KR102257054B1 - 자기장 센서 및 감소된 오차를 생성하도록 신호 채널 내로 오차 보정 신호를 주입하는 연관 기술들 - Google Patents

자기장 센서 및 감소된 오차를 생성하도록 신호 채널 내로 오차 보정 신호를 주입하는 연관 기술들 Download PDF

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Abstract

자기장 센서는 주요 신호 채널 내의 오차 신호 성분을 제거하기 위하여 상기 주요 신호 채널 내로 오차 보정 신호를 주입하도록 오차 보정 신호 발생기 회로를 가진다.

Description

자기장 센서 및 감소된 오차를 생성하도록 신호 채널 내로 오차 보정 신호를 주입하는 연관 기술들{MAGNETIC FIELD SENSOR AND RELATED TECHNIQUES THAT INJECT AN ERROR CORRECTION SIGNAL INTO A SIGNAL CHANNEL TO RESULT IN REDUCED ERROR}
본 발명은 대체로 자기장 센서들에 관한 것이며, 보다 상세하게는 각도 오차들이 감소되는 타겟 물체의 회전의 각도를 나타내는 출력 신호를 제공할 수 있는 자기장 센서에 관한 것이다.
자기장 센싱 요소들은 다양한 응용들에 사용될 수 있다. 하나의 응용에서, 자기장 센싱 요소는 자기장의 방향, 예를 들면, 상기 자기장의 방향의 각도를 검출하는 데 사용될 수 있다.
평면형 홀 요소들 및 수직형 홀 요소들이 자기장 센싱 요소들의 유형들로 알려져 있다. 평면형 홀 요소는 상부에 상기 평면형 홀 요소가 형성되는 기판의 표면에 직교하는 자기장에 반응하는 경향이 있다. 수직형 홀 요소는 상부에 상기 수직형 홀 요소가 형성되는 기판의 표면에 평행한 자기장에 반응하는 경향이 있다.
다른 유형들의 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 출원되었고 PCT 공개 특허 제WO 2008/145662호로 영문으로 공개되었으며, 그 출원과 공개의 개시 사항들이 여기에 참조로 포함되는 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 있다. 상기 CVH 센싱 요소는 기판 내의 공통 원형 주입 및 확산 영역 상부의 수직형 홀 요소들의 원형 배치이다. 상기 공통 주입 및 확산 영역은 반도체 소자 분리 구조물들에 의해 한정되는 기판 상의 공통 에피(에피택셜) 영역(예를 들면, 층)이 될 수 있다. 상기 CVH 센싱 요소는 상기 기판의 평면 내의 자기장의 방향(즉, 각도)(그리고 선택적으로 강도)을 감지하는 데 사용될 수 있다.
다양한 변수들이 자기장 센싱 요소들 및 자기장 센싱 요소들을 사용하는 자기장 센서들의 성능을 특징짓는다. 이들 변수들은 상기 자기장 센싱 요소가 겪는 자기장의 변화에 반응하는 자기장 센싱 요소의 출력 신호의 변화인 감도 그리고 상기 자기장 센싱 요소의 출력 신호가 상기 자기장에 직접 비례하여 변화하는 정도인 선형성을 포함한다. 이들 변수들은 또한 상기 자기장 센싱 요소가 영(zero)의 자기장을 겪을 때에 영의 자기장을 나타내지 않는 상기 자기장 센싱 요소로부터의 출력 신호에 의해 특징지어지는 오프셋(offset)을 포함한다.
전술한 CVH 센싱 요소는 자기장의 방향의 각도를 나타내는 출력 신호를 제공하도록 관련 회로들과 함께 동작할 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 자석이 이른바 "타겟 물체(target object)", 예를 들면, 엔진 내의 캠샤프트 상부에 배치되거나 그렇지 않으면 연결되는 경우, 상기 CVH 센싱 요소는 상기 타겟 물체의 회전의 각도를 나타내는 출력 신호를 제공하는 데 사용될 수 있다.
상기 CVH 센싱 요소는 단지 자기장의 각도, 즉, 각도 센서를 나타내는 출력 신호를 제공할 수 있는 하나의 요소이다. 예를 들면, 각도 센서는 복수의 별도의 수직형 홀 요소들 또는 복수의 자기저항 요소들로부터 제공될 수 있다. 총괄적으로, 자기장의 각도와 연관된 출력 신호를 발생시키는 자기장 센싱 요소(들)은 여기서 "각도 센싱 요소들(angle sensing elements)"로 언급된다.
보다 많은 변수들이 각도 센싱 요소(들), 예를 들면, CVH 센싱 요소의 성능을 특징지을 수 있다. 하나의 이와 같은 변수는 상기 각도 센싱 요소(들)에 의해 발생되는 출력 신호의 각도 정확도이다. 각도 정확도는 모든 자기장이 향하는 각도들에서 동일한 평균 각도 오차(각도 오프셋 오차 또는 각도 오프셋으로도 언급됨) 그리고 다른 자기장 각도들에서 다른 각도 오차(즉, 비성향성 오차) 모두를 가질 수 있다. 다른 변수는 상기 각도 센싱 요소(들)이 상기 자기장의 각도를 전달하는 속도이다. 상기 속도가 특히 상기 자기장의 각도가 빠르게 변화될 수 있는 응용들에 대해 특히 중요한 점이 이해될 것이다.
일부 변수들이 온도와 함께 변화하는 경향이 있는 각도 센싱 요소를 특징지을 수 있는 점이 알려져 있다.
높은 정도의 정확도 및 상대적으로 높은 속도를 갖는 출력 신호를 제공하도록 신호 채널 내의 오차 신호 성분들을 제거할 수 있는 자기장 센서에 사용되는 회로들과 기술들을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명은 높은 정도의 정확도 및 상대적으로 높은 속도를 갖는 출력 신호를 제공하도록 신호 채널 내의 오차 신호 성분들을 제거할 수 있는 자기장 센서에 사용되는 회로들과 기술들을 제공한다.
일 측면에 따르면, 자기장 센서는 각각의 복수의 x-y 출력 신호들을 발생시키도록 구성되는 복수의 자기장 센싱 요소(magnetic field sensing element)들을 포함한다. 각각의 상기 x-y 출력 신호들은 x-y 평면 내의 자기장에 반응한다. 상기 자기장 센서는 또한 상기 복수의 x-y 출력 신호들을 수신하도록 연결되고, 상기 복수의 x-y 출력 신호들의 연속하는 것들로 구성되는 연속 신호(sequential signal)를 발생시키도록 구성되는 시퀀스 스위치들 회로(sequence switches circuit)를 포함한다. 상기 연속 신호는 오차 성분을 포함하는 시간 파형(time waveform)을 포함한다. 상기 자기장 센서는 또한 상기 연속 신호를 수신하도록 연결되는 각도 처리 채널(angle processing channel)을 포함한다. 상기 각도 처리 채널은 각도 처리 채널 출력 노드를 구비한다. 상기 각도 처리 채널은 또한 입력 노드 및 출력 노드를 갖는 전자 필터를 구비한다. 상기 전자 필터는 상기 전자 필터의 출력 노드에서 필터링된 신호를 발생시키도록 구성되고, 상기 전자 필터의 출력 노드는 상기 각도 처리 채널 출력 노드에 연결된다. 상기 각도 처리 채널은 또한 제1 및 제2 입력 노드들과 출력 노드를 갖는 합산 회로(summing circuit)를 구비한다. 상기 제1 입력 노드는 상기 연속 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 출력 노드는 상기 전자 필터의 입력 노드에 연결된다. 상기 자기장 센서는 또한 출력 노드를 갖는 오차 보정 신호 발생기 회로(error correction signal generator circuit)를 더 포함하며, 상기 오차 보정 신호 발생기 회로는 상기 출력 노드에서 오차 보정 신호를 발생시킨다. 상기 오차 보정 신호 발생기 회로의 출력 노드는 상기 합산 회로의 제2의 입력 노드에 연결된다. 상기 오차 보정 신호는 하이 상태(high state) 및 로우 상태(low state)를 포함하여 복수의 상태들을 포함한다. 상기 전자 필터는 상기 연속 신호의 오차 성분보다 작은 보정된 오차 성분을 갖는 상기 필터링된 신호를 발생시키도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 임의의 결합으로 다음 측면들의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 상기 각도 처리 채널 출력 노드에 연결되는 각도 계산 모듈(angle calculation module)을 더 포함하며, 상기 각도 계산 모듈은 x-y 평면 내의 상기 자기장의 각도를 나타내는 x-y 각도값을 발생시키도록 구성된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호 발생기 회로는,
오차 보정 프로세서(error correction processor); 및
상기 오차 보정 프로세서에 연결되고, 복수의 보정 계수들을 저장하도록 구성되는 불휘발성 계수 테이블 메모리를 구비하며, 상기 오차 보정 프로세서는 상기 저장된 복수의 보정 계수들의 선택된 것들에 따라 상기 오차 보정 신호를 발생시키도록 구성된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호 발생기 회로는,
상기 오차 보정 프로세서에 연결되고, 온도 신호를 발생시키도록 구성되는 온도 센서를 더 구비하며, 상기 오차 보정 프로세서는 상기 저장된 복수의 보정 계수들의 선택된 것들에 따라서와 상기 온도 신호에 따라서 상기 오차 보정 신호를 발생시키도록 구성된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 자기장 센싱 요소들은 원형 수직 홀(CVH) 요소로 배열되는 복수의 수직형 홀 효과 요소들을 포함하며, 각각의 상기 복수의 수직형 홀 효과 요소들은 반도체 기판의 제1의 주요 표면 내의 공통의 원형 주입 및 확산 영역 상에 배열되고, 상기 복수의 수직형 홀 효과 요소들은 상기 반도체 기판의 제1 표면에 평행한 x-y 평면 내의 방향 성분을 갖는 자기장에 반응하여 각각의 복수의 x-y 출력 신호들을 발생시키도록 구성되며, 상기 x-y 평면은 x-방향 및 상기 x-방향에 직교하는 y-방향을 가지고, 상기 복수의 x-y 출력 신호들은 복수의 사이클 주기들 내에 발생되며, 각 사이클 주기는 상기 CVH 센싱 요소 주위의 하나의 사이클에 대응되고, 상기 사이클 주기들은 사이클 속도로 일어난다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 성분은 기본 주파수 성분을 가지며, 상기 오차 보정 신호는 상기 오차 성분의 기본 주파수 성분과 동일한 주파수를 갖는 오차 보정 신호 주파수 성분을 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호 기본 주파수 성분은 상기 오차 성분의 기본 주파수 성분을 감소시키도록 선택되는 진폭과 위상을 가진다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호 기본 주파수 성분은 2상태 구형파로부터 생성된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호 기본 주파수 성분은 다중 상태 신호로부터 생성된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 성분은 기본 주파수 성분 및 제2의 고조파 주파수 성분(harmonic frequency component)을 가지며, 상기 오차 보정 신호는 상기 오차 성분의 기본 주파수 성분과 동일한 주파수를 갖는 오차 보정 신호 제1의 기본 주파수 성분 및 상기 오차 성분의 제2의 고조파 주파수 성분과 동일한 주파수를 갖는 오차 보정 신호 제2의 기본 주파수 성분을 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호 제1의 및 제2의 기본 주파수 성분들은 상기 오차 성분의 기본 주파수 성분 및 제2의 고조파 주파수 성분을 감소시키도록 선택되는 각각의 진폭들 및 각각의 위상들을 가진다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호 제1의 기본 주파수 성분은 제1의 2상태 신호로부터 생성되고, 상기 오차 보정 신호 제2의 기본 주파수 성분은 제2의 다른 2상태 신호로부터 생성된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호 제1의 기본 주파수 성분은 제1 다중 상태 신호들로부터 생성되고, 상기 오차 보정 신호 제2의 기본 주파수 성분은 제2의 다른 다중 상태 신호로부터 생성된다.
다른 측면에 따르면, 자기장 센서 내의 오차를 감소시키는 방법은 각각의 복수의 x-y 출력 신호들을 발생시키도록 구성되는 복수의 자기장 센싱 요소들을 제공하는 단계를 포함한다. 각각의 상기 x-y 출력 신호들은 x-y 평면 내의 자기장에 반응한다. 상기 방법은 또한 상기 복수의 x-y 출력 신호들의 순차적인 것들로 구성되는 순차 신호(sequential signal)를 발생시키도록 상기 복수의 x-y 출력 신호들을 사용하는 단계를 포함한다. 상기 순차 신호는 오차 성분을 포함하는 시간 파형을 포함한다. 상기 방법은 또한 오차 보정 신호를 발생시키는 단계를 포함한다. 상기 오차 보정 신호는 하이 상태 및 로우 상태를 구비하는 복수의 상태들을 포함한다. 상기 방법은 또한 합산된 신호를 발생시키도록 상기 오차 보정 신호와 상기 순차 신호를 합산하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 순차 신호의 오차 성분 보다 작은 보정된 오차 성분을 갖는 보정된 신호를 발생시키도록 상기 합산된 신호를 필터링하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은 임의의 결합으로 다음 측면들의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은,
x-y 평면 내의 상기 자기장의 각도를 나타내는 x-y 각도값을 발생시키는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호를 발생시키는 단계는,
불휘발성 계수 테이블 메모리에 복수의 보정 계수들을 저장하는 단계; 및
상기 저장된 복수의 보정 계수들의 선택된 것들에 따라서 상기 오차 보정 신호를 발생시키는 단계를 구비한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호를 발생시키는 단계는,
온도 신호를 발생시키는 단계; 및
상기 저장된 복수의 보정 계수들의 선택된 것들에 따라서와 상기 온도 신호에 따라서 상기 오차 보정 신호를 발생시키는 단계를 더 구비한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 자기장 센싱 요소들은원형 수직 홀(CVH) 요소로 배열되는 복수의 수직형 홀 효과 요소들을 포함하며, 각각의 상기 복수의 수직형 홀 효과 요소들은 반도체 기판의 제1의 주요 표면 내의 공통의 원형 주입 및 확산 영역 상에 배열되고, 상기 복수의 수직형 홀 효과 요소들은 상기 반도체 기판의 제1 표면에 평행한 x-y 평면 내의 방향 성분을 갖는 자기장에 반응하여 각각의 복수의 x-y 출력 신호들을 발생시키도록 구성되며, 상기 x-y 평면은 x-방향 및 상기 x-방향에 직교하는 y-방향을 가지고, 상기 복수의 x-y 출력 신호들은 복수의 사이클 주기들 내에 발생되며, 각 사이클 주기는 상기 CVH 센싱 요소 주위의 하나의 사이클에 대응되고, 상기 사이클 주기들은 사이클 속도로 일어난다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 성분은 기본 주파수 성분을 가지며, 상기 오차 보정 신호는 상기 오차 성분의 기본 주파수 성분과 동일한 주파수를 갖는 오차 보정 신호 주파수 성분을 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호 기본 주파수 성분은 상기 오차 성분의 기본 주파수 성분을 감소시키도록 선택되는 진폭과 위상을 가진다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호 기본 주파수 성분은 2상태 구형파로부터 생성된다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호 기본 주파수 성분은 다중 상태 신호로부터 생성된다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 성분은 기본 주파수 성분 및 제2의 고조파 주파수 성분을 가지며, 상기 오차 보정 신호는 상기 오차 성분의 기본 주파수 성분과 동일한 주파수를 갖는 오차 보정 신호 제1의 기본 주파수 성분 및 상기 오차 성분의 제2의 고조파 주파수 성분과 동일한 주파수를 갖는 오차 보정 신호 제2의 기본 주파수 성분을 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호 제1의 및 제2의 기본 주파수 성분들은 상기 오차 성분의 기본 주파수 성분 및 제2의 고조파 주파수 성분을 감소시키도록 선택되는 각각의 진폭들 및 각각의 위상들을 가진다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호 제1의 기본 주파수 성분은 제1의 2상태 신호로부터 생성되고, 상기 오차 보정 신호 제2의 기본 주파수 성분은 제2의 다른 2상태 신호로부터 생성된다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호 제1의 기본 주파수 성분은 제1 다중 상태 신호들로부터 생성되고, 상기 오차 보정 신호 제2의 기본 주파수 성분은 제2의 다른 다중 상태 신호로부터 생성된다.
