KR20150100747A - 다극 자석의 존재에서 원형 수직 홀 센싱 요소에 의해 발생되는 신호들을 처리하기 위한 회로들 및 방법들 - Google Patents

다극 자석의 존재에서 원형 수직 홀 센싱 요소에 의해 발생되는 신호들을 처리하기 위한 회로들 및 방법들 Download PDF

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Abstract

자기장 센서는 기판 내의 공통 주입 영역 상부에 배치되는 복수의 수직형 홀 요소들을 갖는 원형 수직 홀(CVH) 센싱 요소를 가진다. 상기 복수의 수직형 홀 요소들은 x-y 평면 내에 배치된다. 상기 자기장 센서는 x-y 평면에 평행한 평면 내에 배열되며, 일부 실시예들에서는 상기 x-y 평면 내에 배열되는 복수의 북극들 및 복수의 남극들도 갖는 다극 자석에 의해 발생되는 자기장에 반응한다. 대응하는 방법도 기재된다.

Description

다극 자석의 존재에서 원형 수직 홀 센싱 요소에 의해 발생되는 신호들을 처리하기 위한 회로들 및 방법들{CIRCUITS AND METHODS FOR PROCESSING SIGNALS GENERATED BY A CIRCULAR VERTICAL HALL (CVH) SENSING ELEMENT IN THE PRESENCE OF A MULTI-POLE MAGNET}
본 발명은 대체로 전자 회로들에 관한 것이며, 보다 상세하게는 향상된 신호를 제공하기에 추가적인 시간이 걸리지 않으면서 보다 높은 각도(또는 위치) 해상도로 향상된 출력 신호를 제공할 수 있는 다극 자석의 존재에 사용되는 원형 수직 홀(CVH) 센싱 요소를 갖는 전자 회로에 관한 것이다.
평면형 홀 요소들 및 수직형 홀 요소들은 자기장 센서들에 사용될 수 있는 알려진 형태들의 자기장 센싱 요소들이다. 평면형 홀 요소는 상부에 상기 평면형 홀 요소가 형성되는 기판의 표면에 직교하는 자기장에 반응하는 경향이 있다. 수직형 홀 요소는 상기 수직형 홀 요소가 상부에 형성되는 기판의 표면에 평행한 자기장에 반응하는 경향이 있다.
다른 유형들의 자기장 센싱 요소들도 알려져 있다. 예를 들면, 복수의 수직형 자기장 센싱 요소들을 포함하는 이른바 "원형 수직 홀(circular vertical Hall: CVH)" 센싱 요소가 알려져 있으며, 2008년 5월 28일에 출원되었고 PCT 특허 공개 제WO2008/145662호로 영어로 공개된 PCT 특허 출원 제PCT/EP2008/056517호(발명의 명칭: "평면 내의 자기장의 방향을 측정하기 위한 자기장 센서(Magnetic Field Sensor for Measuring Direction of a Magnetic Field in a Plane)")에 기재되어 있으며, 상기 특허 출원 및 특허 공개는 그 개시 사항들이 여기에 참조로 포함된다. 상기 CVH 센싱 요소는 기판의 공통 원형 주입 영역 상부에 배열되는 수직형 홀 요소들의 원형의 배치이다. 상기 CVH 센싱 요소는 상기 기판의 평면 내의 자기장의 방향(및 선택적으로는 강도)을 감지하는 데 이용될 수 있다.
통상적으로, 상기 CVH 센싱 요소 내의 상기 복수의 수직형 홀 요소들로부터의 모든 출력 신호들이 자기장의 방향을 결정하기 위해 요구된다. 또한 통상적으로, CVH 센싱 요소의 수직형 홀 요소들로부터의 출력 신호들은 연속하여 발생되고, 상기 CVH 센싱 요소로부터의 모든 출력 신호들을 발생시키는 데 필요한 상당한 양의 시간의 결과로 된다. 따라서, 상기 자기장의 방향의 결정은 상당한 양의 시간이 걸릴 수 있다.
