KR20140053250A - 자기장 센서에 의해 센싱되는 회전의 속도에 따라 자기장 센서를 자동으로 조절하기 위한 회로들 및 방법들 - Google Patents

자기장 센서에 의해 센싱되는 회전의 속도에 따라 자기장 센서를 자동으로 조절하기 위한 회로들 및 방법들 Download PDF

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Abstract

자기장 센서 및 이에 사용되는 방법은 대상체의 회전의 각 속도를 나타내는 측정된 신호를 제공한다. 상기 자기장 센서는 상기 측정된 회전의 속도에 따라 상기 자기장 센서의 다양한 특성들을 자동적으로 변화시킨다.

Description

자기장 센서에 의해 센싱되는 회전의 속도에 따라 자기장 센서를 자동으로 조절하기 위한 회로들 및 방법들{CIRCUITS AND METHODS FOR AUTOMATICALLY ADJUSTING A MAGNETIC FIELD SENSOR IN ACCORDANCE WITH A SPEED OF ROTATION SENSED BY THE MAGNETIC FIELD SENSOR}
본 발명은 대체로 자기장 센서들에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 대상체의 감지된 회전의 속도에 따라 자기장 센서 내의 회로들의 특성들을 조절할 수 있는 자기장 센서에 관한 것이다.
자기장 센싱 요소들은 다양한 응용들에 이용될 수 있다. 일 응용에 있어서, 자기장 센싱 요소는 자기장의 방향, 즉, 상기 자기장의 방향의 각도를 검출하는 데 사용될 수 있다. 다른 응용에 있어서, 자기장 센싱 요소는 전류를 감지하는 데 사용될 수 있다. 전류 센서의 하나의 유형은 전류를 운반하는 도체에 근접하는 홀 효과(Hall Effect) 자기장 센싱 요소를 이용한다.
평면형 홀 요소들(planar Hall elements) 및 수직형 홀 요소들(vertical Hall elements)이 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.
수직형 홀 요소와 같이, 종래의 자기저항 요소는 상부에 상기 자기저항 요소가 형성되는 기판의 표면에 평행한 자기장에 반응하는 경향이 있다.
자기장 센싱 요소들의 다른 유형들이 알려져 있다. 예를 들면, 복수의 수직형 홀 요소들을 포함하는 이른바 "원형 수직 홀(circular vertical Hall: CVH)" 센싱 요소가 알려져 있고, 2008년 5월 28일에 출원되고 PCT 공개 제WO 2008/145662호로 영문으로 공개되었으며, 출원 및 공개 사항들이 여기에 참조로 포함되는 PCT 특허 출원 제PCT/EP2008/056517호(발명의 명칭："평면 내에서 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 영역 상부에 배치되는 수직형 홀 요소들의 원형 배열이다. 상기 CVH 센싱 요소는 상기 기판의 평면 내의 자기장의 방향(즉, 각도)(및 선택적으로는 강도)을 감지하는 데 이용될 수 있다.
다양한 변수들이 자기장 센싱 요소들 및 자기장 센싱 요소들을 이용하는 자기장 센서들의 성능을 특징짓는다. 이들 변수들은 자기장 센싱 요소에 의해 경험하는 자기장의 변화에 반응하는 상기 자기장 센싱 요소의 출력 신호의 변화인 감도(sensitivity), 그리고 상기 자기장에 직접 비례하는 변화하는 상기 자기장 센싱 요소의 출력 신호에 대한 정도인 선형성(linearity)을 포함한다. 이들 변수들은 또한 상기 자기장 센싱 요소가 0(zero)의 자기장을 겪을 때에 0의 자기장을 나타내지 않는 상기 자기장 센싱 요소로부터의 출력 신호에 의해 특징지어지는 오프셋(offset)을 포함한다.
전술한 CVH 센싱 요소는 관련된 회로들과 함께 자기장의 방향의 각도를 나타내는 출력 신호를 제공하도록 동작 가능하다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 자석이 이른바 "대상체(target object)", 예를 들면, 엔진 내의 캠 샤프트(camshaft) 상에 배치되거나 그렇지 않으면 연결되는 경우, 상기 CVH 센싱 요소가 상기 대상체의 회전의 각도를 나타내는 출력 신호를 제공하는 데 이용될 수 있다.
상기 CVH 센싱 요소는 자기장의 가도를 나타내는 출력 신호를 제공할 수 있는 하나의 요소, 즉, 각도 센서이다. 예를 들면, 각도 센서는 복수의 분리된 수직형 홀 요소들 또는 복수의 자기 저항 요소들로부터 제공될 수 있다.
상기 자기장 센싱 요소, 예를 들면, 상기 CVH 센싱 요소는 그가 상기 대상체의 회전 위치를 나타내는 신호들을 제공할 수 있는 최대 전송율로 제한된다. 더욱이, 상기 자기장 센싱 요소, 예를 들면, 상기 CVH 센싱 요소는 통상적으로 하나의 속도, 즉 하나의 샘플링 비율에서 동작한다. 또한, 일반적으로 전력 소모가 보다 높은 샘플링 비율들에서 증가한다.
자기장 센서, 예를 들면, CVH 센싱 요소는 상기 대상체의 회전 속도가 증가하면서 감소하는 상기 대상체의 회전의 각도를 나타내는 신호 내의 해상도(수많은 비트들)를 구현할 수 있다.
전술한 관점에서 상기 대상체의 회전의 속도가 증가하거나 감소함에 따라 자기장 센서 내의 특정한 회로 특성들, 예를 들면, 상기 CVH 센싱 요소의 샘플링 비율을 조절할 수 있고, 이에 따라 상기 대상체가 보다 빠르거나 보다 느리게 회전함에 따라 상기 자기장 센서가 감지된 대상체의 회전의 속도에 맞게 만들어진 특성들, 예를 들면 해상도(resolution)를 제공하도록 자체를 자동적으로 조절할 수 있는 자기장 센서를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명은 대상체의 회전의 속도가 증가하거나 감소함에 따라 자기장 센서 내의 특정한 특성들, 예를 들면, CVH 센싱 요소의 샘플링 비율을 조절할 수 있는 자기장 센서를 제공한다. 따라서, 상기 자기장 센서는 상기 대상체가 보다 빠르거나 보다 느리게 회전함에 따라 상기 감지된 대상체의 회전의 속도에 맞게 만들어진 특성들, 예를 들면, 해상도를 제공하도록 자체를 자동적으로 조절할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 물체의 위치를 감지하기 위한 자기장 센서는 제1 및 제2 평행 주요 표면들(major surfaces)을 갖는 반도체 기판을 포함한다. 상기 자기장 센서는 또한 상기 반도체 기판 상에 배치되고 복수의 자기장 센싱 요소들을 구비하는 센싱 회로(sensing circuit)를 포함한다. 상기 복수의 자기장 센싱 요소들은 상기 반도체 기판의 상기 제1 주요 표면에 평행한 x-y 평면 내의 방향 성분을 갖는 자기장에 반응하여 각각의 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 발생시키도록 구성된다. 상기 센싱 회로는 각기 하나 또는 그 이상의 센싱 회로 프로그램 가능 특성들을 갖는 하나 또는 그 이상의 센싱 회로 프로그램 가능 회로 요소들을 더 포함한다. 상기 자기장 센서는 또한, 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 나타내는 제1 중간 신호(intermediate signal)를 수신하도록 연결되며, 상기 x-y 평면 내의 상기 자기장의 방향 성분의 각도를 나타내는 x-y 각도 신호를 발생시키도록 구성되는 x-y 방향 성분 회로(direction component circuit)를 포함한다. 상기 x-y 방향 성분 회로는 각기 하나 또는 그 이상의 x-y 방향 성분 회로 프로그램 가능 특성들을 갖는 하나 또는 그 이상의 x-y 방향 성분 회로 프로그램 가능 회로 요소들을 포함한다. 상기 자기장 센서는 또한, 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 물체의 회전 속도를 나타내는 회전 속도 신호를 발생시키도록 구성되는 회전 속도 센싱 회로(rotation speed sensing circuit)를 포함하고, 여기서 상기 회전 속도 센싱 회로는 각기 하나 또는 그 이상의 회전 속도 센싱 회로 프로그램 가능 특성들을 갖는 하나 또는 그 이상의 회전 속도 센싱 회로 프로그램 가능 회로 요소들을 포함한다. 상기 자기장 센서는 또한, 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 회전 속도 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 하나 또는 그 이상의 센싱 회로 프로그램 가능 특성들, 상기 하나 또는 그 이상의 x-y 방향 성분 회로 프로그램 가능 특성들, 혹은 상기 하나 또는 그 이상의 회전 속도 센싱 회로 프로그램 가능 특성들의 선택된 하나들을 프로그램하기 위해 상기 회전 속도 신호의 값에 따라 모듈 컨트롤 신호(module control signal)를 발생시키도록 구성되는 프로세서(processor)를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 다음 측면들의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 자기장 센싱 요소들은 원형 수직 홀(CVH) 구조로 배열되며, 여기서 상기 복수의 자기장 센싱 요소들의 각각은 상기 반도체 기판 상의 공통 원형 주입 영역 상에 배열되는 상기 CVH 구조의 각각의 수직 홀 요소이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 제1 시간에서 상기 x-y 각도 신호로부터 유도되는 현재 각도 값을 저장하도록 구성되며, 상기 제1 시간 이전의 제2 시간에서 상기 x-y 각도 신호로부터 유도되는 이전 각도 값을 저장하도록 구성되는 복수의 메모리 레지스터들(memory registers)을 더 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 회전 속도 센싱 회로는 상기 현재 각도 값을 수신하도록 연결되고, 상기 이전 각도 값을 수진하도록 연결되며, 차이 값을 발생시키기 위해 상기 현재 각도 값을 나타내는 값과 상기 이전 각도 값을 나타내는 값 사이의 차이를 계산하도록 구성되는 감산 회로(subtraction circuit)를 포함한다.
상기 자기장 센서의 실시예들에 있어서, 상기 회전 속도 센싱 회로는 상기 차이 값을 수신하도록 연결되고, 시간 값을 수신하도록 연결되며, 상기 회전 속도 신호를 발생시키기 위해 상기 차이 값을 상기 시간 값으로 나누도록 구성되는 분주 회로를 더 포함하고, 여기서 상기 하나 또는 그 이상의 회전 속도 센싱 회로 프로그램 가능 특성들은 상기 제1 시간 값 또는 상기 제2 시간 값의 적어도 하나를 포함하며, 여기서 상기 하나 또는 그 이상의 회전 속도 센싱 회로 프로그램 가능 회로 요소들은 상기 제1 시간을 나타내는 값 또는 상기 제2 시간을 나타내는 값의 적어도 하나를 수신하도록 연결된다.
