KR101995279B1

KR101995279B1 - 자기장 센서에 사용되는 한계 신호를 발생시키기 위한 회로들 및 방법들

Info

Publication number: KR101995279B1
Application number: KR1020157015926A
Authority: KR
Inventors: 에릭 벌데트; 제임스 엠. 베일리; 다니엘 에스. 드와이어; 제프 에아젠; 글렌 에이 포레스트; 크리스틴 그라함; 에릭 슈메이커; 피. 칼 쉘러
Original assignee: 알레그로 마이크로시스템스, 엘엘씨
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2019-07-02
Also published as: EP2912411B1; US20140145711A1; EP2912411A1; KR20150088821A; US8723512B1; WO2014081522A1

Abstract

물체의 이동을 검출하는 회로는 동작 신호를 발생시키도록 상기 자기장 신호의 현재의 사이클에서 비교를 위해 사용되는 한계 신호를 구현하기 위하여 자기장 신호의 하나 또는 그 이상의 이전의 사이클들로부터의 하나 또는 그 이상의 피크 샘플들을 사용하는 피크 샘플 선택 모듈을 포함한다. 이전의 자기장 신호 사이클들로부터의 피크 샘플들은 상기 한계 신호를 구현하는 데 사용되기 위해 평균화될 수 있다. 상기 회로와 관련되는 방법도 개시된다.

Description

자기장 센서에 사용되는 한계 신호를 발생시키기 위한 회로들 및 방법들{CIRCUITS AND METHODS FOR GENERATING A THRESHOLD SIGNAL USED IN A MAGNETIC FIELD SENSOR}

본 발명은 대체로 집적 회로들에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 강자성 물체의 이동이나 회전을 감지하기 위한 집적 회로들에 관한 것이다.

강자성 물품들 및/또는 자성 물품들을 검출하기 위한 자기장 센서들(예를 들면, 회전 검출기들)이 알려져 있다. 상기 강자성 물품 또는 자성 물품과 관련되는 자기장은 탐지된 자기장에 비례하는 신호(즉, 자기장 신호)를 제공하는 홀 요소 또는 자기 저항 요소와 같은 자기장 센싱 요소에 의해 검출된다. 일부 예들에 있어서, 상기 자기장 신호는 전기적인 신호이다.

상기 자기장 센서는 상기 자기장 신호가 피크들(양의 및/또는 음의 피크들) 부근이거나 다른 레벨, 예를 들면, 상기 자기장 신호의 제로 크로싱(zero crossing)들 부근에서 한계치를 교차하는 매시간에 상태를 변화시키는 출력 신호를 발생시키도록 상기 자기장 신호를 처리한다. 그러므로, 상기 출력 신호는 상기 강자성 또는 자성 물체, 예를 들면, 기어 또는 링(ring) 자석의 회전의 속도를 나타내는 에지 속도나 주기를 가진다.

자기장 센서에 대한 하나의 응용은 회전하는 강자성 기어의 각 톱니, 자석으로 백-바이어스된(back-biased) 경질의 자석 기어 또는 연질의 강자성 기어의 접근과 후퇴를 검출하는 것이다. 일부 특정한 예들에 있어서, 교류의 극성을 갖는 자성 영역들을 갖는 링 자석(영구 또는 경질 물질)이 상기 강자성 기어 또는 휠 축과 같은 다른 회전하는 장치에 연결되거나 그 자체로 사용되며, 상기 자기장 센서는 상기 링 자석의 자기 영역들의 접근과 후퇴에 반응한다. 다른 예들에 있어서, 기어는 정지된 자석에 근접하여 배치되며, 상기 자기장 센서는 상기 기어가 회전하면서 자기장의 교란에 반응한다.

때때로 피크-투-피크(peak-to-peak) 퍼센티지 검출기로 호칭되는 자기장 센서의 하나의 유형에 있어서, 하나 또는 그 이상의 한계치 레벨들이 상기 피크-투-피크 자기장 신호의 각 퍼센티지들과 같다. 이와 같은 피크-투-피크 퍼센티지 검출기의 하나가 본 출원의 양수인에게 양도된 미국 특허 제5,917,320호(발명의 명칭: "검출 한계치를 주기적으로 적용하는 동안에 통과하는 자성 물품들의 검출(Detection of Passing Magnetic Articles While Periodically Adapting Detection Threshold)")에 기재되어 있다.

때때로 경사-활성화(slope-activated) 검출기(또는 피크-참조(peak-referenced) 검출기)로 호칭되는 다른 유형의 자기장 센서가 또한 본 출원의 양수인에게 양도된 미국 특허 제6,091,239호(발명의 명칭: "피크 참조 한계치 검출기로 통과하는 자성 물품들의 검출(Detection Of Passing Magnetic Articles With a Peak Referenced Threshold Detector)")에 기재되어 있다. 상기 피크-참조 자기장 센서에 있어서, 상기 한계 신호는 상기 자기장 신호의 양의 및 음의 피크들(즉, 피크들 및 밸리들)과 소정의 양만큼 다르다. 따라서, 이러한 유형의 자기장 센서에서, 상기 출력 신호는 상기 자기장 신호가 소정의 양으로 상기 자기장 신호의 피크 또는 밸리로부터 떠날 때에 상태를 변화시킨다.

전술한 피크-투-피크 퍼센티지 한계치 검출기 및 전술한 피크-참조 검출기 모두가 자기장 신호의 양의 및 음의 피크들을 식별할 수 있는 회로부를 가지기 때문에, 이와 같은 검출기들 모두는 여기서 "피크 식별자(peak identifier)"로 언급되는 회로 부분들을 포함하며, 이는 상기 자기장 신호의 양의 피크들 및/또는 음의 피크들을 검출하도록 구성되는 점이 이해되어야 할 것이다. 그러나, 상기 피크-투-피크 퍼센티지 한계치 검출기 및 상기 피크-참조 검출기는 각기 상기 자기장 신호가 비교될 수 있는 하나 또는 그 이상의 한계치 레벨들을 발생시키기 위해 식별된 피크들을 사용하도록 구성되는 이른바 "한계치 발생기(threshold generator)"를 제공하기 위해 다른 방식들로 상기 검출된 피크들을 사용한다. 이러한 비교는 이동의 속도, 예를 들면, 이동하는 물체의 회전을 나타내는 에지 속도를 가지는 이른바 "PosComp" 동작 신호의 결과가 될 수 있다.

자기장 신호의 양의 및 음의 피크들을 정확하게 검출하기 위하여, 일부 실시예들에서, 상기 회전 검출기는 상기 자기장 신호의 적어도 일부를 추적할 수 있다. 이를 위하여, 통상적으로, 하나 또는 그 이상의 디지털-아날로그 변환기(DAC)들이 상기 자기장 신호를 추적하는 추적 신호를 발생시키도록 사용될 수 있다. 예를 들면, 전술한 미국 특허 제5,917,320호 및 제6,091,239호에서, 하나(PDAC)는 상기 자기장 신호의 양의 피크들을 검출하고, 다른 하나(NDAC)는 상기 자기장 신호의 음의 피크들을 검출하는 두 DAC들이 사용된다.

일부 유형들의 회전 검출기들은, 예를 들면, 상기 회전 검출기의 동작 개시나 전원 인가 부근의 시간에서나 그렇지 않으면 원하는 바에 따라 때때로 하나 또는 그 이상의 유형들의 초기화 또는 보정을 수행한다. 하나의 유형의 보정 동안, 전술한 한계치 레벨들이 결정된다.

전술한 한계치 레벨이 초기에 결정되면, 다양한 계획들이 상기 한계치 레벨이 상기 피크-투-피크 자기장 신호 레벨에 대하여 원하는 관계로 남는 것을 보장하도록 상기 한계치 레벨을 업데이팅하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 출원의 양수인에게 양도된 미국 특허 제6,525,531호(발명의 명칭: "검출 한계치를 적용하는 동안에 통과하는 자성 물품들의 검출(Detection of Passing Magnetic Articles while Adapting the Detection Threshold)")에 기재된 바와 같이, 상기 양의 및 음의 검출된 피크 신호들(각각의 PDAC 및 NDAC)은 이와 같은 검출된 피크 신호들이 상기 PosComp 신호의 전이들에 따라 상기 자기장 신호의 레벨까지 선택적으로 "내측으로" 이동하게(즉, PDAC는 감소하고 NDAC는 증가한다) 됨에 이어서, 위의 PDAC를 증가시키고 아래의 NDAC를 감소시킴에 따라 상기 자기장 신호를 "외측으로" 자유롭게 추적한다. 이와 같은 한계 신호 업데이팅은 동작의 "실행 모드" 동안과 같이 초기 보정 보드에 이어서 수행될 수 있다.

일부 이동하는 물체들, 예를 들면, 전술한 자기장 센서들에 의해 감지되는 회전하고 이동하는 물체들은 불규칙한 동작들을 나타내거나 불규칙한 특징들을 가진다. 예를 들면, 기어가 회전하는 경우에 워블(wobble)을 가질 수 있거나, 마멸(그 회전의 축에 대한 비대칭성)을 가질 수 있거나, 그 기계적인 치수들에서의 불규칙성을 가질 수 있다. 예를 들면, 일부 기어 톱니들이 다른 것들보다 넓거나 클 수 있다. 또한, 상기 센서 또는 검출된 이동하는 물체들과 관련된 조건들에서의 비정상들이 상기 물체의 간헐적인 진동들이나 상기 자기장 검출에서 다른 변화들을 야기할 수 있다. 예를 들면, 상기 자기장 센서가 자동차의 잠김 방지 브레이크 시스템(ABS) 내에서 휠 속도를 검출하는 데 사용될 때, 포트홀(pothole)들이 휠의 회전의 축에 대한 일시적인 변화들과 이에 따른 에어 갭(즉, 상기 물체로부터 상기 자기장 센싱 요소까지의 거리)을 가져올 수 있다. 이와 같은 불규칙성들은 이상적이지 않은 한계치들의 발생을 가져올 수 있는 상기 자기장 신호의 변화들을 야기할 수 있으며, 이에 따라 상기 이동하는 물체의 특징들과 관련된 상기 자기장 신호의 사이클들에 대해 정확하게 배치되지 않는 에지들을 가지는 PosComp 신호를 가져올 수 있다.

이에 따라, 감지되는 이동하는 물체의 동작의 불규칙성들의 존재에서나 기계적인 특성들에서 및/또는 상기 센서 시스템과 관련된 간헐적인 조건들의 존재에서 조차도 자기장 신호와 관련된 한계치 레벨을 정확하게 식별할 수 있는 자기장 센서를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 물체의 이동을 검출하기 위한 회로는 상기 물체와 관련된 자기장에 비례하고 현재의 사이클을 포함하는 사이클들을 가지는 자기장 신호를 발생시키기 위한 자기장 센싱 요소(magnetic field sensing element) 및 상기 물체의 이동을 나타내고 상기 자기장 신호의 사이클들과 관련된 에지들(edges)을 가지는 동작 신호를 발생시키도록 구성되는 동작 검출기(motion detector)를 포함한다. 상기 동작 검출기는, (a) 피크 신호를 제공하도록 상기 자기장 신호의 양의 피크 또는 상기 자기장 신호의 음의 피크의 적어도 하나를 추적하기 위한 피크 식별 회로(peak identifying circuit); (b) 상기 피크 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 피크 신호의 샘플들을 저장하도록 구성되며, 선택된 피크 신호를 발생시키기 위해 상기 자기장 신호의 각 이전의 사이클과 관련된 상기 피크 신호의 샘플을 선택하도록 구성되는 피크 샘플 선택 모듈(peak sample selection module); (c) 상기 선택된 피크 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 선택된 피크 신호의 함수로서 한계 신호를 발생시키도록 구성되는 한계치 발생기(threshold generator); 그리고 (d) 상기 한계 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 자기장 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 동작 신호를 발생시키기 위해 상기 한계 신호를 상기 자기장 신호와 비교하도록 구성되는 비교기(comparator)를 포함한다.

상기 피크 샘플 선택 모듈은 상기 자기장 신호의 각 복수의 이전의 사이클들과 관련된 상기 피크 신호의 복수의 샘플들을 선택하도록 구성되고, 상기 선택된 피크 신호를 발생시키기 위해 상기 피크 신호의 선택된 복수의 샘플들을 결합시키도록 구성되는 기능 프로세서(function processor)를 더 포함한다. 상기 기능 프로세서는 상기 선택된 피크 신호를 발생시키기 위해 상기 피크 신호의 선택된 복수의 샘플들을 평균화하도록 구성될 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 피크 샘플 선택 모듈은, 상기 피크 신호를 수신하도록 연결되고 상기 피크 신호를 상기 피크 신호의 디지털 샘플들로 변환하도록 구성되는 아날로그-디지털 컨버터, 상기 디지털 샘플들을 수신하도록 연결되고 복수의 디지털 샘플들을 저장하도록 구성되는 메모리, 그리고 상기 선택된 피크 신호를 제공하기 위해 상기 복수의 디지털 샘플들의 선택된 하나와 관련된 샘플들을 수신하도록 연결되는 디지털-아날로그 컨버터를 포함할 수 있다. 상기 메모리는 다중 비트 디지털 쉬프트 레지스터(shift register)를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 피크 샘플 선택 모듈은 상기 피크 신호를 수신하도록 연결되고 상기 피크 신호의 복수의 아날로그 샘플들을 저장하도록 구성되는 아날로그 메모리 그리고 상기 선택된 피크 신호를 제공하기 위해 상기 복수의 아날로그 샘플들 중으로부터 아날로그 샘플들을 선택하도록 구성되는 회로 모듈을 포함할 수 있다. 상기 메모리는 아날로그 쉬프트 레지스터를 포함할 수 있다.