다양한 변수들이 자기장 센싱 요소들의 성능을 특징짓는다. 이들 변수들은 상기 자기장 센싱 요소에 의해 감지되는 자기장의 변화에 반응하는 자기장 센싱 요소의 출력 신호의 변화인 감도 및 상기 자기장 센싱 요소의 출력 신호가 상기 자기장에 비례하는 방향으로 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.
CVH 센싱 요소의 성능을 특징짓는 다른 변수는 상기 CVH 센싱 요소 내의 수직형 홀 요소들로부터의 출력 신호들이 샘플링될 수 있는 속도이며, 이에 따라 자기장의 방향을 갖는 상기 속도가 확인될 수 있다. CVH 센싱 요소의 성능을 특징짓는 또 다른 변수는 상기 CVH 센싱 요소에 의해 보고될 수 있는 상기 자기장의 방향의 해상도(예를 들면, 각도의 스텝 크기)이다.
전술한 바와 같이, 상기 CVH 센싱 요소는 관련 회로들과 함께 자기장의 방향의 각도를 나타내는 출력 신호를 제공하도록 동작할 수 있다. 이에 따라, 후술하는 바와 같이, 자석이 이른바 "타겟 물체(target object)", 예를 들면, 엔진 내의 캠샤프트 상부에 배치되거나 그렇지 않으면 연결되는 경우, 상기 CVH 센싱 요소가 상기 타겟 물체의 회전의 각도 및/또는 회전 속도를 나타내는 출력 신호를 제공하는 데 사용될 수 있다.
전술한 이유들로 인하여, CVH 센싱 요소를 사용하는 자기장 센서는 얼마나 빠르게 상기 자기장 센서가 자기장의 방향, 즉 타겟 물체의 회전 각도 또는 회전 속도를 확인할 수 있는 지에 대한 한계를 가질 수 있다. 또한, 상기 자기장 센서는 너무 낮은 각도 해상도(너무 큰 각도 스텝 크기)를 제공할 수 있다. 일반적으로, 보다 높은 해상도를 제공하는 것이 가능할 수 있지만, 보다 많은 시간의 비용이 들 수 있다.
따라서, CVH 센싱 요소(또는 보다 일반적으로는 복수의 자기장 센싱 요소들)를 사용하며, 향상된 신호를 제공하는 데 추가적인 시간이 걸리지 않으면서 보다 높은 각도(또는 위치) 해상도를 갖는 향상된 출력 신호를 제공할 수 있는 자기장 센서를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명은 CVH 센싱 요소(또는 보다 일반적으로는 복수의 자기장 센싱 요소들)를 사용하며, 향상된 신호를 제공하는 데 추가적인 시간이 걸리지 않으면서 보다 높은 각도(또는 위치) 해상도를 갖는 향상된 출력 신호를 제공할 수 있는 자기장 센서를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 자기장 센서는 x-y 평면 내에 제1 표면을 가지는 반도체 기판을 포함한다. 상기 자기장 센서는 또한 복수의 수직형 홀 요소들로 이루어지는 CVH 센싱 요소를 포함한다. 각각의 상기 복수의 수직형 홀 요소들은 상기 반도체 기판의 제1 표면 내의 공통의 원형 주입 영역 상에 배열된다. 상기 복수의 수직형 홀 요소들은 상기 x-y 평면에 평행한 방향 성분을 가지는 자기장에 반응하여 복수의 x-y 출력 신호들을 발생시키도록 구성된다. 상기 CVH 센싱 요소는 상기 복수의 x-y 출력 신호들로 이루어지는 CVH 출력 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 자기장은 각기 상기 x-y 평면에 평행한 평면 내에 배치되고 각 북극이 적어도 하나의 남극에 근접하는 복수의 북극들 및 복수의 남극들을 가지는 다극 자석으로부터 생성된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 다음 측면들의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 다극 자석은 다극 링 자석을 포함하며, 상기 복수의 북극들 및 복수의 남극들은 상기 x-y 평면 내에 배치된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 링 자석은 x-y 평면에 직교하는 축에 대해 회전하도록 이동 가능하게 배치된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 다극 자석은 다극 라인 자석을 포함하며, 상기 복수의 북극들 및 복수의 남극들은 상기 x-y 평면 내에 배치된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 라인 자석은 상기 x-y 평면 내의 라인을 따라 이동하도록 이동 가능하게 배치된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소는 상기 x-y 평면 내의 라인을 따라 이동하도록 이동 가능하게 배치된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는,
상기 CVH 출력 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 다극 자석 및 상기 CVH 센싱 요소가 서로에 대해 회전함에 따라 상기 자기장의 방향 성분의 각도를 나타내는 x-y 각도 신호를 발생시키도록 구성되는 각도 센싱 회로(angle sensing circuit);