상술한 본 발명의 특징들뿐만 아니라 본 발명 자체도 다음의 도면들의 상세한 설명으로부터 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이며, 첨부된 도면들에 있어서,
도 1은 기판상의 공통 주입 및 확산 영역 상부에 원형으로 배열되는 복수의 수직형 홀 요소들을 포함하는 원형 수직 홀(CVH) 센싱 요소 및 상기 CVH 센싱 요소에 가깝게 배치되는 2극 자석을 나타내는 도면이고,
도 1a는 복수의 자기장 센싱 요소들을 나타내는 도면이며;
도 2는 도 1의 CVH 센싱 요소에 의하거나 특정한 자기장이 향하는 방향을 위한 도 1a의 복수의 자기장 센싱 요소들에 의해 발생될 수 있는 경우에 출력 신호를 나타내는 그래프이고,
도 3은 x-y 출력 신호를 발생시키도록 CVH 센싱 요소와 함께 사용될 수 있고, 두 신호 채널들 내에서 아날로그 신호들을 사용하는 종래 기술의 전자 회로를 나타내는 블록도이며,
도 4는 x-y 출력 신호를 발생시키도록 CVH 센싱 요소와 함께 사용될 수 있고, 하나의 신호 채널 내에서 디지털 신호들을 사용하는 종래 기술의 전자 회로를 나타내는 블록도이고,
도 5는 도 3 및 도 4의 자기장 센서들의 이상적 및 비이상적 동작을 나타내는 그래프이며,
도 6은 CVH 센싱 요소와 함께 사용될 수 있는 회로의 블록도이고,
도 7 및 도 8은 도 6의 회로의 필터링 동작을 나타내는 그래프들이며,
도 9는 예시적인 오차 보정 신호 발생기 회로를 가지며, 하나의 신호 채널 내에서 아날로그 신호들을 사용하는 예시적인 자기장 센서의 일부를 나타내는 블록도이고,
도 10은 다른 예시적인 오차 보정 신호 발생기 회로를 가지며, 하나의 신호 채널 내에서 디지털 신호들을 사용하는 다른 예시적인 자기장 센서의 일부를 나타내는 블록도이며,
도 11은 다른 예시적인 오차 보정 신호 발생기 회로를 가지며, 두 신호 채널들 내에서 샘플 아날로그 신호들을 사용하는 다른 예시적인 자기장 센서의 일부를 나타내는 블록도이고,
도 12는 도 9, 도 10 및 도 11의 자기장 센서들의 일부들 내에 존재할 수 있는 순차 신호 및 다양한 오차 보정 신호들을 나타내는 그래프들의 세트이며,
도 13은 다른 예시적인 오차 보정 신호 발생기 회로를 가지며, 하나의 신호 채널 내에서 아날로그 신호들을 사용하는 다른 예시적인 자기장 센서의 일부를 나타내는 블록도이고,
도 14는 다른 예시적인 오차 보정 신호 발생기 회로를 가지며, 하나의 신호 채널 내에서 디지털 신호들을 사용하는 다른 예시적인 자기장 센서의 일부를 나타내는 블록도이며,
도 15는 도 13 및 도 14의 자기장 센서들의 일부들 내에 존재할 수 있는 순차 신호 및 다양한 오차 보정 신호들을 나타내는 그래프들의 세트이다.
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 요소는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 홀 효과(Hall Effect) 요소, 자기저항(magnetoresistance) 요소 또는 자기트랜지스터(magnetotransistor)가 될 수 있다. 알려진 바와 같이, 다른 유형들의 홀 효과 요소들, 예를 들면, 평면형 홀(planar Hall) 요소, 수직형 홀(vertical Hall) 요소 및 원형 수직 홀(circular vertical Hall: CVH) 요소가 존재한다. 또한, 알려진 바와 같이, 다른 형태들의 자기저항 요소들, 예를 들면 안티몬화인듐(InSb)과 같은 반도체 자기저항 요소, 거대 자기저항(GMR) 요소, 예를 들면 스핀 밸브(spin valve), 이방성 자기저항(AMR) 요소, 터널링 자기저항(TMR) 요소, 그리고 자기 터널 접합(MTJ)이 존재한다. 상기 자기장 센싱 요소는 단일의 요소가 될 수 있거나, 선택적으로는 다양한 구성들, 예를 들면, 하프 브리지 또는 풀(휘스톤(Wheatstone)) 브리지로 배열되는 둘 또는 그 이상의 자기장 센싱 요소들을 포함할 수 있다. 장치 유형과 다른 응용 요구 사항들에 따라, 상기 자기장 센싱 요소는 실리콘(Si)이나 게르마늄(Ge)과 같은 IV족 반도체 물질, 갈륨-비소(GaAs) 혹은, 예를 들면 안티몬화인듐(InSb)과 같은 인듐 화합물과 같은 III-V족 반도체 물질로 이루어진 장치가 될 수 있다.
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, 평면형 홀 요소들은 기판에 대해 직교하는 감도의 축들을 가지는 경향이 있는 반면, 금속계 또는 금속성 자기저항 요소들(예를 들면, GMR, TMR, AMR)과 수직형 홀 요소들은 기판에 대해 평행한 감도의 축들을 가지는 경향이 있다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "자기장 센서(magnetic field sensor)"라는 용어는 일반적으로 다른 회로들과 결합되어 자기장 센싱 요소를 이용하는 회로를 기술하는 데 사용된다. 자기장 센서들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 자기장의 방향의 각도를 감지하는 각도 센서, 전류를 운반하는 도체에 의해 운반되는 전류에 의해 발생되는 자기장을 감지하는 전류 센서, 강자성 물체의 근접을 감지하는 자기 스위치, 상기 자기장 센서가 백-바이어스(back-biased)되거나 다른 자석과 결합되어 사용되는 경우에 통과하는 강자성 물품들, 예를 들면 링 자석 또는 강자성 타겟(예를 들면, 기어 톱니(gear teeth))의 자기 도메인들을 감지하는 회전 검출기, 그리고 자기장의 자기장 밀도를 감지하는 자기장 센서를 포함하는 다양한 응용들에 사용된다.
복수의 수직형 홀 요소들을 가지는 원형 수직 홀(CVH) 요소가 다음의 예들에서 설명되지만, 동일하거나 유사한 기술들과 회로들이 자기장이 향하는 방향의 각도, 즉 자석이 부착되는 타겟 물체(target object)의 회전 각도를 검출하는 방식으로 배치되는 임의의 유형의 자기장 센싱 요소(들)에 적용되는 점이 인식되어야 할 것이다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "프로세서(processor)"라는 용어는 기능, 동작 또는 연속적인 동작들을 수행하는 전자 회로를 기술하는 데 사용된다. 상기 기능, 동작 또는 연속적인 동작들은 메모리 장치 내에 유지되는 명령들을 통해 상기 전자 회로 내로 하드 코드되거나 소프트 코드될 수 있다. "프로세서"는 디지털 값들을 사용하거나 아날로그 신호들을 사용하여 상기 기능, 동작 또는 연속적인 동작들을 수행할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 "프로세서"는 아날로그 응용 주문형 집적 회로(ASIC) 또는 디지털 응용 주문형 집적 회로가 될 수 있는 응용 주문형 집적 회로 내에 구현될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 "프로세서"는 관련 프로그램 메모리를 갖는 마이크로프로세서 내에 구현될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 "프로세서"는 아날로그 또는 디지털이 될 수 있는 별도의 전자 회로 내에 구현될 수 있다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "모듈(module)"이라는 용어는 "프로세서"를 기술하는 데 사용된다.
프로세서는 상기 프로세서의 기능, 동작 또는 연속적인 동작들의 일부들을 수행하는 내부 프로세서들이나 내부 모듈들을 포함할 수 있다. 유사하게, 모듈은 상기 모듈의 기능, 동작 또는 연속적인 동작들의 일부들을 수행하는 내부 프로세서들이나 내부 모듈들을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 원형 수직 홀(CVH) 요소(12)는 기판(도시되지 않음) 내에 원형의 주입 및 확산 영역(18)을 포함한다. 상기 CVH 센싱 요소(12)는 복수의 수직형 홀 요소들을 가지며, 이들 중에서 수직형 홀 요소(12a)는 단지 하나의 예이다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 공통 주입 및 확산 영역(18)은 반도체 소자 분리 구조물들에 의해 한정되는 기판 상의 공통 에피택셜(epitaxial) 영역으로 특징지어질 수 있다.
각 수직형 홀 요소는 복수의 홀 요소 콘택들(예를 들면, 네 개 또는 다섯 개의 콘택들), 예를 들면, 12aa를 가진다. 각 수직형 홀 요소 콘택은 상기 공통 주입 및 확산 영역(18) 내로 확산되는 콘택 확산 영역(픽업(pickup)) 상부의 금속 콘택으로 구성될 수 있다.
예를 들면, 다섯 개의 인접하는 콘택들을 가질 수 있는 상기 CVH 센싱 요소(12) 내의 특정 수직형 홀 요소(예를 들면, 12a)는 다음의 수직형 홀 요소(예를 들면, 12b)와 상기 다섯 개의 콘택들 중에서 일부, 예를 들면 네 개를 공유할 수 있다. 따라서, 다음의 수직형 홀 요소는 이전의 수직형 홀 요소로부터 하나의 콘택만큼 이동될 수 있다. 이러한 하나의 콘택만큼의 이동들을 위해, 수직형 홀 요소들의 숫자가 수직형 홀 요소 콘택들의 숫자, 예를 들면, 32 또는 64와 동일한 점이 이해될 것이다. 그러나, 다음의 수직형 홀 요소가 상기 이전의 수직형 홀 요소로부터 하나 이상의 콘택만큼 이동될 수 있고, 이 경우에 상기 CVH 센싱 요소 내에 존재하는 수직형 홀 요소 콘택들보다 적은 보다 적은 수직형 홀 요소들이 존재하는 점도 이해될 것이다.
도시된 바와 같이, 수직형 홀 요소 0의 중심은 x-축(20)을 따라 위치할 수 있고, 수직형 홀 요소 8의 중심은 y-축(22)을 따라 위치할 수 있다. 예시적인 CVH 센싱 요소(12)에 있어서, 삼십이 개의 수직형 홀 요소들 및 삼십이 개의 수직형 홀 요소 콘택들이 존재한다. 그러나, CVH는 삼십이 개보다 많거나 적은 수직형 홀 요소들 및 삼십이 개보다 많거나 적은 수직형 홀 요소 콘택들을 가질 수 있다.
일부 응용들에 있어서, 북극측(north side)(14b) 및 남극측(14a)을 갖는 원형 자석(14)이 상기 CVH(12) 상부에 배치될 수 있다. 상기 원형 자석(14)은 상기 북극측(14b)부터 상기 남극측(14a)까지의 방향을 가지는, 여기서는 x-축(20)에 대해 약 사십오 도의 방향으로 향하도록 도시되는 자기장(16)을 발생시키는 경향이 있다.
일부 응용들에 있어서, 상기 원형 자석(14)은 회전하는 타겟 물체, 예를 들면, 자동차 조향 샤프트 또는 자동차 캠샤프트(camshaft)에 기계적으로 연결되며, 상기 CVH 센싱 요소(12)에 대해 회전하게 된다. 이러한 배치로, 상기 CVH 센싱 요소(12)는 후술하는 전자 회로들과 결합되어, 상기 자석(14)의 회전의 각도, 즉, 상기 자석이 연결되는 상기 타겟 물체의 회전의 각도에 연관되는 신호를 발생시킬 수 있다.
도 1a를 이제 참조하면, 복수의 자기장 센싱 요소들(30a-30h)은 일반적인 경우에 임의의 유형의 자기장 센싱 요소들이 될 수 있다. 상기 자기장 센싱 요소들(30a-30h)은, 예를 들면, 별도의 수직형 홀 요소들 또는 별도의 자기저항 요소들이 될 수 있고, 각기 기판(34)의 표면에 평행한 각각의 최대 반응축을 가지며, 각기 다른 회전 방향들로 향한다. 이들 자기장 센싱 요소들은 도면들과 함께 다음에 설명되는 후술하는 전자 회로들과 동일하거나 유사한 전자 회로에 연결될 수 있다. 또한, 상기 자기장 센싱 요소들(30a-30h)에 근접하여 배치되는 도 1의 자석(14)과 동일하거나 유사한 자석이 존재할 수 있다.
도 2를 이제 참조하면, 그래프(50)는 CVH 센싱 요소, 예를 들면, 도 1의 CVH 센싱 요소(12) 주위의 CVH 수직형 홀 요소 위치인 n의 단위들로 크기를 나타낸 수평축을 가진다. 상기 그래프(50)는 또한 밀리볼트의 단위로 진폭의 크기를 나타낸 수직축을 가진다. 상기 수직 축은 상기 CVH 센싱 요소의 콘택들의 링에 대해 차례로 순차적으로 취해진 상기 CVH 센싱 요소의 복수의 수직형 홀 요소들로부터의 출력 신호 레벨들을 나타낸다.
상기 그래프(50)는 사십오 도의 방향으로 향하는 도 1의 자기장과 함께 취해진 상기 CVH의 복수의 수직형 홀 요소들로부터의 출력 신호 레벨들을 나타내는 신호(52)를 포함한다.
도 1을 간략히 참조하면, 상술한 바와 같이, 수직형 홀 요소 0은 상기 x-축(20)을 따라 중심을 두고, 수직형 홀 요소 8은 상기 y-축(22)을 따라 중심을 둔다. 예시적인 CVH 센싱 요소(12)에 있어서, 삼십이 개의 수직형 홀 요소 콘택들 및 대응되는 삼십이 개의 수직형 홀 요소들이 존재하며, 각 수직형 홀 요소는 복수의 수직형 홀 요소 콘택들, 예를 들면, 다섯 개의 콘택들을 가진다. 다른 실시예들에 있어서, 육십사 개의 수직형 홀 요소 콘택들 및 대응되는 육십사 개의 수직형 홀 요소들이 존재한다.
도 2에 있어서, 양의 사십오 도를 향하는 상기 자기장(16)에 대하여, 최대의 양의 신호는 이상적으로 도 1의 자기장(16)과 정렬되는 위치 4에 중심을 두는 수직형 홀 요소로부터 구현되므로, 위치 4에서 상기 수직형 홀 요소의 수직형 홀 요소 콘택들(예를 들면, 다섯 개의 콘택들) 사이에 인출되는 라인은 상기 자기장에 직교한다. 최대의 음의 신호는 이상적으로 도 1의 자기장(16)과도 정렬되는 위치 20에 중심을 도는 수직형 홀 요소로부터 구현되므로, 위치 20에서 상기 수직형 홀 요소의 수직형 홀 요소 콘택들(예를 들면, 다섯 개의 콘택들) 사이에 인출되는 라인 또한 상기 자기장에 직교한다.
사인파(sine wave)(54)는 상기 신호(52)의 이상적인 행동을 보다 분명하게 나타내도록 제공된다. 상기 신호(52)는 각 요소의 오차(error)들에 따라 수직형 홀 요소 DC 오프셋(offset)들(또는 간단히 오프셋들)로 인한 변화들 및 상기 출력 신호들의 대응되는 변화들이 상기 사인파(54)에 대해 너무 높거나 너무 낮게 만드는 경향이 있는 감도들을 가진다. 상기 신호 오차들은 바람직하지 않다.