상기 피크 샘플 선택 모듈은 상기 자기장 신호의 현재의 사이클과 관련된 상기 피크 신호의 샘플을 선택하거나, 제어 신호에 반응하여 상기 자기장 신호의 각 이전의 사이클들과 관련된 상기 피크 신호의 샘플들을 선택하도록 구성되는 멀티플렉서(multiplexer)를 포함할 수 있다. 상기 제어 신호는 상기 멀티플렉서가 상기 자기장 신호의 소정의 숫자의 사이클들이 일어났기 전에 동작의 보정 모드(calibration mode) 동안에 상기 자기장 신호의 현재의 사이클과 관련된 상기 피크 신호의 샘플을 선택하게 하며, 상기 멀티플렉서가 상기 자기장 신호의 소정의 숫자의 사이클들이 일어났던 후에 동작의 실행 모드(running mode) 동안에 상기 자기장 신호의 각 이전의 사이클들과 관련된 상기 피크 신호의 샘플들을 선택하게 할 수 있다.

특징들은 상기 동작 신호의 상태에 기초하여 제1 및 제2 다른 한계 신호들을 발생시키도록 구성되는 상기 한계치 발생기 그리고 PDAC 또는 NDAC의 적어도 하나를 포함하는 상기 피크 식별자 회로를 포함한다. 상기 한계치 발생기는 제1 단부에서 상기 PDAC 신호를 수신하도록 연결되고, 제2 단부에서 상기 NDAC 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 제1 및 제2 단부 사이의 중간 탭(intermediate tap)에서 상기 한계 신호를 발생시키도록 구성되는 레지스터 레더(resistor ladder)를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 한계치 발생기는, 상기 PDAC 신호를 수신하도록 연결되고 제1 한계 신호를 발생시키도록 구성되는 제1 전압원 그리고 상기 NDAC 신호를 수신하도록 연결되고 제2 한계 신호를 발생시키도록 구성되는 제2 전압원을 포함할 수 있다. 상기 한계치 발생기는 디지털 로직 회로(logic circuit)를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소는 적어도 두 자기장 센싱 요소들을 포함한다. 자석이 상기 자기장을 검출하기 위한 상기 자기장 센싱 요소에 근접하여 제공될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 자석, 상기 자기장 센싱 요소 및 상기 동작 검출기는 단일 집적 회로 패키지 내에 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 물체의 이동을 검출하는 방법은 상기 물체와 관련된 자기장에 비례하는 자기장 신호를 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 자기장 신호는 현재의 사이클을 포함하는 사이클들을 가지며, 상기 물체의 이동을 나타내고 상기 자기장 신호의 사이클들과 관련된 에지들을 가지는 동작 신호를 발생시키는 단계를 포함한다. 상기 동작 신호를 발생시키는 단계는, 상기 자기장 신호의 피크들과 관련된 피크 신호를 발생시키는 단계, 상기 피크 신호의 샘플들을 저장하는 단계, 상기 자기장 신호의 각 이전의 사이클과 관련된 상기 피크 신호의 샘플을 선택하는 단계, 상기 피크 신호의 선택된 샘플들과 관련된 선택된 피크 신호를 발생시키는 단계, 상기 선택된 피크 신호에 기초하여 한계 신호를 발생시키는 단계, 그리고 상기 동작 신호를 발생시키도록 상기 한계 신호와 상기 자기장 신호를 비교하는 단계를 포함한다.

추가적인 단계들은 상기 자기장 신호의 각 복수의 이전의 사이클들과 관련된 상기 피크 신호의 복수의 샘플들을 선택하는 단계 그리고 상기 선택된 피크 신호를 발생시키도록 상기 피크 신호의 복수의 샘플들을 결합하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 결합하는 단계는 상기 선택된 피크 신호를 발생시키도록 상기 피크 신호의 복수의 샘플들을 평균화하는 단계를 포함한다. 상기 피크 신호의 샘플들을 저장하는 단계는 상기 피크 신호를 디지털 샘플들로 변환하는 단계 그리고 다중 비트 디지털 쉬프트 레지스터 내와 같이 복수의 상기 디지털 샘플들을 저장하는 단계, 또는 아날로그 쉬프트 레지스터를 포함하는 아날로그 메모리 내와 같이 아날로그 신호들을 저장하는 단계를 포함할 수 있다.

물체의 이동을 검출하는 다른 방법은, 자기장 센싱 요소로 자기장 신호를 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 자기장 신호는 상기 물체와 관련된 자기장에 비례하고 현재의 사이클을 포함하는 사이클들을 가지며, 상기 자기장 신호의 적어도 일부를 추적하는 피크 신호를 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 현재의 사이클 이전의 상기 자기장 신호의 이전의 사이클과 관련된 선택된 피크 신호를 발생시키도록 상기 피크 신호를 사용하는 단계를 포함하며, 상기 선택된 피크 신호에 기초하여 한계 신호를 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 한계 신호를 상기 자기장 신호와 비교하는 단계를 포함한다. 상기 선택된 피크 신호를 발생시키는 단계는, 상기 현재의 사이클 이전의 제1 소정의 숫자의 사이클들에서 상기 피크 신호의 제1 샘플을 선택하는 단계, 상기 현재의 사이클 이전의 제2 소정의 숫자의 사이클들에서 상기 피크 신호의 제2 샘플을 선택하는 단계 그리고 상기 선택된 피크 신호를 발생시키도록 상기 제1 및 제2 샘플들을 평균화하는 단계를 포함할 수 있다.

전술한 본 발명의 특징들뿐만 아니라 본 발명 자체도 다음의 도면들의 상세한 설명으로부터 보다 완전하게 이해될 수 있을 것이다. 첨부된 도면들에 있어서,
도 1은 회전 센서의 형태로 한계치 발생기 및 비교기 회로와 함께 동작 검출기를 가지는 예시적인 자기장 센서를 나타내는 블록도이고,
도 1a는 회전 센서의 형태로 각기 해당 한계치 발생기 및 비교기 회로와 함께 두 동작 검출기들을 가지는 다른 예시적인 자기장 센서를 나타내는 블록도이며,
도 2는 도 1의 동작 검출기로 사용될 수 있는 두 아날로그-디지털 컨버터들(DAC들)인 양의 DAC(PDAC) 및 음의 DAC(NDAC)를 가지는 예시적인 동작 검출기를 나타내는 블록도이고,
도 2a는 도 1a의 두 동작 검출기들로 사용될 수 있는 두 각각의 PDAC들 및 두 각각의 NDAC들을 가지는 두 예시적인 동작 검출기들을 나타내는 블록도이며,
도 2b는 회전 센서의 형태이고 제로 크로싱 검출기를 가지는 다른 예시적인 자기장 센서를 나타내는 블록도이고,
도 3은 관련된 PDAC 및 NDAC 신호들과 한계치들 그리고 결과적인 PosComp 신호화 함께 자기장 신호를 나타내는 그래프이며,
도 3a는 PDAC 및 NDAC 신호들과 한계치들과 함께 감지되는 이동하는 물체의 각기 다른 회전에서 두 자기장 신호들을 나타내는 그래프이고,
도 4는 감지되는 이동하는 물체의 각기 다른 회전에서와 각기 다른 DC 오프셋 전압을 가지는 두 자기장 신호들을 나타내는 그래프이며,
도 5는 도 1, 도 1a, 도 2 및 도 2a의 동작 검출기들로 사용될 수 있는 아날로그 피크 식별자, 피크 샘플 선택 모듈, 한계치 발생기 및 아날로그 비교기를 가지는 예시적인 동작 검출기의 블록도이고,
도 6은 도 1, 도 1a, 도 2 및 도 2a의 동작 검출기들로 사용될 수 있는 디지털 피크 식별자, 피크 샘플 선택 모듈, 한계치 발생기 및 디지털 비교기를 가지는 다른 예시적인 동작 검출기의 블록도이며,
도 7은 도 5 및 도 6의 한계치 발생기로 사용될 수 있는 예시적인 한계치 발생기의 블록도이고,
도 8은 도 5 및 도 6의 한계치 발생기로 사용될 수 있는 다른 예시적인 한계치 발생기의 블록도이며,
도 9는 자기장 센서를 위한 한계치들을 발생시키기 위한 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다.

본 발명을 기술하기 전에, 일부 도입 개념들 및 용어들을 설명한다. 여기에 사용되는 바에 있어서, "자기장 센싱 요소(magnetic field sensing element)"라는 용어는 자기장을 감지할 수 있는 다양한 유형들의 전자 요소들을 기술하는 데 사용된다. 상기 자기장 센싱 요소들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 홀 효과(Hall effect) 요소들, 자기저항(magnetoresistance) 요소들 또는 자기트랜지스터(magnetotransistor)들이 될 수 있다. 알려진 바와 같이, 다른 유형들의 홀 효과 요소들, 예를 들면, 평면형 홀 요소들, 수직형 홀 요소들 및 원형 수직 홀(Circular Vertical Hall: CVH) 요소들이 존재한다. 또한, 알려진 바와 같이, 다른 형태들의 자기저항 요소들, 예를 들면, 안티몬화인듐(InSb)과 같은 반도체 자기저항 요소들, 이방성 자기저항(AMR) 요소들, 거대 자기저항(GMR) 요소들, 터널링 자기저항(TMR) 요소들 그리고 자기 터널 접합(MTJ) 요소들이 존재한다.

알려진 바와 같이, 전술한 자기장 센싱 요소들의 일부는 상기 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 가지는 경향이 있다. 특히, 모두는 아니지만 대부분의 유형들의 자기저항 요소들은 상기 기판에 대해 평행한 최대 감도의 축들을 가지는 경향이 있고, 모두는 아니지만 대부분의 유형들의 홀 요소들은 상기 기판에 대해 직교하는 최대 감도의 축들을 가지는 경향이 있다.

여기에 사용되는 바에 있어서, "자기장 센서(magnetic field sensor)"라는 용어는 자기장 센싱 요소를 포함하는 회로를 기술하는 데 사용된다. 자기장 센서들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 전류를 운반하는 도체에 의해 운반되는 전류에 의해 발생되는 자기장을 감지하는 전류 센서, 강자성 또는 자성 물체의 근접을 감지하는 자기 스위치 또는 근접 검출기, 통과하는 강자성 물품들, 예를 들면 링 자석 또는 강자성 기어의 톱니들이나 슬롯들의 자기 도메인들을 감지하는 회전 검출기, 그리고 자기장의 자기장 밀도를 감지하는 자기장 센서를 포함하는 다양한 응용들에 이용된다. 회전 검출기들은 여기에 예들로서 사용된다. 그러나, 여기에 기재되는 회로들과 기술들은 물체의 동작을 검출할 수 있는 임의의 자기장 센서에도 적용된다.

피크-투-피크(peak-to-peak) 한계치 검출기(threshold detector)들 및 피크-참조(peak-referenced) 검출기들이 앞에서 기재된다. 여기에 사용되는 바에 있어서, "추적 회로(tracking circuit)" 또는 선택적으로 "피크 식별자(peak identifier)"라는 용어는 자기장 신호의 양의 피크 또는 음의 피크(혹은 모두)를 나타내는 신호를 추적할 수 있고 아마도 유지할 수 있는 회로를 기술하는 데 사용된다. 피크-투-피크 퍼센티지 검출기 및 피크-참조 검출기 모두가 추적 회로 또는 피크 식별자를 채용할 수 있는 점이 이해되어야 할 것이다. 여기에 사용되는 바에 있어서, "한계치 발생기(threshold generator)"라는 용어는 한계치를 발생시키도록 구성되는 임의의 회로를 서술하는 데 사용된다. 여기에 사용되는 바에 있어서, "비교기(comparator)"라는 용어는 아날로그 또는 디지털 신호들이 될 수 있는 둘 또는 그 이상의 신호들을 비교할 수 있는 임의의 회로를 설명하는 데 사용된다. 따라서, 비교기는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 아날로그 신호들을 비교하도록 구성되는 아날로그 비교기, 디지털 신호들을 비교하도록 구성되는 디지털 비교기 또는 프로그램 가능한 장치, 예를 들면, 두 디지털 신호들을 비교하기 위한 코드를 내부에 가지는 마이크로프로세서일 수 있다.

피크-투-피크 퍼센티지 한계치 검출기들을 이용하는 회로들이 다음에 도시되지만, 다른 실시예들에서, 유사한 회로들이 피크-참조 검출기들을 이용할 수 있다. 또한, 회전 검출기들을 이용하는 회로들이 다음에 도시되지만, 일부 실시예들에 있어서, 상기 회전 검출기들은 물체의 다른 동작들, 예를 들면, 선형 동작들을 검출하도록 구성되는 동작 검출기(motion detector)들일 수 있다.