상기 x-y 각도 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 CVH 센싱 요소를 지나 이동하는 상기 다극 자석의 자극 쌍들 숫자의 카운트를 나타내는 카운트 신호(count signal)를 발생시키도록 구성되는 폴 페어 카운팅 모듈(pole pair counting module); 및
상기 x-y 각도 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 카운트 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 CVH 센싱 요소에 대한 상기 다극 자석의 위치를 나타내는 보간된 신호(interpolated signal)를 발생시키기 위해 상기 카운트 신호와 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 상기 신호를 결합하도록 구성되는 각도 보간 모듈(angle interpolation module)을 더 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 다극 자석은 다극 링 자석을 포함하며, 상기 복수의 북극들 및 복수의 남극들은 상기 x-y 평면 내에 배치된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 링 자석은 상기 x-y 평면에 직교하는 축에 대해 회전하도록 이동 가능하게 배치된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 다극 자석은 다극 라인 자석을 포함하며, 상기 복수의 북극들 및 복수의 남극들은 상기 x-y 평면 내에 배치된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 라인 자석은 상기 x-y 평면 내의 라인을 따라 이동하도록 이동 가능하게 배치된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소는 상기 x-y 평면 내의 라인을 따라 이동하도록 이동 가능하게 배치된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 보간된 신호는 상기 CVH 센싱 요소에 대한 상기 다극 자석의 위치의 제1 해상도를 제공하며, 상기 자기장 센서는,
적어도 하나의 북극 및 적어도 하나의 남극을 가지는 제2 다극 자석에 의해 발생되는 자기장에 반응하여 자기장 센싱 요소 출력 신호를 발생시키도록 구성되는 자기장 센싱 요소를 더 포함하고;
상기 자기장 센싱 요소 출력 신호를 수신하도록 연결되고 위치 신호를 발생시키도록 구성되는 전자 회로를 더 포함하며, 상기 위치 신호는 다른 제2 해상도로 상기 자기장 센싱 요소에 대한 상기 제2 다극 자석의 위치를 나타내고;
상기 보간된 신호 및 상기 위치 신호를 수신하도록 연결되고, 일부 시간들에서 상기 위치 신호를 나타내는 출력 신호를 발생시키도록 구성되며, 다른 시간들에서 상기 보간된 신호를 나타내는 출력 신호를 발생시키도록 구성되는 출력 프로토콜 모듈(output protocol module)을 더 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 위치를 센싱하는 방법은 CVH 센싱 요소로 x-y 평면에 평행한 방향 성분을 가지는 자기장에 반응하여 복수의 x-y 출력 신호들을 발생시키는 단계를 포함한다. 상기 CVH 센싱 요소는 상기 x-y 평면 내에 배치되는 복수의 수직형 홀 요소들로 이루어진다. 상기 자기장은 각기 상기 x-y 평면에 평행한 평면 내에 배치되고 각 북극이 적어도 하나의 남극에 근접하는 복수의 북극들 및 복수의 남극들을 가지는 다극 자석으로부터 생성된다. 상기 방법은 또한 상기 복수의 x-y 출력 신호들로 이루어지는 CVH 출력 신호를 발생시키는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은 다음 측면들의 하나 또는 그 이상을 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 다극 자석은 다극 링 자석을 포함하며, 상기 복수의 북극들 및 복수의 남극들은 상기 x-y 평면 내에 배치된다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 링 자석은 상기 x-y 평면에 직교하는 축에 대해 회전하도록 이동 가능하게 배치된다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 다극 자석은 다극 라인 자석을 포함하며, 상기 복수의 북극들 및 복수의 남극들은 상기 x-y 평면 내에 배치된다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 라인 자석은 상기 x-y 평면 내의 라인을 따라 이동하도록 이동 가능하게 배치된다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소는 상기 x-y 평면 내의 라인을 따라 이동하도록 이동 가능하게 배치된다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은,