상기 자기장 센서의 실시예들에 있어서, 상기 x-y 방향 성분 프로세서는, 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 나타내는 제2 중간 신호를 수신하도록 연결되고, 필터링된 신호를 발생시키도록 구성되며, 중심 주파수와 대역폭을 갖는 대역 통과 필터(bandpass filter); 클록 신호를 수신하도록 연결되고, 분주된 클록 신호를 발생시키도록 구성되며, 분주비를 갖는 분주 회로(divide circuit); 그리고 상기 필터링된 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 분주된 클록 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 신호를 제공하기 위해 상기 분주된 클록 신호의 위상과 상기 필터링된 신호의 위상을 비교하도록 구성되는 계수 회로(counting circuit)를 포함하며, 상기 하나 또는 그 이상의 x-y 방향 성분 회로 프로그램 가능 특성들은 상기 대역폭이나 상기 분주비의 적어도 하나를 포함하고, 상기 하나 또는 그 이상의 x-y 방향 성분 회로 프로그램 가능 요소들은 상기 중심 주파수를 나타내는 값, 상기 대역폭을 나타내는 값 또는 상기 분주비를 나타내는 값의 적어도 하나를 수신하도록 연결된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 x-y 방향 성분 프로세서는 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되고 비트들의 양에 의해 쉬프트된 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 신호의 비트-쉬프트된 버전(bit-shifted version)을 발생시키도록 구성되는 비트 쉬프트 회로(bit shift circuit)를 더 포함하며, 여기서 상기 하나 또는 그 이상의 x-y 방향 성분 회로 프로그램 가능 특성들은 상기 비트들의 양을 더 포함하고, 상기 하나 또는 그 이상의 x-y 방향 성분 회로 프로그램 가능 회로 요소들은 상기 비트들의 양을 나타내는 값을 수신하도록 더 연결된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 센싱 회로는, 클록 신호를 발생시키도록 구성되는 오실레이터(oscillator)를 포함하고, 상기 오실레이터는 오실레이터 주파수를 가지며; 상기 클록 신호를 수신하도록 연결되고 분주된 클록 신호를 발생시키도록 구성되는 분주 회로를 포함하며, 상기 분주 회로는 분주비를 가지고; 바이어스 생성 회로(bias generating circuit)를 포함하며; 상기 분주된 클록 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 바이어스 생성 회로와 상기 CVH 구조의 상기 복수의 수직형 홀 요소들 사이에 연결되는 스위칭 회로(switching circuit)를 더 포함하며, 상기 스위칭 회로는 스위칭 회로 구성을 가지고, 상기 하나 또는 그 이상의 센싱 회로 프로그램 가능 특성들은 상기 오실레이터 주파수, 상기 분주비 또는 상기 스위칭 회로 구성의 적어도 하나를 포함하며, 상기 하나 또는 그 이상의 센싱 회로 프로그램 가능 요소들은 상기 오실레이터 주파수를 나타내는 값, 상기 분주비를 나타내는 값, 또는 상기 스위칭 회로 구성을 나타내는 값의 적어도 하나를 수신하도록 연결된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 버스 신호를 수신하도록 연결되고 상기 버스 신호에 따라 명령 신호를 발생시키도록 구성되는 버스 인터페이스 회로(bus interface circuit)를 더 포함하며, 상기 프로세서는 상기 명령 신호를 수신하도록 더 연결되고, 상기 명령 신호의 값에 따라 상기 하나 또는 그 이상의 센싱 회로 프로그램 가능 특성들, 상기 하나 또는 그 이상의 x-y 방향 성분 회로 프로그램 가능 특성들, 또는 상기 하나 또는 그 이상의 회전 속도 센싱 회로 프로그램 가능 특성들 중의 선택된 하나들을 프로그램하는 상기 회전 속도 신호를 오버라이드(override)하도록 구성된다.
상기 자기장 센서의 실시예들에 있어서, 상기 복수의 수직 홀 요소들의 각각은 시퀀스 스위칭 회로(sequence switching circuit)에 연결되는 수직형 홀 요소 콘택들의 각 그룹을 포함하며, 여기서 상기 시퀀스 스위칭 회로는 제1 시간에서 제1 수직형 홀 요소를 선택하고 다른 제2 시간에서 제2 수직형 홀 요소를 선택하도록 동작할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 초핑 회로(chopping circuit)를 더 포함하며, 수직형 홀 요소 콘택들의 각 그룹은 상기 초핑 회로에 의해 멀티플렉스(multiplex)되고, 상기 초핑 회로는 다른 시간에서 각 전류를 수신하기 위해 상기 수직형 홀 요소 콘택들의 각 그룹의 상기 수직형 홀 요소 콘택들의 다른 하나들을 연결하도록 동작할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 자기장 센서에 사용되는 방법은, 상기 자기장 센서 내에서, 반도체 기판 상에 배치되는 대응되는 복수의 자기장 센싱 요소들로 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 발생시키는 단계를 포함한다. 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들은 x-y 평면 내의 방향 성분을 갖는 자기장에 반응한다. 상기 방법은 또한, 상기 자기장 센서 내에서, 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 나타내는 제1 중간 신호에 반응하여 상기 x-y 평면 내의 상기 방향 성분의 각도를 나타내는 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한, 상기 자기장 센서 내에서, 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 신호에 반응하여 상기 물체의 회전 속도를 나타내는 회전 속도 신호를 발생시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한, 상기 자기장 센서 내에서, 상기 회전 속도 신호의 값에 따라 상기 자기장 센서의 하나 또는 그 이상의 프로그램 가능 특성들을 프로그램하도록 모듈 컨트롤 신호를 발생시키는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은 다음 측면들의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 자기장 센싱 요소들은 원형 수직 홀(CVH) 구조로 배열되며, 상기 복수의 자기장 센싱 요소들의 각각은 상기 반도체 기판의 상기 제1 주요 표면 내의 공통 원형 주입 영역 상에 배치되는 상기 CVH 구조의 각각의 수직형 홀 요소이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은, 상기 자기장 센서 내에서, 제1 시간에서 상기 x-y 각도 신호로부터 유도된 현재 각도 값을 저장하는 단계; 그리고 상기 자기장 센서 내에서, 상기 제1 시간 이전의 제2 시간에서 상기 x-y 각도 신호로부터 유도된 이전 각도 신호를 저장하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 회전 속도 신호를 발생시키는 단계는 차이 값을 발생시키도록 상기 현재 각도 값을 나타내는 값과 상기 이전 각도 값을 나타내는 값 사이의 차이를 계산하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 회전 속도 신호를 발생시키는 단계는 상기 회전 속도 신호를 발생시키도록 상기 차이 값을 시간 값으로 나누는 단계를 더 포함하며, 상기 모듈 컨트롤 신호를 발생시키는 단계는, 상기 회전 속도 신호의 값에 따라, 상기 시간 값 또는 상기 제2 시간의 적어도 하나를 프로그램하기 위해 상기 시간 값을 나타내는 값 또는 상기 이전 각도 값이 저장되는 상기 제2 시간을 나타내는 값의 적어도 하나를 발생시키는 단계를 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계는 필터링된 신호를 발생시키도록 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 나타내는 제2 중간 신호를 필터링하는 단계를 포함하며, 상기 필터링은 중심 주파수와 대역폭을 가지고; 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 신호를 제공하도록 클록 신호의 위상과 상기 필터링된 신호의 위상을 비교하는 단계를 포함하며, 상기 클록 신호는 클록 주파수를 가지고, 상기 모귤 컨트롤 신호를 발생시키는 단계는, 상기 회전 속도 신호의 값에 따라, 상기 중심 주파수, 상기 대역폭, 또는 상기 클록 주파수의 적어도 하나를 프로그램하기 위해 상기 중심 주파수를 나타내는 값, 상기 대역폭을 나타내는 값 또는 상기 클록 주파수를 나타내는 값의 적어도 하나를 발생시키는 단계를 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계는 비트들의 양에 의해 쉬프트되는 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 신호의 비트-쉬프트된 버전을 제공하도록 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 신호를 비트 쉬프팅시키는 단계를 더 포함하며, 상기 모듈 컨트롤 신호를 발생시키는 단계는, 상기 회전 속도 신호의 값에 따라, 상기 비트들의 양을 프로그램하기 위해 상기 비트들의 양을 나타내는 값을 발생시키는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 발생시키는 단계는, 클록 주파수를 가지는 클록 신호를 발생시키는 단계; 상기 클록 신호로부터 분주비를 가지는 분주된 클록 신호를 발생시키는 단계; 바이어스 신호를 발생시키는 단계; 그리고 상기 자기장에 반응하여 출력 신호를 제공하도록 상기 바이어스 신호를 상기 CVH 구조의 상기 복수의 수직형 홀 요소들에 스위칭시키는 단계를 포함하며, 상기 스위칭은 스위칭 구성을 가지고, 상기 모듈 컨트롤 신호를 발생시키는 단계는, 상기 회전 속도 신호의 값에 따라, 상기 오실레이터 주파수, 상기 분주비 또는 상기 스위칭 구성의 적어도 하나를 프로그램하기 위해 상기 오실레이터 주파수를 나타내는 값, 상기 분주비를 나타내는 값 또는 상기 스위칭 구성을 나타내는 값의 적어도 하나를 발생시키는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은, 버스 신호를 수신하는 단계; 상기 버스 신호에 따라 명령 신호를 발생시키는 단계; 그리고 상기 명령 신호에 따라 상기 하나 또는 그 이상의 센싱 회로 프로그램 가능 특성들, 상기 하나 또는 그 이상의 x-y 방향 성분 회로 프로그램 가능 특성들, 또는 상기 하나 또는 그 이상의 회전 속도 센싱 회로 프로그램 가능 특성들의 선택된 하나들을 프로그램하는 상기 회전 속도 신호를 오버라이드하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 수직형 홀 요소들의 각각은 수직형 홀 요소 콘택들의 각 그룹을 포함하며, 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 발생시키는 단계는 제1 시간에서 제1 수직형 홀 요소를 선택하는 단계 및 제2 다른 시간에서 제2 수직형 홀 요소를 선택하는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 발생시키는 단계는 수직형 홀 요소 콘택들의 각 그룹을 멀티플렉싱(multiplexing)하는 단계를 더 포함하며, 상기 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹들의 각각의 상기 수직형 홀 요소 콘택들의 다른 하나들은 다른 시간에서 각각의 전류를 수신하도록 연결된다.
다음의 도면들의 상세한 설명으로부터 전술한 본 발명의 특징들뿐만 아니라 본 발명 자체도 보다 완전하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 공통 주입 영역 및 상기 CVH 센싱 요소에 근접하여 배치되는 2극 자석 상부의 원 내에 배열되는 복수의 수직형 홀 요소들을 갖는 원형 수직 홀(CVH) 센싱 요소를 나타내는 도면이다.
도 1a는 복수의 다른 자기장 센싱 요소들을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 CVH 센싱 요소에 의하거나 도 1a의 자기장 센싱 요소들에 의해 발생될 수 있는 바와 같은 출력 신호를 나타내는 그래프이다.
도 3은 상기 속도 신호에 따라 자동적으로 조절될 수 있는 특성들을 갖는 다양한 회로들과 함께, 대상체의 회전의 각도를 나타내는 각도 신호를 제공하도록 동작할 수 있는 각도 센싱 회로, 상기 대상체의 회전의 속도를 나타내는 속도 신호를 제공하도록 동작할 수 있는 속도 센싱 회로, 그리고 선택적으로 상기 대상체의 회전의 방향을 나타내는 방향 신호를 제공하도록 동작할 수 있는 방향 센싱 회로를 갖는 자기장 센서를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3의 자기장 센서에 의해 이용될 수 있는 프로세스를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 도 3의 자기장 센서 내의 일부 예시적인 신호들을 나타내는 그래프이다.
본 발명을 설명하기 전에, 일부 도입 개념들과 용어들을 설명한다.
여기서 사용되는 바와 같이, "자기장 센싱 요소(magnetic field sensing element)"라는 용어는 자기장을 센싱할 수 있는 다양한 전자 요소들을 기술하는 데 사용된다. 상기 자기장 센싱 요소들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 홀 효과(Hall effect) 요소들, 자기저항 요소들, 또는 자기 트랜지스터들이 될 수 있다. 알려진 바와 같이, 예를 들면, 평면형 홀 요소(planar Hall element), 수직형 홀 요소(vertical Hall element) 및 원형 홀 요소(circular Hall element)와 같이 다른 유형들의 홀 요소들이 있다. 또한 알려진 바와 같이, 예를 들면, 거대 자기저항(GMR) 요소, 이방성 자기저항(AMR) 요소, 터널링 자기저항(TMR) 요소, 인듐 안티몬(InSb) 센서 및 자기 터널 접합(MTJ)과 같은 다른 유형들의 자기저항 요소들이 있다.
수직형 홀 요소들은 기판 내의 공통 원형 주입 영역 상부의 이른바 원형 수직 홀(circular vertical Hall: CVH) 센싱 요소 내에 배열될 수 있다.
알려진 바와 같이, 전술한 자기장 센싱 요소들 중의 일부는 상기 자기장 센싱 요소를 지지하는 기판에 대해 평행한 최대 감도의 축을 가지려는 경향이 있으며, 전술한 자기장 센싱 요소들 중의 다른 것들은 상기 자기장 센싱 요소를 지지하는 기판에 대해 직교하는 최대 감도의 축을 가지려는 경향이 있다. 특히, 평면형 홀 요소들이 기판에 대해 직교하는 감도의 축들을 가지려는 경향이 있는 반면, 자기저항 요소들 및 수직형 홀 요소들(원형 수직 홀(CVH) 센싱 요소들을 포함하여)은 기판에 대해 평행한 감도의 축들을 가지려는 경향이 있다.