여기서 "초기화 모드(initialization mode)"로서도 언급되는 이른바 "보정 모드(calibration mode)"에서 자기장 센서의 동작이 여기에 기술된다. 참조는 여기서 이른바 "실행 모드(running mode)"에서 자기장 센서의 동작에 대해 이루어진다. 상기 보정 모드는 동작의 개시에서(또는 원하는 바에 따라 때때로) 일어날 수 있고, 상기 실행 모드는 다른 시간들에서 구현된다.

일반적으로, 상기 보정 모드 동안, 상기 자기장 센서로부터의 출력 신호가 정확하지 않을 수 있으며, 상기 실행 모드 동안에 상기 출력 신호가 정확한 것으로 간주된다. 즉, 이는 상기 자기장 신호의 특징들을 나타내는 에지(edge)들을 가진다.

종료 시점에서 특정 기준에 따라 여기서 논의되는 보정 모드를 종료시키는 보정 시간 간격이 여기서 논의되지만, 다른 보정들이 나타낸 보정 시간 간격의 종료 시점 후에 수행될 수 있는 점이 인식되어야 할 것이다. 예를 들면, 자동 이득 제어가 상기 나타낸 보정 시간 간격의 종료 시점 후에 보정을 계속할 수 있다. 상기 나타낸 보정 시간 간격의 종료 시점과 필수적으로 일치하지는 않지만 상기 나타낸 보정 시간 간격의 종료 시점 후의 일부 시점에서, 여기서 논의되는 자기장 센서들이 그 동안에 회로 변수들의 값들에 대한 업데이트가 상기 보정 모드와 다른 방식으로 구현될 수 있는 실행 모드로 진입할 수 있다. 상기 실행 모드 동안의 이와 같은 업데이팅은 여기에 기재되는 회로들과 방법들에 따른 한계 레벨 신호에 대한 업데이트들을 포함할 수 있다.

이제 도 1을 참조하면, 예시적인 자기장 센서(10)는 물체 또는 타겟(24)과 관련된 자기장에 비례하는 신호(14a, 14b)(즉, 자기장 신호)를 발생시키기 위한 자기장 센싱 요소(14)를 포함한다. 상기 자기장 센싱 요소(14)는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 홀 효과 요소, 자기저항 요소 또는 자기 트랜지스터가 될 수 있다.

상기 물체(24)가 상기 자기장 센서(10)의 일부가 될 필요는 없는 점이 이해되어야 할 것이다. 상기 물체(24)는, 예를 들면, 강자성 기어 또는 링 자석을 회전시키도록 구성되는 물체일 수 있다. 상기 자기장 센서(10)는 상기 자기장 센싱 요소(14)에 근접하여 배치되는 영구 자석(16)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서(10)는 패키지된 집적 회로로서 구현될 수 있고, 상기 동작 검출기(12) 및 상기 자석(16)을 포함할 수 있다.

상기 자기장 센서(10)는 상기 자기장 센싱 요소(14)로부터 상기 신호(14a, 14b)를 수신하도록 연결되고 신호(18a)(또한 자기장 신호)를 발생시키도록 구성되는 증폭기(amplifier)(18)를 포함할 수 있다.

상기 자기장 센서(10)는 또한 동작 검출기, 여기서는 상기 신호(18a)를 수신하도록 연결되고, 여기서 DIFF 신호로도 언급되는 상기 신호(18a를 나타내는 신호(20a)를 발생시키도록 구성되는 증폭기(20)를 가지는 회전 검출기(12)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 증폭기(20)는 자동 이득 제어(AGC) 증폭기이다. 상기 DIFF 신호(20a)도 여기서 자기장 신호로 언급된다. 따라서, 상기 신호들(14a, 14b, 18a, 20a)은 모두 자기장 신호들이며, 모두 상기 자기장 센싱 요소(14)에 의해 경험되고 상기 물체와 관련되는 자기장을 나타내고 비례한다.

상기 회전 검출기(12)는 상기 DIFF 신호(20a)를 수신하도록 연결되고, 상기 물체(24)의 이동(즉, 회전)을 나타내는 PosComp "동작 신호(motion signal)"(22a)를 발생시키도록 구성되는 한계치 발생기 및 비교기 회로(22)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 동작 신호(22a)는 상기 물체(24)의 회전의 속도에 비례하는 주파수를 가지는 2상태 구형파(square wave)이다.

상기 자기장 센싱 요소(14)는 상기 물체(24)의 동작, 예를 들면, 강자성 기어 톱니들 또는 기어(24) 상의 그 기어 톱니들(24a－24c)이 대표하는 기어와 연관된 다른 특징들의 동작에 반응할 수 있다. 이를 위하여, 고정된 자석(16)이 상기 자기장 센싱 요소(14)에 근접하여 배치될 수 있고, 상기 기어 톱니들이 상기 기어가 회전함에 따라 상기 자석(16)에 의해 발생되는 상기 자기장을 방해할 수 있다. 다른 배치들에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소(14)는 자석(24) 상의 자성 영역들(24a－24c), 예를 들면, 기어 또는 휠 축과 같은 다른 회전하는 구조물에 연결되는 링 자석의 자성 영역들의 동작에 반응할 수 있다. 일부 특정한 배치들에 있어서, 상기 링 자석(24) 및 기어 또는 차축은 샤프트나 이와 유사한 것에 함께 연결된다. 이들 특정 배치들에 있어서, 상기 링 자석(24)은 상기 자기장 센싱 요소(14)에 근접할 수 있지만, 상기 기어 또는 휠 축이 상기 자기장 센싱 요소(14)에 근접할 필요는 없다. 상기 타겟 물체(24)의 특징들(24a－24c)은 여기서 일반적으로 "타겟 영역들(target regions)"로 언급될 것이며, 상기 물체(24)는 타겟으로 언급될 수 있다.

상기 자기장 센싱 요소(14)는 상기 타겟 영역들(24a－24c)의 근접에 반응한다. 동작 시에, 상기 자기장 센싱 요소(14)는 상기 타겟(24)이 화전할 때에 대체로 사인파 형상을 가질 수 있는 상기 자기장 신호(14a, 14b)(그리고 상기 자기장 신호들(18a, 20a)도)를 생성하며, 여기서 상기 사인파의 각각의 피크(양의 및 음의)는 상기 타겟 영역들(24a－24c)의 하나와 관련된다. 선택적으로는, 상기 자기장 신호(14a, 14b)는 실질적으로 구형파 형상을 가질 수 있다.

상기 자기장 센서(10)는 또한 상기 PosComp 동작 신호(22a)를 수신하도록 연결되고, 상기 물체(24)의 회전의 속도를 나타내는 출력 신호(26a)를 발생시키도록 구성되는 출력 프로토콜 프로세서(output protocol processor)(26)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 출력 신호(26a)는 상기 물체(24)의 회전의 속도에 비례하는 주파수를 가지는 2상태 구형파이다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 출력 신호(26a)는 상기 물체(24)의 회전의 속도를 나타내는 디지털 워드(word)들을 포함한다.

이제 도 1과 동일한 요소들에 대해서 동일한 참조 부호들을 가지도록 도시한 도 1a를 참조하면, 다른 예시적인 자기장 센서(50)는 자기장에 비례하는 신호들(52aa, 52ab, 52ba, 52bb, 52ca, 52cb)(자기장 신호들)을 발생시키기 위한 복수의 자기장 센싱 요소들(52a－52c)을 포함한다.

상기 자기장 센서(50)는 상기 자기장 센싱 요소들(52a, 52b)에 연결되고, 신호(58a)(또한 자기장 신호)를 발생시키도록 구성되는 우측 채널 증폭기(58)를 포함한다. 상기 자기장 센서(50)는 또한 상기 자기장 센싱 요소들(52b, 52c)에 연결되고, 신호(64a)(또한 자기장 신호)를 발생시키도록 구성되는 좌측 채널 증폭기(64)를 포함한다. 상기 신호(58a)는 상기 물체(24)에 대한 제1 위치에서 자기장에 비례하고, 상기 신호(64a)는 상기 물체(24)에 대한 제2 위치에서 자기장에 비례한다. 상기 제1 및 제2 위치들은 각기 우측 및 좌측 채널들과 연관된다.

상기 자기장 센서(50)는 또한 동작 검출기들, 여기서는 각기 회전 검출기들(56a, 56b)인 우측 및 좌측 채널 동작 검출기들을 포함하는 회전 검출기들(56)을 여기서 포함한다. 상기 회전 검출기(56a)는 상기 신호(58a)를 수신하도록 연결되고, 상기 신호(58a)를 나타내는 RDIFF 신호(60a)(또한 자기장 신호)를 발생시키도록 구성되는 증폭기(60)를 포함할 수 있다. 상기 회전 검출기(56b)는 상기 신호(64a)를 수신하도록 연결되고, 상기 신호(64a)를 나타내는 LDIFF 신호(66a)(또한 자기장 신호)를 발생시키도록 구성되는 증폭기(66)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 증폭기들(60, 66)은 자동 이득 제어(AGC) 증폭기들이다.

상기 회전 검출기(56a)는 또한 상기 RDIFF 신호(60a)를 수신하도록 연결되고, 상기 물체(24)의 동작(즉, 회전)을 나타내는 RPosComp 동작 신호(62a)를 발생시키도록 구성되는 우측 채널 한계치 발생기 및 비교기 회로(62)를 포함한다. 상기 회전 검출기(56b)는 또한 상기 LDIFF 신호(66a)를 수신하도록 연결되고, 상기 물체(24)의 동작(즉, 회전)을 나타내는 LPosComp 동작 신호(68a)를 발생시키도록 구성되는 좌측 채널 한계치 발생기 및 비교기 회로(68)를 포함한다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 동작 신호들(62a, 68a)은 각기 상기 물체(24)의 회전의 속도에 비례하는 주파수를 가지는 2상태 구형파이다. 상기 자기장 센싱 요소들(52a－52c)이 다른 물리적인 위치들에 있기 때문에, 상기 RPosComp 신호(62a)가 상기 LPosComp 신호(68a)와 다른 위상을 가질 수 있는 점이 이해될 것이다. 더욱이, 상기 물체(24)가 하나의 방향으로 회전하는 경우, 상기 RPosComp(62a)의 위상이 상기 LPosComp 신호(68a)의 위상을 이끌 것이지만, 상기 물체(24)가 대향하는 방향으로 회전하는 경우, 위상 관계는 반전될 것이다. 그러므로, 상기 자기장 센서(50)는, 도 1의 자기장 센서(10)와는 달리, 상기 물체(24)의 회전의 속도를 나타내는 신호들뿐만 아니라 상기 물체(24)의 회전의 방향을 나타내는 신호들을 발생시킬 수 있다.

상술한 "좌측" 및 "우측"(또한 각기 L 및 R)의 명칭들은 상기 물체(24)에 대한 상기 자기장 센서들(52a－52c)의 물리적인 배치이며, 좌측 및 우측 채널들에 임의로 대응된다. 예시한 실시예에 있어서, 양 채널들에 중앙 센서(52B)를 가지는 세 자기장 센싱 요소들(52a－52c)이 차동 자기장 센싱을 위해 사용된다. 세 자기장 센서들(52a－52c)이 도시되지만, 둘 또는 그 이상의 자기장 센서들이 사용될 수 있는 점이 이해되어야 할 것이다. 예를 들면, 두 자기장 센서들(52a, 52c)만을 사용하는 실시예에서, 자기장 센서(52a)만이 상기 우측 채널 증폭기(58)에 연결될 수 있고, 상기 자기장 센서(54c)만이 상기 좌측 채널 증폭기(64)에 연결될 수 있다.

상기 자기장 센서(50)는 또한 상기 RPosComp 신호(62a) 및 상기 LPosComp 신호(68a)를 수신하도록 연결되고, 적어도 상기 물체(24)의 회전의 속도를 나타내는 출력 신호(70a)를 발생시키도록 구성되는 출력 프로토콜 프로세서(70)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 출력 신호(70a)는 또한 상기 물체(24)의 회전의 방향을 나타낸다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 출력 신호(70a)는 상기 물체(24)의 회전의 속도에 비례하는 주파수 및 상기 물체(24)의 회전의 방향을 나타내는 듀티 사이클(duty cycle)(또는 펄스폭이나 온-타임(on-time) 지속)을 가지는 2상태 구형파이다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 출력 신호(70a)는 상기 물체(24)의 회전의 속도 및 회전의 방향을 나타내는 디지털 워드들을 포함한다.

이제 도 1과 동일한 요소들을 동일한 참조 부호들로 도시한 도 2를 참조하면, 회로(100)는 예시적인 회전(동작) 검출기(102)를 포함하며, 이는 도 1의 회전 검출기(12)와 동일하거나 유사할 수 있지만, 보다 상세하게 도시하지는 않는다.

상기 회전 검출기(102)는 도 1의 자기장 신호(18a)를 수신하도록 연결된다. 상기 자기장 신호(18a)는 원하지 않는 DC 오프셋(offset)을 포함할 수 있다. 그러므로, 상기 DC 오프셋을 감소시키거나 제거하기 위하여 자동 오프셋 컨트롤러(auto offset controller)(104), 오프셋 디지털-아날로그 컨버터(DAC)(106) 및 서머(summer)(108)가 제공될 수 있다.