상기 다극 자석 및 상기 CVH 센싱 요소 서로에 대해 이동함에 따라 상기 자기장의 방향 성분의 각도를 나타내는 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계;
상기 CVH 센싱 요소를 지나 이동하는 상기 다극 자석의 자극 쌍들의 숫자의 카운트를 나타내는 카운트 신호를 발생시키는 단계;
상기 카운트 신호를 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 신호와 결합하는 단계; 및
상기 결합하는 단계에 따라, 상기 CVH 센싱 요소에 대한 상기 다극 자석의 위치를 나타내는 보간된 신호를 발생시키는 단계를 더 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 다극 자석은 다극 링 자석을 포함하며, 상기 복수의 북극들 및 복수의 남극들은 상기 x-y 평면 내에 배치된다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 링 자석은 상기 x-y 평면에 직교하는 축에 대해 회전하도록 이동 가능하게 배치된다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 다극 자석은 다극 라인 자석을 포함하며, 상기 복수의 북극들 및 복수의 남극들은 상기 x-y 평면 내에 배치된다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 라인 자석은 상기 x-y 평면 내의 라인을 따라 이동하도록 이동 가능하게 배치된다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소는 상기 x-y 평면 내의 라인을 따라 이동하도록 이동 가능하게 배치된다.
상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 보간된 신호는 상기 CVH 센싱 요소에 대한 상기 다극 자석의 위치의 제1 해상도를 제공하며, 상기 방법은,
적어도 하나의 북극 및 적어도 하나의 남극을 가지는 제2 다극 자석에 의해 발생되는 자기장에 반응하여 자기장 센싱 요소 출력 신호를 발생시키는 단계;
다른 제2 해상도로 상기 자기장 센싱 요소에 대한 상기 제2 다극 자석의 위치를 나타내는 위치 신호를 발생시키는 단계; 및
일부 시간들에서 상기 위치 신호는 나타내는 출력 신호를 발생시키고, 다른 시간들에서 상기 보간된 신호를 나타내는 출력 신호를 발생시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 자기장 센서는 복수의 수직형 홀 요소들로 이루어지는 CVH 센싱 요소를 포함한다. 각각의 상기 복수의 수직형 홀 요소들은 반도체 기판의 제1 표면 내의 공통의 원형 주입 영역 상에 배열된다. 상기 복수의 수직형 홀 요소들은 x-y 평면에 평행한 방향 성분을 가지는 자기장에 반응하여 복수의 x-y 출력 신호들을 발생시키도록 구성된다. 상기 CVH 센싱 요소는 상기 복수의 x-y 출력 신호들로 이루어지는 CVH 출력 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 자기장 센서는 또한 제1 클록 신호(clock signal) 및 제2 클록 신호를 발생시키도록 구성되는 클록 발생기(clock generator)를 포함한다. 상기 자기장 센서는 또한 상기 CVH 출력 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 자기장의 방향 성분의 각도를 나타내는 x-y 각도 신호를 발생시키도록 구성되는 각도 센싱 회로를 포함한다. 상기 각도 센싱 회로는 제1 입력에서 상기 CVH 출력 신호를 수신하도록 연결되고, 제2 입력에서 상기 제1 클록 신호를 수신하도록 연결되는 멀티플렉서(multiplexer)를 구비한다, 상기 멀티플렉서는 일부 시간들에서 상기 CVH 출력 신호로 이루어지고 다른 시간들에서 상기 제1 클록 신호로 이루어지는 제1 멀티플렉스된(multiplexed) 출력 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 각도 센싱 회로는 상기 제1 멀티플렉스된 출력 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되고, 비교 신호를 발생시키도록 구성되는 비교기(comparator)를 더 구비한다. 상기 비교 신호는 일부 시간들에서 상기 CVH 출력 신호의 영교차들(zero crossings)을 나타내는 상태 전이들 및 다른 시간들에서 상기 제1 클록 신호의 상태 전이들을 나타내는 상태 전이들을 가진다. 