여기서 사용되는 바와 같이, "자기장 센서(magnetic field sensor)"라는 용어는 일반적으로 다른 회로들과 결합하여 자기장 센싱 요소들을 이용하는 회로를 기술하는 데 사용된다. 자기장 센서들은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 자기장의 방향의 각도를 감지하는 각도 센서, 전류 운송 도체에 의해 운반되는 전류에 의해 발생되는 자기장을 감지하는 전류 센서, 강자성 물체의 근접을 감지하는 자기 스위치, 강자성 물품들, 예를 들면, 링 자석의 자기 도메인들의 통과를 감지하는 회전 검출기, 그리고 자기장의 자기장 밀도를 감지하는 자기장 센서를 포함하는 다양한 응용들에 사용된다.
복수의 수직형 홀 요소들을 갖는 원형 수직 홀(CVH) 자기장 센싱 요소가 다음에 예들로서 설명되지만, 동일하거나 유사한 기술들 및 회로들이 자기장의 방향을 나타내는 각도, 즉 자석이 부착되는 대상체의 회전 각도를 검출하는 방식으로 배치되는 자기장 센싱 요소의 임의의 유형에 적용되는 점이 이해되어야 할 것이다.
도 1을 참조하면, 원형 수직 홀(CVH) 센싱 요소(12)는 기판(도시되지 않음) 내의 원형 주입 영역(18)을 포함한다. 상기 CVH 센싱 요소(12)는 복수의 수직형 홀 요소들을 가지며, 그 수직형 홀 요소(12a)는 단지 하나의 예이다. 각 수직형 홀 요소들은 복수의 홀 요소 콘택들(예를 들면, 네 개 또는 다섯 개의 콘택들)을 가진다. 상기 복수의 수직형 홀 요소 콘택들은 상기 공통 원형 주입 영역(18) 상부에 배치된다. 각 수직형 홀 요소 콘택은 상기 원형 주입 영역(18) 내로 확산되는 상기 기판 내의 콘택 확산 영역 상부의 금속 콘택으로 구성될 수 있다.
상기 CVH 센싱 요소(12) 내의 특정한 수직형 홀 요소(예를 들면, 12a)는, 예를 들면, 다섯 개의 인접하는 콘택들을 가질 수 있고, 다음의 수직형 홀 요소(예를 들면, 12b)와 일부, 예를 들면, 다섯 개의 콘택들의 네 개를 공유할 수 있다. 따라서, 다음의 수직형 홀 요소는 이전의 수직형 홀 요소로부터 하나의 콘택만큼 이동될 수 있다. 이러한 하나의 콘택에 의한 이동들을 위하여, 수직형 홀 요소들의 수가, 예를 들면, 32개로 수직형 홀 요소 콘택들의 수와 동일한 점을 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 또한 다음의 수직형 홀 요소가 이전의 수직형 홀 콘택 요소로부터 하나 이상의 콘택만큼 이동될 수 있는 점도 이해될 수 있을 것이며, 이 경우에 상기 CVH 센싱 요소 내에 존재하는 수직형 홀 요소 콘택들보다 적은 수직형 홀 요소들이 존재한다.
수직형 홀 요소 0의 중심은 x-축(20)을 따라 위치하고, 수직형 홀 요소 8의 중심은 y-축(22)을 따라 위치한다. 예시적인 CVH 센싱 요소(12)에 있어서, 32개의 수직형 홀 요소들 및 32개의 수직형 홀 요소 콘택들이 존재한다. 그러나, CVH는 32개의 수직형 홀 요소들 및 32개의 수직형 홀 요소 콘택들보다 많거나 적게 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 후술하는 바와 같이, 상기 CVH 센싱 요소는 64개의 수직형 홀 요소들 및 대응하는 64개의 수직형 홀 요소 콘택들을 가진다.
일부 응용들에 있어서, 북극측(14a) 및 남극측(14b)을 갖는 원형 자석(14)이 상기 CVH(12) 상부에 배치될 수 있다. 상기 원형 자석(14)은 여기서는 x-축(20)에 대해 약 45도의 방향으로 포인트되도록 도시되는 상기 북극측(14a)으로부터 상기 남극측(14b)까지의 방향을 갖는 자기장(16)을 발생시키려는 경향이 있다.
일부 응용들에 있어서, 상기 원형 자석(14)은 회전하는 대상체, 예를 들면, 자동차 캠 샤프트(camshaft) 또는 자동차 크랭크 샤프트(crankshaft)에 기계적으로 연결되며, 상기 CVH 센싱 요소(12)에 대해 회전하게 된다. 이러한 배치로써, 도 3과 함께 다음에 설명되는 전자 회로와 결합하여 상기 CVH 센싱 요소(12)가 상기 자석(14)의 회전의 각도, 즉 상기 자석이 연결되는 대상체의 회전의 각도와 관련된 신호를 발생시킬 수 있다.
이제 도 1a를 참조하면, 복수의 자기장 센싱 요소들(30a 내지 30h)은, 일반적인 경우에 있어서, 임의의 유형의 자기장 센싱 요소들이 될 수 있다. 상기 자기장 센싱 요소들(30a 내지 30h)은, 예를 들면, 분리된 수직형 홀 요소들 또는 분리된 자기저항 요소들이 될 수 있다. 이들 요소들은 도 3과 함께 후술하는 전자 회로와 동일하거나 유사한 전자 회로에 연결될 수 있다. 또한, 도 1의 상기 자석(14)과 동일하거나 유사한 자석이 상기 자기장 센싱 요소들(30a 내지 30h)에 근접하여 배치될 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 그래프(50)는 CVH 센싱 요소, 예를 들면, 도 1의 상기 CVH 센싱 요소(12) 주위의 CVH 수직형 홀 요소 위치 n의 단위들의 크기를 갖는 수평축을 가진다. 상기 그래프(50)는 또한 밀리볼트(millivolt)의 단위로 진폭 크기를 갖는 수직축을 가진다. 상기 수직 축은 상기 CVH 센싱 요소의 복수의 수직형 홀 요소들로부터의 출력 신호 레벨들을 나타낸다.
상기 그래프(50)는 45도의 방향을 가리키는 도 1의 상기 자기장으로 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(0)는 상기 x-축(20)을 따라 중심을 두며, 수직형 홀 요소(8)는 상기 y-축(22)을 따라 중심을 둔다. 예시적인 CVH 센싱 요소(12)에 있어서, 32개의 수직형 홀 요소 콘택들 및 대응되는 32개의 수직형 홀 요소들이 존재하며, 각 수직형 홀 요소는 복수의 수직형 홀 요소 콘택들, 예를 들면, 다섯 개의 콘택들을 가진다.
도 2에 있어서, 상기 신호(52)의 최대의 양의 피크(positive peak)는 위치(4)에서 중심을 갖는 수직형 홀 요소로부터 구현되며, 이는 도 1의 상기 자기장(16)과 정렬되어, 위치(4)에서 상기 수직형 홀 요소의 상기 수직형 홀 요소 콘택들(예를 들면, 다섯 개의 콘택들) 사이에서 인출된 라인이 상기 자기장에 수직이 된다. 상기 신호(52)의 최대의 음의 피크(negative peak)는 위치(20)에서 중심을 갖는 수직형 홀 요소로부터 구현되며, 이는 또한 위치(20)에서 상기 수직형 홀 요소의 상기 수직형 홀 요소 콘택들(예를 들면, 다섯 개의 콘택들) 사이에서 인출되는 라인이 상기 자기장에 수직이 된다. 상기 자기장(16)의 다른 각도들에서, 상기 신호의 피크들 및 제로 크로싱들(zero crossings)이 존재한다.
사인파(54)가 상기 신호(52)의 이상적인 행동을 보다 분명하게 나타내기 위해 제공된다. 상기 신호(52)는 수직형 홀 요소 오프셋들(offsets)로 인해 변화들을 가지며, 이는 각 요소의 오프셋 오류들(errors)에 따라 어느 정도 임의로 상기 사인파(54)에 대해 너무 높거나 너무 낮은 요소 출력 신호들을 야기하려는 경향이 있다. 상기 오프셋 신호 오류들은 바람직하지 않다.
도 1의 상기 CVH 센싱 요소(12)의 완전한 동작과 도 2의 상기 신호(52)의 발생은 2008년 5월 28일에 출원되고 PCT 공개 제WO 2008/145662호로 영문으로 공개되었으며, 여기에 참조로 포함되는 전술한 PCT 특허 출원 제PCT/EP2008/056517호(발명의 명칭："평면 내의 자기장의 방향을 측정하기 위한 자기장 센서"(Magnetic field sensor for measuring direction of a magnetic field in a plane))에 보다 상세하게 기재되어 있다.
PCT 특허 출원 제PCT/EP2008/056517호로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 각 수직형 홀 요소의 콘택들의 그룹들은 각 수직형 홀 요소로부터 초핑된(chopped) 출력 신호들을 방생시키도록 멀티플렉스(multiplex)되거나 초핑된 배열에 사용될 수 있다. 그 후에, 인접하는 수직형 홀 요소 콘택들의 새로운 그룹이 선택(즉, 새로운 수직형 홀 요소)된 수 있으며, 이는 이전의 그룹으로부터의 하나의 요소에 의해 오프셋(offset)될 수 있다. 상기 새로운 그룹은 다음의 그룹으로부터 다른 초핑된 출력 신호를 발생시키도록 멀티플렉스되거나 초핑된 배열에 사용될 수 있으며, 이러한 프로세스는 계속될 수 있다.
상기 신호(52)의 각 단계는 수직형 홀 요소 콘택들의 하나의 각 그룹으로부터, 즉, 하나의 각 수직형 홀 요소로부터 초핑된 출력 신호를 나타낸다. 그러나, 다른 실시예들에 있어서, 초핑(chopping)은 수행되지 않으며, 상기 신호(52)의 각 단계는 수직형 홀 요소 콘택들의 하나의 각 그룹으로부터, 즉, 하나의 각 수직형 홀 요소로부터 초핑되지 않은 출력 신호를 나타낸다. 따라서, 상기 그래프(52)는 상술한 수직형 홀 요소들의 그룹핑(grouping) 및 초핑을 갖거나 갖지 않는 CVH 출력 신호를 나타낸다.
전술한 PCT 특허 출원 제PCT/EP2008/056517호에 기재된 기술들을 이용하여, 상기 신호(52)의 위상(예를 들면, 신호(54)의 위상)이 발견될 수 있고 상기 CVH(12)에 대한 도 1의 자기장 센서(16)의 포인팅 방향을 확인하는 데 이용될 수 있는 점이 이해될 것이다.
이제 도 3을 참조하면, 자기장 센서(70)는 복수의 수직형 홀 요소들을 구비하는 CVH 센싱 요소(72)를 갖는 센싱 회로(sensing circuit)(71)를 포함하며, 각 수직형 홀 요소는 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹(예를 들면, 다섯 개의 수직형 홀 요소 콘택들)을 구비하지만, 다만 수직형 홀 요소 콘택(73)은 하나의 예이다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소(72)는 도 1a와 함께 기재되는 자기장 센싱 요소들의 그룹으로 대체된다.
자석(도시되지 않음)이 상기 CVH 센싱 요소(72)에 근접하여 배치될 수 있고, 대상체(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 상기 자석은 도 1의 상기 자석(14)과 동일하거나 유사할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 스위칭 회로(switching circuit)(74)는 상기 CVH 센싱 요소(72)로부터 CVH 차동 출력 신호(differential output signal)(72a, 72b)를 제공할 수 있다.