도 1의 CVH 센싱 요소(12)의 전체 동작 및 도 2의 신호(52)의 발생은 2008년 5월 28일에 출원되었고, PCT 공개 특허 제WO2008/145662호로 영문으로 공개된 전술한 PCT 특허 출원 제PCT/EP2008/056517호(발명의 명칭: "평면 내의 자기장의 방향을 측정하기 위한 자기장 센서")에 보다 상세하게 기재되어 있다.
각 수직형 홀 요소의 콘택들의 그룹들은 각 수직형 홀 요소로부터 초프된(chopped) 출력 신호들을 발생시키도록 초프된 배치(여기서는 전류 스피닝(current spinning)으로도 언급됨)에 사용될 수 있다. 이후에, 상기 이전의 그룹으로부터 하나의 요소만큼 오프셋될 수 있는 인접하는 수직형 홀 요소 콘택들의 새로운 그룹(즉, 새로운 수직형 홀 요소)이 선택될 수 있다. 상기 새로운 그룹은 다음 그룹으로부터 다른 초프된 출력 신호를 발생시키도록 상기 초프된 배치에 사용될 수 있으며, 이러한 점이 반복될 수 있다.
상기 신호(52)의 각 스텝(step)은 수직형 홀 요소 콘택들의 각각의 그룹으로부터, 즉 각각의 수직형 홀 요소로부터 초프되지 않은 출력 신호를 나타낸다. 따라서, 순차적으로 취해지는 32개의 수직형 홀 요소들을 갖는 CVH 센싱 요소에 대하여, 전류 스피닝이 사용되지 않을 때에 상기 신호(52) 내에 삼십이 개의 스텝들이 존재한다. 그러나, 전류 스피닝이 사용되는 실시예들에 대하여, 상기 신호(52)의 각 스텝은 몇몇의 서브-스텝들(도시되지 않음, 예를 들면, 네 개의 서브-스텝들)로 구성될 수 있고, 각 서브-스텝은 전류 스피닝 "위상(phase)"을 나타낸다.
상기 신호(52)의 위상이 상기 CVH 센싱 요소(12)의 위치 영(zero)에 대해 도 1의 자기장(16)의 각도와 연관되는 점이 이해될 것이다. 또한, 상기 신호(52)의 피크(peak) 진폭이 일반적으로 상기 자기장(16)의 강도를 나타내는 점이 이해될 것이다. 상기 PCT 특허 출원 제PCT/EP2008/056517호에 기재된 전자 회로 기술들을 이용하거나, 다음에 설명되는 다른 기술들을 이용하여, 상기 신호(52)의 위상(예를 들면, 상기 신호(54)의 위상)이 발견될 수 있고, 상기 CVH 센싱 요소(12)에 대해 도 1의 자기장(16)이 향하는 방향을 확인하는 데 사용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 상기 신호(52)의 다양한 스텝들은 불규칙할 수 있고, 상기 이상적인 사인파(54)를 정확하게 따르지 않을 수 있다. 상기 신호(52)는 기본 주파수(즉, 상기 사인파(54)의 주파수)에서 주파수 성분을 가질 수 있다. 상기 신호(52)의 불규칙한 스텝들로 인하여, 상기 기본 주파수에서의 주파수 성분은 상기 사인파(54)의 위상을 갖는 원하는 성분(즉, 신호 벡터) 및 동일한 기본 주파수에서 오차 성분(즉, 오차 벡터)도 포함할 수 있다. 상기 원하는 성분 및 오차 성분은 함께 상기 신호(52)의 필터링된 버전의 위상에 오차를 더하며, 이에 따라, 도 1의 자기장(16)의 계산된 향하는 방향에서 오차를 가져온다. 계산은 도 3 및 도 4와 함께 다음에 보다 상세하게 기재되고, 상기 오차는 도 5와 함께 다음에 보다 상세하게 설명된다.
또한, 상기 신호(52)의 불규칙한 스텝들로 인하여, 상기 신호(52)는 또한 상기 기본 주파수의 하나 또는 그 이상의 고조파(harmonic)들에서 주파수 성분들을 가질 수 있다. 상기 고조파 성분들은 또한 상기 신호(52)의 필터링된 버전의 위상에 오차를 가져올 수 있다.
도 3을 이제 참조하면, 예시적인 자기장 센서(300)는 복수의 수직형 홀 요소들을 갖는 CVH 센싱 요소(302)를 구비하는 센싱 회로(sensing circuit)(340)를 포함할 수 있고, 각 수직형 홀 요소는 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹(예를 들면, 다섯 개의 수직형 홀 요소 콘택들)으로 구성된다. 일부 선택적인 실시예들에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소(302)는 도 1a와 함께 설명한 자기장 센싱 요소들의 그룹으로 대체된다.
자석(350)은 상기 CVH 센싱 요소(302)에 근접하여 배치될 수 있고, 타겟 물체, 예를 들면, 회전하도록 구성되는 샤프트(352)에 연결될 수 있다. 상기 자석(350)은 도 1의 자석(14)과 동일하거나 유사할 수 있다.
시퀀스 스위치들 회로(sequence switches circuit)(304)는 도 3의 신호(52)와 동일하거나 유사할 수 있고, 상기 수직형 홀 요소들의 선택된 것들로부터의 순차적인 출력 신호들로 구성되는 시퀀스 신호(sequence signal)(304a)를 발생시키기 위해 상기 CVH 센싱 요소(302) 내의 상기 수직형 홀 요소들의 요소들을 순차적으로 선택하도록 상기 CVH 센싱 요소(302)에 연결될 수 있다.
초핑(chopping) 또는 전류 스피닝이 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹, 예를 들면, 하나의 수직형 홀 요소를 형성하는 다섯 개의 수직형 홀 요소 콘택들이 복수의 연결 구성들 내에서 전류 소스들로 구동되고, 대응되는 구성들 내의 상기 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹으로부터 신호가 수신되는 배치가 될 수 있는 점이 이해될 것이다. 이에 따라, 각 수직형 홀 요소 위치인 n에 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 증가된다.
이를 위하여, 하나 또는 그 이상의 전류 소스들(308)이 복수의 다른 순차적인 방식들로 상기 수직형 홀 요소들의 각각의 선택된 것에 상기 전류 신호를 연결하는 상기 전류 스피닝 스위치들에 전류 신호(308a)를 제공하도록 연결된다. 상기 전류 스피닝 스위치들은 전술한 서브-스텝들(도시되지 않음)만 갖는 도 3의 신호(52)로 나타내는 차동 신호(differential signal)(306a, 306b)를 발생시킨다.
발진기 및 로직 회로(oscillator and logic circuit)(310)는 상술한 방식으로 상기 전류 스피닝 스위치들(306) 및 상기 시퀀스 스위치들(304)이 순차적이고 전류 스핀되게 하도록 클로킹 컨트롤 신호(clocking control signal)(310a, 310b)를 발생시킨다. 상기 발진기 및 로직 회로(310)는 또한 클록(clock)(310b) 및 클록(310c)을 발생시킨다.
상기 CVH 차동 출력 신호(306a, 306b)는 상기 CVH 센싱 요소(302) 주위에 차례로 취해진 순차 출력 신호들로 구성되며, 여기서 각 순차적인 출력 신호는 별도의 신호 경로 상에 발생되고, 상기 시퀀스 스위칭 회로(304)에 의해 상기 차동 신호(308a, 308b)의 경로 내로 스위치된다. 이에 따라, 상기 CVH 차동 출력 신호(308a, 308b)는 차례로 취해진 CVH 출력 신호들의 스위치된 세트인 xn＝x0 내지 xN-1으로 나타내어질 수 있으며, 여기서 n은 상기 CVH 센싱 요소(302) 내의 수직형 홀 요소 위치(즉,수직형 홀 요소를 형성하는 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹의 위치)와 동일하고, N개의 이러한 위치들이 존재한다.
특정한 일 실시예에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소(302) 내의 수직형 홀 요소들(각기 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹을 포함하는)의 숫자는 센싱 요소 위치들의 전체 숫자인 N과 동일하다. 달리 말하면, 상기 CVH 차동 출력 신호(308a, 308b)는 순차적인 출력 신호들로 구성될 수 있으며, 여기서 상기 CVH 차동 출력 신호(308a, 308b)는 상기 시퀀스 스위치들 회로(304)가 하나의 증가분들만큼 상기 CVH 센싱 요소(302)의 수직형 홀 요소들 주위에 증가함에 따라 상기 CVH 센싱 요소(302) 내의 수직형 홀 요소들의 각각의 요소들과 연관되며, N은 상기 CVH 센싱 요소(302) 내의 수직형 홀 요소들의 숫자와 같다. 그러나, 다른 실시예들에서, 상기 증가분들은 하나의 수직형 홀 요소보다 클 수 있으며, 이 경우에 N은 상기 CVH 센싱 요소(302) 내의 수직형 홀 요소들의 숫자보다 작다.
특정한 일 실시예에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소(302)는 삼십이 개의 수직형 홀 요소들을 가지며, 즉 N＝32이고, 각 스텝은 하나의 수직형 홀 요소 콘택 위치(즉, 하나의 수직형 홀 요소 위치)의 스텝이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 상기 CVH 센싱 요소(302) 내에 삼십이 개 이상의 또는 삼십이 개 이하의 수직형 홀 요소들, 예를 들면 육십사 개의 수직형 홀 요소들이 존재할 수 있다. 또한, 수직형 홀 요소 위치들인 n의 증가분들은 하나의 수직형 홀 요소 콘택보다 클 수 있다.
상기 자기장 센서(300)는 또한 x-y 방향 성분 회로(direction component circuit)(342)를 포함한다. 상기 x-y 방향 성분 회로(342)는 상기 CVH 차동 출력 신호(308a, 308b)를 수신하도록 연결되는 증폭기(312)를 포함할 수 있다. 상기 증폭기(312)는 증폭된 신호(312a)를 발생시키도록 구성된다. 대역 통과 필터(band pass filter)(314)는 상기 증폭된 신호(312a)를 수신하도록 연결되고, 필터링된 신호(314a)를 발생시키도록 구성된다. 히스테리시스(hysteresis)를 가지거나 갖지 않고 비교기(comparator)(316)는 상기 필터링된 신호(314a)를 수신하도록 구성된다. 상기 비교기(316)는 또한 한계 신호(threshold signal)(328)를 수신하도록 연결된다. 상기 비교기(316)는 상기 한계 신호(328)와 상기 필터링된 신호(314a)의 비교에 의해 발생되는 한계화된 신호(316a)를 발생시키도록 구성된다.
상기 x-y 방향 성분 회로(342)는 또한 상기 클록 신호(310d)를 수신하도록 연결되는 증폭기(322)를 포함한다. 상기 증폭기(322)는 증폭된 신호(322a)를 발생시키도록 구성된다. 대역 통과 필터(324)는 상기 증폭된 신호(322a)를 수신하도록 연결되고, 필터링된 신호(324a)를 발생시키도록 구성된다. 히스테리시스를 가지거나 갖지 않고 비교기(326)는 상기 필터링된 신호(324a)를 수신하도록 연결된다. 상기 비교기(326)는 또한 한계 신호(330)를 수신하도록 연결된다. 상기 비교기(326)는 상기 필터링된 신호(324a)와 상기 한계 신호(330)의 비교에 의해 한계화된 신호(326a)를 발생시키도록 구성된다.
상기 증폭기(322), 상기 대역 통과 필터(324) 및 상기 비교기(326)가 상기 증폭기(312), 상기 대역 통과 필터(314) 및 상기 비교기(316)로 구성되는 회로 채널의 지연(delay)과 정합되기 위하여 상기 클록 신호(310d)의 지연을 제공하는 점이 이해되어야 할 것이다. 상기 정합된 지연들은 특히 상기 자기장 센서(300)의 온도 과열 동안에 위상 정합(phase matching)을 제공한다.
계수기(counter)(318)는 가능 입력(enable input)에서 한계화된 신호(316a)를 수신하고, 클록 입력(clock input)에서 상기 클록 신호(310c)를 수신하며, 리셋 입력(reset input)에서 상기 한계화된 신호(326a)를 수신하도록 연결될 수 있다.
상기 계수기(318)는 상기 한계화된 신호(316a) 및 상기 한계화된 신호(326a) 사이의 위상 차이를 나타내는 총수(count)를 갖는 위상 신호(318a)를 발생시키도록 구성된다. 상기 위상 신호(318a)는 상기 클록 신호(310d)에 따라 래치되는 래치(latch)(320)에 의해 수신된다. 상기 래치(320)는 "x-y 각도 신호(angle signal)"로도 언급되는 래치된 신호(320a)를 발생시키도록 구성된다.
상기 래치된 신호(320a)가 상기 CVH 센싱 요소(302)가 겪는 상기 자기장의 각도와 이에 따라 상기 자석 및 타겟 물체의 각도를 나타내는 값을 가지는 다중-비트 디지털 신호인 점은 분명할 것이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 클록 신호(310b)는 약 153,600㎑의 주파수(상기 CVH 센싱 요소(302) 주위의 시퀀스 속도(sequence rate)이다)를 가지고, 상기 클록 신호(310a)는 약 614,400㎑의 주파수(상기 전류 스피닝 시퀀스 속도이다)를 가지며, 상기 클록 신호(310c)는 약 1.25㎒의 주파수를 가지며, 각도 업데이트 클록 신호(angle update clock signal)(310d)는 약 4.8㎑의 주파수를 가진다. 이러한 배치에 대하여, 도 2의 사인파 신호(54) 또한 약 4.8㎑에서 기본 주파수 성분을 가진다. 그러나 다른 실시예들에서, 상기 주파수들은 이들 주파수들보다 크거나 작을 수 있다.
일부 선택적인 실시예들에 있어서, 상기 증폭기(322), 상기 대역 통과 필터(324) 및 상기 비교기(326)가 둘 보다는 하나의 단일 채널이 되도록 제거될 수 있으며, 상기 클록 신호(310d)는 대신에 상기 계수기(318)의 리셋 입력에서 수신될 수 있다. 또 다른 실시예들에 있어서, 상기 계수기(318) 및 상기 래치(320)는 상기 x-y 각도 신호(320a)를 발생시키도록 구성되는 각도 계산 프로세서로 대체된다.
도 3과 동일한 부재들을 동일한 참조 부호들로 나타낸 도 4를 이제 참조하면, 다른 예시적인 자기장 센서(400)는 도 3의 센싱 회로(340)를 포함할 수 있다.
상기 자기장 센서(400)는 도 3의 증폭기(312)를 갖는 x-y 방향 성분 회로(420)를 포함할 수 있다. 상기 x-y 방향 성분 회로(420)는 또한 상기 증폭된 신호(312a)를 수신하도록 연결되고, 디지털 신호인 전환된 신호(402a)를 발생시키도록 구성되는 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(402)를 포함할 수 있다.
디지털 대역 통과 필터(404)는 상기 전환된 신호(402a)를 수신하도록 연결될 수 있고, 디지털 필터링된 신호(404a)를 발생시키도록 구성될 수 있다. 각도 계산 모듈(angle calculation module)(406)은 상기 디지털 필터링된 신호(404a)를 수신하도록 연결될 수 있고, 상기 CVH 센싱 요소(302)가 겪는 자기장의 각도를 나타내는 x-y 각도 신호(406a)를 발생시키도록 구성된다.
상기 각도 계산 모듈(408)은 또한 상기 클록 신호들(310c, 310d)을 수신하도록 연결될 수 있다.
상기 각도 계산 모듈(408)은 상기 디지털 필터링된 신호(404a)의 위상을 상기 클록 신호(310d)의 위상과 비교하도록 구성될 수 있으며, 이들 모두는 동일한 기본 주파수를 가진다.