상기 각도 센싱 회로는 상기 비교 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 제1 클록 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 제2 클록 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되는 카운터(counter)를 더 구비한다. 상기 카운터는 일부 시간들에서 제1 카운트 신호로 이루어지고 다른 시간들에서 제2 카운트 신호로 이루어지는 제2 멀티플렉스된 출력 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 각도 센싱 회로는 상기 제2 멀티플렉스된 출력 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 제1 카운트 신호 및 상기 제2 카운트 신호 사이의 차이로서 상기 x-y 각도 신호를 발생시키도록 구성되는 결합 모듈(combining module)을 더 구비한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 위치를 센싱하는 방법은 CVH 센싱 요소로 x-y 평면에 평행한 방향 성분을 가지는 자기장에 반응하여 복수의 x-y 출력 신호들을 발생시키는 단계를 포함한다. 상기 CVH 센싱 요소는 상기 복수의 x-y 출력 신호들로 이루어지는 CVH 출력 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 방법은 또한 제1 클록 신호 및 제2 클록 신호를 발생시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 자기장의 방향 성분의 각도를 나타내는 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계를 포함한다. 상기 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계는 일부 시간들에서 상기 CVH 출력 신호로 이루어지고, 다른 시간들에서 상기 제1 클록 신호로 이루어지는 제1 멀티플렉스된 출력 신호를 발생시키는 단계를 구비한다. 상기 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계는 상기 제1 멀티플렉스된 출력 신호로부터 비교 신호를 발생시키는 단계를 더 구비한다. 상기 비교 신호는 일부 시간들에서 상기 CVH 출력 신호의 영교차들을 나타내는 상태 전이들 및 다른 시간들에서 상기 제1 클록 신호의 상태 전이들을 나타내는 상태 전이들을 가진다. 상기 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계는 상기 비교 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 제1 클록 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 제2 클록 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되는 카운터로 제2 멀티플렉스된 출력 신호를 발생시키는 단계를 더 구비한다. 상기 제2 멀티플렉스된 출력 신호는 일부 시간들에서 제1 카운트 신호로 이루어지고, 다른 시간들에서 제2 카운트 신호로 이루어진다. 상기 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계는 상기 제1 카운트 신호 및 상기 제2 카운트 신호 사이의 차이로서 상기 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계를 더 구비한다.
전술한 자기장 센서 및 방법으로써, 두 회로 채널들로부터의 생성될 수 있는 위상 차이가 방지될 수 있으며, 보다 정확한 자기장 센서 및 방법이 구현된다.
전술한 본 발명의 특징들뿐만 아니라 본 발명 자체도 다음의 도면들의 상세한 설명으로부터 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이며, 첨부된 도면들에 있어서,
도 1은 타겟 물체에 연결되고, 원형 수직 홀(CVH) 센싱 요소 및 관련 전자 회로들이 상부에 배치되는 기판에 근접하는 2극 링 자석을 나타내는 도면이고,
도 2는 타겟 물체에 연결되고, 원형 수직 홀(CVH) 센싱 요소 및 관련 전자 회로들이 상부에 배치되는 기판에 근접하는 다극 링 자석을 나타내는 도면이며,
도 3은 도 2의 CVH 센싱 요소 및 관련 전자 회로에 대해 사용될 수 있는 경우와 같은 CVH 센싱 요소 및 관련 전자 회로의 블록도이고,
도 4는 도 2의 CVH 센싱 요소 및 관련 전자 회로들과 연관된 복수의 신호들을 나타내는 그래프이며,
도 5는 도 2의 CVH 센싱 요소 및 관련 전자 회로들과 연관된 다른 복수의 신호들을 나타내는 그래프이고,
도 6은 원형 수직 홀(CVH) 센싱 요소 및 관련 회로들이 상부에 배치되는 기판에 근접하는 다극 라인 자석을 나타내는 도면이다.