상기 회전 검출기(102)는 또한 상기 서머(108)에 의해 발생되는 출력 신호(108a)를 수신하도록 연결되고, 제어된 진폭 범위 내의 진폭을 가지는 상기 DIFF 신호(20a)를 발생시키도록 구성되는 자동 이득 제어(AGC) 증폭기(112)를 포함할 수 있다. 상기 DIFF 신호(20a)가 하나 또는 그 이상의 자기장 센싱 요소들, 예를 들면, 도 1의 자기장 센싱 요소(14)에 의해 겪는 자기장을 나타내는 점이 이해되어야 할 것이다.

상기 DIFF 신호(20a)는 비교기(114)(상기 한계치 발생기 및 비교기 회로(116)의 비교기 부분(116b))에 연결된다. 상기 비교기(114)는 또한 한계 신호(138)를 수신한다. 상기 한계 신호(138)의 발생은 다음에 보다 상세하게 기술한다. 상기 한계치 비교기(114)는 상기 PosComp 신호(22a)를 발생시키도록 구성된다.

상기 한계 신호(138)는 두 다른 값들 사이에서 전환될 수 있다. 특정한 일 실시예에서, 상기 한계 신호(138)는 한계치 검출기(116a)(상기 한계치 발생기 및 비교기 회로(116)의 한계치 발생기 부분(116a))에 의해 결정될 수 있다. 때때로 동작 한계치로 언급되는 제1 한계 신호(132a)는 상기 DIFF 신호(20a)의 양의 피크 부근이지만 아래에서 상기 DIFF 신호(20a)의 피크-투-피크 크기의 제1 소정의 퍼센티지, 예를 들면, 팔십오 퍼센트가 될 수 있다. 때때로 해제 한계치로 언급되는 제2 한계 신호(132b)는, 예를 들면, 상기 DIFF 신호(20a)의 음의 피크 부근이지만 아래에서, 상기 DIFF 신호(20a)의 피크-투-피크 크기의 제2 소정의 퍼센티지, 예를 들면, 십오 퍼센트가 될 수 있다. 상기 한계 신호(138)는 이에 따라 일부 시간들에서 상기 DIFF 신호(20a)의 양의 피크에 상대적으로 가깝고 아래에 있을 수 있고, 다른 시간들에서 상기 DIFF 신호(20a)의 음의 피크에 상대적으로 가깝고 위에 있을 수 있다. 그러므로, 상기 비교기(114)는 상기 DIFF 신호(20a)의 양의 및 음의 피크들과 밀접하게 연관되는 에지들을 갖는 상기 PosComp 신호(22a)를 발생시킬 수 있다.

그러나, 다른 실시예들에서, 상기 한계 신호(138)는 두 가지 다른 상이한 값들, 예를 들면, 상기 DIFF 신호(20a)의 제로 크로싱들 부근에서 두 값들을 채용할 수 있으며, 이에 따라 상기 한계치 비교기(114)는 상기 DIFF 신호(20a)의 제로 크로싱들과 밀접하게 연관되는 에지들을 갖는 상기 PosComp 신호(22a)를 발생시킬 수 있다. 또 다른 실시예들에 있어서, 상기 한계 신호(138)는, 예를 들면, 전술한 피크-참조 검출기에 의해 발생될 수 있는 경우에 두 가지 다른 상이한 값들을 채용할 수 있다.

상기 한계 신호(또는 전압)(138)는 상기 한계치 발생기 및 비교기 회로(116)에 의해 발생되며, 이는 도 1의 한계치 발생기 및 비교기 회로(22)와 동일하거나 유사할 수 있다.

상기 한계치 발생기 및 비교기 회로(116)의 한계치 발생기 부분(116a)은 카운터들(counters)(120, 122), PDAC(124), NDAC(126), 각각의 제1 및 제2 비교기들(128, 130), 업데이트 로직 회로(118), 레지스터 레더(132), 그리고 각각의 제1 및 제2 스위치들(134, 136)을 포함할 수 있다. 상기 PDAC(124)는 상기 카운터(120)로부터 카운트 신호(120a)를 수신하도록 연결된다. 상기 PDAC(124)는 상기 레지스터 레더(132)의 제2 단부에 연결되는 PDAC 출력 신호(124a)를 발생시키도록 구성된다. 상기 NDAC(126)는 상기 카운터(122)로부터 카운트 신호(122a)를 수신하도록 연결된다. 상기 NDAC(126)는 상기 레지스터 레더(132)의 제2 단부에 연결되는 NDAC 출력 신호(126a)를 발생시키도록 구성된다. 상기 PDAC 출력 신호(124a) 및 상기 NDAC 출력 신호(126a)는 또한 여기서 피크 추적 신호들 또는 간단히 추적 신호들로 언급된다.

동작 시에, 상기 PDAC 출력 신호(124a)는 때때로 상기 DIFF 신호(20a)를 추적할 수 있고 때때로 상기 DIFF 신호(20a)의 양의 피크를 유지할 수 있으며, 상기 NDAC 출력 신호(126a)는 때때로 상기 DIFF 신호(20a)를 추적할 수 있고 때때로 상기 DIFF 신호(20a)의 음의 피크를 유지할 수 있다.

상기 제1 스위치(134)는 상기 레지스터 레더(132)의 제1 탭(tap)으로부터 제1 한계 신호(132a)를 수신하도록 연결되며, 상기 제2 스위치(136)는 상기 레지스터 레더(132)의 제2 탭으로부터 제2 한계 신호(132b)를 수신하도록 연결된다. 상기 제1 스위치(134)는 상기 PosComp 신호(22a)에 의해 제어될 수 있고, 상기 제2 스위치(136)는 반전된 PosComp 신호(22a), 즉 PosCompN 신호에 의해 컨트롤될 수 있다.

상기 제1 비교기(128)는 상기 PDAC 신호(124a)를 수신하도록 연결되고, 또한 상기 DIFF 신호(20a)를 수신하도록 연결되며, 제1 피드백 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 제2 비교기(130)는 상기 NDAC 신호(126a)를 수신하도록 연결되고, 또한 상기 DIFF 신호(20a)를 수신하도록 연결되며, 제2 피드백 신호(130a)를 발생시키도록 구성된다.

이제 도 1a와 동일한 요소들에 대해 동일한 참조 부호들을 가지도록 도시한 도 2a를 참조하면, 회로(150)는 152a 및 152b로 확인되는 두 예시적인 회전(동작) 검출기들(152)을 포함하며, 이들은 도 1a의 회전 검출기들(56a, 56b)과 동일하거나 유사할 수 있지만, 보다 상세하게 도시되지는 않는다.

상기 회전 검출기들(152)은 두 한계치 발생기 및 비교기 회로들(116, 164)을 포함할 수 있으며, 이는 도 1a의 한계치 발생기 및 비교기 회로(62, 68)과 동일하거나 유사할 수 있지만, 보다 상세하게 도시하지는 않는다. 상기 회전 검출기(152a)는 도 1a의 자기장 신호(58a)를 수신하도록 연결되고, 상기 회전 검출기(152b)는 도 1a의 자기장 신호(64a)를 수신하도록 연결된다. 상기 회전 검출기(152a)는 상기 RPosComp 신호(62a)(도 1a) 및 상기 RDIFF 신호(60a)(도 1a)를 발생시키도록 구성되며, 상기 회전 검출기(152b)는 상기 LPosComp 신호(68a)(도 1a) 및 상기 LDIFF 신호(66a)(도 1a)를 발생시키도록 구성된다.

상기 두 회전 검출기들(152a, 152b)의 각 하나의 동작은 도 2의 회전 검출기(102)의 동작과 동일하거나 유사하므로, 여기서 다시 논의하지는 않는다.

이제 도 2b를 참조하면, 한계치 발생기 및 비교기 회로인 이른바 "제로-크로싱 검출기(zero-crossing detector)"(200)는 도 2의 한계치 발생기 및 비교기 회로(116)와 비교될 수 있다. 여기서, 증폭기(206)는 두 자기장 센싱 요소들(202, 204)로부터 신호들(202a, 202b, 204a, 204b)을 수신하도록 연결된다. 상기 증폭기는 밴드 패스 필터(BPF)(208)에 연결되는 차동(differential) 출력 신호(206a, 206b)를 발생시키도록 구성된다. 상기 차동 신호(206a, 206b)는 차동 DIFF 신호와 비교될 수 있다. 상기 BPF(208)는 차동 필터링된 신호(208a, 208b)를 발생시키도록 구성된다. 비교기는 상기 차동 필터링된 신호(208a, 208b)를 수신하도록 연결되고, 동작 신호인 PosComp(210a)를 발생시키도록 구성된다.

동작 시에, 상기 신호들(208a, 208b)은 본질적으로 한계치들로서 동작한다. 상기 신호들(208a, 208b)은 각 해당 신호(208a, 208b)의 제로 크로싱들에서 또는 부근에서 서로 교차된다.

이제 도 3을 참조하면, 그래프(212)는 상기 물체(24)의 회전 각도 또는 선형 변위와 관련될 수 있는 시간의 임의의 단위들로 크기를 나타낸 수평 축 및 자기장 강도(Gauss) 또는 연련된 디지털 값과 관련될 수 있는 전압의 임의의 단위들로 크기를 나타낸 수직 축을 가진다. 상기 파형(214)은 DIFF 신호, 예를 들면, 도 1a의 자기장 센싱 요소들(52a－52c)을 통과하는 도 1a의 타겟 영역들(24a－24c)을 나타내는 상기 신호(214)의 사이클들을 가지는 도 1 및 도 2의 DIFF 신호(20a)를 나타낼 수 있다. 정상 동작 시에, 상기 PDAC 신호(222)는 상기 DIFF 신호(214)의 양의 피크들에 도달할 수 있고 획득할 수 있다. 유사하게, NDAC 신호(224)는 상기 DIFF 신호(214)의 음의 피크들에 도달할 수 있고 획득할 수 있다. 한계치들(216a－216h)은 상기 DIFF 신호(214)의 사이클들 동안에 계산될 수 있다. 상기 한계치들(216a－216h)은, 예를 들면, 한계치 발생기 레지스터 레더의 탭들로부터 취해질 수 있는 경우에 한계 신호들에 대응될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 하나 또는 그 이상의 한계치들은 상기 DIFF 신호(214)의 하나 또는 그 이상의 이전의 사이클들 동안에 취해지는 피크 신호(PDAC 및/또는 NDAC)의 샘플들에 기초하여 발생된다. 특정한 일 실시예에 있어서, 한계치들(216a－216f)과 같은 각각의 제1 소정의 숫자의 한계치들은 상기 DIFF 신호(214)의 해당 사이클 동안에 취해진 피크 신호 샘플들에 기초하는 반면, 상기 소정의 숫자의 DIFF 신호 사이클들이 일어난 후, 각 한계치(216g－216h)는, 예를 들면 상기 DIFF 신호(214)의 이전의 사이클들(그리고 가능하게는 현재의 사이클들도) 동안에 취해지는 상기 피크 신호 샘플들의 평균과 같은 수학적인 결합에 기초한다. 예를 들면, 제4 신호 사이클과 같은 소정의 신호 사이클까지 한계치들(216a, 216b)은 제1의 도시된 DIFF 신호 사이클 동안에 취해지는 피크 신호 샘플들에 기초할 수 있고, 한계치 레벨들(216c, 216d)은 제2의 도시된 DIFF 신호 사이클 동안에 취해지는 피크 신호 샘플들에 기초할 수 있는 등이 된다. 화살표(218)이 나타내는 화살표들은 상기 현재의 사이클에 대한 한계치를 구현하도록 상기 현재의 DIFF 신호 사이클로부터의 PDAC 신호 샘플의 사용을 예시한다. 상기 제4 DIFF 신호 사이클 동안에 사용되는 상기 한계 레벨들(216g, 216h)은 각각의 전의 네 신호 사이클들(즉, 상기 현재의 사이클 및 세 개의 이전의 사이클들) 동안에 취해지는 상기 피크 신호 샘플들을 평균화하여 구현된다. 화살표(219)는 한계치(216g)를 발생시키도록 상기 DIFF 신호의 현재의 및 이전의 사이클들로부터 피크 신호 샘플들의 사용을 예시한다.

도 3의 DIFF 신호(214)가 상기 한계 신호가 소정의 숫자의 이전의 DIFF 신호 사이클들로부터의 피크 신호 샘플들의 평균에 기초하는 실시예들을 예시하는 데 사용되지만, 또한 도 3a를 참조하여 설명되는 상기 타겟의 이전의 회전으로부터의 DIFF 신호 사이클들에 기초하는 상기 한계 신호를 구현하는 것도 가능하다. 또한, 도 3a를 참조하여 설명되는 이전의 한계 신호들의 수학적 결합(이전의 피크 신호 샘플들의 수학적 결합에 대향되는 경우)에 기초하는 상기 한계 신호를 구현하는 것도 가능하다.

또한, 매시간 전이하는 상기 PosComp 신호가 도 3에 도시되며, 상기 DIFF 신호(214)는 도시된 바와 같이 한계치(216a－216h)를 교차한다.

이제 도 3a를 참조하면, 그래프(220)는 두 부분들(220a, 220b)을 포함하며, 각 부분은 상기 물체(24)의 회전 각도 또는 선형 변위와 관련될 수 있는 시간의 임의의 단위들로 크기를 나타낸 수평 축 및 자기장 강도(Gauss) 또는 연관된 디지털 값과 관련될 수 있는 전압 또는 전류의 임의의 단위들로 크기를 나타낸 수직 축을 가진다.

