 시간에서 상기 x-y 각도 신호의 값을 대표하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 복수의 자기장 센싱 요소들은 원형 수직 홀(CVH) 구조로 정렬되고, 상기 복수의 자기장 센싱 요소들의 각 하나는 상기 반도체 기판의 제1 주요 표면 내의 공통 원형 주입 영역 상에 정렬되는 상기 CVH 구조의 각 홀 요소인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    제1 비휘발성 메모리 레지스터 내의 상기 자기장 센서 내에서, 제1 시간에서 상기 x-y 각도 신호로부터 유도되는 현재 각도 값을 저장하는 단계; 및
    제2 비휘발성 메모리 레지스터 내의 상기 자기장 센서 내에서, 상기 제1 시간 이전의 제2 시간에서 상기 x-y 각도 신호로부터 유도되는 이전 각도 값을 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 회전 속도 신호를 발생시키는 단계는 차이 값을 발생시키기 위해 상기 현재 각도 값을 대표하는 값과 상기 이전 각도 값을 대표하는 값 사이의 차이를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 회전 속도 신호를 발생시키는 단계는 상기 회전 속도 신호를 발생시키기 위해 상기 차이 값을 시간 값으로 분할하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 자기장 센서 내에서, 상기 물체의 회전의 방향을 나타내는 상기 자기장 센서로부터의 제3 출력 신호로서 방향 신호를 발생시키기 위해 상기 현재 각도 값을 상기 전력 제어 이전 각도 값과 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 자기장 센서 내에서, 적어도 0도를 가로질러 회전하는 상기 물체를 나타내는 교차 신호를 발생시키기 위해 상기 현재 각도 값을 상기 전력 제어 이전 각도 값과 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 자기장 센서 내에서, 상기 물체의 회전들의 숫자의 계수를 나타내는 상기 자기장 센서로부터의 제4 출력으로서 턴 계수 신호를 발생시키기 위해 상기 방향 신호 및 상기 교차 신호를 사용하는 단계를 더 포함하며,
    상기 회전들의 숫자의 계수는 제1 방향으로 일어나는 상기 물체의 회전들을 더하고, 제2 방향으로 일어나는 상기 물체의 회전들을 빼서 유도되는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 23 항에 있어서, 상기 차이를 계산하는 단계는, 상기 자기장 센서 내에서, 상기 현재 각도 신호를 반전시켜 상기 현재 각도 값을 대표하는 값을 발생시키거나 상기 이전 각도 값을 반전시켜 상기 이전 각도 값을 대표하는 값을 발생시키도록 상기 현재 각도 값 또는 상기 이전 각도 값의 적어도 하나가 반전되어야 하는 지를 확인하기 위해 상기 방향 신호 또는 상기 교차 신호의 적어도 하나를 이용하는 단계를 포함하며, 상기 현재 각도 값을 반전시키는 것이 상기 현재 각도 값의 부호를 변화시키는 것에 대응되고, 상기 이전 각도 값을 반전시키는 것이 상기 이전 각도 값의 부호를 변화시키는 것에 대응되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 18 항에 있어서, 상기 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계는,
    필터된 신호를 발생시키도록 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 대표하는 제2 중간 신호를 필터링하는 단계; 및
    상기 x-y 각도 신호를 제공하도록 클록 신호의 위상을 상기 필터된 신호의 위상과 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 필터된 신호는 상기 x-y 평면 내의 상기 자기장의 방향 성분의 각도에 반응하여 위상을 갖는 AC 신호 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 17 항에 있어서, 상기 자기장 센서 내에서, 제1 및 제2 상태들을 갖는 타이밍 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하며,
    상기 동작의 불연속 모드일 때, 상기 자기장 센서가 상기 자기장 센서의 일부에 상기 타이밍 신호의 제1 상태에 반응하여 전력을 인가시키고, 상기 타이밍 신호의 제2 상태에 반응하여 전력을 차단시키도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 삭제
  30. 제 28 항에 있어서, 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호가 상기 제1 상태에 있는 동안 상기 타이밍 신호가 상기 제1 상태에 있는 경우에 상기 자기장 센서의 일부에 전력을 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 물체의 회전을 센싱하기 위한 자기장 센서에 있어서,
    반도체 기판 상에 배치되는 전력 제어 회로를 구비하고, 상기 전력 제어 회로는,
    제1 및 제2 상태들을 갖는 타이밍 신호를 발생시키도록 구성되는 타이머를 포함하며, 상기 자기장 센서의 일부에 상기 타이밍 신호의 제1 상태에 반응하여 전력이 인가되고, 동작의 불연속 모드에 대응되는 상기 타이밍 신호의 제2 상태에 반응하여 전력이 차단되며;
    상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 물체의 회전 속도를 나타내는 회전 속도 신호를 수신하도록 연결되며, 속도 문턱값 레지스터로부터 속도 문턱 값을 수신하도록 연결되고, 상기 회전 속도 신호를 상기 속도 문턱 값과 비교하도록 구성되며, 상기 비교에 따라 제1 및 제2 상태들을 갖는 속도 문턱값 모드 제어 신호를 발생시키도록 구성되는 전력 제어기를 포함하고, 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호의 상기 제1 상태가 상기 자기장 센서가 상기 자기장 센서의 일부에 계속적으로 전력에 인가되는 동작의 연속 모드에 있게 하며, 상기 속도 문턱값 모드 제어 신호의 상기 제2 상태가 상기 자기장 센서의 일부가 상기 동작의 불연속 모드에서 상기 타이밍 신호에 의해 제어되게 하고;
    상기 반도체 기판 상에 배치되고, x-y 각도 신호로부터 유도되는 전력 제어 이전 각도 값을 저장하도록 구성되는 비휘발성 전력 제어 이전 각도 레지스터를 더 포함하며, 상기 전력 제어 이전 각도 값은 상기 자기장 센서의 마지막의 전력 차단에서 상기 x-y 각도 신호의 값을 대표하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  32. 삭제
  33. 제 1 항에 있어서, 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 제1 시간에서 상기 x-y 각도 신호로부터 유도되는 현재 각도 값을 저장하도록 구성되며, 상기 제1 시간 이전의 제2 시간에서 상기 x-y 각도 신호로부터 유도되는 이전 각도 값을 저장하도록 구성되는 복수의 비휘발성 메모리 레지스터들을 더 포함하며, 상기 제1 시간과 상기 제2 시간 사이의 시한 동안, 상기 자기장 센서가 상기 동작의 불연속 모드에서 상기 자기장 센서의 일부에 전력을 차단하도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  34. 제 17 항에 있어서,
    복수의 비휘발성 메모리 레지스터들 내에서, 제1 시간에서 상기 x-y 각도 신호로부터 유도되는 현재 각도 값을 저장하고, 상기 제1 시간 이전의 제2 시간에서 상기 x-y 각도 신호로부터 유도되는 이전 각도 값을 저장하는 단계; 및
    상기 제1 시간과 상기 제2 시간 사이의 시한 동안, 상기 동작의 불연속 모드에서 상기 자기장 센서의 일부에 전력을 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020137027074A 2011-04-12 2012-04-04 대상체의 회전 각도 및 회전 속도를 나타내는 출력 신호를 제공하는 자기장 센서 KR101893932B1 (ko)

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