상술한 바와 같이, 도 3의 자기장 센서(300)는 제2의 회로 채널을 가지므로, 제1 회로 채널에 의해 야기되는 임의의 위상 시프트(phase shift)도 상기 계수기(318)의 위상 참조로 이용되는 상기 클록 신호(310d)에 전달된다. 상기 자기장 센서(300)와는 달리, 상기 자기장 센서(400)는 하나의 회로 채널만을 가진다. 상기 클록 신호(310d)와 상기 디지털 필터링된 신호(404a) 사이의 임의의 정상적인 위상 차이는 상기 각도 계산 모듈(406)에 의해 조정될 수 있다. 또한, 상기 하나의 회로 채널이 대부분 디지털 회로들을 사용하기 때문에, 온도로의 상기 하나의 회로 채널의 위상의 변화는 상당히 작다. 그러나, 다른 실시예들에서, 상기 자기장 센서(400)는 도 3의 자기장 센서(300)와 같이 제2의 회로 채널을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 제2의 회로 채널은 상기 자기장 센서(400) 내에 도시된 상기 하나의 회로 채널과 동일하거나 유사할 수 있지만, 클록 신호를 수신하도록 연결될 수 있다. 또 다른 장치들에 있어서, 상기 자기장 센서(400)는 온도 센서(도시되지 않음) 및 온도로 인한 위상의 임의의 이동을 보상하도록 동작하는 보상 회로들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
도 5를 이제 참조하면, 그래프(500)는 각도의 단위들로 크기를 나타낸 수평축 및 x-y 각도 신호의 값, 예를 들면, 디지털 신호인 도 3의 x-y 각도 신호(320a)의 값의 단위들로 크기를 나타낸 수직축을 가진다.
라인(502)은 각도 오차를 갖지 않는 x-y 각도 신호의 값을 나타낸다. 상기 x-y 각도 신호의 값들이 각도 오차를 가지지 않을 때, 상기 x-y 각도 신호의 값들은 각기 실제 각도에 대하여 완전히 선형이다. 즉, 상기 x-y 각도 신호의 값들이 도 3의 자석(350)에 의해 발생되는 상기 자기장의 각도의 완전하고 진정한 표현이며, 상기 라인(502)은 영(zero)을 통과한다.
라인(504)은 평균(또는 DC) 각도 오차만을 갖는 상기 x-y 각도 신호의 값들을 나타내므로, 상기 x-y 각도 신호의 값들에 의해 나타나는 모든 각도들은 고정된 숫자의 각도들에 의해 오프셋된다. 상기 라인(504)은 영을 통과하지 않는다.
곡선(506)은 상기 자석(350)에 의해 발생되는 자기장의 진정한 각도의 표현에서의 오차들, 평균 또는 DC 오차들 그리고 정현파 형태를 갖는 오차도 포함하는 상기 x-y 각도 신호의 값들을 나타낸다.
곡선(508)은 상기 자석(350)에 의해 발생되는 자기장의 진정한 각도의 표현에서의 다른 오차들을 가지는 상기 x-y 각도 신호의 값들을 나타낸다.
도 3 및 도 4의 자기장 센서들(300, 400)의 다양한 회로 특성들은 상기 오차들에, 즉 상기 곡선들(506, 508)에 의해 나타나는 DC(또는 평균) 각도 오차 모두에 기여하고, 상기 곡선들(506, 508)의 정현파 형상들에 기여한다. 상기 오차들 대 각도의 원인이 되는 하나의 인자는 상기 시퀀스 스위치들(304)에 의하거나 및/또는 도 3 및 도 4의 전류 스피닝 스위치들(306)에 의해 발생되는 스위칭 노이즈(switching noise)이다.
우선, 상기 시퀀스 스위치들(304)에 대하여, 상기 시퀀스 스위치들(304)에 의해 발생되는 전하 주입이나 스위칭 스파이크들(함께 노이즈로 언급됨)이 상기 CVH 센싱 요소(302) 내에서 선택되는 각 순차적 수직형 홀 요소와 반드시 정확하게 동일하지는 않은 점이 이해될 것이다. 상기 시퀀스 스위치들(304)에 의해 발생되는 상기 노이즈가 선택되는 각 수직형 홀 요소와 동일하지 않을 때, DC(또는 평균) 각도 오차가 발생되며, 또한 상기 곡선들(506, 508)에 의해 나타나는 바와 같은 정현파 형태의 오차가 발생된다. 상기 정현파 오차 특성은 부분적으로 상기 CVH 센싱 요소(302) 주위의 각 사이클에 대해 반복되는 상기 시퀀스 스위치들에 의해 발생되는 노이즈의 결과가 될 수 있고, 이에 따라 상기 노이즈가 도 2의 신호(52)의 주파수에서 각도 오차 주파수 성분을 가질 것이며, 상기 신호(52)에, 즉 도 3 및 도 4의 차동 신호들(306a, 306b)에 추가될 것이다. 상기 각도 오차 주파수 성분은 위상이 본질적으로 고정되며, 이에 따라 상기 차동 신호들(306a, 306b)에 대한 상기 각도 오차의 추가는 상기 차동 신호들(306a, 306b)의 위상에 따라 합산된 신호에 다른 위상 시프트 오차들을 야기한다. 보다 높은 고조파들도 상기 노이즈로부터 야기될 수 있다.
다음에, 상기 전류 스피닝 스위치들(306)에 대하여, 상기 전류 스피닝 스위치들(306)에 의해 발생되는 전하 주입 또는 스위칭 스파이크들(함께 노이즈로 언급됨)이 상기 CVH 센싱 요소(302) 내에서 선택되는 각 순차적 수직형 홀 요소와 반드시 정확하게 동일하지는 않은 점이 이해될 것이다. 상기 전류 스피닝 스위치들(306)에 의해 발생되는 노이즈가 선택되는 각 수직형 홀 요소와 동일하지 않을 때, DC(또는 평균) 각도 오차가 발생되며, 또한 상기 곡선들(506, 508)에 의해 나타나는 경우와 같은 정현파 형태의 오차가 발생된다. 상기 정현파 오차 특성은 부분적으로 상기 CVH 센싱 요소 주위의 각 사이클에 대해 반복적인 상기 전류 스피닝 스위치들(306)에 의해 발생되는 노이즈로부터 야기될 수 있다.
다른 회로 특성들 또한 상기 각도 오차들에, 즉 상기 오차 곡선들(506, 508)에 의해 나타나는 상기 DC(또는 평균) 각도 오차 모두에 기여할 수 있고, 상기 오차 곡선들(506, 508)의 정현파 형상들에 기여할 수 있다. 즉, 상기 시퀀스 스위치들(304)이 상기 CVH 센싱 요소(302)의 수직형 홀 요소들 중에서 스위치되고, 또한 상기 전류 스피닝 스위치들(306)이 상기 다양한 전류 스피닝 위상들 중에서 스위치되면서 최종 값들을 결정할 수 있거나 결정할 수 없는 도 3 및 도 4의 증폭기(312) 및 도 3 및 도 4의 다른 회로 요소들로의 속도가 상기 오차들에 기여한다.
이에 한정되는 것은 아니지만, 스위칭 노이즈 및 최종 값들을 결정하는 회로 요소들의 결핍을 포함하는 상술한 회로 특성들은 이에 한정되는 것은 아니지만, 상기 자기장 센서들(300, 400)의 온도, 상기 CVH 센싱 요소(302) 주위의 순서화의 속도, 상기 자석(350)이 회전함에 따른 상기 CVH 센싱 요소(302)가 겪는 자기장의 피크 크기, 그리고 상기 다양한 수직형 홀 요소들 중에서 선택된 전류 스피닝 시퀀스(들)를 포함하는 다양한 인자들에 의해 영향들 받는(즉, 변화되는) 경향이 있다.
상기 곡선들(506, 508) 사이의 차이들은 동일한 인자들의 변화들, 즉, 온도의 변화들, 상기 자석(350)이 회전함에 따른 상기 CVH 센싱 요소(302)가 겪는 자기장의 피크 진폭의 변화들이나 차이들, 상기 CVH 센싱 요소(302) 주위의 순서화의 속도들의 변화들이나 차이들, 그리고 상기 CVH 센싱 요소(302) 내의 다양한 홀 요소들 중에서 선택된 전류 스피닝 시퀀스(들)의 변화들이나 차이들에 기인할 수 있다. 이들 인자들 중에서, 상기 온도의 변화들이 언제든지 일어날 수 있는 점이 이해될 것이다. 상기 자기장의 피크 진폭의 변화들은 상기 자석(350)과 상기 CVH 센싱 요소(302) 사이의 위치 변화들, 즉 에어 갭(air gap) 변화들에 의해 영향을 받을 수 있다. 상기 자기장의 피크 진폭의 변화들은 또한 기계적인 고려 사항들, 예를 들면, 그 상부에서 상기 자석(350)이 회전하는 베어링이나 샤프트의 마모에 의해 영향을 받을 수 있다. 그러나, 상기 시퀀싱 속도들의 변화들 및 전류 스피닝 시퀀스들의 변화들은 고정될 수 있고, 상기 자기장 센서들(300, 400)의 다른 응용들을 위해서만 변화될 수 있다.
일반적으로, 대역 통과 필터들, 예를 들면, 도 3 및 도 4의 대역 통과 필터들(316, 326, 404)의 동작으로 인하여, 우세한 각도 오차 주파수 성분이 상기 신호(52)(즉, 306a, 306b)의 주파수의 제1 및 제2 고조파들에서 발생되는 것으로 결정되었다. 상기 곡선들(506, 508)은 상기 신호(52)(306a, 306b)의 주파수의 제1 및 제2 고조파들에 의해 좌우되는 각도 오차 함수들을 나타낸다.
다음에 기술되는 회로들 및 기술들은 상기 오차들을 감소시키려는 시도를 한다.
수학적으로, 상기 곡선들(506, 508)에 의해 나타나는 상기 각도 오차는 다음 식 (1)과 같이 표현될 수 있다.
[식 (1)]
Figure 112016068612026-pct00001
여기서,
α＝오차를 갖는 측정된 각도(도 3 및 도 4의 x-y 각도 신호들(320a, 406a) 참조)이고,
n＝n번째 고조파를 나타내는 변수이며,
T＝자기장 센서(300, 400)의 온도이고,
OFF＝통상적으로 상기 온도 T와 독립적인 자성 타겟 위치 결정 오차, 즉 도 3 및 도 4의 자석(350)과 관련되는 상기 CVH 센싱 요소(302)의 기계적 오정렬이며,
DC(T)＝온도 T의 함수인 DC 각도 오차의 평균이고,
H nA (T)＝상기 온도 T의 함수인 상기 오차의 n번째 고조파 성분의 진폭이며,
H nP (T)＝상기 온도 T의 함수인 상기 n번째 고조파 성분의 위상이다.
온도보다는 상기 각도 오차에 영향을 미치는 전술한 다른 인자들은 식 (1)에 고려되지 않는다. 즉, 상기 표현에서 상기 CVH 센싱 요소(302) 주위의 순서화의 속도는 고려되지 않고, 상기 CVH 센싱 요소(302)가 겪고 상기 자석(350)에 의해 발생되는 자기장의 피크 진폭이 고려되지 않으며, 상기 전류 스피닝 스위치들(308)에 의해 발생되는 전류 스피닝 위상 시퀀스가 고려되지 않는다. 상기 각도 오차에도 영향을 미칠 수 있는 상기 자기장 센서에 대한 기계적인 스트레스들 또한 고려되지 않는다.
추정되고 양자화된(quantized) 각도 오차(상기 식 (1)의 양자화되지 않은 오차 대신)는 다음 식 (2)와 같이 수학적으로 표현될 수 있다.
[식 (2)]
Figure 112016068612026-pct00002
여기서, q는 양자화된 값들을 나타낸다.
온도가 변화함에 따라, 식 (2)에 의해 나타나는 상기 각도 오차의 각 고조파 성분은 진폭과 위상이 독립적으로 변화할 수 있다.
도 6을 참조하면, 자기장 센서의 일부(600)는 CVH 센싱 요소(602)를 포함한다. 상기 CVH 센싱 요소(602)는 상기 CVH 센싱 요소의 수직형 홀 요소들을 통한 시퀀스에 따라서와 전류 스피닝 스위치들(604)을 선택적으로 포함할 수 있는 시퀀스 스위치들 회로(604)에 의해 결정되는 복수의 전류 스피닝 위상들에 따라서 복수의 콘택들의 상이한 선택된 것들에서 전류 신호(606a)를 수신하도록 구성된다. 전류 소스(606)는 상기 전류 신호(606a)를 공급한다.
상기 CVH 센싱 요소(602)의 출력 신호는 컨트롤 신호(604a)의 제어 하에서 상기 스위치들(604)에 연결된다.
둘 또는 넷의 위상 전류 스피닝을 위한 특정 연결들은 잘 이해된다.
상기 시퀀스 스위치들 회로(604)는 증폭기(608)에 차동 출력 신호(604a, 604b)를 제공하도록 구성된다. 상기 증폭기(608)는 차동 출력 신호(610a, 610b)를 제공하도록 구성되는 필터(610)에 차동 증폭된 신호(608a, 608b)를 제공한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 필터(610)는 상기 증폭된 차동 신호(608a, 608b)의 아날로그 샘플들로 동작하는 스위치된 커패시터 노치 필터(switched capacitor notch filter)이다. 스위치된 커패시터 노치 필터는 각기 1994년 7월 19일, 2001년 8월 2일 및 2013년 4월 9일에 등록되었고, 그 개시 사항들이 전체적으로 여기에 참조로 포함되는 미국 특허 제5,331,218호, 제7,990,209호 및 제8,416,014호에 기재되어 있다
주파수 도메인 내에서 여기서는 오프셋 전류 스피닝으로 언급되는 특정한 유형의 전류 스피닝의 결과로, 상기 차동 증폭된 신호(608a, 608b)가 두 주파수 성분들을 포함하는 점이 이해될 것이다. 베이스밴드(baseband) 신호 성분은 자기장에 반응하며, 베이스밴드에 남는다. 그러나, 상기 차동 증폭된 신호(608a, 608c) 내의 오프셋 신호 성분은 상기 전류 스피닝 시퀀스들이 위상들을 통과하는 주파수, 즉 초핑 주파수에 따라 보다 높은 주파수로 이동된다.
다음에 보다 상세하게 설명하는 동작 시에, 상기 필터(610)는 상기 차동 출력 신호(610a, 610b) 내의 자기적인 반응 신호 성분만을 남기고 상기 차동 증폭된 신호(608a, 608b)의 오프셋 신호 성분을 제거할 수 있다.
도 7을 이제 참조하면, 그래프(700)는 임의의 단위들로 주파수의 단위들의 크기를 나타낸 수평축 및 임의의 단위들로 진폭의 크기를 나타낸 수직축을 가진다.
상기 그래프(700)는 도 6의 자기장 센서(600)와 같은 자기장 센서의 동작을 나타낸다.
스펙트럼 라인(704)은 도 6의 차동 신호(608a, 608b)의 상기 자기적인 반응 베이스밴드 신호 성분을 나타낸다. 스펙트럼 라인(708)은 상기 전류 스피닝 스위치들(604)의 전류 스피닝 동작 후의 도 6의 차동 신호(608a, 608b)의 오프셋 신호 성분을 나타낸다. 스펙트럼 라인(710)은 상기 스펙트럼 라인(708)에 의해 나타나는 상기 오프셋 신호 성분의 제3 고조파를 나타낸다. 다른 보다 높은 고조파들도 존재할 수 있다.