본 발명을 설명하기 전에, 일부 도입되는 개념들 및 용어들을 설명한다. 여기에 사용되는 바에 있어서, "센싱 요소(sensing element)"라는 용어는 주변 환경의 특성을 감지할 수 있는 다양한 유형들의 전자 요소들을 기술하는 데 사용된다. 예를 들면, 센싱 요소들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 압력 센싱 요소들, 온도 센싱 요소들, 동작(motion) 센싱 요소들, 광 센싱 요소들, 음향 센싱 요소들 및 자기장 센싱 요소들을 포함한다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "센서(sensor)"라는 용어는 센싱 요소 및 다른 구성 요소들을 포함하는 회로나 어셈블리를 기술하는 데 사용된다. 특히, 여기에 사용되는 바에 있어서, "자기장 센서(magnetic field sensor)"라는 용어는 자기장 센싱 요소 및 상기 자기장 센싱 요소에 연결되는 전자 기기들을 포함하는 회로나 어셈블리를 기술하는 데 사용된다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "자기장 센싱 요소(magnetic field sensing element)"라는 용어는 자기장을 감지할 수 있는 다양한 전자 요소들을 기술하는 데 사용된다. 상기 자기장 센싱 요소들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 홀 효과(Hall Effect) 요소들, 자기저항(magnetoresistance) 요소들 또는 자기트랜지스터(magnetotransistor)들을 포함할 수 있다. 알려진 바와 같이, 다른 유형들의 홀 효과 요소들, 예를 들면, 평면형 홀(planar Hall) 요소, 수직형 홀(vertical Hall) 요소 및 원형 홀(circular Hall) 요소가 존재한다. 또한, 알려진 바와 같이, 다른 형태들의 자기저항 요소들, 예를 들면, 거대 자기저항(GMR) 요소, 이방성 자기저항(AMR) 요소, 터널링 자기저항(TMR) 요소, 안티몬화인듐(InSb) 센서 그리고 자기 터널 접합(MTJ)이 존재한다.
알려진 바와 같이, 전술한 자기장 센싱 요소들의 일부는 상기 자기장 센싱 요소를 지지하는 기판에 대해 평행한 최대 감도의 축을 갖는 경향이 있고, 전술한 자기장 센싱 요소들의 다른 것들은 상기 자기장 센싱 요소를 지지하는 기판에 대해 직교하는 최대 감도의 축을 갖는 경향이 있다. 특히, 평면형 홀 요소들은 기판에 대해 직교하는 감도의 축들을 갖는 경향이 있는 반면, 자기저항 요소들과 수직형 홀 요소들(원형 수직 홀(circular vertical Hall: CVH) 센싱 요소들을 포함하여)은 기판에 대해 평행한 감도의 축들을 갖는 경향이 있다.
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, 통과하는 강자성 물품들, 예를 들면 링 자석의 자기 도메인들을 감지하는 회전 검출기, 그리고 자기장의 자기장 밀도를 감지하는 자기장 센서를 포함하는 다양한 응용들에 사용된다.
복수의 수직형 홀 자기장 센싱 요소들을 가지는 원형 수직 홀(CVH) 요소가 다음의 예들에서 기술되지만, 동일하거나 유사한 기술들과 회로들이 임의의 유형의 센싱 요소들 및 임의의 유형의 센서들에, 즉, 임의의 유형의 측정 장치들에 적용되는 점이 이해되어야 할 것이다. 특히, 유사한 회로들과 기술들이 CVH 구조로 배열되지 않은 복수의 분리된 수직형 홀 요소들에 적용된다.
도 1을 참조하면, 예시적인 위치 센싱 배치(position sensing arrangement)(10)는 북극(12a) 및 남극(12b)을 갖는 2극 링 자석(12)을 포함한다. 상기 링 자석(12)은 샤프트(shaft)(14)에 연결된다. 상기 샤프트(14)는 이에 대해 회전 또는 회전 위치를 감지하는 것을 원하는 이른바 "타겟 물체"이다.