상기 CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)는 상기 CVH 센싱 요소(72) 주위에 차례로 취해진 순차적인 신호들로 구성되며, 여기서 각 출력 신호는 분리된 신호 패스(signal path) 상에서 발생되고, 상기 스위칭 회로(74)에 의해 상기 차동 출력 신호(72a, 72b)의 패스 내로 스위치된다. 도 2의 상기 신호(52)는 상기 차동 신호(72a, 72b)를 나타낼 수 있다. 그러므로, 상기 CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)는 차례로 취해진 CVH 출력 신호들의 스위치된 세트(xn＝x0 내지 xN-1)로서 나타내어질 수 있으며, 여기서 n은 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 수직형 홀 요소 위치(즉, 수직형 홀 요소를 형성하는 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹의 위치)와 동일하고, 여기서 N개의 이러한 위치들이 있다.
특정한 일 실시예에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소들(72) 내의 수직형 홀 요소들의 수(각기 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹을 포함하는)는 센싱 요소 위치들의 전체 수 N과 동일하다. 달리 말하면, 상기 CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)는 순차적인 출력 신호들로 구성될 수 있으며, 여기서 상기 CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)는 하나의 증가들에 의한 상기 CVH 센싱 요소(72)의 수직형 홀 요소들 주위의 상기 스위칭 회로(74) 단계들로서 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 상기 수직형 홀 요소들의 각각의 하나들과 관련되며, N은 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 수직형 홀 요소들의 수와 동일하다. 그러나, 다른 실시예들에 있어서, 상기 증가들은 하나의 수직형 홀 요소 보다 클 수 있고, 이 경우에 N은 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 수직형 홀 요소들의 수보다 작다.
특정한 일 실시예에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소(72)는 32개의 수직형 홀 요소들, 즉, N＝32를 가지며, 각 단계는 하나의 수직형 홀 요소 콘택 위치(즉, 하나의 수직형 홀 요소 위치)의 단계이다. 그러나, 다른 실시예들에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소(72) 내에 32개 이상이거나 그보다 적은 수직형 홀 요소들, 예를 들면 64개의 수직형 홀 요소들이 있을 수 있다. 또한, 수직형 홀 요소 위치들, n의 증가들은 하나의 수직형 홀 요소 콘택보다 클 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 다른 스위칭 회로(76)가 상술한 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 상기 수직형 홀 요소들의 그룹들의 "초핑(chopping)"을 제공할 수 있다. 초핑은 하나의 수직형 홀 요소를 형성하는 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹, 예를 들면, 다섯 개의 수직형 홀 요소 콘택들이 복수의 다른 연결 구성들 내의 전류 소스들(86)로 구동되며, 신호들이 상기 CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)를 발생시키는 다른 구성들 내의 상기 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹으로부터 수신되는 배열이 되는 것으로 이해될 것이다. 따라서, 각 수직형 홀 요소 위치 n에 따라, 상기 초핑 동안에 복수의 순차적인 출력 신호들이 존재할 수 있고, 이후에 상기 그룹은, 예를 들면, 하나의 수직형 홀 요소 콘택의 증가에 의해 새로운 그룹으로 증가된다.
상기 자기장 센서(70)는 클록 신호들(clock signals)(78a, 78b, 78c)을 제공하는 오실레이터(oscillator)(78)를 포함하며, 이들은 동일하거나 다른 주파수들을 가질 수 있다. 분주기(divider)(80)는 상기 클록 신호(78a)를 수신하도록 연결되고, 분주된 클록 신호(divided clock signal)(80a)를 발생시키도록 구성된다. 스위치 컨트롤 회로(switch control circuit)(82)는 상기 분주된 클록 신호(80a)를 수신하도록 연결되고 스위치 컨트롤 신호들(82a)을 발생시키도록 구성되며, 이들은 상기 CVH 센싱 요소(72) 주위의 시퀀스를 제어하고, 선택적으로는 전술한 방식들로 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 수직형 홀 요소들의 그룹들의 초핑을 제어하도록 상기 스위칭 회로들(74, 76)에 의해 수신될 수 있다.
상기 자기장 센서(70)는 상기 클록 신호(78c)를 수신하도록 연결되고, 여기서는 "각도 업데이트 클록(angle update clock)" 신호로도 언급되는 분주된 클록 신호(88a)를 발생시키도록 구성되는 분주기(88)를 포함할 수 있다.
상기 자기장 센서(70)는 상기 클록 신호(78b)를 수신하도록 연결되고 분주된 클록 신호(123a)를 발생시키도록 구성되는 분주기(123)를 포함할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 컨트롤 레지스터들(control registers)(108)은 다음에 보다 상세하게 설명하는 방식들로 상기 감지 회로(71)의 하나 또는 그 이상의 특성들을 제어할 수 있다.
상기 자기장 센서(70)는 또한 x-y 방향 성분 회로(direction component circuit)(90)를 포함한다. 상기 x-y 방향 성분 회로(90)는 상기 CVH 차동 출력 신호(72a, 72b)를 수신하도록 연결되는 증폭기(amplifier)(92)를 포함할 수 있다. 상기 증폭기(92)는 증폭된 신호(92a)를 발생시키도록 구성된다. 대역 통과 필터(bandpass filter)(94)는 상기 증폭된 신호(92a)를 수신하도록 연결되고 필터링된 신호(filtered signal)(94a)를 발생시키도록 구성된다. 비교기(comparator)(96)는, 히스테리시스(hysteresis)를 갖거나 갖지 않고, 상기 필터링된 신호(94a)를 수신하도록 구성된다. 상기 비교기(96)는 또한 한계 신호(threshold signal)(120)를 수신하도록 연결될 수 있다. 상기 비교기(96)는 상기 필터링된 신호(94a)와 상기 한계 신호(120)의 비교에 의해 발생되는 한계화된 신호(thresholded signal)(96a)를 생성하도록 구성된다.
상기 x-y 방향 성분 회로(90)는 또한 상기 분주된 클록 신호(88a)를 수신하도록 연결되는 증폭기(114)를 포함한다. 상기 증폭기(114)는 증폭된 신호(114a)를 발생시키도록 구성된다. 대역 통과 필터(116)는 상기 증폭된 신호(114a)를 수신하도록 연결되고 필터링된 신호(116a)를 발생시키도록 구성된다. 비교기(118)는, 히스테리시스를 갖거나 갖지 않고, 상기 필터링된 신호(116a)를 수신하도록 연결된다. 상기 비교기(118)는 또한 한계 신호(122)를 수신하도록 연결된다. 상기 비교기(118)는 상기 필터링된 신호(116a)와 상기 한계 신호(122)의 비교에 의해 한계화된 신호(118a)를 발생시키도록 구성된다.
상기 증폭기(114), 상기 대역 통과 필터(116) 및 상기 비교기(118)가 상기 증폭기(92), 상기 대역 통과 필터(94) 및 상기 비교기(96)로 구성되는 상기 회로 채널의 지연(delay)과 정합시키기 위해 분주된 클록 신호(88a)의 지연을 제공하는 점이 이해되어야 할 것이다. 상기 정합된 지연들은, 특히 상기 자기장 센서(70)의 온도 작동들 동안에 위상 정합(phase matching)을 제공한다.
계수기(counter)(98)는 유효 입력(enable input)에서 상기 한계화된 신호(96a)를 수신하고, 클록 입력(clock input)에서 상기 클록 신호(123a)를 수신하며, 리셋 입력(reset input)에서 상기 한계화된 신호(118a)를 수신하도록 연결될 수 있다.
상기 계수기(98)는 상기 한계화된 신호(96a)와 상기 한계화된 신호(118a) 사이의 위상 차이를 나타내는 계수를 갖는 위상 신호(98a)를 발생시키도록 구성된다. 상기 위상 신호(98a)는 비트-쉬프트된(bit-shifted) 신호(99a)를 제공하기 위해 상기 위상 신호(89a)를 비트 쉬프트하도록 구성되는 비트 쉬프트 회로(bit shift circuit)(99)에 의해 수신되며, 이는 제로 비트, 하나의 비트 또는 하나의 비트 이상에 의해 쉬프트될 수 있다.
상기 비트-쉬프트된 신호(99a)는 상기 분주된 클록 신호(88a) 상에 및 에지에 래치되는 래치(latch)(100)에 의해 수신된다. 상기 래치(100)는 여기서는 "x-y 방향 신호(direction signal)"로도 언급되는 래치된 신호(latched signal)(100a)를 발생시키도록 구성된다.
상기 래치된 신호(100a)가 상기 CVH 센싱 요소(72)에 의해 경험되는 상기 자기장의 각도의 방향 및 이에 따른 상기 자석과 대상체의 각도를 나타내는 값을 가지는 멀티-비트 디지털 신호인 점이 분명해질 것이다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 클록 신호들(78a 78b 78c)은 각기 약 30㎒의 초기 주파수를 가지고, 상기 분주된 클록 신호(80a)는 약 3㎒의 초기 주파수를 가지며, 상기 각도 업데이트 클록 신호(88a)는 약 30㎑의 초기 주파수를 가지고, 상기 분주된 클록 신호(123a)는 약 30㎒의 초기 주파수를 가진다. 그러나, 다른 실시예들에 있어서, 상기 초기 주파수들이 이들 주파수들 보다 높거나 낮을 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 분주기들(80, 88, 123)은 다른 초기 주파수들을 발생시키도록 다음에 보다 상세하게 설명하는 방식들로 사용자에 의해 프로그램될 수 있다.
다음의 논의로부터 상기 분주기들(80, 88, 123)의 분주비들(divide ratio)뿐만 아니라 상기 자기장 센서(70)의 다른 특성들이 상기 대상체의 검출된 회전의 속도에 따라 자동적으로 설정 또는 프로그램될 수 있는 점이 분명해질 것이다.
상기 x-y 방향 성분 회로(90)는 또한 다음에 보다 상세하게 설명하는 방식으로 상기 x-y 방향 성분 회로(90)의 하나 또는 그 이상의 특성들을 설정하는 데 사용되는 하나 또는 그 이상의 컨트롤 레지스터들(112)을 포함할 수 있다.
상기 자기장 센서(70)는 또한 러닝 히스토리 레지스터들(running history registers)(124)을 포함할 수 있다. 상기 러닝 히스토리 레지스터들(124)은 멀티 비트 쉬프트 레지스터(multi bit shift register)로서 배열되는 레지스터들(126a－126N)의 세트를 포함할 수 있다. 상기 x-y 각도 신호(100a)는 현재 각도(present angle) 레지스터(126a)에 의해 수신될 수 있고 현재 각도 값으로 저장될 수 있다. 상기 러닝 히스토리 레지스터들(124)은 상기 분주된 클록 신호(88a)(상기 각도 업데이트 클록 신호)에 의해 클록될 수 있다. 따라서, 상기 분주된 클록 신호(88a)의 각 클록으로써, 상기 현재 각도 레지스터(126a)에 저장된 상기 현재 각도 값이 상기 러닝 히스토리 레지스터들(124)을 통해 하향으로 쉬프트되어 이전 각도 값(prior angle value)이 되며, 상기 x-y 각도 신호(100a)의 새로운 현재 각도 값이 상기 현재 각도 레지스터(126a)에 저장된다.
상기 자기장 센서(70)는 또한 회로(132)를 포함할 수 있다. 다음에 보다 상세하게 기술하는 바와 같이, 상기 회로(132)는 상기 대상체의 회전의 속도를 나타내는 회전 속도 신호(138a), 그리고 선택적으로는 상기 CVH 센싱 요소(72)에 의해 센싱되는 대상체의 회전의 방향을 나타내는 방향 신호(144a)를 발생시키도록 구성된다.
이를 위하여, 상기 회로(132)는 속도 센싱 회로(speed sensing circuit)(134)를 포함할 수 있다. 상기 속도 센싱 회로(134)는 상기 러닝 히스토리 레지스터들(124)로부터 하나 또는 그 이상의 이전 각도 값들을 수신하도록 연결되는 스위칭 회로(132)를 포함할 수 있다. 상기 스위칭 회로(132)는 이전의 시간에서 상기 대상체의 회전 각도를 나타내는 선택된 이전 각도 값(132a)을 제공할 수 있다. 상기 속도 센싱 회로(134)는 또한 감산 회로(subtraction circuit)(136)를 포함할 수 있다. 상기 감산 회로(136)는 상기 현재 각도 레지스터(126a)로부터 현재 각도 값(128)을 수신하도록 연결된다. 상기 감산 회로(136)는 또한 상기 선택된 이전 각도 값(132a)을 수신하도록 연결된다. 다음에 보다 상세하게 기술하는 이유들을 위하여, 상기 감산 회로(136)는 또한 상기 방향 신호(144a) 및 크로싱 신호(crossing signal)(146a)를 수신하도록 연결된다.