상기 스펙트럼 라인(704)이 DC 자기장에 반응하는 상기 CVH 센싱 요소(602)를 나타내는 점이 이해될 것이다. 그러나, 상기 CVH 센싱 요소(602)는 AC 자기장들에 반응할 수도 있다. 따라서, 베이스밴드 대역폭(706)은 상기 자기장 센싱 요소(602)가 자기장에 반응하여 베이스밴드 신호 정보를 제공할 수 있는 영역들 나타낸다.
전달 함수(transfer function)(702)는 도 6의 필터(610)의 특정한 실시예들의 하나의 전달 함수를 나타낸다. 특히, 상기 전달 함수(702)는 전달 함수 노치(notch)들을 갖는 스위치된 커패시터 노치 필터를 나타낸다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 노치들이 상기 오프셋 신호 성분 스펙트럼 라인들(708, 710)과 동일한 위치들에 나타나도록 상기 필터(610)를 설계하는 것이 유리하다. 따라서, 이와 같은 필터로써, 상기 차동 출력 신호(610a, 610b)가 상기 베이스밴드(706) 내에만 콘텐츠(content)를 가질 것이다.
필터의 사용이 상기 자기장 센서(600)의 동작을 느리게 하는 경향이 있는 점이 인식될 것이다. 또한, 상기 패스밴드(passband)(706)가 상기 주파수인 fc 아래로 롤 오프(roll off)되어야 하기 때문에, 상기 자기장 센서(600)의 동작 대역폭이 제한되는 경향이 있다.
스위치된 커패시터 노치 필터(610)가 앞서 기재되지만, 동일한 주파수 스펙트럼 및 동일한 행동들이 디지털 노치 필터에 적용될 수 있고, 충분한 감쇠를 가지는 연속 시간 필터, 즉 노치들 없이 적용될 수 있는 점이 이해되어야 할 것이다.
도 8을 이제 참조하면, 그래프(800)는 임의 단위들로 주파수 단위들의 크기를 나타낸 수평축 및 임의의 단위들로 진폭의 크기를 나타낸 수직축을 가진다.
상기 그래프(800)는 상기 자기장 센서(600)와 같은 자기장 센서의 동작을 나타낸다.
스펙트럼 라인(802)은 상기 차동 신호(608a, 608b)의 자기적 반응 신호 성분을 나타낸다. 스펙트럼 라인(806)은 상기 필터(610) 이후에 상기 차동 신호(610a, 610b)의 오프셋 신호 성분을 나타낸다. 스펙트럼 라인(808)은 상기 필터(610) 이후에 상기 스펙트럼 라인(710)에 의해 나타나는 상기 오프셋 신호 성분의 제3 고조파를 나타낸다.
상기 스펙트럼 라인(802)이 DC 자기장에 반응하는 상기 CVH 센싱 요소(602)를 나타내는 점이 이해될 것이다. 그러나, 상기 CVH 센싱 요소(602)는 AC 자기장에 반응할 수도 있다. 따라서, 베이스밴드 신호 대역폭(804)은 상기 CVH 센싱 요소(602)가 자기장에 대한 신호 정보를 제공할 수 있는 영역을 나타낸다.
도시된 바와 같은 다른 낮은 진폭의 스펙트럼 라인들은 변화의 정확한 특성에 따라 상기 전류 스피닝 위상 시퀀스들의 변화로부터 야기될 수 있다. 도시되지 않은 추가적인 스펙트럼 라인들이 존재할 수 있지만, 이들 또한 낮은 진폭에 있다.
상기 스펙트럼 라인들(806, 808) 및 다른 추가 스펙트럼 라인들이 도 7의 스펙트럼 라인들(708, 710)보다 훨씬 낮은 진폭을 가지는 점이 이해될 것이다.
도 9를 이제 참조하면, 예시적인 자기장 센서의 회로 부분(900)은 도 3 및 도 4의 센싱 회로(340)와 동일하거나 유사할 수 있는 센싱 회로(950)를 포함할 수 있다. 상기 센싱 회로(950)는 시퀀스 스위치들(902) 및 선택적인 전류 스피닝 스위치들(904)에 연결되는 CVH 센싱 요소(902)를 포함할 수 있다. 발진기 및 로직(906)은 상기 시퀀스 스위치들(902)을 제어하고, 사용되는 경우에 선택적인 전류 스피닝 스위치들을 제어하도록 하나 또는 그 이상의 클록 및 컨트롤 신호들(906a)을 발생시킬 수 있다. 하나 또는 그 이상의 전류 소스들(905)은 상기 CVH 센싱 요소(902) 내의 수직형 홀 요소들을 순차적으로 구동시키도록 각각의 하나 또는 그 이상의 전류 신호들(905a)을 제공할 수 있다.
상기 시퀀스 스위치들(904)은 도 2의 신호(52)가 나타내는 순차 신호(sequential signal)(904b)를 발생시킬 수 있다. 증폭기(908)는 상기 순차 신호(904b)를 수신하도록 연결될 수 있고, 또한 순차 신호인 증폭된 신호(908a)를 발생시키도록 구성될 수 있다. 합산 노드(summing node)(910)는 제1 입력 노드에서 상기 증폭된 신호(908a)를 수신하도록 연결될 수 있고 출력 노드에서 합산된 신호(summed signal)(910a)를 발생시키도록 구성될 수 있다.
대역 통과 필터(912)는 상기 합산된 신호(910a)를 수신하도록 연결될 수 있고, 필터링된 신호(912a)를 발생시키도록 구성될 수 있다.
상기 센싱 회로(950), 상기 증폭기(908), 상기 합산 노드(910) 및 상기 대역 통과 필터(912)가 아날로그 회로들이 될 수 있는 점이 이해되어야 할 것이다. 그러나, 디지털 장치가 도 10과 함께 다음에 설명된다.
도 3 및 도 4로부터 일부 실시예들에서, x-y 평면 내의 상기 CVH 센싱 요소(902)에 의해 감지되는 자기장의 각도를 나타내는 x-y 각도 신호를 발생시키기 위하여, 상기 필터링된 신호(912a)가 각도 계산 모듈(도시되지 않음), 예를 들면, 도 4의 각도 계산 모듈(406)에 의해 수신될 수 있는 점이 이해될 것이다.
상기 자기장 센서의 일부(900)는 오차 보정 신호 발생기 회로(error correction signal generator circuit)(952)를 포함할 수 있다. 상기 오차 보정 신호 발생기 회로(952)는 오차 보정 신호(926a)를 발생시키도록 구성된다. 상기 합산 노드(910)는 제2 입력 노드에서 상기 오차 보정 신호(926a)를 수신하도록 연결된다.
도 5와 함께 앞서의 논의로부터, 상기 증폭된 신호(908a)가 도 2의 순차 신호(52)의 기본 주파수에서의 원하는 베이스밴드 신호 성분, 상기 기본 주파수에서의 오차 성분 및 상기 기본 주파수의 고조파들, 예를 들면, 제2 고조파에서의 다른 오차 성분들을 포함하여 다양한 신호 성분들을 포함하는 점이 이해될 것이다. 상기 오차 성분들의 보정이나 제거 없이, 상기 기본 주파수에서 적어도 하나의 오차 성분 및 상기 기본 주파수의 제2 고조파에서 오차 성분의 일부 양이 상기 필터링된 신호(912a) 내에 나타날 것이다. 이들 오차 성분들은 결국 도 3 및 도 4의 x-y 각도 신호(320, 406)에 의해 보고되는 상기 자기장의 각도의 오차를 가져올 수 있다. 본질적으로, 상기 오차 보정 신호(926a)는 그렇지 않으면 상기 대역 통과 필터(912)를 통과할 수 있었던 오차 성분들을 제거한다.
상기 오차 보정 신호 발생기 회로(952)는 일부 실시예들에서는 상기 부분(900)의 외부로부터 하나 또는 그 이상의 오차 보정 계수들(914)을 수신하도록 연결되는 불휘발성 메모리 장치, 예를 들면 EEPROM 또는 PROM인 메모리 장치(916)를 포함할 수 있다. 상기 오차 보정 계수들은 다음에 보다 상세하게 설명한다.
상기 오차 보정 신호 발생기 회로(952)는 오차 보정 프로세서(error correction processor)(924)를 포함할 수 있다. 상기 오차 보정 프로세서(924)는 선택된 오차 보정 계수들(916a)을 수신하도록 연결될 수 있고, 디지털 오차 보정 신호(924a)를 발생시키도록 구성될 수 있다. DAC(디지털-아날로그 컨버터)(926)는 상기 디지털 오차 보정 신호(924a)를 아날로그 오차 보정 신호(926a)로 전환시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호 발생기 회로(952)는 온도 신호(920a)를 발생시키도록 구성되는 온도 센서(920)를 포함할 수 있다. ADC(아날로그-디지털 컨버터)(922)는 상기 온도 신호(920a)를 수신하도록 연결될 수 있고, 상기 오차 보정 프로세서(924)에 의해 수신되는 디지털 온도 신호(922a)를 발생시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 프로세서(924)는 상기 선택된 오차 보정 계수들(916a)에 따라 상기 아날로그 오차 보정 신호(926a)를 발생시킨다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 프로세서(924)는 상기 온도 신호(920a)에 따라서와 상기 선택된 오차 보정 계수들(916a)에 따라서 상기 아날로그 오차 보정 신호(926a)를 발생시킨다. 달리 말하면, 일부 실시예들에서, 상기 오차 보정 프로세서(924)는 상기 선택된 오차 보정 계수들(916a)을 변경할 수 있거나, 상기 오차 보정 프로세서(924)는 상기 온도 신호(920a)에 따라 상기 선택된 오차 보정 계수들(916a)을 선택할 수 있다.
상술한 관점에서, 일부 실시예들에서는 상기 오차 보정 신호 발생기 회로(952)는 온도와 관계없이 상기 오차 보정 신호(926a)를 발생시킨다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호 발생기 회로(952)는 온도가 변화함에 따라 상기 증폭된 신호(908a)의 오차 성분들 내에 일어날 수 있는 변화들을 처리하도록 상기 오차 보정 신호(926a)를 발생시킨다.
다른 실시예들에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소(902)는 도 1a와 함께 상술한 경우와 같은 복수의 별도의 자기장 센싱 요소들로 대체될 수 있다.
중요하게는, 상기 합산 노드(910)가 여기서는 상기 대역통과 필터(912)의 입력에서 연결되기 때문에, 상기 오차 보정 신호(926a)가 특성이 단순해 질 수 있다. 아날로그 신호인 상기 오차 보정 신호(926a)는 매우 적은 아날로그 상태들을 가질 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 상기 오차 보정 신호(926a)는 상기 순차 신호(904b)의 기본 주파수로 두 아날로그 상태들만을 가질 수 있다. 이와 같은 오차 보정 신호(926a)의 진폭과 위상은 전술한 증폭된 신호(908a)의 기본 주파수 오차 성분을 제거하도록 상기 오차 보정 계수들(916a)을 통해 선택될 수 있다.
그러나, 두 아날로그 상태들을 갖는 아날로그 신호가 상기 기본 주파수에서 뿐만 아니라, 고조파들이 바람직하지 않을 수 있었던 상기 기본 주파수의 홀수 고조파들에서도 스펙트럼 성분들을 가지는 점도 이해될 것이다. 그러나, 상기 합산된 신호(910a)의 일부로서 상기 오차 보정 신호(926a)가 상기 대역 통과 필터(912)를 통과하기 때문에, 상기 보다 높은 고조파들이 상기 대역 통과 필터(912)의 동작에 의해 제거된다.
일부 다른 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호(926a)는 상기 기본 주파수에서의 아날로그 구형파(square wave) 및 상기 기본 주파수의 제2 고조파에서의 아날로그 구형파의 합산을 나타내는 아날로그 상태들을 가질 수 있다. 상기 오차 보정 신호(926a)의 기본 제2 고조파 성분들의 진폭들과 위상들은 전술한 기본 주파수 오차 성분을 제거하고, 상기 합산 노드(910a)를 통해 상기 증폭된 신호(908a) 전술한 제2 고조파 오차 성분도 제거하도록 상기 오차 보정 계수들(916a)을 거쳐 선택될 수 있다. 상기 대역 통과 필터(912)는 상기 오차 보정 신호(926a)의 바람직하지 않은 보다 높은 고조파 성분들을 제거할 수 있으며, 이에 따라 상기 오차 보정 신호(926a)는 여전히 매우 적은 아날로그 상태들을 가질 수 있다.
상기 오차 보정 신호 발생기 회로(952)를 위해 적합한 예시적인 오차 보정 신호들은 도 12와 함께 다음에 설명한다.
도 10을 이제 참조하면, 예시적인 자기장 센서의 회로 부분(1000)은 도 9의 센싱 회로(950)와 동일하거나 유사할 수 있는 센싱 회로(1050)를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 센싱 회로(1050)는 CVH 센싱 요소(1002), 시퀀스 스위치들(1004) 및 선택적인 전류 스피닝 스위치들(1004), 발진기 및 논리 회로(1006), 그리고 하나 또는 그 이상의 전류 소스들(1005)을 포함할 수 있다.
상기 시퀀스 스위치들(1004) 및 선택적인 전류 스피닝 스위치들(1004)은 도 2의 신호(52)가 나타내는 아날로그 신호인 순차 신호(1004b)를 발생시키도록 구성된다. 증폭기(1008)는 상기 순차 신호(1004b)를 수신하도록 연결될 수 있고, 순차 신호이기도 한 증폭된 신호(1008a)를 발생시키도록 구성된다.
ADC(1010)는 상기 증폭된 신호(1008a)를 수신하도록 연결되고, 각기 도 2의 신호(52) 내의 스텝들의 각각의 하나를 나타내는 순차적 디지털 워드(word)들로 이루어지는 디지털 순차 신호(1010a)를 발생시키도록 구성된다.
디지털 합산 노드(1012)는 제1 입력 노드에서 순차 디지털 신호(1010a)를 수신하도록 연결된다. 상기 합산 노드(1012)는 출력 노드에서 합산된 신호(1012a)를 발생시키도록 구성된다. 디지털 대역 통과 필터(1014)는 상기 합산된 신호(1012a)를 수신하도록 연결되고, 디지털 필터링된 신호(1014a)를 발생시키도록 구성된다.
도 3 및 도 4로부터 일부 실시예들에서, x-y 평면 내의 상기 CVH 센싱 요소(1002)에 의해 감지되는 자기장의 각도를 나타내는 x-y 각도 신호를 발생시키기 위하여, 상기 디지털 필터링된 신호(1014a)가 각도 계산 모듈(도시되지 않음), 예를 들면, 도 4의 각도 계산 모듈(406)에 의해 수신될 수 있는 점이 이해될 것이다.
도 9와 함께 전술한 신호들과 같이, 상기 증폭된 신호(1008a) 및 상기 디지털 순차 신호(1010a) 모두가 도 2의 순차 신호(52)의 기본 주파수에서의 원하는 베이스밴드 신호 성분, 상기 기본 주파수에서의 오차 성분, 그리고 상기 기본 주파수의 고조파들, 예를 들면, 제2 고조파에서의 다른 오차 성분들을 포함하여 다양한 신호 성분들을 가지는 점이 이해될 것이다. 상기 오차 성분들은 상술한 바와 같으며, 여기서 다시 설명하지는 않는다.
오차 보정 신호 발생기 회로(1052)는 상기 합산 노드(1012)를 통해 상기 오차 신호 성분들을 제거하기 위해 여기서는 디지털 신호인 오차 보정 신호(1024a)를 발생시키도록 구성된다. 본질적으로, 상기 오차 보정 신호(1024a)는 그렇지 않으면 상기 대역 통과 필터(1014)를 통과할 수 있었던 오차 성분들을 제거한다.