자기장 센서(15)는 상기 링 자석(12)에 근접하여 배치되고, 예를 들면, 상기 링 자석(12)과 동일 평면 내에서 측면에 근접하여 배치되는 기판(16)을 포함한다.
원형 수직 홀(CVH) 센싱 요소 및 관련 전자 회로(18)는 상기 기판(16)의 표면상에 배치된다. 상기 기판(16)은 상기 CVH 센싱 요소 및 관련 전자 회로(18)와 함께 상기 링 자석(12)의 위치를 감지할 수 있는 자기장 센서(15)를 형성한다. 상기 자기장 센서(15)는 도 3과 함께 다음에 보다 상세하게 기술한다.
상기 CVH 센싱 요소 및 관련 전자 회로(18)가 상기 링 자석(12)의 회전의 각도를 나타내며 이에 따라 상기 타겟 물체(14)의 회전의 각도를 나타내는 출력 신호를 제공할 수 있는 점이 이해될 것이다.
상기 자기장 센서(15)는 대체로 링 자석(12) 및 상기 타겟 물체(14)의 삼백 육십도에 걸친 모든 완전한 회전에 대한 범위의 값들을 가지는 회전의 각도를 나타내는 출력 신호를 제공할 수 있다. 삼백 육십 보다 작은 각도에 걸친 상기 링 자석(12) 및 상기 타겟 물체(14)의 회전에 따라 동일한 범위의 값들이나 유사한 범위의 값들을 가지는 회전의 각도를 나타내는 상기 출력 신호를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이와 같은 장치는 회전의 각도의 보다 정밀한 표현을 제공할 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 다른 예시적인 위치 센싱 장치(30)는 그 북극(32a) 및 남극(32b)이 대표적인 복수의 북극들 및 복수의 남극들을 갖는 다극(multi-pole) 링 자석(32)을 포함한다. 상기 다극 링 자석(32)은 샤프트(34)인 타겟 물체(34)에 연결된다. 기판(36)은 상기 링 자석(32)에 근접하여 배치되며, 예를 들면, 상기 다극 링 자석(32)과 동일 평면 내에서 측면에 근접하여 배치된다.
자기장 센서(35)는 상기 링 자석(32)에 근접하여 배치되고, 예를 들면, 상기 링 자석(32)과 동일 평면 내에서 측부에 근접하여 배치되는 기판(36)을 포함한다.
CVH 센싱 요소 및 관련 전자 회로(38)는 기판(36)의 표면상에 배치된다. 상기 기판(36)은 상기 CVH 센싱 요소 및 관련 전자 회로(38)와 함께 상기 링 자석(32)의 위치를 감지할 수 있는 자기장 센서(35)를 형성한다. 상기 자기장 센서(35)는 도 3과 함께 다음에 보다 상세하게 기술된다.
상기 CVH 센싱 요소 및 관련 전자 회로(38)가 상기 다극 링 자석(32)의 회전의 각도를 나타내며, 이에 따라 상기 타겟 물체(34)의 회전의 각도를 나타내는 출력 신호를 제공할 수 있는 점이 이해될 것이다.
다음에 보다 상세하게 설명하는 이유들로 인하여, 상기 자기장 센서(35)는 대체로 도 1의 자기장 센서(15)와 비교하여, 삼백 육십 보다 작은 각도에 걸친 상기 링 자석(32) 및 상기 타겟 물체(34)의 회전의 각도를 나타내는 범위의 값들을 갖는 출력 신호를 제공할 수 있다. 따라서 상기 자기장 센서(35)는 회전의 각도의 보다 정확한 표현을 제공할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 자기장 센서(50)는 타겟 물체(53) 상의 다극 링 자석(51)에 반응한다. 상기 다극 링 자석(51)은 도 2의 다극 링 자석(32)과 동일하거나 유사할 수 있다. 상기 자기장 센서(50)는 도 2의 자기장 센서(35)와 동일하거나 유사할 수 있으며, 상기 링 자석(51)에 대해 동일한 상대적인 위치에 배치될 수 있다.