상기 부분들(220a, 220b)의 각각의 하나의 사이클들은 상기 자기장 센싱 요소들, 예를 들면, 도 1a의 자기장 센싱 요소들(52a－52c)을 지나가는 타겟 영역들, 예를 들면, 도 1a의 기어 톱니들(24a－24c)을 나타낸다. 상기 부분들(220a, 220b)은 각기 도 1의 타겟 물체(24)의 다른 회전 및 동일한 위치들(회전 각도들)을 나타낸다.

상기 부분(220b)은, 예를 들면, 도 1 및 도 2의 DIFF 신호(20a)를 나타내는 DIFF 신호(230b를 포함한다. 상기 DIFF 신호(230b)는 도 1의 물체(24)의 n번째 회전을 나타낸다. 정상 동작 시에, 도 2의 PDAC 신호(124a)와 유사한 PDAC 신호(222)는 상기 DIFF 신호(230b)의 양의 피크들에 도달할 수 있고 획득할 수 있다. 유사하게, 도 2의 NDAC 신호(126a)와 유사한 NDAC 신호(224)는 상기 DIFF 신호(230b)의 음의 피크들에 도달할 수 있고 획득할 수 있다.

상기 부분(220a)는, 예를 들면, 도 1 및 도 2의 DIFF 신호(20a)도 나타내는 DIFF 신호(230a)를 포함한다. 상기 DIFF 신호(230a)는 (n－1)번째 회전, 즉, 도 1의 타겟(24)의 이전의 회전을 나타낸다. 정상 동작 시에, 상기 PDAC 신호(222)는 상기 DIFF 신호(230a)의 양의 피크들에 도달할 수 있고 획득할 수 있다. 유사하게, NDAC 신호(224)는 상기 DIFF 신호(230a)의 음의 피크들에 도달할 수 있고 획득할 수 있다.

한계치들(226a－226f)은 상기 타겟(24)의 (n－1)번째 회전에서 상기 DIFF 신호(230a)의 사이클들 동안에 계산될 수 있다. 한계치들(228a－228f)은 상기 타겟(24)의 n번째 회전에서만 상기 DIFF 신호(230b)의 사이클들 동안에 계산될 수 있다. 상기 한계치들(226a－226f)은, 예를 들면, 도 2의 레지스터 레더(132)의 중심 탭, 즉, 상기 타겟(24)의 (n－1)번째 회전에서 상기 DIFF 신호(230a)의 양의 및 음의 피크들 사이의 50% 지점으로부터 취해질 수 있는 경우에 한계 신호들에 대응된다. 상기 한계치들(228a－228f)은, 예를 들면, 상기 타겟(24)의 n번째 회전에서 상기 레지스터 레더(132)의 중심 탭으로부터 취해질 수 있는 경우에 한계 신호들에 대응된다.

화살표(232)로 나타낸 화살표들은 상기 DIFF 신호(230b)에 나타내어지는 상기 타겟의 n번째 회전 동안, 그렇지 않으면 상기 한계치들(228a－228f)이 사용될 수 있는 동안에 대신 상기 한계치들(226a－226f)이 사용되는 점을 나타낸다. 상기 타겟(24)의 n번째 회전에서, (n－1)번째 회전 동안에 결정된 한계치가 사용되며, 하나의 에지만큼 이동된다. 다시 말하면, 상기 n번째 회전에서, 한계치(226b)가 한계치(228a) 대신에 사용되고, 한계치(226c)가 한계치(228b) 대신에 사용되는 등이 된다. 이전의 사이클로부터의 한계치가 사용되지만, 상기 타겟(24)의 다음 에지와 관련되는 한계치가 사용된다.

유사하게, 상기 타겟(24)의 (n+1)번째 회전에서, DIFF 신호를 위해서는 도시되지 않지만, 상기 한계치들(228a－228f)이 사용될 수 있다. 따라서, 한계치들은 상기 타겟(24)의 이전의 회전으로부터 사용된다.

도 3a의 파형들은 현재의 및/또는 이전의 DIFF 신호 사이클들 동안에 발생되는 한계치들에 기초하는 한계치들의 사용을 예시하는 반면, 도 3의 파형들은 현재의 및/또는 이전의 DIFF 신호 사이클들 동안에 취해지는 PDAC 또는 NDAC 신호 샘플들에 기초하는 한계치들의 사용을 예시한다. 따라서, 한계치들이 현재의 및/또는 이전의 타겟 회전들 및/또는 DIFF 신호 사이클들 동안에 취해지는 피크 신호 샘플들에 기초할 수 있는 점이 이해될 것이다.

상기 타겟(24)의 n번째 회전에서, 상기 (n－1)번째 회전로부터의 한계치들만의 사용이 도시되지만, 다른 실시예들에서, 이전의 및 현재의 사이클들 및 회전들로부터의 한계치들의 임의의 결합이 사용될 수 있는 점이 분명해질 것이다. 예를 들면, 일 실시예에서, 상기 현재의 타겟 영역이 이제 상기 n번째 회전에 있는 경우에 동일한 타겟 영역과 연관된 몇몇의 이전의 한계치들이 평균화될 수 있다. 예를 들면, 상기 (n-1)번째, (n-2)번째,…, (n-M)번째 회전들에서만 동일한 타겟 영역과 연관된 한계치들이 상기 n번째 회전에서의 동일한 타겟 영역을 위해 사용되는 한계치를 제공하도록 평균화될 수 있다.

또 다른 실시예들에 있어서, 현재의 회전에서 하나 이상의 타겟 영역과 연관된 이전의 한계치들이 n번째 회전에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 다른 타겟 영역, 모두 n번째 회전 내인 (n-1)번째, (n-2)번째,…, (n-N)번째 타겟 영역들과 관련된 한계치들이 상기 n번째 회전에서 타겟 영역을 위해 사용되는 한계치를 제공하도록 평균화될 수 있다.

또 다른 실시예들에 있어서, 이전의 한계치들뿐만 아니라 현재에 결정되는 한계치도 전술한 평균들의 하나에 사용될 수 있다. 더욱이, 평균들이 위에서 논의되지만, 상기 한계치들의 임의의 결합이 사용될 수 있다. 상기 결합들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, RMS 결합들 및 가중된 평균들을 포함할 수 있다.

또 다른 실시예들에 있어서, 현재의 및 이전의 사이클들 및/또는 회전들로부터의 현재의 및 이전의 한계치들의 임의의 결합이 사용될 수 있다.

이전의 사이클들 및/또는 회전들로부터의 한계치들을 사용하는 상술한 개념들 모두는 한계치들을 발생시키도록 이전의 사이클들 및/또는 회전들로부터의 피크 샘플들(한계치들 보다는)을 이용하는 데 유사하게 적용될 수 있다.

도 2a의 PosComp 신호들(62a, 68a)의 정확한 한계치 배치 및 결과적인 에지 타이밍(edge timing) 정확도가 상기 에지들이 물체의 회전의 각도를 정확하게 나타내는 데 사용되는 응용예들에서 중요하다. 도 2a의 회전(동작) 검출기들(152)이, 예를 들면, 다양한 엔진 타이밍들을 조절하기 위해 자동차 내의 캠샤프트(camshaft)의 회전음 감지하는 데, 적절한 변속기 동작을 위해 구동 샤프트 위치를 감지하는 데 및/또는 자동차의 잠김 방지 브레이크 시스템(ABS) 내의 휠들의 회전을 감지하는 데 사용되는 때에 이와 같은 정확도가 중요할 수 있다. 그러나, 보다 일반적으로는, 설시된 회로부와 기술들은 자동차용 및 산업용 모터에 한정되지 않거나 서보 모터 제어와 같은 응용예들을 배치하는 것을 포함하여 한계치 정확도로부터 유용할 수 있는 임의의 응용예들에 적용 가능하다.

이제 도 4를 참조하면, 그래프(250)는 시간의 임의의 단위들로 크기를 나타낸 수평 축 및 전압의 임의의 단위들로 크기를 나타낸 수직 축을 가진다. 상기 그래프(250)는, 예를 들면, 도 1 및 도 2의 DIFF 신호(20a)를 각기 나타내지만, 각기 도 1 및 도 2의 기어(24)의 다른 회전 상의 DIFF 신호(252) 및 DIFF 신호(254)를 포함한다. DC 오프셋(260)이 상기 두 DIFF 신호들(252, 254) 사이에 도시된다. 상기 DC 오프셋(260)에 따라, 다른 한계치들, 예를 들면, 한계치들(256, 258)은 임의의 한계치 정정들이 아직 고려되지 않고 각 사이클 상에 결정된다.

유용한 경우에만 상기 오프셋 변화(260)를 감지함에 의해, 복수의 회전들로부터의 상기 한계치들의 이력이 다음에 설명되는 기술들을 이용하여 저장되기 때문에, 상기 오프셋의 변화나 이동이 계산될 수 있다. 상기 오프셋 변화는 상기 한계치들을 보다 더 정확하게 배치하기 위하여 각 기어 톱니에(예를 들면, 도 3의 한계치들(226a－226f, 228a－228f)에) 사용되는 한계치에 적용될 수 있다.

이제 도 5를 참조하면, 물체의 이동을 검출하기 위한 회로(300)(즉, 동작 검출기)는 상기 물체(예를 들면, 도 1－도 1a의 기어(24))와 관련되는 자기장에 비례하는 DIFF 신호(306a)를 발생시키기 위한 적어도 하나의 자기장 센싱 요소(도시되지 않음, 예를 들면, 도 1a의 52a－52c)를 포함하며, 여기서 상기 DIFF 신호(306a)는 현재의 사이클을 포함하는 사이클들을 가진다. 상기 회로(300)는 상기 물체의 이동을 나타내는 동작 신호(308a)를 발생시키며, 여기서 상기 동작 신호(308a)는 상기 DIFF 신호(306a)의 사이클들과 연관되는 에지들을 가진다.

상기 동작 검출기(300)는 양의 및 음의 피크 추적 신호들 또는 간단히 피크 신호들인 PDAC(322a) 및 NDAC(322b)를 각기 제공하기 위하여 양의 및 음의 피크들과 같은 상기 DIFF 신호(306a)의 부분들을 수신하고 추적하도록 연결되는 피크 식별자 회로(322)를 포함할 수 있다.

상기 동작 검출기(300)는 또한 상기 PDAC 신호(322a)와 같은 상기 PDAC 신호(322a)를 수신하도록 연결되고, 상기 PDAC 신호(322a)의 샘플들(332)을 저장하도록 구성되며, 상기 DIFF 신호(306a)의 적어도 하나의 이전의 사이클과 연관되는 저장된 상기 PDAC 신호의 샘플들(332)을 선택하도록 구성되고, 상기 PDAC 신호(322a)의 선택된 샘플들(332)과 관련되는 선택된 피크 신호(326a)를 발생시키도록 구성되는 적어도 하나의 피크 샘플 선택 모듈(peak sample selection module)(326)을 포함할 수 있다. 상기 피크 샘플 선택 모듈(326)이 상기 양의 피크 추적 신호(322a)에 반응하기 때문에, 이와 같은 모듈(326)은 양의 선택된 피크 신호(326a)를 발생시키는 양의 피크 샘플 선택 모듈로서 언급될 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 동작 검출기(300)는 상기 NDAC 신호(322b)와 같은 다른 피크 추적 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 NDAC 신호(322b)의 샘플들(352)을 저장하도록 구성되며, 상기 DIFF 신호(306a)의 적어도 하나의 이전의 사이클과 연관되는 상기 NDAC 신호의 저장된 샘플들(352)을 선택하도록 구성되고, 상기 NDAC 신호(322b)의 선택된 샘플들(352)과 관련되는 선택된 피크 신호(344a)를 발생시키도록 구성되는 제2의 음의 피크 샘플 선택 모듈(344)을 포함할 수 있다. 상기 피크 샘플 선택 모듈(344)이 상기 음의 피크 추적 신호(322b)에 반응하기 때문에, 이와 같은 모듈(344)은 음의 선택된 피크 신호(344a)를 발생시키는 음의 피크 샘플 선택 모듈로 언급될 수 있다. 상기 피크 샘플 선택 모듈(344)의 세부 사항들과 동작은 상기 피크 샘플 선택 모듈(326)과 유사하다.

상기 동작 검출기(300)는 또한 상기 양의 선택된 피크 신호(326a), 상기 음의 선택된 피크 신호(344a)(상기 음의 피크 샘플 선택 모듈(344)을 포함하는 경우의 실시예들에서)에 반응하고, 한계 신호(316)를 제공하는 한계치 발생기 회로(380)를 포함할 수 있다. 상기 한계치 발생기 회로(380)는 상기 선택된 피크 신호들(326a, 344a)에 기초하여 상기 한계 신호(316)를 계산하며, 상기 한계 신호(316)는 도 3의 한계 신호들(216a－216h)을 제공할 수 있다. 상기 한계치 발생기(380)는 제1 스위치(384)에 연결되는 제1 탭(tap)(382a) 및 제2 스위치(386)에 연결되는 제2 탭(382b)을 갖는 레지스터 디바이더(resistor divider)(382)를 포함할 수 있다. 상기 제1 스위치(384)는 상기 PosComp 신호(308a)에 의해 컨트롤되고, 상기 제2 스위치(386)는 상기 PosComp 신호의 반전된 버전인 N-PosComp에 의해 제어된다. 이러한 배치로써, 상기 한계 신호(316)는, 상기 DIFF 신호(306a)가 상기 한계 신호(316)를 초과할 때에 상기 양의 선택된 피크 신호(326a) 및 상기 음의 선택된 피크 신호(344a) 사이의 차이의 제1 퍼센티지에 대응되는 제1 레벨에서 상기 탭(382a)에 의해서 및 상기 DIFF 신호가 상기 한계 신호(316) 보다 작을 때에 상기 양의 선택된 피크 신호(326a) 및 상기 음의 선택된 피크 신호(344a) 사이의 차이의 제2 퍼센티지에 대응되는 제2 레벨에서 상기 탭(382b)에 의해서 제공된다.