상기 감산 회로(136)는 상기 현재 각도 값(128)으로부터 상기 이전 각도 값(132a)을 빼도록 동작할 수 있고, 차이가 상기 현재 각도 값(128) 및 상기 선택된 이전 각도 값(132a)이 저장되었던 시간들 사이의 상기 대상체의 회전의 각도가 된다. 따라서, 상기 감산 회로(136)는 상기 현재 각도 값(128) 및 상기 선택된 이전 각도 값(132a)이 저장되었던 시간들 사이의 상기 대상체의 회전의 각도를 나타내는 감산된 신호(subtracted signal)(136a)를 발생시킬 수 있다.
상기 속도 센싱 회로(134)는 또한 감산 회로(136)로부터 상기 감산된 신호(136a)를 수신하도록 연결되는 분주 회로(divide circuit)(138)를 더 포함할 수 있다. 타임 레지스터(time register)(140)는 시간 값을 유지할 수 있고 상기 시간 값(140a)을 상기 분주 회로(138)에 전달할 수 있다. 상기 분주 회로(138)는 상기 감산된 신호(136a)를 상기 시간 값(140a)으로 나눌 수 있어, 상기 회전 속도 신호(138a)를 도출한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 분주 회로는 단지 상기 감산된 신호(136a)를 비트 쉬프트시킨다.
상기 선택된 이전 각도 값(132a)을 발생시키도록 상기 러닝 히스토리 레지스터들(124)의 하나와 함께 상기 시간 값(140a)의 적절한 선택에 의해, 상기 회전 속도 신호(138a)가 임의의 원하는 회전 속도 단위들, 예를 들면, 분당 회전수(rpm)를 가질 수 있는 점이 이해될 수 있을 것이다. 상기 속도 센싱 회로(134)의 동작은, 본 발명의 양수인에게 양수되고 개시 사항들이 여기에 참조로 포함되는 2011년 4월 12일에 출원된 미국(US) 특허 출원 제13/084,745호(발명의 명칭："대상체의 회전의 각도 및 회전의 속도를 나타내는 출력 신호를 제공하는 자기장 센서"(A magnetic field sensor that provides an output signal representative of an angle of rotation and a speed of rotation of a target object))에 더 기술되어 있다.
상기 회로(132)는 또한 상기 현재 각도 값(128)을 수신하도록 연결되고 상기 이전 각도 값(132a)을 수신하도록 연결되는 방향 검출기(144)를 포함할 수 있다. 상기 방향 검출기(144)는 상기 CVH 센싱 요소(72)에 의해 감지되는 상기 대상체의 회전의 방향을 나타내는 상기 방향 신호(144a)를 발생시키도록 구성된다.
상기 이전 각도 값(132a)이 연속적인 동작 동안에 일부 이전의 시간에서 상기 대상체의 회전의 각도를 나타내는 값이 될 수 있는 점이 이해될 수 있을 것이다. 따라서, 상기 방향 신호(144a)는 상기 현재 각도 값(128)과 상기 이전 각도 값(132a)이 취해졌던 시간들 사이에서 상기 대상체의 회전의 방향의 나타낸다.
상기 회로(132)는 또한 상기 현재 각도 값(128)을 수신하도록 연결되며 상기 이전 각도 값(132a)을 수신하도록 연결되는 0도 또는 180도 검출기(146)를 포함할 수 있다.
상기 0도 또는 180도 검출기(146)는 상기 현재 각도 값(128)과 상기 이전 각도 값(132a)이 취해졌던 시간들 사이에서 발생된 0도들 및/또는 180도들을 통한 상기 대상체의 회전들의 크로싱들의 발생을 나타내는 크로싱 신호(146a)를 발생시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 감산 회로는 상기 방향 신호(144a) 및 상기 크로싱 신호(146a)를 수신하도록 연결될 수 있다. 상기 감산 회로에 의한 계산은 상기 현재 각도 값(128)과 상기 선택된 이전 각도 값(132a)의 차이로 간단해 질 수 있다. 그러나, 상기 현재 각도 값(128)과 상기 선택된 이전 각도 값(132a)의 시간들 사이에서 상기 대상체의 회전의 방향이 변화되는 경우, 그러면 상기 회전 속도의 계산이 변경되거나 오버라이드될 수 있다. 또한, 상기 회전 각도가 상기 현재 각도 값(128)과 상기 선택된 이전 각도 값(132a)의 시간들 사이에서 180도 또는 360도를 지나서 넘는 경우, 그러면 상기 회전 속도의 계산이 이러한 크로싱을 고려하여, 예를 들면, 상기 현재 각도 값 또는 상기 선택된 이전 각도 값의 하나를 이들이 감산되기 전에 반전시킴에 의해 변경될 수 있다.
컨트롤 레지스터(156)는 다음에 보다 상세하게 기술하는 방식들로 상기 회로(132)의 하나 또는 그 이상의 특성들을 제어할 수 있다.
상기 자기장 센서(70)는 또한 버스 인터페이스 회로(bus interface circuit)(160)를 포함할 수 있다. 상기 버스 인터페이스 회로(160)는 상기 x-y 각도 신호(100a) 및 상기 회전 속도 신호(138a)를 수신하도록 연결될 수 있다. 선택적으로는, 상기 버스 인터페이스 회로(160)는 상기 방향 신호(144a)를 수신하도록 연결될 수 있다. 이들 신호들 모두는 버스 구조(162)를 통해 사용자에게 전송될 수 있다.
"버스(bus)"라는 용어가 여기서 하나의 도체 혹은 복수의 도체들을 갖는 직렬 또는 병렬 버스를 기술하는 데 사용되는 점을 이해할 수 있을 것이다.
상기 버스 인터페이스 회로(160)는 표준 포맷(standard format), 예를 들면, SPI 포맷, SENT 포맷, PSI5 포맷 또는 I2C 포맷으로 다른 프로세서(도시되지 않음)와 통신하도록 상기 버스 인터페이스 구조(162)에 연결된다. 상기 버스 인터페이스 회로(160)는 상기 x-y 각도 신호(100a) 및 상기 회전 속도 신호(138a)를 다른 프로세서에 전송할 수 있다. 선택적으로는, 상기 버스 인터페이스 회로(160)는 상기 방향 신호(144a) 및/또는 회전수 계수(turns count) 신호(146a)를 다른 프로세서에 전송할 수 있다.
상기 버스 인터페이스 회로(160)는 또한 상기 버스 인터페이스 구조(162) 상의 다양한 컨트롤 데이터를 수신할 수 있다. 상기 버스 인터페이스 회로(160)는 상기 컨트롤 신호(160a)를 디코더 회로(decoder circuit)(162)에 전송할 수 있고, 이는 디코딩된 정보(162a)를 메인 컨트롤 레지스터들(main control registers)(164)에 전송할 수 있으며, 이는 상기 디코딩된 컨트롤 데이터를 저장할 수 있다. 상기 메인 컨트롤 레지스터들(164)은 모듈 컨트롤 신호(module control signal)(164a)를 상기 모듈들에 영향을 미치도록 상술한 바와 같은 다양한 모듈들 내의 상기 컨트롤 레지스터들(108, 112, 156)에 전송할 수 있다.
상기 자기장 센서(70)는 또한 상기 회전 속도 신호(138a)를 수신하도록 연결되고 상기 메인 컨트롤 레지스터(들)(164)에 연결되는 컨트롤 신호(170a)를 발생시키도록 구성되는 프로세서 또는 상태 기계(state machine)(170)를 포함할 수 있다. 상기 프로세서 또는 상태 기계(170)는 또한 상기 디코더(162)로부터 신호(162b)를 수신하도록 연결될 수 있다.
이러한 배열로써, 상기 메인 컨트롤 레지스터(들)(164)가 상기 버스 인터페이스(160)를 거쳐 상기 신호(162a)를 통해 및/또는 상기 프로세서/상태 기계(170)로부터의 상기 컨트롤 신호(170a)를 통해 프로그램될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 신호(162b)는, 예를 들면, 상기 버스 인터페이스 구조(162)를 통한 사용자의 컨트롤 하에서 단지 상기 프로세서/상태 기계(170)를 켜거나 끄는 데 이용된다.
동작에 있어서, 상기 프로세서 또는 상태 기계(170)는 상기 회전 속도 신호(138a)를 분석하도록 구성되고, 상기 컨트롤 레지스터들(108, 112, 156)의 하나 또는 그 이상에 전파됨에 따라 하나 또는 그 이상의 모듈들(71, 90, 132)을 특정 특성들을 제어하는 상기 메인 컨트롤 레지스터(들)(164)의 컨트롤 값들을 발생시키도록 구성된다.
제어될 수 있는 상기 모듈(71)의 특성들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 상기 오실레이터(78)의 주파수, 상기 분주기들(80, 88)의 분주비들 및 상기 스위치 컨트롤 회로(82)의 구성들을 포함할 수 있다. 상기 스위치 컨트롤 회로(82)의 구성들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 상기 스위칭 회로(76)를 통해 상기 CVH 센싱 요소(72)를 초프할 것인지 초프하지 않을 것인지, 그리고 상기 스위칭 회로(74)를 통해 샘플링된 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 수많은 양의 수직형 홀 요소들의 선택을 포함할 수 있다.
컨트롤될 수 있는 상기 모듈(90)의 특성들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 상기 대역 통과 필터들의 중심 주파수들 및/또는 대역폭들, 상기 한계 신호들(120, 122)의 값들, 상기 분주기(123)의 분주비, 상기 비트 쉬프트 회로(99)로 쉬프트되는 수많은 비트들, 그리고 상기 증폭기(92)의 이득(gain)(92)을 포함할 수 있다.
제어될 수 있는 상기 모듈(132)의 특성들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 상기 이전 각도 값(132a)을 제공하는 데 이용되는 상기 이전 각도 레지스터들(126b 내지 126N)의 하나를 선택하도록 상기 스위치(132)에 제공되는 선택 값, 그리고 상기 타임 레지스터(140)에 저장되는 시간 값을 포함할 수 있다.
일반적으로, 상기 회전 속도 신호(138a)에 의해 나타내지는 상기 대상체의 보다 높은 회전의 속도가 다음의 하나 또는 그 이상을 위해 바람직한 점을 이해할 수 있을 것이다. 상기 오실레이터(78)의 보다 높은 주파수, 상기 분주기들(80, 88)의 보다 낮은 분주비들, 상기 스위칭 회로(74)에 의한 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 보다 적은 수의 수직형 홀 요소들의 선택, 상기 대역 통과 필터들(94, 118) 모두를 위한 하나의 보다 높은 중심 주파수, 상기 분주기(123)의 보다 높은 분주비, 상기 비트 쉬프트 회로(99)에 의해 쉬프트되는 보다 많은 수의 비트들, 상기 증폭기(92)의 보다 높은 이득, 상기 러닝 히스토리 레지스터들(124) 내의 보다 위의(덜 지연되는) 이전 각도 레지스터들의 스위치(122)에 의한 선택, 또는 상기 타임 레지스터(140)에 저장되는 보다 작은 시간 값.
동작에 있어서, 상기 대상체가 보다 높은 속도도 회전할 때에 위에서 열거한 특성들의 일부의 변화에 따라, 상기 x-y 각도 신호(100a)가 보다 낮은 해상도, 즉 보다 작은 수의 비트들을 가질 것이다. 이러한 상태에 있어서, 상기 대상체의 보다 높은 회전 속도가 검출되는 경우, 상기 비트 쉬프트 회로(99)가 최대 유효(most significant) 비트, 즉 왼쪽으로 정렬된 디지털 값들의 소정의 위치를 구현하도록 상기 x-y 각도 신호(100a)의 디지털 값들을 조절할 수 있다. 최소 유효(least significant) 비트들은 0들로 채워질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 앞서 열거한 특성들은 거의 연속적인, 즉 많은 단계들을 갖는 방식으로 컨트롤될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에 있어서, 앞에서 열거한 특성들이 상기 센싱된 회전 속도 신호(138a)의 작은 수의 특정한 범위들에 따른 값을 가지도록 제어될 수 있다.