상기 오차 보정 신호 발생기 회로(1052)는 상기 회로 부분(1000)의 외부로부터 하나 또는 그 이상의 오차 계수들(1015)을 수신하도록 연결되는 불휘발성 메모리 장치, 예를 들면 EEPROM 또는 PROM이 될 수 있는 메모리 장치(1017)를 포함할 수 있다. 상기 오차 보정 계수들은 다음에 보다 상세하게 설명한다.
상기 오차 보정 신호 발생기 회로(1052)는 오차 보정 프로세서(1024)를 포함할 수 있다. 상기 오차 보정 프로세서(1024)는 선택된 오차 보정 계수들(1017a)을 수신하도록 연결될 수 있고, 디지털 오차 보정 신호(1024a)를 발생시키도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호 발생기 회로(1052)는 온도 신호(1020a)를 발생시키도록 구성되는 온도 센서(1020)를 포함할 수 있다. ADC(아날로그-디지털 컨버터)(1022)는 상기 온도 신호(1020a)를 수신하도록 연결될 수 있고, 상기 오차 보정 프로세서(1024)에 의해 수신되는 디지털 온도 신호(1022a)를 발생시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 프로세서(1024)는 상기 선택된 오차 보정 계수들(1017a)에 따라서 상기 오차 보정 신호(1024a)를 발생시킨다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 프로세서(1024)는 상기 온도 신호(1020a)에 따라서와 상기 선택된 오차 보정 계수들(1016a)에 따라서 상기 오차 보정 신호(1024a)를 발생시킨다. 달리 말하면, 일부 실시예들에서, 상기 오차 보정 프로세서(1024)는 상기 선택된 오차 보정 계수들(1016a)을 변경할 수 있거나, 상기 오차 보정 프로세서(1024)는 상기 온도 신호(1020a)에 따라 상기 선택된 오차 보정 계수들(1016a)을 선택할 수 있다.
전술한 관점에서, 일부 실시예들에서, 상기 오차 보정 신호 발생기 회로(1052)는 온도와 관계없이 상기 오차 보정 신호(1024a)를 발생시킨다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호 발생기 회로(1052)는 온도가 변화함에 따라 상기 증폭된 신호(1008a)의 오차 성분들 내에 일어날 수 있는 변화들을 처리하도록 상기 오차 신호(1024a)를 발생시킨다.
다른 실시예들에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소(1002)는 도 1a와 함께 상술한 경우들과 같이 복수의 별도의 자기장 센싱 요소들로 대체될 수 있다.
중요하게는, 상기 합산 노드(1012)가 여기서는 상기 디지털 대역 통과 필터(1014)의 입력에서 연결되기 때문에, 상기 오차 보정 신호(1024a)는 특성이 단순해 질 수 있다. 예를 들면, 디지털 신호인 상기 오차 보정 신호(1024a)는 매우 적은 상태들을 가질 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 상기 오차 보정 신호(1024a)는 상기 순차적 신호(904b)의 기본 주파수와 함께 두 디지털 상태들만을 가질 수 있다. 이와 같은 오차 보정 신호(1024a)의 진폭과 위상은 상술한 증폭된 신호(1008a)의 기본 주파수 오차 성분을 제거하도록 상기 오차 보정 계수들(1017a)을 통해 선택될 수 있다.
그러나, 상기 합산된 신호(1012a)의 일부로서 상기 오차 보정 신호(1024a)가 상기 디지털 대역 통과 필터(1014)를 통과하기 때문에 두 디지털 상태들을 갖는 디지털 신호가 상기 기본 주파수에서 뿐만 아니라, 고조파들이 바람직하지 않을 수 있었던 상기 기본 주파수의 홀수 고조파들에서도 스펙트럼 성분들을 가지는 점이 이해될 것이다. 상기 보다 높은 고조파들은 상기 디지털 대역 통과 필터(1014)의 동작에 의해 제거된다.
일부 다른 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호(1024a)는 상기 순차적 신호(1004b)의 기본 주파수에서의 디지털 구형파 및 상기 기본 주파수의 제2 고조파에서의 디지털 구형파의 합산을 나타내는 디지털 상태들을 가질 수 있다. 상기 오차 보정 신호(1024a)의 기본적이고 제2 고조파 성분들의 진폭들과 위상들은 상기 기본 주파수 오차 성분들을 제거하고, 상기 합산 노드(1012a)를 통해 전술한 순차 신호(1004b)의 제2 고조파 오차 성분도 제거하도록 상기 오차 보정 계수들(1017a)을 통해 선택될 수 있다. 상기 대역 통과 필터(1014)는 상기 오차 보정 신호(1024a)의 바람직하지 않은 보다 높은 고조파 성분들을 제거하며, 이에 따라 상기 오차 보정 신호(1024a)는 여전히 매우 적은 디지털 상태들을 가진다.
상기 오차 보정 신호 발생기 회로(1052)에 적합한 예시적인 오차 보정 신호들은 도 12와 함께 다음에 설명된다.
도 9 및 도 10와 함께 상술한 자기장 센서의 회로 부분들(900, 1000)이 도 4의 자기장 센서(400)와 같은 1채널 자기장 센서들을 나타내는 점이 인식될 것이다. 도 3의 2채널 자기장 센서(300)와 같은 2채널 장치도 가능하다. 상기 회로 부분(900)은 연속 아날로그 회로들을 사용하며, 상기 부분(1000)은 연속 디지털 회로들을 사용한다.
다음의 도 11에 도 3의 자기장 센서(300)와 같은 2채널 자기장 센서가 도시된다. 그러나, 도 3의 자기장 센서(300)가 연속 아날로그 회로부를 사용하지만, 도 12와 함께 후술하는 바와 같이, 샘플 아날로그 회로부도 사용될 수 있다.
도 11을 이제 참조하면, 자기장 센서의 회로 부분(1100)은 CVH 센싱 요소(1102)를 포함할 수 있다. 시퀀스 스위치들 및 전류 스피닝 스위치들은 도시되지 않지만, 둘 중의 하나 또는 모두가 상기 CVH 센싱 요소(1102)에 연결되는 CVHD 드라이버(driver)(1118)로 대신 나타내진다.
제1 신호 채널에 있어서, 증폭기(1104)는 상기 CVH 센싱 요소(1102)로부터 순차 신호를 수신하도록 연결될 수 있고, 증폭된 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다. 2x 업-샘플러(up-sampler)를 구비하거나 구비하지 않는 스위치된 커패시터 노치 필터는 상기 증폭된 신호를 수신하도록 연결될 수 있고, 제1의 필터링된 샘플 아날로그 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다. 상기 스위치된 커패시터 노치 필터(1108)는 도 6과 함께 상술한 상기 스위치된 커패시터 노치 필터(610)와 동일하거나 유사할 수 있다.
상기 제1의 필터링된 신호는 제2의 샘플 아날로그 신호를 발생시키도록 구성되는 스위치된 커패시터 대역통과 필터(1112)에 의해 수신될 수 있다. 연속 아날로그 필터가 될 수 있는 평활 필터(smoothing filter)(1114)는 상기 제2의 필터링된 샘플 아날로그 신호를 수신하도록 연결될 수 있고, 제1의 필터링된 연속 아날로그 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다. 비교기(1116)는 상기 제1의 필터링된 연속 아날로그 신호를 수신하도록 연결될 수 있고, 제1 비교 신호(1116a)를 발생시키도록 구성될 수 있다.
제2의 신호 채널은 증폭기(1124)에서 클록 발생기(clock generator)(1120)로부터 클록 신호를 수신하도록 연결될 수 있다. 2x 업-샘플러를 갖거나 갖지 않는 스위치된 커패시터 노치 필터(1120), 스위치된 커패시터 노치 필터(1130), 평활 필터(1132) 및 비교기(1134)는 상기 제1 신호 채널과 함께 상술한 이러한 회로 실시예들과 동일하거나 유사할 수 있다. 상기 제2 신호 채널은 제2 비교 신호(1134a)를 발생시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 비교 신호들(1116a, 1134a)은 각기 도 3과 함께 전술한 계수기(318) 및 래치(320)와 같은 계수기 및 래치에 연결될 수 있거나, 선택적으로는 도 4와 함께 전술한 각도 계산 모듈(406)과 같은 각도 계산 모듈에 연결될 수 있으며, 각각이 자기장의 각도를 나타내는 x-y 각도 신호를 발생시킬 수 있다.
상기 자기장 센서의 회로 부분(1100)은 또한 상기 오차 보정 신호(926a)인 연속 아날로그 신호를 발생시키도록 구성되는 도 9와 함께 전술한 오차 보정 신호 발생기 회로(952)를 포함할 수 있다.
연결 지점을 위해 적합한 진폭과 위상을 갖는 상기 오차 보정 신호(926a)는 A-F로 표기된 지점들의 임의의 하나에서 합산 접합부(summing junction)(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. A-C로 표기된 지점들에서 상기 제1 신호 채널로 주입되는 선행 위상을 갖는 오차 보정 신호가 D-F로 표기되는 지점들에서 상기 제2의 신호 채널에 주입되는 지연된 위상을 갖는 오차 보정 신호와 동등한 경우와 그 반대의 경우가 이해될 것이다.
예시적인 클록 주파수들인 "fs"는 발진기들(1120, 1122)과 연관된다. 두 클록 주파수들이 상기 회로 부분(1100)의 동작의 두 가지 모드들을 나타내는 슬래시 기호인 "/"로 별도로 도시된다. 고속 모드는 보다 높은 주파수 클록 신호를 사용하고, 높은 속도로 상기 출력 신호들(1116a, 1134a)의 값들을 발생시킬 수 있으며, 결국, 도 4의 x-y 각도 신호(406a)와 유사한 x-y 각도 신호에 빠른 속도의 업데이트들을 야기한다. 저속 모드는 보다 느린 클록 신호를 사용하며, 감소된 전력 소모로 상기 x-y 각도 신호에 대한 보다 느린 업데이트들을 가져온다.
도 12를 이제 참조하면, 도 2의 순차 신호(52)가 참조로 도시된다. 오차 보정 신호(1202)는 상기 순차 신호(52)의 기본 주파수에서 아날로그 또는 디지털 오차 보정 신호(예를 들면, 도 9-도 11의 오차 보정 신호들(926a, 1024a)을 각기 참조)를 나타낸다. 상기 오차 보정 신호(1202)가 상기 신호(52)에 대해 특정한 위상과 진폭으로 도시되지만, 상기 오차 보정 신호(1202)가 상기 신호(52) 내의 기본 주파수 오차 성분을 제거하기에 적합한 임의의 위상과 임의의 진폭을 가질 수 있는 점이 이해되어야 할 것이다. 상기 위상과 진폭은 도 9-도 11의 선택된 오차 보정 계수들(916a, 1017a)을 통해 선택될 수 있다.
상기 오차 보정 신호(1202)가 고조파들이 도 9-도 11과 함께 전술한 대역 통과 필터들(912, 1014, 1112, 1130)에 의해 제거될 수 있는 상기 기본 주파수의 홀수 고조파들에서 바람직하지 않은 스펙트럼 콘텐츠를 가지는 점이 이해될 것이다.
다른 오차 보정 신호(1204)는 상기 순차 신호(52)의 기본 주파수의 제2 고조파에서 아날로그 또는 디지털 오차 보정 신호를 나타낼 수 있다. 상기 다른 오차 보정 신호(1204)가 상기 신호(52)에 대해 특정한 위상과 진폭으로 도시되지만, 상기 다른 오차 보정 신호(1204)가 상기 신호(52) 내의 제2 고조파 오차 성분을 제거하기에 적합한 임의의 위상과 임의의 진폭을 가질 수 있는 점이 이해되어야 한다. 상기 위상과 진폭은 도 9-도 11의 선택된 오차 보정 계수들(916a, 1017a)을 통해 선택될 수 있다.
상기 오차 보정 신호(1202)가 고조파들이 도 9-도 11과 함께 전술한 대역 통과 필터들(912, 1014, 1112, 1130)에 의해 제거될 수 있는 상기 제2 고조파 주파수의 홀수 고조파들에서 원하지 않는 스펙트럼 콘텐츠를 가지는 점이 이해될 것이다.
또 다른 오차 보정 신호(1206)는 상기 기본 주파수에서와 상기 순차 신호(52)의 제2 고조파에서의 오차 보정 신호들의 합산, 즉 각기 다른 위상과 진폭에서의 상기 오차 보정 신호들(1202, 1204)의 합산으로서 아날로그 또는 디지털 오차 보정 신호를 나타낼 수 있다. 상기 또 다른 오차 보정 신호(1206)가 상기 신호(52)에 대해 특정한 기본 주파수와 제2 고조파 주파수 위상 및 진폭으로 도시되지만, 상기 오차 보정 신호(1206)의 두 성분들이 상기 신호(52) 내의 기본 주파수 오차 성분을 제거하기에 적합한 임의의 위상과 임의의 진폭을 가질 수 있는 점이 이해되어야 한다. 상기 위상들 및 진폭들은 도 9-도 11의 선택된 오차 보정 계수들(916a, 1017a)을 통해 선택될 수 있다.
상기 또 다른 오차 보정 신호(1206)가 고조파들이 도 9-도 11과 함께 전술한 대역 통과 필터들(912, 1014, 1112, 1130)에 의해 제거될 수 있는 상기 제2 고조파 주파수의 다양한 고조파들에서 원하지 않는 스펙트럼 콘텐츠를 가지는 점이 이해될 것이다.
또 다른 오차 보정 신호(1208) 또한 상기 기본 주파수에서와 상기 순차 신호(52)의 상기 제2 고조파에서의 오차 보정 신호들의 합산으로서 아날로그 또는 디지털 오차 보정 신호를 나타낼 수 있지만, 상기 기본 주파수 및 상기 제2 고조파 주파수는 상기 또 다른 오차 보정 신호(1208)에 의해 나타내는 경우들과 다른 위상들과 진폭들에 있다. 상기 위상들과 진폭들은 도 9-도 11의 선택된 오차 보정 계수들(916a, 1017a)을 통해 선택될 수 있다.
상기 또 다른 오차 보정 신호(1208)가 고조파들이 도 9-도 11와 함께 상술한 대역통과 필터들(912, 1014, 1112, 1130)에 의해 제거될 수 있는 상기 제2 고조파 주파수의 다양한 고조파들에서 원하지 않는 스펙트럼 콘텐츠를 가지는 점이 이해될 것이다.
상기 신호(32)의 기본 주파수에서 오차 보정 신호의 선택된 위상과 진폭 및 상기 신호(52)의 기본 주파수의 제2 고조파에서 오차 보정 신호의 선택된 위상과 진폭은 별도로 사용되거나 함께 결합되어 사용되든지 각기 상기 자기장 센서의 외부로부터 최초로 제공될 수 있는 전술한 오차 보정 계수들, 예를 들면, 도 9-도 11의 오차 보정 계수들(916a, 1017a)의 선택된 것들에 따라 결정될 수 있다.
다양한 기술들이 각각의 메모리 장치들(916, 1017)에 저장되는 도 9 및 도 10의 오차 보정 계수들(914, 1015)을 각기 확인하는 데 이용될 수 있다. 예를 들면, 상기 회로 부분들(900, 1000)을 갖는 자기장 센서들은 오차 보정 신호들이 사용되지 않을 때에 영의 자기장에 노출될 수 있다. 상기 순차 신호들(904b, 1004b)이 오차 성분들을 갖지 않을 경우, 즉 도 2의 순차 신호(52)가 상기 이상적인 사인파(54)를 따를 경우, 그러면 상기 출력 신호들(912a, 1014a)이 영으로 예상될 수 있다. 그러나, 전술한 이유들에도 불구하고, 상기 순차 신호(52)의 스텝들의 불규칙성으로 인하여, 이들 조건들 하에서 상기 출력 신호들(912a, 1014a)는 상술한 오차 성분들을 포함한다. 상기 오차 성분들은 기본 주파수 오차 성분 및 그 임의의 고조파 오차 성분들이지만, 모두가 각기 도 9 및 도 10의 대역 통과 필터들(912, 1014)을 통과하는 주로 기본 주파수 오차 성분 및 제2 고조파 오차 성분을 포함할 수 있다. 따라서, 이들 조건들 하에서, 상기 오차 성분들의 위상들과 진폭들은, 예를 들면, 생산 테스트 장비로 측정될 수 있다. 상기 자기장 센서들(900, 1000) 내에 저장되는 상기 오차 보정 계수들(914, 1015)이 이에 따라 결정될 수 있다. 여기서, 보정 계수들은 상기 오차 보정 신호들(926a, 1024a)의 기본 주파수의 진폭과 위상 및 임의의 숫자의 그 고조파 성분들이 될 수 있다.