상기 음의 피크 샘플 선택 모듈(344)이 존재하지 않은 실시예들에 있어서, 상기 NDAC 신호(322b)는 상기 음의 선택된 피크 신호(344a) 대신에 상기 레지스터 디바이더(382)에 집적 연결될 수 있다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 배치들이 각기 상기 PDAC 및 NDAC 신호들 또는 상기 양의 선택된 피크 신호 및 음의 선택된 피크 신호의 단지 하나나 다른 하나로부터 상기 한계 신호(316)를 발생시키기 위해 가능할 수 있는 점을 인식할 것이다. 일 예로서, 상기 양의 선택된 피크 신호(326a)는 상기 레지스터 디바이더에 연결될 수 있고, 상기 레지스터 디바이더의 다른 단부는 기준 전위(reference potential)에 연결될 수 있다. 상기 레지스터 디바이더의 탭은 상기 연결된 신호(예를 들면, 상기 양의 선택된 피크 신호)의 퍼센티지로서 한계 신호를 제공할 수 있는 한편, 연결되지 않은 신호(예를 들면, 상기 음의 선택된 피크 신호)는 상기 측정된 신호의 반전을 취함에 의해 추정될 수 있다.

상기 동작 검출기(300)는 상기 한계 신호(316) 및 상기 DIFF 신호(306a)를 수신하도록 연결되고, 상기 한계 신호(316)와 상기 DIFF 신호(306a)를 비교하도록 구성되며, 상기 동작 신호(308a)를 발생시키도록 구성되는 비교기(308)를 포함한다.

상기 피크 샘플 선택 모듈(326)은 상기 PDAC 신호(322a)를 수신하도록 연결되고, 상기 PDAC 신호(322a)의 디지털 샘플들(328a)을 발생시키도록 구성되는 아날로그-디지털 컨버터(328)를 포함할 수 있다.

상기 피크 샘플 선택 모듈(326)은 또한 상기 DIFF 신호(306a)의 N의 사이클들과 연관된 N의 샘플들을 유지하도록 크기가 조절될 수 있는 쉬프트 레지스터(shift register)의 형태와 같은 디지털 메모리(330)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 디지털 메모리(330)는 상기 DIFF 신호의 네 사이클들과 관련된 상기 PDAC 신호(322a)의 적어도 네 샘플들; 즉, 상기 현재의 사이클로부터의 샘플 및 상기 현재의 사이클을 바로 앞서는 세 사이클들의 각각으로부터의 샘플들을 저장하도록 구성된다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 that 하나 또는 그 이상의 이전의 회전들로부터 및 이와 같은 회전들로부터의 하나 또는 그 이상의 타겟 특징들로부터의 샘플들이 저장될 수 있을 뿐만 아니라 샘플들의 숫자도 변화될 수 있는 점이 인식될 것이다.

그러나, 도 3 및 도 3a에 대해 주목되는 바와 같이, 피크 신호 샘플들의 다양한 결합들이 상기 한계치들을 발생시키도록 이용될 수 있으며, 이에 따라 PDAC 신호 샘플들의 다양한 결합들이 상기 메모리(330)에 저장될 수 있다. 예를 들면, 상기 메모리(330)는 상기 타겟(24)의 각각의 회전들이 N의 샘플들과 연관되는 M의 회전들과 연관된 상기 PDAC 신호(322a)의 샘플들을 저장할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에 있어서, 상기 메모리(330)는 상기 PDAC 신호(322a)의 M×N 다중-비트 샘플들을 유지하도록 크기가 조절될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 디지털 메모리(330)는 모든 타겟 특징들(24a－24c)(즉, 모든 DIFF 신호 사이클)과 연관되지 않지만, 상기 타겟 특징들의 일부에만 연관되는 상기 PDAC 신호(322)의 샘플들을 저장할 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 디지털 메모리(330)는 모든 타겟 화전들과 연관되지 않지만, 상기 타겟 회전들의 일부에만 연관되는 상기 PDAC 신호(322a)의 샘플들을 저장할 수 있다. 일반적으로, 상기 저장된 샘플들은 상기 저장된 샘플들이 이들 회전들로부터의 모든 또는 일부 타겟 특징들로부터 얻어질 수 있는 회전들로부터의 모든 또는 일부 이전의 회전들로부터 얻어질 수 있다. 이들 배치들은 감소된 양의 디지털 메모리(330) 및 감소된 양의 회로 다이 면적을 이용할 수 있다. 상기 메모리(330)내의 PDAC 신호의 이력을 보유하기 위한 다른 이용은, 특정한 타겟 특징(즉, 기어 톱니)과 연관되는 피크가 회전으로부터 회전까지 크게 벗어날 경우, 상기 편차가 상기 자기장 센서(300) 내의 결함을 나타내는 데 사용될 수 있는 점이다.

상기 피크 샘플 선택 모듈(326)은 또한 상기 디지털 메모리(330)에 연결되고 상기 저장된 샘플들(332) 중에서 선택되는 복수의 선택된 샘플들(332a)을 처리하도록 구성되는 기능 프로세서(function processor)(336)를 포함할 수 있다. 상기 기능 프로세서(336)는 평균화된 신호(336a)를 제공하기 위하여 편균화되는 x의 특정한 샘플들(332a)을 선택하기 위한 제어 신호(334a)에 반응하는 평균화 회로가 될 수 있다. 상기 x의 샘플 워드들의 각각의 하나는 상기 PosComp 신호(308a)의 전이들에 따라 새로운 샘플 워드에 대해 클록(clock)되며, 이에 따라 상기 x의 샘플 워드들의 각각은 실제로 각기 상기 DIFF 신호(306a)의 현재의 사이클에서 또는 이전에 상기 DIFF 신호(306a)의 특정 사이클을 나타내는 샘플 워드들의 스트림(stream)이다. 따라서, 샘플을 참조할 때, 상기 샘플이 실제로 샘플들의 스트림인 점이 이해될 것이다. 상기 신호(336a)는 각각의 하나가 x의 샘플들(332a)의 세트의 평균인 샘플들의 스트림을 제공한다.

다른 실시예들에 있어서, 상기 신호(336a)는 x의 샘플들(332a)의 각 세트의 RMS 평균이다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 신호(336a)는, 예를 들면, 이전의 샘플들 보다 높은 가중치로 보다 최근의 샘플들을 취한 x의 샘플들(332a)의 각 세트의 가중된 평균이다. 샘플들의 다른 결합들이 상기 기능 프로세서(336)로 구현될 수 있는 점이 인지될 것이다.

상기 피크 샘플 선택 모듈(326)은 또한 각 선택된 샘플(332b)이 상기 DIFF 신호(306a)의 다른 사이클과 관련된 상기 PDAC 신호(322a)의 임의의 숫자의 저장된 샘플들(332)을 선택하도록 구성되는 멀티플렉서(multiplexer)(338)를 포함할 수 있다. 상기 멀티플렉서(338)는 제어 신호(334b)에 반응하여 y의 샘플 워드들(332b)을 선택할 수 있다.

상기 멀티플렉서(338)는 제어 신호(334b)의 조절 하에서 상기 y의 선택된 샘플들(332b)(하나 또는 그 이상의 샘플들이 될 수 있다)을 DAC(340)에 제공하거나 상기 평균화된 샘플들(336a)을 상기 DAC(340)에 제공하도록 구성될 수 있다. 보다 상세하게는, 제어 회로(346)가, 얼마나 많은 상기 저장된 샘플들(332)의 (x)가 상기 기능 프로세서(336)에 의해 처리되고, 상기 저장된 샘플(들)(332b)의 얼마나 많은 (y)가 상기 멀티플렉서(338)에 직접 연결되며, 상기 스트림들(336a, 332b)이 멀티플렉서 출력 신호(338a)를 상기 DAC(340)에 제공하는 점을 컨트롤하도록 상기 제어 신호들(334a, 334b)을 제공한다. 예를 들면, 상기 회로(300)에 처음에 동력이 인가된 직후의 시간 동안, 예를 들면, 보정 시간 간격 동안, 상기 멀티플렉서(338)가 이의 출력 신호(338a)로서, 상기 피크 신호 샘플(332b)을 선택할 수 있으며, 이후에, 예를 들면, 동작의 실행 모드 동안, 상기 멀티플렉서(338)가 상기 출력 신호(338a)로서 상기 평균화된 신호(336a)를 선택할 수 있다. 보다 상세하게는, 동작의 어떤 시간들 동안, 상기 피크 샘플 선택 모듈(326)이 상기 DIFF 신호의 각 사이클 상에서 상기 메모리(330)로부터 하나 또는 그 이상의 샘플들(332b)을 선택하고, 각각의 해당 샘플은 상기 DIFF 신호(306a)의 현재의 사이클에 대응되며, 동작의 다른 시간들 동안, 상기 피크 샘플 선택 모듈(326)이 선택된 피크 신호(326a)를 발생시키도록 예를 들면, 평균들, 선택된 샘플들(332a), 예를 들면, 상기 DIFF 신호(306a)의 현재 및 세 이전의 사이클들로부터의 샘플들을 처리한다. 전원이 인가된 직후에 한계치 이력이 존재하지 않으며 이전의 사이클들로부터의 피크들이 사용 가능하지 않거나 및/또는 정확하기 않기 때문에 상기 보정 모드 동안의 처리 없이 상기 멀티플렉서를 통한 처리를 위해 샘플들(332b)을 처리하는 이러한 배치가 유리하다.

상기 DAC 컨버터(340)는 상기 신호(338a)를 수신하도록 연결되고, 일련의 디지털 샘플들(338a)에 따라 아날로그 샘플 혹은 보다 정확하게는 일련의 아날로그 샘플들(326a)(여기서는 양의 선택된 피크 신호 326a로 언급되는)을 발생시키도록 구성된다. 필터(도시되지 않음)가 상기 선택된 피크 신호(326a)를 부드럽게 하도록 사용될 수 있는 점이 인식될 것이다. 또한, 상기 피크 신호 샘플들이 상기 레지스터(330) 내에 아날로그 형태로 저장될 수 있고, 이 경우에 상기 아날로그-디지털 컨버터(328)가 생략될 수 있으며, 상기 메모리(330)가 별개의 아날로그 샘플들을 저장하고 이동시킬 수 있는 아날로그 쉬프트 레지스터로 이해될 것인 버킷 브리게이드 소자(bucket brigade device: BBD)나 이와 유사한 것으로 대체될 수 있는 점이 인식될 것이다. 이 경우, 저장된 아날로그 신호 샘플들에 따른 기능을 수행하도록 구성되는 아날로그 기능 회로가 상기 디지털 기능 프로세서(336)를 대체할 수 있다. 상기 아날로그 기능 모듈에 의해 수행되는 기능은 도 5의 평균화기(averager)와 함께 상술한 기능들과 동일하거나 유사할 수 있다.

이전의 사이클들로부터의 복수의 피크 신호 샘플들의 기능에 따른 상기 한계 신호(316)의 발생은 보다 정확한 한계 신호(316) 및 상기 타겟(24)의 기계적인 불규칙들, 워블(wobble) 혹은 마모 또는 다른 센서 시스템 장애들에 덜 민감한 결과적인 동작 신호(308a)를 구현한다.

이제 도 5와 동일한 부재들에 대해 동일한 참조 부호들을 가지도록 도시한 도 6을 참조하면, 회로(450)는 도 5의 회로(300)의 경우와 유사한 특성들을 가질 수 있지만, 도 5에 도시된 아날로그 회로의 일부가 대응되는 디지털 회로들로 대체된다. 예를 들면, 도 5의 피크 식별자(322)는 로직 회로(458)로 상기 DIFF 신호의 양의 및 음의 피크들을 추적하고 유지하는 피크 식별자 기능성을 구현하는 피크 식별자(456)로 대체될 수 있다. 상기 피크 식별자 로직 회로(458)는 아날로그-디지털 컨버터(452)에 의해 디지털화된 버전의 상기 DIFF 신호(306a)를 수신하도록 연결되며, 모두 디지털 신호들인 양의 피크 추적 PDAC 신호(456a) 및 음의 피크 추적 NDAC 신호(456b)를 발생시키도록 구성된다.

피크 샘플 선택 모듈(426)은 상기 아날로그-디지털 컨버터(328) 또는 도 5의 DAC(340)를 요구하지 않고 전체적으로 디지털이 될 수 있다. 상기 피크 샘플 선택 모듈(426)은 도 5의 양의 선택된 피크 신호(326a)와 유사하지만, 디지털 신호가 될 수 있는 양의 선택된 피크 신호(426a)를 발생시키도록 구성된다.