상기 자기장 센서(70)의 컨트롤 동작은 도 4 및 도 5와 함께 다음에 보다 상세하게 기술된다. 제어된 특성들의 예시적인 값들이 다음의 표 1에 기재되어 있다.
도 4가 상기 자기장 센서(70)(도 3) 내에, 예를 들면, 상기 프로세서 또는 상태 기계(170) 내에 실시될 수 있는 다음의 고려된 기술에 대응되는 흐름도를 나타내는 점이 이해되어야 할 것이다. 여기서는 "처리 블록들(processing blocks)"로 도시되는 사각형의 요소들(도 4에서 요소 (208)로 나타낸)은 컴퓨터 소프트웨어 명령들이나 명령들의 그룹들을 나타낸다. 여기서는 "판단 블록들(decision blocks)"로 도시되는 다이아몬드 형상의 요소들(도 4에서 요소(206)로 나타낸)은 컴퓨터 소프트웨어 명령들 또는 명령들의 그룹들을 나타내며, 이들은 상기 처리 블록들에 의해 나타내어진 상기 컴퓨터 소프트웨어 명령들의 실행에 영향을 미친다.
선택적으로는, 상기 처리 및 판단 블록들은 디지털 신호 프로세서 회로 또는 응용 주문형 집적 회로(ASIC)와 같은 기능적으로 동등한 회로들에 의해 수행되는 단계들을 나타낸다. 상기 흐름도들은 특정 프로그래밍 언어의 구문을 기술하는 것이 아니다. 오히려, 상기 흐름도들은 특정한 장치들이 요구되는 처리를 수행하기 위해 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 요구되는 기능적인 정보를 예시한다. 루프들(loops) 및 변수들의 초기화와 일시적인 변수들의 사용과 같은 많은 루틴 프로그램 요소들이 도시되지 않은 점에 주목해야 할 것이다. 여기서 다르게 나타내지 않는 한, 기재되는 블록들의 특정 배열은 단지 예시적인 것이며 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 변경될 수 있는 점이 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 인지할 수 있을 것이다. 따라서, 다르게 기재하지 않는 한, 다음에 설명되는 블록들은 가능한 경우에 상기 단계들이 임의의 편리하거나 원하는 순서로 수행될 수 있는 점을 뜻하는 순서에 따르지 않는다.
이제 도 4를 참조하면, 프로세스(200)는 도 3의 상기 자기장 센서(70)의 동작을 설명할 수 있다.
상기 프로세스(200)는 블록 202에서 시작되고, 여기서 자기장 센서, 예를 들면, 도 3의 상기 자기장 센서(70)가 초기화 될 수 있다. 즉, 상기 자기장 센서가 상기 대상체의 제1 회전 속도를 위해 적절한 자기장 센싱 특성들을 갖는 제1 모드로 설정될 수 있다. 도 4의 예에 있어서, 상기 제1 모드는 도 3의 상기 자기장 센서(70)의 동작의 가장 느린 모드이다. 그러나, 다른 실시예들에 있어서, 상기 제1 속도 모드는 상기 대상체의 임의의 절대적이거나 상대적인 회전 속도와 연관될 수 있다. 예를 들면, 다른 실시예들에 있어서, 상기 제1 속도 모드는 상기 자기장 센서의 보다 빠른 속도 모드가 될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 제1 속도 모드는 상기 자기장 센서의 중간 속도 모드가 될 수 있다.
블록 204에서, 상기 대상체의 회전의 각 속도가, 예를 들면 도 3의 상기 회전 속도 신호(138a) 내에 측정된 각 속도(angular speed) 값들을 발생시키도록, 예를 들면 도 3의 속도 센싱 회로(134)에 의해 측정된다.
블록 206에서, 상기 측정된 각 속도가 제1 소정의 각 속도 보다 작은 지가 결정된다. 블록 204에서 측정된 상기 각 속도가 상기 제1 소정의 각 속도 보다 작지 않을 경우, 그러면 상기 프로세스는 블록 208로 진행된다. 달리 말하면, 블록 204에서 측정된 상기 각 속도가 상기 제1 소정의 각 속도 보다 높을 경우, 그러면 상기 자기장 센서는 아래의 단계들에 의해, 도 3의 상기 프로세서 또는 상태 기계(170)에 의해 상기 자기장 센서(70)의 보다 빠른 동작이 가능하도록 조절될 수 있다.
블록 208에서, 상기 자기장 센서는 블록 202에서 설정된 상기 제1 각 속도 모드 보다 빠른 속도 동작을 위해 적합한 제2 각 속도 모드로 설정된다.
블록 210에서, 상기 각 속도가 상기 자기장 센서에 의해, 이제는 상기 제2 각 속도모드 내에 구성되는 상기 자기장 센서로 다시 측정된다.
블록 212에서, 블록 210에서 측정된 상기 각 속도가 제1 소정의 각 속도 및 제2 소정의 각 속도와 비교된다. 블록 212에서, 상기 측정된 각 속도가 상기 제1 소정의 각 속도와 상기 제2 소정의 각 속도 사이가 아닌 것으로 판단되는 경우, 그러면 상기 프로세스는 블록 214로 진행한다.
블록 214에서, 상기 자기장 센서는 블록 202에서 설정된 상기 제2 각 속도 보다 심지어 빠른 동작을 위해 적합한 제3 각 속도 모드로 설정된다.
블록 216에서, 상기 각 속도가 상기 자기장 센서에 의하지만, 이제는 상기 제3 각 속도 모드 내에 구성되는 상기 자기장 센서로 다시 측정된다.
블록 218에서, 블록 216에서 측정된 상기 각 속도가 상기 제2 소정의 각 속도 및 제3 소정의 각 속도와 비교된다. 블록 212에서, 상기 측정된 각 속도가 상기 제2 소정의 각 속도와 상기 제3 소정의 각 속도 사이가 아닌 것으로 판단되는 경우, 그러면 상기 프로세스는 블록 220으로 진행된다.
블록 220에서, 블록 216에서 측정된 상기 각 속도가 상기 제3 소정의 각 속도와 비교된다. 블록 220에서, 상기 측정된 각 속도가 상기 제3 소정의 각 속도 보다 크지 않을 경우, 그러면 상기 프로세스는 블록 224로 진행한다.
블록 224에서, 블록 216에서 측정된 상기 각 속도가 이제 상기 제1 소정의 각 속도 및 상기 제2 소정의 각 속도와 비교된다. 블록 224에서, 상기 측정된 각 속도가 상기 제1 소정의 각 속도와 상기 제2 소정의 각 속도 사이가 아닐 경우, 그러면 상기 프로세스는 블록 226으로 진행된다.
블록 226에서, 블록 216에서 측정된 상기 각 속도가 이제 상기 제1 소정의 각 속도와 비교된다. 블록 226에서, 상기 측정된 각 속도가 상기 제1 소정의 각 속도 보다 작지 않을 경우, 그러면 상기 프로세스는, 일부 실시예들에 있어서, 블록 228에서 오류 플래그(error flag)를 설정할 수 있고 블록 202로 돌아갈 수 있다.
블록 206에서, 블록 204에서 측정된 상기 각 속도가 상기 제1 소정의 각 속도 보다 작을 경우, 그러면 상기 프로세스는, 일부 실시예들에 있어서, 블록 230에서 상기 오류 플래그를 소거할 수 있고 블록 204로 돌아갈 수 있다.
블록 212에서, 블록 210에서 측정된 상기 각 속도가 상기 제1 소정의 각 속도와 상기 제2 소정의 각 속도 사이일 경우, 그러면 상기 프로세스는, 일부 실시예들에 있어서, 블록 232에서 상기 오류 플래그를 소거할 수 있고 블록 210으로 돌아갈 수 있다.
블록 218에서, 블록 216에서 측정된 상기 각 속도가 상기 제2 소정의 각 속도와 상기 제3 소정의 각 속도 사이일 경우, 그러면 상기 프로세스는, 일부 실시예들에 있어서, 블록 234에서 상기 오류 플래그를 소거할 수 있고, 블록 216으로 돌아갈 수 있다.
블록 220에서, 블록 216에서 측정된 상기 각 속도가 상기 제3 소정의 각 속도 보다 클 경우, 그러면 상기 프로세스는, 일부 실시예들에 있어서, 블록 234에서 상기 오류 플래그를 소거할 수 있고, 블록 216으로 돌아갈 수 있다.
블록 224에서, 블록 216에서 측정된 상기 각 속도가 상기 제1 소정의 각 속도와 상기 제2 소정의 각 속도 사이일 경우, 그러면 상기 프로세스는, 일부 실시예들에 있어서, 블록 236에서 상기 오류 플래그를 소거할 수 있고, 블록 208로 돌아갈 수 있다.
블록 226에서, 블록 216에서 측정된 상기 각 속도가 상기 제1 소정의 각 속도 보다 작을 경우, 그러면 상기 프로세스는, 일부 실시예들에 있어서, 블록 238에서 상기 오류 플래그를 소거할 수 있고, 블록 202로 돌아갈 수 있다.
상기 측정된 각 속도가 블록 206의 기준에 적합한 경우, 상기 프로세스가 블록 206에서 루프될 수 있는 점이 이해되어야할 것이다. 이와 유사하게, 상기 측정된 각 속도가 블록 212의 기준에 적합한 경우, 그러면 상기 프로세스는 블록 212에서 루프될 수 있다. 이와 유사하게, 상기 측정된 각 속도가 블록 218 또는 220의 기준에 적합한 경우, 그러면 상기 프로세스는 블록 218 또는 220에서 루프될 수 있다.
상술한 루프들의 임의의 것이 상기 자기장 센서가 각 속도 모드 하나, 각 속도 모드 둘 또는 각 속도 모드 셋의 특정한 하나를 유지하게 한다.
상기 프로세스(200)는 가장 느린 각 속도 모드에서 블록 202에서 시작되는 것으로 이해될 것이다. 다른 실시예들에 있어서, 유사한 프로세스가 가장 빠른 각 속도 모드에서 대신 시작될 수 있다. 또 다른 실시예들에 있어서, 유사한 프로세스가 중간 각 속도 모드에서 대신 시작될 수 있다.
동작의 세 개의 각 속도 모드들이 도시되지만, 다른 실시예들에 있어서, 세 개 이상의 또는 세 개보다 적은 동작의 각 속도 모드들이 존재할 수 있다. 세 개 이상의 또는 세 개보다 적은 동작의 각 속도 모드들을 수용하도록 상기 프로세스(200)를 어떻게 변경할 것인지가 이해될 것이다.
일부 실시예들에 있어서, 각 속도 모드 하나(one), 각 속도 모드 둘(two) 및 각 속도 모드 셋(three)에서 일 때, 상기 자기장 센서, 예를 들면, 도 3의 자기장 센서(70)는 다음 표 1에 열거한 특성들을 가질 수 있다. 표 1과 함께 다음에 열거되는 특성들은 상기 CVH 센싱 요소, 예를 들면, 도 3의 상기 CVH 센싱 요소(72)가 64개의 수직형 홀 요소들을 가지는 것으로 추정한다.