일부 장치들에 있어서, 상기 측정은 다양한 소정의 온도들에서 수행될 수 있다. 이들 장치들에 있어서, 상기 오차 보정 신호들의 기본 주파수 및 이의 임의의 고조파 성분들을 위한 진폭 및 위상 보정 계수들은 각각의 다양한 소정의 온도들에서 결정될 수 있다. 따라서, 상기 메모리 장치들(916, 1017)은 다양한 다른 온도들에서 상기 오차 보정 신호들의 기본 주파수와 이의 임의의 고조파 성분들을 위한 진폭 및 위상 보정 계수들을 저장할 수 있다.
도 9-도 11과 함께 앞서 도시된 회로들 부분들은 대역 통과 필터 이전에 오차 보정 신호를 신호 채널 내로 유리하게 주입(예를 들면, 합산)한다. 이들 장치들로써, 상기 오차 보정 신호는 간단하며, 상기 오차 보정 신호의 고조파 콘텐츠가 상기 대역통과 필터에 의해 제거될 수 있는 고조파 콘텐츠를 가질 수 있다. 대조적으로, 도 13-도 15와 함께 다음에 도시되는 회로들의 일부 실시예들은 대역통과 필터 이후에 오차 보정 신호들을 주입하며, 이들은 보다 작은 고조파 콘텐츠를 갖는 약간 더 복잡한 오차 보정 신호를 채용한다.
도 13을 이제 참조하면, 자기장 센서의 회로 부분(1300)은 도 9의 센싱 회로(950)와 동일하거나 유사할 수 있는 센싱 회로를 포함할 수 있다. 상기 센싱 회로(1350)는 CVH 센싱 요소(1302), 선택적으로 전류 스피닝 스위치들을 갖는 시퀀스 스위치들 회로(1304), 발진기 및 논리 회로(1306), 그리고 하나 또는 그 이상의 전류 소스들(1305)을 포함할 수 있으며, 이들은 도 9의 유사한 요소들(902, 904, 906, 905)과 동일하거나 유사할 수 있다.
증폭기(1308)는 상기 시퀀스 스위치들 회로(1304)로부터 순차 아날로그 신호(1304b)를 수신하도록 연결될 수 있고, 증폭된 신호(1308a)와 순차 신호도 발생시키도록 구성될 수 있다. 대역 통과 필터(1312)는 상기 증폭된 신호(1308a)를 수신하도록 연결될 수 있고, 필터링된 신호(1312a)를 발생시키도록 구성될 수 있다. 첫 번째 실시예에 있어서, 합산 노드(1314)는 상기 필터링된 신호(1312a)를 수신하도록 연결될 수 있고, 합산된 신호(1314a)를 발생시키도록 구성될 수 있다.
선택적인 실시예들에 있어서, 상기 합산 노드(1314)는 상기 증폭된 신호(1308a)를 수신하도록 연결되고, 상기 대역 통과 필터(1312)에 의해 수신되는 합산된 신호(1310a)를 발생시키도록 구성되는 합산 노드(1310)로 대체될 수 있다.
도 3 및 도 4로부터, 일부 실시예들에서, 상기 합산된 신호(1014a)가 x-y 평면 내에서 상기 CVH 센싱 요소(1002)에 의해 감지되는 자기장의 각도를 나타내는 x-y 각도 신호를 발생시키기 위하여, 각도 계산 모듈(도시되지 않음), 예를 들면, 도 4의 각도 계산 모듈(406)에 의해 수신될 수 있는 점이 이해될 것이다.
상기 자기장 센서의 회로 부분(1300)은 또한 오차 보정 신호 발생기 회로(1352)를 포함할 수 있다. 상기 오차 보정 신호 발생기 회로(1352)는 도 9의 오차 보정 신호 발생기 회로(952)와 유사할 수 있다. 그러나, 상기 오차 보정 신호 발생기 회로(1352)는 사인 테이블(1330)를 포함하고, 선택적으로는 상술한 첫 번째 실시예에서 사용되는 대역통과 필터(1326)를 포함하며, 여기서 상기 합산 노드(1314)가 사용된다.
상기 오차 보정 신호 발생기 회로(1352)는 오차 보정 신호(1328a)를 발생시키도록 구성된다. 상기 합산 노드(1314)(또는 1310)는 제2의 입력 노드에서 상기 오차 보정 신호(1328a)를 수신하도록 연결된다.
도 5와 함께 앞서의 논의로부터, 상기 순차 신호(1304b) 및 상기 증폭된 신호(1308a) 모두가 도 2의 순차 신호(52)의 기본 주파수에서의 원하는 신호 성분, 상기 기본 주파수에서의 오차 성분 그리고 상기 기본 주파수의 고조파들, 예를 들면, 제2 고조파에서의 다른 오차 성분들을 포함하여 다양한 신호 성분들을 포함하는 점이 이해될 것이다. 상기 기본 주파수에서의 적어도 상기 오차 성분 및 상기 기본 주파수의 제2 고조파에서의 오차 성분들의 일부 양이 상기 합산 노드(1314)를 사용하는 실시예들에 대해 상기 필터링된 신호(1312a) 내에 나타난다. 이들 오차 성분들은 궁극적으로 도 3 및 도 4의 x-y 각도 신호(320, 406)에 의해 보고되는 상기 자기장의 각도의 오차를 가져올 수 있다. 본질적으로, 상기 오차 보정 신호(1328a)는 그렇지 않으면 상기 필터링된 신호(1312a) 내에 있을 수 있는 오차 성분들을 제거한다.
상기 오차 보정 신호 발생기 회로(1352)는, 일부 실시예들에서는 불휘발성 메모리 장치 내에, 예를 들면 EEPROM 또는 PROM 내에 존재할 수 있는 상기 부분(1330)의 외측으로부터의 하나 또는 그 이상의 오차 보정 계수들(1317)을 수신하도록 연결되는 메모리 장치(1319)를 포함할 수 있다. 상기 오차 보정 계수들은 다음에 보다 상세하게 설명된다.
상기 오차 보정 신호 발생기 회로(1352)는 오차 보정 프로세서(1324)를 포함할 수 있다. 상기 오차 보정 프로세서(1324)는 선택된 오차 보정 계수들(1319a)을 수신하도록 연결될 수 있고, 디지털 오차 보정 신호(1324a)를 발생시키도록 구성될 수 있다. DAC(디지털-아날로그 컨버터)(1326)는 상기 디지털 오차 보정 신호(1324a)를 아날로그 오차 보정 신호(1326a)로 전환시킬 수 있다. 대역 통과 필터(1328)(또는 선택적으로는 저역 통과 필터(low pass filter))는 상기 오차 보정 신호(1326a)를 수신하도록 연결될 수 있고, 필터링된 아날로그 오차 보정 신호(1328a)로서 상기 오차 보정 신호(1328a)를 발생시키도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호 발생기 회로(1352)는 온도 신호(1320a)를 발생시키도록 구성되는 온도 센서(1320)를 포함할 수 있다. ADC(아날로그-디지털 컨버터)(1322)는 상기 온도 신호(1320a)를 수신하도록 연결될 수 있고, 상기 오차 보정 프로세서(1324)에 의해 수신되는 디지털 온도 신호(1322a)를 발생시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 프로세서(1324)는 상기 선택된 오차 보정 계수들(1319a)에 따라 상기 아날로그 오차 보정 신호(1326a)를 발생시킨다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 프로세서(1324)는 상기 온도 신호(1320a)에 따라서와 상기 선택된 오차 보정 계수들(1319a)에 따라서 상기 아날로그 오차 보정 신호(1326a)를 발생시킨다. 달리 말하면, 일부 실시예들에서, 상기 오차 보정 프로세서(1324)는 상기 선택된 오차 보정 계수들(1319a)을 변경시키거나, 상기 오차 보정 프로세서(1324)는 상기 온도 신호(1320a)에 따라 상기 선택된 오차 보정 계수들(1319a)을 선택할 수 있다.
상술한 관점에서, 일부 실시예들에서는 상기 오차 보정 신호 발생기 회로(1352)는 온도에 관계없이 상기 아날로그 오차 보정 신호(1326a)를 발생시킨다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 신호 발생기 회로(1352)는 온도가 변화함에 따라 상기 증폭된 신호(1308a)의 오차 성분들에 일어날 수 있는 변화들을 처리하도록 상기 아날로그 오차 보정 신호(1326a)를 발생시킨다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 오차 보정 프로세서(1324)는 또한 상기 사인 룩업 테이블(1330) 내에 저장된 사인값들(1330a)에 따라 상기 아날로그 오차 보정 신호(1326a)를 발생시킬 수 있다.
본질적으로, 상기 사인 테이블(1330)을 이용하는 일부 실시예들에서, 상기 오차 보정 신호 발생기 회로(1352)는 도 12와 함께 상술한 상기 오차 보정 신호들보다 적은 고조파 콘텐츠를 가지도록 상기 아날로그 오차 보정 신호(1326a)를 발생시킬 수 있다. 달리 말하면, 상기 아날로그 오차 보정 신호(1326a)는 상기 사인값들(1330a)에 따라 선택되는 보다 많은 스텝들 및 도 12와 함께 전술한 신호들보다 스텝에서 스텝까지의 보다 낮은 진폭 변화들을 갖는 스텝들을 포함할 수 있다. 이들 오차 보정 신호들은 도 15와 함께 다음에 보다 상세하게 설명된다.
그러나, 일부 선택적인 실시예들에서, 상기 오차 보정 신호 발생기 회로(1352)가 상기 아날로그 오차 보정 신호(1326a)로부터 원치 않는 스펙트럼 콘텐츠를 제거하도록 그 자체의(즉, 제2의) 대역 통과 필터(1328)를 포함할 수 있기 때문에, 상기 오차 보정 신호 발생기 회로(1352)가 도 12와 함께 전술한 바와 같은, 즉 상기 사인 룩업 테이블(1330)을 갖거나 갖지 않고 상기 아날로그 오차 보정 신호(1326a)로서 몇몇 상태들만을 갖는 일부 유형들의 오차 보정 신호들을 사용할 수 있고, 도 9 및 도 10의 회로 부분들(900, 1000)과는 달리, 상기 대역 통과 필터(1312) 이후에 상기 오차 보정 신호(1328a)를 상기 합산 노드(1314)로 주입할 수 있는 점이 인식되어야 할 것이다.
상술한 바와 같이, 도 3 및 도 4로부터 일부 실시예들에서, x-y 평면 내의 상기 CVH 센싱 요소(1302)에 의해 감지되는 자기장의 각도를 나타내는 x-y 각도 신호를 발생시키기 위하여, 상기 합산된 신호(1312a)가 각도 계산 모듈(도시되지 않음), 예를 들면, 도 4의 각도 계산 모듈(406)에 의해 수신될 수 있는 점이 이해될 것이다. 상기 대역 통과 필터(1328)는 후속하는 각도 계산 모듈에 의해 상기 자기장의 계산된 방향으로 스텝들로 해석(즉, 거친 낱알 단위(granularity))될 수 있었던 상기 합산된 신호(1312a) 내의 스텝들을 회피할 필요가 있다.
상기 합산 노드(1310)가 대신 사용되는 일부 선택적인 실시예들에 있어서, 상기 대역 통과 필터(1328)가 필요하지 않으며, 상기 오차 보정 신호 발생기 회로(1352)는 상기 사인 테이블(1330)을 이용하거나 그렇지 않을 수 있다.
다른 실시예들에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소(902)는 도 1a와 함께 상술한 경우와 같은 복수의 별도의 자기장 센싱 요소들로 대체될 수 있다.
중요하게는, 상기 합산 노드(1314)가 상기 대역 통과 필터(1312)의 출력에서 연결되기 때문에, 상기 오차 보정 신호(1328a)는 상기 아날로그 오차 보정 신호(1326a)가 작은 진폭 전이들을 갖는 많은 아날로그 상태들을 가질 경우에 가장 용이하게 구현되는 특성이 평활해야 한다. 예를 들면, 일 실시예에서, 상기 아날로그 오차 보정 신호(1326a)는 상기 순차 신호(1304ba)의 기본 주파수에서 상기 순차 신호(1304b) 내의 상태들의 양, 예를 들면, 육십사의 순차적인 상태들과 같은 양의 아날로그 상태들을 가질 수 있다. 이와 같은 아날로그 오차 보정 신호(1326a)의 진폭과 위상은 전술한 증폭된 신호(1308a)의 기본 주파수 오차 성분을 제거하도록 상기 오차 보정 계수들(1319a)을 통해 선택될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 다양한 CVH 센싱 요소들을 포함하는 다양한 자기장 센서들이 해당 공통 기판상에 각기 형성될 수 있는 점이 이해되어야 한다.
상기 오차 보정 신호 발생기 회로(1352)가 특성이 평활할 수 있는 상기 오차 보정 신호(1328a)를 발생시키는 것으로 도시되지만, 다른 유형들의 회로들이 평활한 특성을 갖는 상기 오차 보정 신호(1328a)를 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 함수 발생기 회로(function generator circuit)(예를 들면, 아날로그 디바이스즈(Analog Devices)의 부품 번호 AD639)가 원하는 진폭과 위상을 갖는 정현파 신호를 발생시키도록 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 이러한 함수 발생기 회로는 상기 회로 부분(1300)의 다른 요소들과 함께 공통 기판 상에 형성될 수 있다.
도 14를 이제 참조하면, 다른 자기장 센서의 회로 부분(1400)은 도 13의 자기장 센서의 회로 부분(1300)과 유사하지만, 상기 회로 부분(1400)은 디지털 도메인 내에서 더 동작한다. 이에 따라, 상기 회로 부분(1400)은 전환된 신호(1410a)를 발생시키도록 구성되는 ADC(1410)를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 디지털 대역 통과 필터(1414)는 상기 전환된 신호(1410a)를 수신하도록 연결되고, 디지털 필터링된 신호(1414a)를 발생시키도록 구성된다. 디지털 합산 노드(1416)는 상기 디지털 필터링된 신호(1414a)를 수신하도록 연결될 수 있고, 디지털 합산된 신호(1416a)를 발생시키도록 구성될 수 있다.
일부 선택적인 실시예들에 있어서, 상기 합산 노드(1416)는 상기 전환된 신호(1410a)를 수신하도록 연결되고 상기 디지털 대역 통과 필터(1414)에 의해 수신되는 합산된 신호(1412)를 발생시키도록 구성되는 합산 노드(1412)로 대체된다.
상기 회로 부분(1400)은 도 13의 오차 보정 신호 발생기 회로(1352)와 동일하거나 유사할 수 있는 오차 보정 신호 발생기 회로(1452)를 포함할 수 있다. 그러나 여기서, 도 13의 DAC(1326) 및 대역 통과 필터(1328)는 필요하지 않다. 상기 오차 보정 신호 발생기 회로(1452)는 상기 디지털 필터링된 신호(1414a) 내의 또는 선택적으로는 상기 전환된 신호(1410a) 내의 디지털 스텝들의 숫자와 동일하거나 동등한 충분한 숫자의 디지털 스텝들을 갖는 디지털 오차 보정 신호(1424a)를 발생시키도록 구성된다. 따라서, 상기 오차 보정 신호(1424a)는 각 신호로 상기 디지털 도메인 내에서 용이하게 합산될 수 있다.