도 6의 실시예에 있어서, 음의 피크 샘플 선택 모듈이 생략되며, 상기 NDAC 신호(456b)가 상기 한계치 발생기(442)에 직접 연결된다. 상기 한계치(464a)를 발생시키도록 양의 선택된 피크 신호(426a) 및 상기 NDAC 신호(456b)를 사용하는 이러한 접근이 본 발명의 한계치 정확도 이점들의 적어도 일부를 얻기에 충분할 수 있는 점이 인지될 것이다. 예를 들면, 단일 요소가 상기 타겟 특징들을 검출하는(예를 들면, 도 1) 경우와 같은 일부 자기장 센싱 요소 구성들에서, 상기 양의 DIFF 신호 피크들이 상기 음의 DIFF 신호 피크들 보다 타겟 이상들에 보다 크고 보다 빠르게 변화될 수 있다. 따라서, 이러한 실시예들에서, 음의 피크 샘플 선택 모듈은 생략될 수 있다. 반면에, 다중 요소들이 다중 자기장 센싱 요소들(예를 들면, 도 1a)로부터의 신호들 사이의 차이로서 상기 DIFF 신호들을 발생시키는 데 사용되는 경우와 같은 다른 자기장 센싱 요소 구성들에서, 상기 DIFF 신호들의 양의 및 음의 피크들은 타겟 이상들에 반응하여 동일한 정도 및 동일한 방식으로 점차로 변화된다. 따라서, 이들 유형들의 실시예들에서, 상기 양의 및 음의 피크 샘플 선택 모듈들을 모두 포함하는 것이 일반적으로 바람직하다.

상기 회로(450)는, 도 5의 아날로그 한계치 발생기(380)와 같이, 상기 DIFF_Dig 신호(452a)가 상기 한계 신호(464a)를 초과할 때에 상기 양의 선택된 피크 신호(426a) 및 상기 NDAC 전압(456b) 사이의 차이의 제1 퍼센티지에 대응하는 제1 레벨에 있고, 상기 DIFF_Dig 신호가 상기 한계 신호(464a) 이하일 때에 상기 양의 선택된 피크 신호(426a) 및 상기 NDAC 전압(456b) 사이의 차이의 제2 퍼센티지에 대응하는 제2 레벨에 있는 한계 신호(464a)를 발생시킬 수 있는 로직 회로를 갖는 디지털 한계치 발생기(442)를 포함할 수 있다.

상기 회로(450)는 상기 한계치 발생기(442)로부터 출력 신호(464a)를 수신하도록 연결되고, 또한 상기 디지털화된 DIFF_Dig 신호(452a)를 수신하도록 연결되는 디지털 비교기(454)를 포함할 수 있다. 상기 디지털 비교기(454)는 도 5의 PosComp 신호(308a)와 동일하거나 유사할 수 있는 PosComp 신호(454a)를 발생시키도록 구성된다.

상기 회로(450)의 많은 기능들이 도 5의 회로(300)의 아날로그 회로들과 동일하거나 유사한 기능들을 수행하는 디지털 회로들로 구현되는 점이 이해될 것이다.

이제 도 7을 참조하면, 도 5 및 도 6의 한계치 발생기들을 대체하여 사용될 수 있는 선택적인 한계치 발생기(460)가 도시된다. 도 6의 디지털 회로부의 상황에서, 상기 선택된 피크 신호(426a) 및 NDAC 신호(456b)가 상기 한계치 발생기(460)의 사용을 위해 아날로그 형태로의 전환을 요구할 수 있는 점이 인식될 것이다. 한계치 발생기(460)는 도 5의 326a 또는 도 6의 신호(426a)와 같은 상기 양의 선택된 피크 신호 및 도 5의 음의 선택된 피크 신호(344a) 또는 도 6의 NDAC 신호(456b)가 걸쳐서 연결되는 레지스터 레더(470)를 포함할 수 있다.

상기 레지스터 레더(470)는 상기 레지스터 레더에 걸친 상기 전압 사이의 50% 포인트가 제공되는 중심 탭(470)을 가질 수 있다. 상기 중심 탭(470a)은 도시된 바와 같이 스위치들(462, 464)을 각기 거쳐 오프셋 전압원들(466, 468)에 연결될 수 있다. 상기 스위치(461)는 도 6의 신호(454a)와 같은 상기 PosComp 신호에 의해 컨트롤될 수 있고, 상기 스위치(464)는 상기 PosComp 신호의 반전된 버전인 N-PosComp에 의해 제어될 수 있다. 이러한 배치로써, 도 5의 한계 신호(316) 또는 도 6의 한계 신호(464a)와 동일하거나 유사할 수 있는 상기 한계 신호(460a)는 상기 DIFF 신호가 상기 한계치 보다 작을 때에 상기 양의 선택된 피크 신호 및 음의 선택된 피크 신호(또는 NDAC 신호) 사이의 중앙 지점 보다 큰 소정의 오프셋 전압(상기 전압원(466)에 의해 구현되는)으로 그리고 상기 DIFF 신호가 상기 한계치 보다 클 때에 상기 양의 선택된 피크 신호 및 음의 선택된 피크 신호(또는 NDAC 신호) 사이의 중앙 지점 보다 작은 소정의 오프셋 전압(상기 전압원(468)에 의해 구현되는)으로 제공될 수 있다.

이제 도 8을 참조하면, 도 5 및 도 6의 한계치 발생기들을 대체하는 사용을 위해 적합한 다른 선택적인 한계치 발생기(480)가 도시되며, 도 5 또는 도 6의 양의 선택된 피크 신호(326a 또는 426a)에 대한 연결을 위한 제1 오프셋 전압원(486a) 및 도 5의 음의 선택된 피크 신호(344a) 또는 도 6의 NDAC 신호(456b)에 대한 연결을 위한 제2 오프셋 전압원(486b)을 가지는 오프셋 전압원(486)을 포함한다. 도 6의 디지털 회로부의 상황에서, 상기 선택된 피크 신호(426a) 및 NDAC 신호(456b)가 상기 한계치 발생기(480)의 사용을 위해 아날로그 형태로 전환을 요구할 수 있는 점이 이해될 것이다.

상기 오프셋 전압원(486a)은 상기 PosComp 신호에 의해 제어되는 스위치(482)에 연결되고, 상기 오프셋 전압원(486b)은 상기 PosComp 신호의 반전된 버전인 N-PosComp에 의해 컨트롤되는 스위치(484)에 연결된다. 이러한 배치로써, 도 5의 한계 신호(316) 또는 도 6의 한계 신호(464a)와 동일하거나 유사할 수 있는 상기 한계 신호(464a)가 상기 DIFF 신호가 상기 한계치 보다 작을 때에 상기 양의 선택된 피크 신호 보다 작은 소정의 오프셋 전압(상기 전압원(486a)에 의해 구현되는)으로서 그리고 상기 DIFF 신호가 상기 한계치 보다 클 때에 상기 음의 선택된 피크 신호(또는 NDAC 신호) 보다 큰 소정의 오프셋 전압(상기 전압원(486b)에 의해 구현되는)으로서 제공될 수 있다.

이제 도 9를 참조하면, 도 3의 신호들(216a－216h)과 같은 한계 신호들을 계산하기 위한 방법(500)이 상기 회로부가 알려진 상태로 리셋되는 동안의 초기화 단계 504로 시작된다. 단계 508에서, 도 5의 피크 식별자(322) 또는 도 6의 피크 식별자(456)와 같은 피크 식별자에 의해 추적되는 경우에 상기 DIFF 신호의 현재의 피크 값들이 조절되거나 업데이트된다. 다양한 계획들이 상기 PDAC 및 NDAC 신호 레벨들을 업데이트하기 위해 가능하며, 이들의 일부는 전술한 미국 특허 제6,525,531호에 기재되어 있고 다른 것들은 본 출원의 양수인에게 양도되고 여기에 참조로 포함되는 미국 특허 출원 공개 제2011/0298447호, 제2011/0298448호 및 제2011/0298449호에 기재되어 있다. 예를 들면, 도 5의 피크 식별자(322)의 업데이트 로직 또는 도 6의 피크 식별자(456)의 로직(458)은 상기 PDAC 및 NDAC 전압들이 상기 DIFF 신호 외측으로(outwardly)(즉, 상기 PDAC 전압이 상기 DIFF 신호를 그 양의 피크들까지 따르고 상기 NDAC 전압이 상기 DIFF 신호를 그 음의 피크들까지 따른다) 추적하게 하지만, 상기 PosComp 신호의 각 전이에 따라, 상기 PDAC 및 NDAC 전압들이 상기 DIFF 신호의 레벨까지 "내측으로(inwardly)"(즉, PDAC는 감소하고 NDAC는 증가한다) 선택적으로 이동하게 하도록 구성될 수 있다.

단계 512에서, 자동 이득 제어(AGC) 및/또는 자동 오프셋 조절(AOA) 기능들이 수행되어야 하는 지가 상기 DIFF_Dig 신호(또는 실시예에 따라 상기 DIFF 신호)가 소정의 DIFF 신호 이득 및 오프셋 조건들과 관련된 러닝 레일(learning rail) 레벨을 통과하였는지를 판단함에 의해 결정된다. 상기 DIFF_Dig 신호가 상기 러닝 레일을 통과하였던 것이 결정될 경우, 그러면 단계 516에서, 상기 DIFF_Dig 신호 오프셋 및/또는 이득이 AGC 및 AOA 회로부와 전술한 기술들로서와 같이 조절된다. 단계 520에서, 피크 카운트 값(예를 들면, 도 5의 제어 회로(346) 또는 도 6의 제어 회로(448) 내의 카운터)이 리셋된다.

상기 DIFF_Dig 신호가 필요한 경우에 조절된 이득 및/또는 오프셋을 가졌다면, 상기 한계치들이 일 실시예에서는 네 피크들과 같이 소정의 숫자의 DIFF_Dig 신호 피크들이 일어났던 지가 결정되는 단계 524에서 시작하여 계산된다. 이러한 단계는, 예를 들면 도 5 또는 도 6의 제어 회로(346 또는 448) 내의 카운터로 구현될 수 있다. 소정의 숫자의 피크들이 발생되지 않았을 경우, 그러면 단계 528에서, 한계치들이 도시된 예에서 입증되는 바와 같이 현재의 DIFF 신호 사이클 내의 피크들에 기초하거나, 고정된 한계치와 같은 소정의 보다 간단한 한계치를 이용하여 계산된다. 예를 들면, 도 3의 제1의 세 DIFF 신호 사이클들 각각에서, 상기 한계치들(216a－216f)은 상기 현재 사이클로부터의 상기 저장된 피크(332b)를 통과하는 상기 멀티플렉서(338)(도 5)에 의해 구현될 수 있는 경우에 상기 해당 사이클 내에서 검출된 피크들에 기초한다. 상기 한계치들을 계산하는 이러한 방식의 리콜은 불충분한 이전의 피크 이력이 있는 때에 동력인 인가된 후의 때때로 보정으로 언급되는 초기의 시간 간격 동안에 유리하다.

그러나, 상기 소정의 숫자의 피크들이 일어났던 것으로 결정될 경우, 그러면 단계 532에서, 상기 한계치들이 저장된 피크 신호 샘플들의 소정의 세트의 함수로서 선택적으로 계산된다. 예를 들면, 상기 DIFF 신호의 네 피크들이 일어났던 것을 검출함에 따라, 상기 한계치들(216g－216h)(도 3)이, 예를 들면 도 5의 평균화기(336)에 의해 구현될 수 있는 경우에 상기 현재 사이클로부터의 상기 피크 샘플 및 상기 세 이전의 사이클들 각각으로부터의 상기 피크 샘플들의 평균으로서 계산될 수 있다.

선택적으로는, 상기 피크 신호의 네 샘플들의 평균이 상기 DIFF 신호의 네 이전의 사이클들 동안에 취해지는 상기 피크 신호의 네 샘플들로부터(세 이전의 사이클들 동안에 취해지는 세 샘플들 및 상기 현재의 사이클 동안에 취해지는 샘플로부터 보다는) 계산될 수 있는 점이 이해될 것이다. 또한, 네 피크 신호 샘플들이 상기 한계치들을 발생시키는 데 사용되기 위해 여기서의 예시적인 실시예에서 논의되지만, 이전의 DIFF 신호 사이클들로부터의 또는 이전의 및 현재의 DIFF 신호 사이클들로부터의 다른 숫자들의 피크 신호 샘플들이 가능한 점이 인식될 것이다. 디지털 전자 장치들의 사용은 비록 다른 숫자들의 샘플들도 사용될 수 있지만 2의 거듭제곱(예를 들면, 2, 4, 8, 16 등)인 많은 샘플들을 평균화하도록 수향될 수 있다. 평균화된 샘플들의 숫자는 대체로 보다 많은 샘플들을 처리하는 추가적인 구현 "비용"에 대해 상기 한계치 정확도 이점들을 중점으로 하는 데 기초한다. 두 신호 샘플들 및 여덟 신호 샘플들의 사용이 네 신호 샘플들의 사용에 대해 충분한 이점을 구현하지 못하였던 점에 비하여 네 피크 신호 샘플들의 사용은 가치가 있는 한계치 정확도 개선을 구현하는 것으로 발견되었다. 상기 소정의 숫자의 피크들의 발생은 단계 532에서 동작의 보정 모드를 종료시킬 수 있고, 동작의 실행 모드를 개시할 수 있다.