특성 도 3
기준 규격(des.)		 모드 하나 모드 둘 모드 셋
오실레이터 주파수 78 40.96 ㎒ 40.96 ㎒ 40.96 ㎒
분주비 80 32 4 2
분주비 88 8192 1024 512
초핑(y 또는 n) 76 y y y
64개 외의 수직형 홀 요소들의 선택된 수 74 64 64 32
CVH 주위의 각도 업데이트 당 회전의 수 n/a 4 4 4
대역 통과 필터 중심 주파수 94 5 ㎑ 40 ㎑ 80 ㎑
대역 통과 필터 중심 주파수 116 5 ㎑ 40 ㎑ 40 ㎑
분주비 123 1 1 1
비트 쉬프트 99 0 2 4
해상도(비트들) 12 10 8
속도 범위 0－500 rpm 500－7000 rpm 7000－14000 rpm
이제 도 5를 참조하면, 그래프(250)는 도 3의 상기 CVH 센싱 요소(72) 주위의 수직형 홀 요소 위치를 나타내는 단위들을 갖는 수평 축을 가진다. 예시적인 일 실시예에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 64개의 수직형 홀 요소 콘택들 및 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 대응하는 64개의 수직형 홀 요소들이 존재할 수 있다.
상기 그래프(250)는 또한 네 개의 다른 신호들(252, 254, 256, 258)에 대응하는 네 개의 다른 범위들 내의 볼트 단위들을 갖는 수직 축을 포함한다.
상기 신호(252)는 도 3의 클록 신호(80a)를 나타내고, 상기 CVH 센싱 요소(72) 내의 수직형 홀 요소들이 연속하여 샘플링되는 속도를 나타낸다.
상기 신호(254)는 도 3의 상기 분주된 클록 신호(88a)를 나타낸다. 상기 신호(256)는 도 3의 상기 증폭된 신호(92a)를 나타낸다. 상기 신호(258)는 도 3의 상기 필터링된 신호(94a)를 나타낸다.
상기 신호(256)로부터, 상기 CVH 센싱 요소(72)(도 3) 내의 상기 수직형 홀 요소들의 다른 하나들이 자기장의 존재 내일 때 0에 대하 다른 진폭들을 갖는 신호들을 제공하는 점을 볼 수 있다. 최대 부신호(negative signal)는 수직형 홀 요소 위치 번호 24에서 구현되고, 최대 정신호(positive signal)는 상기 CVH 센싱 요소(72)에 의해 센싱되는 자기장의 특정 방향을 위해 수직형 홀 요소 위치 번호 56에서 구현된다. 상기 신호(258)의 위상, 즉, 상기 최대 및 최소의 센싱 요소 위치는 상기 CVH 센싱 요소(72)(도 3)의 평면 내의 상기 CVH 센싱 요소(72)에 의해 겪는 상기 자기장의 성분의 방향의 각도와 관련된다. 따라서, 상기 자기장의 다른 각도들을 위하여, 상기 위상이 달라질 것이며, 상기 최대 및 최소(그리고 상기 제로 크로싱도)가 다른 수직형 홀 요소 위치들에 있을 것이다.
상기 신호(256)에 관하여, 상기 신호(256)의 불규칙한 오르내리는 운동들은 상기 CVH 센싱 요소(72)의 수직형 홀 요소들 사이에서 변화되는 DC 오프셋들을 나타낸다. 상기 오프셋 전압들은 바람직하지 않다.
상기 신호(258)의 크기(Bxy)는 상기 CVH 센싱 요소(104)의 평면 내의 도 3의 상기 CVH 센싱 요소(72)에 의해 겪는 상기 자기장의 성분의 크기를 나타낸다.
도시하지는 않았지만, 도 3의 상기 분주된 신호(123a)가 도 3의 상기 분주된 클록 신호(88a)(신호(254)) 보다 높은 주파수에 있을 갓이라는 점이 이해될 수 있을 것이다. 일반적으로, 상기 분주된 클록 신호들(123a, 88a)의 주파수들의 비는 상기 x-y 각도 신호(100a) 내의 최고의 해상도(비트들의 수)에 관련될 것이다. 따라서, 상기 두 클록 신호들의 주파수들의 1024：1의 비율이 상기 x-y 각도 신호(100a)의 대략 10-비트 해상도를 가져올 것이다.
상기 계수기(98)가 그가 수신하는 가장 높은 클록 주파수에 대응하는 한계를 가지는 점도 이해될 것이다. 또한 상기 자기장 센서(70)가 보다 빠르게 동작할수록 보다 많은 전력을 소비하려는 경향이 있는 점도 이해될 것이다.
상기 자기장 센서(70)의 주어진 구성을 위하여, 가까운 자기장, 즉 대상체의 회전 속도가 증가함에 따라, 상기 각도 위치와 회전 속도를 정확하게 추적하는 상기 CVH 센싱 요소(72)를 이용하는 상기 자기장 센서(70)의 능력이 회로 특성들의 임의의 세트를 위해 절충될 수 있다.
상기 자기장 센서(70)를 원하는 해상도를 구현하도록 요구되는 정도로 빠르게 동작시키는 것이 바람직하지만, 원하는 동작 전력에 의해 제한되고 상기 분주된 클록 신호(123a)의 최대 주파수에 의해 제한된다. 달리 말하면, 상기 분주된 클록 신호(80a)의 주파수가 응용을 위해 원하는 정도까지 높게 되도록 상기 자기장 센서(70)를 동작시키는 것이 바람직하지만, 너무 높을 경우에 이는 보다 낮은 해상도와 보다 높은 전력 소모를 가져올 수 있다.
도 4와 함께 상술한 상기 방법 및 도 1에 앞서 제시된 값들에 따라, 상기 분주된 클록 신호들(123a, 88a, 80a)의 주파수들 사이의 비율이 상기 대상체의 감지된 회전의 속도에 따라 변화될 수 있고, 상기 비율은 상기 자기장 센서(70)의 최고 해상도와 관련되는 점이 명백해질 것이다. 도 3의 상기 자기장 센서(70)의 다른 회로 특성들도 전술한 표 1에 제시된 값들에 따라 변화되거나 달라질 수 있다. 이러한 방식에 있어서, 상기 분주된 클록 신호(80a)는 낮은 전력을 야기하기에 충분히 낮지만 상기 회전하는 대상체를 적절하게 센싱하기에 충분히 빠른 주파수에서 유지될 수 있으며, 상기 분주된 클록 신호(123a)는 상기 계수기(98a)에 의해 요구되는 최대 클록 주파수 아래이지만, 최상의 해상도(비트들의 수)를 구현하도록 가능한 한 높게 유지될 수 있다.
일반적으로, 상기 신호들(156, 158)이 상기 센싱되는 대상체가 매우 많은 각도들을 통해 회전할 수 있기 전에 전체 사이클을 구현하도록 도 3의 상기 자기장 센서(70)를 충분히 빠르게 동작시키는 것이 바람직하다. 예를 들면, 특정한 일 실시예에 있어서, 상기 분주된 클록 신호(80a)는 10.24㎒의 주파수를 가지고, 상기 CVH 센싱 요소(72)는 64개의 수직 홀 요소들을 가지며, 상기 CVH 센싱 요소(72) 주위의 네 개의 샘플링 회전들이 평균화를 위하여 센싱된 각도 값을 발생시키도록 사용된다. 이러한 예시적인 배열로써, 상기 대상체의 각도는 25 마이크로초(㎲)의 시간들에 반응하여 판단될 수 있다.
상기 자기장 센서(70)의 전술한 예시적인 25 마이크로초의 반응 시간을 이용하여, 22,000의 분당 회전수로 회전하는 대상체는 약 9.16×10-3 회전들, 즉 25 마이크로초 내의 약 3도로만 회전할 수 있을 것이다.
상술한 예시적인 배치에 있어서, 상기 클록(123a)이 가능한 한 빠르게 선택되는 것은 합당하지만, 상기 계수기(98)가 동작할 수 없도록 너무 빠르지는 않다. 이러한 배열은 가장 높은 비트 해상도를 구현할 것이다. 상기 표 1에 나타낸 바와 같이 40.96㎒의 고정된 클록(123a)을 이용하여, 다른 클록들(80a, 88a)의 주파수들이 가장 높은 비트 해상도를 구현하기 위해 상기 분주기들(80, 88)에 의해 각기 선택될 수 있다.
전술한 회로들 및 기술들은 상기 자석 또는 상기 대상체의 각 회전 속도가 증가함에 따른 자기장 센서 회로부를 적절하게 자동적으로 조절함에 의해 이러한 성능의 열화를 다루므로, 정확한 각도 및 속도 정보가 여전히 제공될 수 있지만, 아마 보다 높은 대상의 회전 속도들에서 보다 낮은 해상도를 가질 것이다. 또한, 상술한 회로들 및 기술들은 회전하는 자석과 대상체의 회전 속도가 감소될 때에 상기 자기장 센서 회로부를 적절하게 자동적으로 조절하는 능력을 제공하므로, 정확하고 높은 해상도 각도 및 속도 정보가 보다 낮은 대상의 회전 속도들에서 상기 자기장 센서에 의해 제공된다. 상기 조절들은 상하로 상기 조절들이 상기 대상체의 회전 속도의 변화들을 고려할 수 있고 이에 따라 상기 회로들을 조절할 수 있는 점을 의미하는 동적(dynamic)이 된다.
앞에서의 논의가 예시적인 것으로서 상기 CVH 센싱 요소(72)를 사용하지만, 동일하거나 유사한 회로들 및 기술들이 임의의 자기장 센싱 요소들, 예를 들면 평면 내의 자기장의 방향의 센싱을 제공하도록 배열되는 분리된 수직 홀 요소들 또는 분리된 자기저항 요소들에 적용되는 점이 이해될 것이다.
여기서 언급되는 모든 참고 문헌들은 개시 사항들이 참조로 여기에 포함된다.
상술한 바에서는 본 발명의 범주에 속하는 다양한 개념들, 구조들 및 기술들을 예시하는 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 이들 개념들, 구조들 및 기술들을 포괄하는 다른 실시예들도 수행 가능한 점이 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 범주가 기술된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허 청구 범위의 사상과 범주에 의해 한정되는 것으로 이해되어야 할 것이다.