상기 회로 부분(1400)의 동작의 다른 세부 사항들은 다른 도면들과 함께 앞서의 논의로부터 분명해질 것이다. 따라서, 여기서는 상기 부분(1400)의 동작에 대한 추가적인 논의는 하지 않는다.
다양한 합산 노드들이 도 9 내지 도 11, 도 13 및 도 14와 함께 앞서 설명되었지만, 상기 합산 노드들은 증폭된 신호들을 상기 오차 보정 신호들과 결합시키도록 동작하는 산술 논리 장치(arithmetic logic unit)들로 대체될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 산술 논리 장치들은 상기 증폭된 신호들을 통해 상기 감지된 자기장의 크기를 확인하도록 동작하며, 상기 확인된 크기에 따라 상기 증폭된 신호들을 with 상기 오차 보정 신호들과 결합시키도록 동작한다.
상기 신호들(912a, 1014a, 116a, 1134a, 1314a(또는 선택적인 실시예들에서 1312a) 및 1416a(또는 선택적인 실시예들에서 1414a))을 운반하는 상기 회로 노드들은 여기서 각도 처리 채널 출력 노드들로 언급된다.
도 15를 이제 참조하면, 도 2의 순차 신호(52)가 참조로 도시된다. 상기 사인 테이블들(1330, 1430)을 각기 이용하며, 이에 따라 결과적인 디지털 오차 보정 신호들(1324a, 1424a)의 많은 스텝들을 가지는 도 13 및 도 14의 실시예들에 대하여, 오차 보정 신호(1502)는 상기 순차 신호(52)의 기본 주파수에서 아날로그 또는 디지털 오차 보정 신호(예를 들면, 도 13 및 도 14의 오차 보정 신호들(1324a, 1326a, 1424a)을 각기 참조)을 나타낼 수 있다. 상기 오차 보정 신호(1502)가 상기 신호(52)에 대해 특정한 위상과 진폭으로 도시되지만, 상기 오차 보정 신호(1502)가 상기 신호(52) 내의 기본 주파수 오차 성분인 저장된 위상 및 진폭 보정 계수들에 따라 결정되는 위상과 진폭을 제거하기에 적합한 임의의 위상과 임의의 진폭을 가질 수 있는 점이 이해되어야 한다.
상기 오차 보정 신호(1502)가 원하지 않는 스펙트럼 콘텐츠를 가지며, 상기 콘텐츠가 도 13의 대역 통과 필터(1328)에 의해 제거될 수 있거나, 도 14의 회로 부분(1400) 내에서 제거되지 않지만, 이후에 후속하는 평활 필터(도시되지 않음)에 의해 제거될 수 있는 점이 이해될 것이다.
다른 오차 보정 신호(1504)는 상기 순차 신호(52)의 기본 주파수의 제2 고조파에서 아날로그 또는 디지털 오차 보정 신호를 나타낼 수 있다. 상기 오차 보정 신호(1504)가 상기 신호(52)에 대해 특정한 위상과 진폭으로 도시되지만, 상기 오차 보정 신호(1504)가 상기 신호(52) 내의 제2 고조파 오차 성분인 저장된 위상 및 진폭 보정 계수들에 따라 결정되는 위상과 진폭을 제거하기에 적합한 임의의 위상과 임의의 진폭을 가질 수 있는 점이 이해되어야 한다.
상기 오차 보정 신호(1502)가 원하지 않는 스펙트럼 콘텐츠를 가지며, 상기 콘텐츠가 도 13의 대역 통과 필터(1328)에 의해 제거될 수 있거나, 도 14의 회로 부분(1400) 내에서 제거되지 않지만, 이후에 후속하는 평활 필터(도시되지 않음)에 의해 제거될 수 있는 점이 이해될 것이다.
상기 오차 보정 신호들(1502, 1504)의 합산은 상기 순차 신호(52)의 기본 주파수 오차 성분 및 제2 고조파 오차 성분 모두의 제거가 바람직한 실시예들에 대해 사용될 수 있다. 상기 오차 보정 신호들(1502, 1504)의 합산은 도시되지 않지만, 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술들로써 상기 순차 신호(52)의 기본 주파수 오차 성분 및/또는 그 고조파의 임의의 결합이 오차 보정 신호를 신호 경로 내로 주입함을 통해 감소되거나 제거될 수 있으며, 여기서 상기 오차 보정 신호가 상기 순차 신호(52)의 오차 성분들을 제거하려는 경향이 있는 점이 명백해야 할 것이다.
여기에 언급되는 모든 참조 문헌들은 그 개시 사항들이 여기에 참조로 포함된다.
상술한 바에서는 본 발명의 주제인 다양한 개념들, 구조들 및 기술들을 예시하는 데 기여하는 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 이들 개념들, 구조들 및 기술들을 포괄하는 다른 실시예들도 이용될 수 있는 점이 명백할 것이다. 이에 따라, 본 발명의 범주는 설시된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허 청구 범위의 사상과 범주에 의해 한정되는 것으로 이해되어야 할 것이다.

Claims (26)

  1. 자기장 센서에 있어서,
    각각의 복수의 x-y 출력 신호들을 발생시키도록 구성되는 복수의 자기장 센싱 요소(magnetic field sensing element)들을 포함하고, 각각의 상기 x-y 출력 신호들은 x-y 평면 내의 자기장에 반응하며;
    상기 복수의 x-y 출력 신호들을 수신하도록 연결되고, 상기 복수의 x-y 출력 신호들의 순차적인 것들로 구성되는 순차 신호(sequential signal)를 발생시키도록 구성되는 시퀀스 스위치들 회로(sequence switches circuit)를 포함하고, 상기 순차 신호는 오차 성분을 포함하는 시간 파형을 포함하며;
    상기 순차 신호를 수신하도록 연결되는 각도 처리 채널(angle processing channel)을 포함하고, 상기 각도 처리 채널은,
    각도 처리 채널 출력 노드를 구비하고;
    입력 노드 및 출력 노드를 갖는 전자 필터를 구비하며, 상기 전자 필터는 상기 전자 필터의 출력 노드에서 필터링된 신호를 발생시키도록 구성되고, 상기 전자 필터의 출력 노드는 상기 각도 처리 채널 출력 노드에 연결되며;
    제1 및 제2 입력 노드들과 출력 노드를 갖는 합산 회로(summing circuit)를 구비하고, 상기 제1 입력 노드는 상기 순차 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 출력 노드는 상기 전자 필터의 입력 노드에 연결되고, 상기 자기장 센서는,
    출력 노드를 갖는 오차 보정 신호 발생기 회로(error correction signal generator circuit)를 더 포함하며, 상기 오차 보정 신호 발생기 회로는 상기 출력 노드에서 오차 보정 신호를 발생시키고, 상기 오차 보정 신호 발생기 회로의 출력 노드는 상기 합산 회로의 제2의 입력 노드에 연결되며, 상기 오차 보정 신호는 하이 상태(high state) 및 로우 상태(low state)를 포함하여 복수의 상태들을 포함하고, 상기 전자 필터는 상기 순차 신호의 오차 성분보다 작은 보정된 오차 성분을 갖는 상기 필터링된 신호를 발생시키도록 구성되며,
    상기 오차 보정 신호 발생기 회로는,
    오차 보정 프로세서(error correction processor); 및
    상기 오차 보정 프로세서에 연결되고, 복수의 보정 계수들을 저장하도록 구성되는 불휘발성 계수 테이블 메모리를 구비하며, 상기 오차 보정 프로세서는 상기 저장된 복수의 보정 계수들의 선택된 것들에 따라 상기 오차 보정 신호를 발생시키도록 구성되고,
    상기 오차 성분은 기본 주파수 성분을 가지며, 상기 오차 보정 신호는 상기 오차 성분의 기본 주파수 성분과 동일한 주파수를 갖는 오차 보정 신호 기본 주파수 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 각도 처리 채널 출력 노드에 연결되는 각도 계산 모듈(angle calculation module)을 더 포함하며, 상기 각도 계산 모듈은 x-y 평면 내의 상기 자기장의 각도를 나타내는 x-y 각도값을 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 오차 보정 신호 발생기 회로는,
    상기 오차 보정 프로세서에 연결되고, 온도 신호를 발생시키도록 구성되는 온도 센서를 더 구비하며, 상기 오차 보정 프로세서는 상기 저장된 복수의 보정 계수들의 선택된 것들에 따라서와 상기 온도 신호에 따라서 상기 오차 보정 신호를 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 자기장 센싱 요소들은 원형 수직 홀(CVH) 요소로 배열되는 복수의 수직형 홀 효과 요소들을 포함하며, 각각의 상기 복수의 수직형 홀 효과 요소들은 반도체 기판의 제1의 주요 표면 내의 공통의 원형 주입 및 확산 영역 상에 배열되고, 상기 복수의 수직형 홀 효과 요소들은 상기 반도체 기판의 제1 표면에 평행한 x-y 평면 내의 방향 성분을 갖는 자기장에 반응하여 각각의 복수의 x-y 출력 신호들을 발생시키도록 구성되며, 상기 x-y 평면은 x-방향 및 상기 x-방향에 직교하는 y-방향을 가지고, 상기 복수의 x-y 출력 신호들은 복수의 사이클 주기들 내에 발생되며, 각 사이클 주기는 상기 CVH 요소 주위의 하나의 사이클에 대응되고, 상기 사이클 주기들은 사이클 속도로 일어나는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 오차 보정 신호 기본 주파수 성분은 상기 오차 성분의 기본 주파수 성분을 감소시키도록 선택되는 진폭과 위상을 가지는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 오차 보정 신호 기본 주파수 성분은 2상태 구형파로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 오차 보정 신호 기본 주파수 성분은 다중 상태 신호로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 오차 성분은 기본 주파수 성분 및 제2의 고조파 주파수 성분(harmonic frequency component)을 가지며, 상기 오차 보정 신호는 상기 오차 성분의 기본 주파수 성분과 동일한 주파수를 갖는 오차 보정 신호 제1의 기본 주파수 성분 및 상기 오차 성분의 제2의 고조파 주파수 성분과 동일한 주파수를 갖는 오차 보정 신호 제2의 기본 주파수 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 오차 보정 신호 제1의 및 제2의 기본 주파수 성분들은 상기 오차 성분의 기본 주파수 성분 및 제2의 고조파 주파수 성분을 감소시키도록 선택되는 각각의 진폭들 및 각각의 위상들을 가지는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 오차 보정 신호 제1의 기본 주파수 성분은 제1의 2상태 신호로부터 생성되고, 상기 오차 보정 신호 제2의 기본 주파수 성분은 제2의 다른 2상태 신호로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 오차 보정 신호 제1의 기본 주파수 성분은 제1 다중 상태 신호들로부터 생성되고, 상기 오차 보정 신호 제2의 기본 주파수 성분은 제2의 다른 다중 상태 신호로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  14. 자기장 센서 내의 오차를 감소시키는 방법에 있어서,
    각각의 복수의 x-y 출력 신호들을 발생시키도록 구성되는 복수의 자기장 센싱 요소들을 제공하는 단계를 포함하고, 각각의 상기 x-y 출력 신호들은 x-y 평면 내의 자기장에 반응하며;
    상기 복수의 x-y 출력 신호들의 순차적인 것들로 구성되는 순차 신호(sequential signal)를 발생시키도록 상기 복수의 x-y 출력 신호들을 사용하는 단계를 포함하고, 상기 순차 신호는 오차 성분을 포함하는 시간 파형을 포함하며;
    오차 보정 신호를 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 오차 보정 신호는 하이 상태 및 로우 상태를 구비하는 복수의 상태들을 포함하며;
    합산된 신호를 발생시키도록 상기 오차 보정 신호와 상기 순차 신호를 합산하는 단계를 포함하고;
    상기 순차 신호의 오차 성분 보다 작은 보정된 오차 성분을 갖는 보정된 신호를 발생시키도록 상기 합산된 신호를 필터링하는 단계를 포함하며,
    상기 오차 보정 신호를 발생시키는 단계는,
    불휘발성 계수 테이블 메모리에 복수의 보정 계수들을 저장하는 단계; 및
    상기 저장된 복수의 보정 계수들의 선택된 것들에 따라서 상기 오차 보정 신호를 발생시키는 단계를 구비하고,
    상기 오차 성분은 기본 주파수 성분을 가지며, 상기 오차 보정 신호는 상기 오차 성분의 기본 주파수 성분과 동일한 주파수를 갖는 오차 보정 신호 기본 주파수 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 보정된 신호에 반응하여 x-y 각도값을 발생시키는 단계를 더 포함하며, 상기 x-y 각도값은 x-y 평면 내의 상기 자기장의 각도를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 삭제
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 오차 보정 신호를 발생시키는 단계는,
    온도 신호를 발생시키는 단계; 및
    상기 저장된 복수의 보정 계수들의 선택된 것들에 따라서와 상기 온도 신호에 따라서 상기 오차 보정 신호를 발생시키는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 복수의 자기장 센싱 요소들은 원형 수직 홀(CVH) 요소로 배열되는 복수의 수직형 홀 효과 요소들을 포함하며, 각각의 상기 복수의 수직형 홀 효과 요소들은 반도체 기판의 제1의 주요 표면 내의 공통의 원형 주입 및 확산 영역 상에 배열되고, 상기 복수의 수직형 홀 효과 요소들은 상기 반도체 기판의 제1 표면에 평행한 x-y 평면 내의 방향 성분을 갖는 자기장에 반응하여 각각의 복수의 x-y 출력 신호들을 발생시키도록 구성되며, 상기 x-y 평면은 x-방향 및 상기 x-방향에 직교하는 y-방향을 가지고, 상기 복수의 x-y 출력 신호들은 복수의 사이클 주기들 내에 발생되며, 각 사이클 주기는 상기 CVH 요소 주위의 하나의 사이클에 대응되고, 상기 사이클 주기들은 사이클 속도로 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 삭제
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 오차 보정 신호 기본 주파수 성분은 상기 오차 성분의 기본 주파수 성분을 감소시키도록 선택되는 진폭과 위상을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 오차 보정 신호 기본 주파수 성분은 2상태 구형파로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 오차 보정 신호 기본 주파수 성분은 다중 상태 신호로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 14 항에 있어서, 상기 오차 성분은 기본 주파수 성분 및 제2의 고조파 주파수 성분을 가지며, 상기 오차 보정 신호는 상기 오차 성분의 기본 주파수 성분과 동일한 주파수를 갖는 오차 보정 신호 제1의 기본 주파수 성분 및 상기 오차 성분의 제2의 고조파 주파수 성분과 동일한 주파수를 갖는 오차 보정 신호 제2의 기본 주파수 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 오차 보정 신호 제1의 및 제2의 기본 주파수 성분들은 상기 오차 성분의 기본 주파수 성분 및 제2의 고조파 주파수 성분을 감소시키도록 선택되는 각각의 진폭들 및 각각의 위상들을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 오차 보정 신호 제1의 기본 주파수 성분은 제1의 2상태 신호로부터 생성되고, 상기 오차 보정 신호 제2의 기본 주파수 성분은 제2의 다른 2상태 신호로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 24 항에 있어서, 상기 오차 보정 신호 제1의 기본 주파수 성분은 제1 다중 상태 신호들로부터 생성되고, 상기 오차 보정 신호 제2의 기본 주파수 성분은 제2의 다른 다중 상태 신호로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
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