상기 한계치들이 단계 528 또는 532에서 계산되면, 상기 PosComp 신호의 상태가 단계 536에서 결정된다. 상기 PosComp 신호의 상태가 로직 제로(logic zero)일 경우, 단계 540에서 상기 DIFF_Dig 신호가 동작 한계치 Bop(예를 들면, 도 3의 한계치(216g)와 같은) 보다 클 경우, 그리고 그럴 경우에 상기 PosComp 신호 레벨이 단계 548에서 로직 원(logic one)으로 변경되고, 상기 PDAC 신호가 단계 552에서 샘플링되고 메모리에 저장되며, 도 3의 제어 회로(346) 또는 도 6의 제어 회로(448)와 같은 제어 회로 내에 유지되는 피크 카운트 값이 증가되는 것이 결정된다. 선택적으로는, 상기 PosComp 신호 레벨이 로직 원에 있을 경우, 그러면 단계 544에서 상기 DIFF_Dig 신호가 단계 544에서 해제 한계치 Brp(예를 들면, 도 3의 한계치(216h)와 같은) 보다 작은 지가 결정되고, 그럴 경우에, 상기 PosComp 신호 레벨이 단계 560에서 로직 제로로 변경되며, 상기 NDAC 신호가 단계 564에서 샘플링되고 메모리에 저장되고, 상기 피크 카운트 값이 증가한다. 다른 실시예들에 있어서, PosComp의 모든 변화에서 NDAC 및 PDAC 값들 모두를 저장하는 것도 가능하다.

단계 572에서, 상기 제어 회로의 시스템 모니터링 기능이 점검되며, 상기 시스템 모니터 점검이 양일 경우, 그러면 상기 프로세스는 상기 피크 값 조절 단계 508로 반복된다. 선택적으로는, 상기 시스템 모니터 점검이 음일 경우, 그러면t 상기 PDAC 및 NDAC(예를 들면, 도 5의 피크 식별자(322) 내의 PDAC 및 NDAC)와 상기 피크 카운트 값(예를 들면, 도 5의 피크 식별자(322) 내의 카운터들)이 도시된 바와 같이 상기 프로세스가 상기 피크 값 조절 단계 508로 후속하여 반복되는 단계 576에서 리셋된다. 상기 제어 회로의 시스템 모니터링 기능은 다양한 시스템 기능들을 모니터할 수 있다. 일 예로서, 한계치들의 추가적인 세트가 상기 DIFF 신호와 비교되며, 전술한 한계치들에 기초하여 전이들이 일어나지 않을 때에 추가적인 한계치들에 기초하여 몇몇 전이들이 일어날 경우, 그러면 오류 표시가 제공된다.

도 5－도 8의 회로들의 부분들이 서로 상호 교환될 수 있는 점이 이해되어야 할 것이다. 예를 들면, 도 5의 피크 샘플 선택 모듈(326)과 같은 아날로그 피크 샘플 선택 모듈이 도 6의 회로 내에 사용될 수 있다.

여기서 언급되는 모든 참고 문헌들은 그 개시 사항들이 참조로 여기에 포함된다.

상술한 바에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이들의 개념들을 포괄하는 다른 실시예들도 이용할 수 있는 점이 명백할 것이다. 이에 따라, 본 발명의 실시예들이 설시된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허 청구 범위의 사상과 범주에 의해 한정되는 것으로 이해되어야 할 것이다.

Claims

물체의 이동을 검출하기 위한 회로에 있어서,
상기 물체와 관련된 자기장에 비례하는 자기장 신호를 발생시키기 위한 자기장 센싱 요소(magnetic field sensing element)를 포함하고, 상기 자기장 신호는 현재의 사이클을 포함하는 사이클들을 가지며,
상기 물체의 이동을 나타내는 동작 신호를 발생시키도록 구성되는 동작 검출기(motion detector)를 포함하고, 상기 동작 신호는 상기 자기장 신호의 사이클들과 관련된 에지들(edges)을 가지며, 상기 동작 검출기는,
피크 신호를 제공하도록 상기 자기장 신호의 양의 피크 또는 상기 자기장 신호의 음의 피크의 적어도 하나를 추적하기 위한 피크 식별 회로(peak identifying circuit);
상기 피크 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 피크 신호의 샘플들을 저장하도록 구성되며, 선택된 피크 신호를 발생시키기 위해 상기 자기장 신호의 각 이전의 사이클과 관련된 상기 피크 신호의 샘플을 선택하도록 구성되는 피크 샘플 선택 모듈(peak sample selection module);
상기 선택된 피크 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 선택된 피크 신호의 함수로서 한계 신호를 발생시키도록 구성되는 한계치 발생기(threshold generator); 및
상기 한계 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 자기장 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 동작 신호를 발생시키기 위해 상기 한계 신호를 상기 자기장 신호와 비교하도록 구성되는 비교기(comparator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 피크 샘플 선택 모듈은 상기 자기장 신호의 각 복수의 이전의 사이클들과 관련된 상기 피크 신호의 복수의 샘플들을 선택하도록 더 구성되고, 상기 선택된 피크 신호를 발생시키기 위해 상기 피크 신호의 선택된 복수의 샘플들을 결합시키도록 구성되는 기능 프로세서(function processor)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
제 2 항에 있어서, 상기 기능 프로세서는 상기 선택된 피크 신호를 발생시키기 위해 상기 피크 신호의 선택된 복수의 샘플들을 평균화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 피크 샘플 선택 모듈은,
상기 피크 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 피크 신호를 상기 피크 신호의 디지털 샘플들로 변환하도록 구성되는 아날로그-디지털 컨버터;
상기 디지털 샘플들을 수신하도록 연결되고, 복수의 디지털 샘플들을 저장하도록 구성되는 메모리; 및
상기 선택된 피크 신호를 제공하기 위해 상기 복수의 디지털 샘플들의 선택된 하나와 관련된 샘플들을 수신하도록 연결되는 디지털-아날로그 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
제 4 항에 있어서, 상기 메모리는 다중 비트 디지털 쉬프트 레지스터(shift register)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 피크 샘플 선택 모듈은,
상기 피크 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 피크 신호의 복수의 아날로그 샘플들을 저장하도록 구성되는 아날로그 메모리; 및
상기 선택된 피크 신호를 제공하기 위해 상기 복수의 아날로그 샘플들 중으로부터 아날로그 샘플들을 선택하도록 구성되는 회로 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
제 6 항에 있어서, 상기 아날로그 메모리는 아날로그 쉬프트 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 피크 샘플 선택 모듈은, 상기 자기장 신호의 현재의 사이클과 관련된 상기 피크 신호의 샘플을 선택하거나, 제어 신호에 반응하여 상기 자기장 신호의 각 이전의 사이클들과 관련된 상기 피크 신호의 샘플들을 선택하도록 구성되는 멀티플렉서(multiplexer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
제 8 항에 있어서, 상기 제어 신호는, 상기 멀티플렉서가 상기 자기장 신호의 소정의 숫자의 사이클들이 일어났기 전에 동작의 보정 모드(calibration mode) 동안에 상기 자기장 신호의 현재의 사이클과 관련된 상기 피크 신호의 샘플을 선택하게 하며, 상기 멀티플렉서가 상기 자기장 신호의 소정의 숫자의 사이클들이 일어났던 후에 동작의 실행 모드(running mode) 동안에 상기 자기장 신호의 각 이전의 사이클들과 관련된 상기 피크 신호의 샘플들을 선택하게 하는 것을 특징으로 하는 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 한계치 발생기는 상기 동작 신호의 상태에 기초하여 제1 및 제2 다른 한계 신호들을 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 피크 식별 회로는,
PDAC 업데이트 시간 간격 동안에 상기 자기장 신호를 추적하도록 상기 피크 신호로서 PDAC 신호를 발생시키고, 상기 PDAC 업데이트 시간 간격 이외의 시간들에서 상기 자기장 신호를 유지하도록 구성되는 PDAC; 또는
NDAC 업데이트 시간 간격 동안에 상기 자기장 신호를 추적하도록 상기 피크 신호로서 NDAC 신호를 발생시키고, 상기 NDAC 업데이트 시간 간격 이외의 시간들에서 상기 자기장 신호를 유지하도록 구성되는 NDAC의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 한계치 발생기는 상기 선택된 피크 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 한계 신호를 발생시키도록 구성되는 레지스터 레더(resistor ladder)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 한계치 발생기는,
레지스터 디바이더(resistor divider)에 연결되고, 제1 한계 신호를 발생시키도록 구성되는 제1 전압원; 및
상기 레지스터 디바이더에 연결되고, 제2 한계 신호를 발생시키도록 구성되는 제2 전압원을 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 한계치 발생기는 디지털 로직 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소는 제1 자기장 신호 및 제2 자기장 신호를 발생시키기 위한 적어도 두 자기장 센싱 요소들을 포함하며, 상기 제1 자기장 신호는 현재의 사이클을 포함하는 사이클들을 가지고, 상기 제2 자기장 신호는 현재의 사이클을 포함하는 사이클들을 가지며, 상기 동작 검출기는 상기 제1 및 제2 자기장 신호들을 각기 수신하도록 연결되는 제1 및 제2 동작 검출기들을 포함하고, 상기 제1 동작 검출기는 상기 물체의 이동을 나타내는 제1 동작 신호를 발생시키도록 구성되며, 상기 제2 동작 검출기는 상기 물체의 이동을 나타내는 제2 동작 신호를 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 자기장을 발생시키기 위해 상기 자기장 센싱 요소에 근접하는 자석을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로.
제 16 항에 있어서, 상기 자석, 상기 자기장 센싱 요소 및 상기 동작 검출기는 단일 집적 회로 패키지 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 회로.
물체의 이동을 검출하는 방법에 있어서,
상기 물체와 관련된 자기장에 비례하는 자기장 신호를 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 자기장 신호는 현재의 사이클을 포함하는 사이클들을 가지며,
상기 물체의 이동을 나타내는 동작 신호를 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 동작 신호는 상기 자기장 신호의 사이클들과 관련된 에지들을 가지며, 상기 동작 신호를 발생시키는 단계는,
상기 자기장 신호의 피크들과 관련된 피크 신호를 발생시키는 단계;
상기 피크 신호의 샘플들을 저장하는 단계;
상기 자기장 신호의 각 이전의 사이클과 관련된 상기 피크 신호의 샘플을 선택하는 단계;
상기 피크 신호의 선택된 샘플들과 관련된 선택된 피크 신호를 발생시키는 단계;
상기 선택된 피크 신호에 기초하여 한계 신호를 발생시키는 단계; 및
상기 동작 신호를 발생시키도록 상기 한계 신호와 상기 자기장 신호를 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 18 항에 있어서, 상기 방법은,
상기 자기장 신호의 각 복수의 이전의 사이클들과 관련된 상기 피크 신호의 복수의 샘플들을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 피크 신호를 발생시키도록 상기 피크 신호의 복수의 샘플들을 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 결합하는 단계는 상기 선택된 피크 신호를 발생시키도록 상기 피크 신호의 복수의 샘플들을 평균화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 저장하는 단계는 상기 피크 신호를 디지털 샘플들로 변환하는 단계 및 복수의 상기 디지털 샘플들을 저장하는 단계를 포함하고, 상기 선택된 피크 신호를 발생시키는 단계는 상기 복수의 디지털 샘플들의 선택된 하나와 관련된 샘플들에 따라 상기 선택된 피크 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 복수의 디지털 샘플들을 저장하는 단계는 다중-비트 디지털 쉬프트 레지스터에 상기 복수의 디지털 샘플들을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 저장하는 단계는 상기 피크 신호의 아날로그 샘플들을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 23 항에 있어서, 상기 아날로그 샘플들을 저장하는 단계는 아날로그 쉬프트 레지스터를 포함하는 아날로그 메모리 내에 상기 피크 신호의 아날로그 샘플들을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
물체의 이동을 검출하는 방법에 있어서,
자기장 센싱 요소로 자기장 신호를 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 자기장 신호는 상기 물체와 관련된 자기장에 비례하며, 상기 자기장 신호는 현재의 사이클을 포함하는 사이클들을 가지고;
상기 자기장 신호의 적어도 일부를 추적하는 피크 신호를 발생시키는 단계를 포함하며;
상기 현재의 사이클 이전의 상기 자기장 신호의 이전의 사이클과 관련된 선택된 피크 신호를 발생시키도록 상기 피크 신호를 사용하는 단계를 포함하고;
상기 선택된 피크 신호에 기초하여 한계 신호를 발생시키는 단계를 포함하며;
상기 한계 신호를 상기 자기장 신호와 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 25 항에 있어서, 상기 피크 신호를 사용하는 단계는,
상기 현재의 사이클 이전의 제1 소정의 숫자의 사이클들에서 상기 피크 신호의 제1 샘플을 선택하는 단계;
상기 현재의 사이클 이전의 제2 소정의 숫자의 사이클들에서 상기 피크 신호의 제2 샘플을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 피크 신호를 발생시키도록 상기 제1 및 제2 샘플들을 평균화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.