Claims (22)

  1. 물체의 위치를 감지하기 위한 자기장 센서에 있어서,
    제1 및 제2 평행 주요 표면들(major surfaces)을 갖는 반도체 기판을 포함하고;
    상기 반도체 기판 상에 배치되고, 복수의 자기장 센싱 요소들을 구비하는 센싱 회로(sensing circuit)를 포함하며, 상기 복수의 자기장 센싱 요소들은 상기 반도체 기판의 상기 제1 주요 표면에 평행한 x-y 평면 내의 방향 성분을 갖는 자기장에 반응하여 각각의 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 발생시키도록 구성되고, 상기 센싱 회로는 각기 하나 또는 그 이상의 센싱 회로 프로그램 가능 특성들을 갖는 하나 또는 그 이상의 센싱 회로 프로그램 가능 회로 요소들을 구비하며;
    상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 나타내는 제1 중간 신호(intermediate signal)를 수신하도록 연결되며, 상기 x-y 평면 내의 상기 자기장의 방향 성분의 각도를 나타내는 x-y 각도 신호를 발생시키도록 구성되는 x-y 방향 성분 회로(direction component circuit)를 포함하고, 상기 x-y 방향 성분 회로는 각기 하나 또는 그 이상의 x-y 방향 성분 회로 프로그램 가능 특성들을 갖는 하나 또는 그 이상의 x-y 방향 성분 회로 프로그램 가능 회로 요소들을 구비하며;
    상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 x-y 각도 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 물체의 회전 속도를 나타내는 회전 속도 신호를 발생시키도록 구성되는 회전 속도 센싱 회로(rotation speed sensing circuit)를 포함하고, 상기 회전 속도 센싱 회로는 각기 하나 또는 그 이상의 회전 속도 센싱 회로 프로그램 가능 특성들을 갖는 하나 또는 그 이상의 회전 속도 센싱 회로 프로그램 가능 회로 요소들을 구비하며;
    상기 반도체 기판 상에 배치되고, 상기 회전 속도 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 하나 또는 그 이상의 센싱 회로 프로그램 가능 특성들, 상기 하나 또는 그 이상의 x-y 방향 성분 회로 프로그램 가능 특성들, 또는 상기 하나 또는 그 이상의 회전 속도 센싱 회로 프로그램 가능 특성들의 선택되는 하나들을 프로그램하기 위해 상기 회전 속도 신호의 값에 따라 모듈 컨트롤 신호를 발생시키도록 구성되는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 자기장 센싱 요소들은 원형 수직 홀(CVH) 구조로 배열되며, 상기 복수의 자기장 센싱 요소들의 각각은 상기 반도체 기판 상의 공통 원형 주입 영역 상에 배열되는 상기 CVH 구조의 각각의 수직형 홀 요소(vertical Hall element)인 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 제1 시간에서 상기 x-y 각도 신호로부터 유도되는 현재 각도 값을 저장하도록 구성되며, 상기 제1 시간 이전의 제2 시간에서 상기 x-y 각도 신호의 이전 각도 값을 저장하도록 구성되는 복수의 메모리 레지스터들(memory registers)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 회전 속도 센싱 회로는,
    상기 현재 각도 값을 수신하도록 연결되고, 상기 이전 각도 값을 수신하도록 연결되며, 차이 값을 발생시키기 위해 상기 현재 각도 값을 나타내는 값과 상기 이전 각도 값을 나타내는 값 사이의 차이를 계산하도록 구성되는 감산 회로(subtraction circuit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 회전 속도 센싱 회로는,
    상기 차이 값을 수신하도록 연결되고, 시간 값을 수신하도록 연결되며, 상기 회전 속도 신호를 발생시키기 위해 상기 차이 값을 상기 시간 값으로 나누도록 구성되는 분주 회로(divide circuit)를 더 포함하며, 상기 하나 또는 그 이상의 회전 속도 센싱 회로 프로그램 가능 특성들은 상기 제1 시간 또는 상기 제1 시간의 적어도 하나를 포함하고, 상기 하나 또는 그 이상의 회전 속도 감지 회로 프로그램 가능 회로 요소들은 상기 시간 값을 나타내는 값 또는 상기 제2 시간을 나타내는 값의 적어도 하나를 수신하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 x-y 방향 성분 프로세서는,
    상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 나타내는 제2 중간 신호를 수신하도록 연결되고, 필터링된 신호(filtered signal)를 발생시키도록 구성되며, 중심 주파수 및 대역폭을 가지는 대역 통과 필터(bandpass filter);
    클록 신호(clock signal)를 수신하도록 연결되고 분주된 클록 신호를 발생시키도록 구성되며 분주비를 가지는 분주 회로; 및
    상기 필터링된 신호를 수신하도록 연결되고 상기 분주된 클록 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 신호를 제공하기 위해 상기 분주된 클록 신호의 위상을 상기 필터링된 신호의 위상과 비교하도록 구성되는 계수 회로(counting circuit)를 포함하며, 상기 하나 또는 그 이상의 x-y 방향 성분 회로 프로그램 가능 회로 요소들은 상기 중심 주파수를 나타내는 값, 상기 대역폭을 나타내는 값 또는 상기 분주비를 나타내는 값의 적어도 하나를 수신하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 x-y 방향 성분 프로세서는,
    상기 x-y 각도 신호를 나타내는 상기 신호를 수신하도록 연결되고 다량의 비트들에 의해 쉬프트된 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 상기 신호의 비트-쉬프트된 버전(bit-shifted version)을 발생시키도록 구성되는 비트 쉬프트 회로(bit shift circuit)를 더 포함하며, 상기 하나 또는 그 이상의 x-y 방향 성분 회로 프로그램 가능 특성들은 상기 다량의 비트들을 더 포함하고, 상기 하나 또는 그 이상의 x-y 방향 성분 회로 프로그램 가능 회로 요소들은 상기 다량의 비트들을 나타내는 값을 수신하도록 더 연결되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 센싱 회로는,
    클록 신호를 발생시키도록 구성되고 오실레이터 주파수(oscillator frequency)를 가지는 오실레이터;
    상기 클록 신호를 수신하도록 연결되고 분주된 클록 신호를 발생시키도록 구성되며 분주비를 가지는 분주 회로;
    바이어스 생성 회로(bias generating circuit); 및
    상기 분주된 클록 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 바이어스 생성 회로와 상기 원형 수직 홀(CVH) 구조의 상기 복수의 수직형 홀 요소들 사이에 연결되며 스위칭 회로 구성(switching circuit configuration)을 가지는 스위칭 회로를 더 포함하며, 상기 하나 또는 그 이상의 센싱 회로 프로그램 가능 특성들은 상기 오실레이터 주파수, 상기 분주비 또는 상기 스위칭 회로 구성의 적어도 하나를 포함하고, 상기 하나 또는 그 이상의 센싱 회로 프로그램 가능 회로 요소들은 상기 오실레이터 주파수를 나타내는 값, 상기 분주비를 나타내는 값 또는 상기 스위칭 회로 구성을 나타내는 값의 적어도 하나를 수신하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  9. 제 2 항에 있어서,
    버스 신호를 수신하도록 연결되고 상기 버스 신호에 따라 명령 신호를 발생시키도록 구성되는 버스 인터페이스 회로(bus interface circuit)를 더 포함하며, 상기 프로세서는 상기 명령 신호를 수신하도록 더 연결되고, 상기 명령 신호의 값에 따라 상기 하나 또는 그 이상의 센싱 회로 프로그램 가능 특성들, 상기 하나 또는 그 이상의 x-y 방향 성분 회로 프로그램 가능 특성들 또는 상기 하나 또는 그 이상의 회전 속도 센싱 회로 프로그램 가능 특성들의 선택되는 하나들을 프로그램하기 위해 상기 회전 속도 신호를 오버라이드(override)하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 복수의 수직형 홀 요소들의 각각은 상기 시퀀스 스위칭 회로에 연결되는 수직형 홀 요소의 각 그룹을 포함하며, 상기 시퀀스 스위칭 회로는 제1 시간에서 제1 수직형 홀 요소를 선택하고 다른 제2 시간에서 제2 수직형 홀 요소를 선택하도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  11. 제 15 항에 있어서, 초핑 회로(chopping circuit)를 더 포함하며, 수직형 홀 요소 콘택들의 각 그룹은 상기 초핑 회로에 의해 멀티플렉스(multiplex)되고, 상기 초핑 회로는 다른 시간에서 각 전류를 수신하기 위해 상기 수직혈 홀 요소 콘택들의 각 그룹의 상기 수직형 홀 요소 콘택들의 다른 하나들에 연결되게 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  12. 자기장 센서에 이용되는 방법에 있어서,
    상기 자기장 센서 내에서, 반도체 기판 상에 배치되는 대응하는 복수의 자기장 센싱 요소들로 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들은 x-y 평면 내에 방향 성분을 갖는 자기장에 반응하며;
    상기 자기장 센서 내에서, 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 나타내는 제1 중간 신호에 반응하여 상기 x-y 평면 내의 상기 방향 성분의 각도를 나타내는 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계를 포함하고;
    상기 자기장 센서 내에서, 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 신호에 반응하여 물체의 회전 속도를 나타내는 회전 속도 신호를 발생시키는 단계를 포함하며;
    상기 자기장 센서 내에서, 상기 회전 속도 신호의 값에 따라 상기 자기장 센서의 하나 또는 그 이상의 프로그램 가능 특성들을 프로그램하는 모듈 컨트롤 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 복수의 자기장 감지 요소들은 원형 수직 홀(CVH) 구조로서 배열되고, 상기 복수의 자기장 센싱 요소들의 각각은 상기 반도체 기판의 상기 제1 주요 표면 내의 공통 원형 주입 영역 상에 배치되는 상기 원형 수직 홀(CVH) 구조의 각각의 수직형 홀 요소인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 자기장 센서 내에서, 제1 시간에서 상기 x-y 각도 신호로부터 유도되는 현재 각도 값을 저장하는 단계; 및
    상기 자기장 센서 내에서, 상기 제1 시간 이전의 제2 시간에서 상기 x-y 각도 신호로부터 유도되는 이전 각도 값을 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 회전 속도 신호를 발생시키는 단계는,
    차이 값을 발생시키도록 상기 현재 각도 값을 나타내는 값과 상기 이전 각도 값을 나타내는 값 사이의 차이를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 회전 속도 신호를 발생시키는 단계는,
    상기 회전 속도 신호를 생성하도록 시간 값에 의해 상기 차이 값을 분주시키는 단계를 더 포함하고, 상기 모듈 컨트롤 신호를 발생시키는 단계는,
    상기 회전 속도 신호의 값에 따라, 상기 시간 값 또는 상기 제2 시간의 적어도 하나를 프로그램하기 위해 상기 시간 값을 나타내는 값 또는 상기 이전 각도 값이 저장되는 상기 제2 시간을 나타내는 값의 적어도 하나를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계는,
    필터링된 신호를 발생시키도록 상기 복수의 자기장 센싱 출력 신호들을 나타내는 제2 중간 신호를 필터링하는 단계를 포함하고, 상기 필터링하는 단계는 중심 주파수 및 대역폭을 가지며;
    상기 x-y 각도 신호를 나타내는 신호를 제공하도록 클록 신호의 위상과 상기 필터링된 신호의 위상을 비교하는 단계를 포함하고, 상기 콜록 신호는 클록 주파수를 가지며, 상기 모듈 컨트롤 신호를 발생시키는 단계는,
    상기 회전 속도 신호에 따라, 상기 중심 주파수, 상기 대역폭 및 상기 클록 주파수의 적어도 하나를 프로그램하기 위해 상기 중심 주파수를 나타내는 값, 상기 대역폭을 나타내는 값, 또는 상기 클록 주파수를 나타내는 값을 적어도 하나를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계는,
    비트들의 양에 의해 쉬프트되는 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 상기 신호의 비트-쉬프트된 버전을 제공하도록 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 상기 신호를 비트 쉬프팅하는 단계를 더 포함하며, 상기 모듈 컨트롤 신호를 발생시키는 단계는,
    상기 회전 속도 신호의 값에 따라, 상기 비트들의 양을 프로그램하기 위해 상기 양의 비트들을 나타내는 값을 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 13 항에 있어서, 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 발생시키는 단계는,
    클록 주파수를 가지는 클록 신호를 발생시키는 단계;
    상기 클록 신호로부터 분주비를 가지는 분주된 클록 신호를 발생시키는 단계;
    바이어스 신호를 발생시키는 단계; 및
    상기 자기장에 반응하여 출력 신호를 제공하도록 상기 바이어스 신호를 상기 원형 수직 홀(CVH) 구조의 복수의 수직형 홀 요소들에 스위칭하는 단계를 포함하고, 상기 스위칭하는 단계는 스위칭 구성을 가지며, 상기 모듈 컨트롤 신호를 발생시키는 단계는,
    상기 회전 속도 신호의 값에 따라, 상기 오실레이터 주파수, 상기 분주비 또는 상기 스위칭 구성의 적어도 하나를 프로그램하기 위해 상기 오실레이터 주파수, 상기 분주비를 나타내는 값, 또는 상기 스위칭 구성을 나타내는 값의 적어도 하나를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    버스 신호를 수신하는 단계;
    상기 버스 신호에 따라 명령 신호를 발생시키는 단계; 및
    상기 명령 신호에 따라 상기 하나 또는 그 이상의 센싱 회로 프로그램 가능 특성들, 상기 하나 또는 그 이상의 x-y 방향 성분 회로 프로그램 가능 특성들, 또는 상기 하나 또는 그 이상의 회전 속도 센싱 회로 프로그램 가능 특성들의 선택되는 하나들을 프로그램하도록 상기 회전 속도 신호를 오버라이딩(overriding)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 13 항에 있어서, 상기 복수의 수직형 홀 요소들의 각각은 수직형 홀 요소 콘택들의 각 그룹을 포함하며, 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 발생시키는 단계는,
    제1 시간에서 제1 수직형 홀 요소를 선택하는 단계 및 다른 제2 시간에서 제2 수직형 홀 요소를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 복수의 자기장 센싱 요소 출력 신호들을 발생시키는 단계는,
    수직형 홀 요소 콘택들의 각 그룹을 멀티플렉싱(multiplexing)하는 단계를 더 포함하며, 상기 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹들의 각각의 상기 수직형 홀 요소 콘택들의 다른 하나들이 다른 시간에서 각 전류를 수신하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
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