상기 자기장 센서(50)는 복수의 수직형 홀 요소들을 구비하는 CVH 센싱 요소(52)를 포함한다. 각각의 상기 복수의 수직형 홀 요소들은 반도체 기판(도시되지 않음)의 표면 내의 공통의 원형 주입 영역(implant region) 상부에 배열된다. 상기 기판은 또한 그 상부에 배치되는 상기 자기장 센서(50) 모두를 가질 수 있다. 상기 복수의 수직형 홀 요소들은 상기 x-y 평면에 평행한 시변(time-varying) 방향 성분을 갖는 자기장에 반응하여 각각의 복수의 x-y 출력 신호들을 발생시키도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 상기 자기장은 상기 x-y 평면 내의 시변 방향을 가질 수 있다.
상기 CVH 센싱 요소(52)는 상기 복수의 x-y 출력 신호들로 구성되는 CVH 출력 신호(52a)를 발생시키도록 구성된다. 상기 자기장은 각기 상기 x-y 평면에 평행한 평면 내에 배치되는 복수의 북극들 및 복수의 남극들을 갖는 상기 다극 자석(51)으로부터 기인하며, 각 북극은 적어도 하나의 남극에 근접한다. 일부 실시예들에서, 상기 다극 자석(51)은 타겟 물체(53)와 회전하도록 구성된다.
CVH 센싱 요소들은 알려져 있다. CVH 센싱 요소 구조 및 기능은, 예를 들면, 2008년 5월 28일에 출원되었고, PCT 특허 공개 제WO2008/145662호로 영어로 공개된 PCT 특허 출원 제PCT/EP2008/056517호(발명의 명칭: "평면 내의 자기장의 방향을 측정하기 위한 자기장 센서(Magnetic Field Sensor for Measuring Direction of a Magnetic Field in a Plane)")에 기재되어 있으며, 상기 출원 및 공개는 그 개시 사항들이 여기에 참조로 포함된다.
여기서는 상기 CVH 센싱 요소(52)가 복수의 수직형 홀 요소 콘택들, 예를 들면, 육십사 개의 콘택들을 가지는 것으로 기술하면 충분하다. 상기 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹들, 예를 들면, 다섯 개의 수직형 홀 요소 콘택들의 그룹들은 각기 상기 CVH 센싱 요소 내의 하나의 수직형 홀 요소를 나타낸다. 상기 CVH 센싱 요소(52) 내의 수직형 홀 요소는 인접하는 수직형 홀 요소와 일부 수직형 홀 요소 콘택들, 예를 들면, 네 개의 수직형 홀 요소 콘택들을 공규할 수 있다. 즉, 인접하는 수직형 홀 요소들은 네 개의 콘택들로 중첩될 수 있다.
초핑(chopping)은, 일부 시간들에서, 수직형 홀 요소 내의 상기 수직형 홀 요소 콘택들의 선택된 것들이 전류 소스들(54)에 의해 구동될 수 있고, 신호가 상기 수직형 홀 요소 내의 수직형 홀 요소 콘택들의 다른 선택될 것들에서 발생된 루 있는 기술로 알려져 있다. 다른 시간들에서, 상기 수직형 홀 요소 내의 수직형 홀 요소 콘택들의 다른 선택된 것들이 상기 전류 소스들(54)에 의해 구동될 수 있으며, 다른 신호가 상기 수직형 홀 요소 내의 수직형 홀 요소 콘택들의 또 다른 선택될 것들에서 발생될 수 있다. 예를 들면, 초핑 사이클 내에 주어진 수직형 홀 요소의 네 개의 이러한 초프된 배치들이 존재할 수 있다. 이후에, 다른 수직형 홀 요소가 선택될 수 있고, 네 개의 초핑 배치들이 다시 수행될 수 있고, 계속 그렇게 될 수 있다.
초핑은 여기서 선택적인 배치이다. 따라서, 상기 CVH 출력 신호(52a)는 초프된 샘플들 또는 초프되지 않은 샘플들을 가질 수 있다.
상기 자기장 센서(50)는 초핑으로 또는 초핑이 없이 상기 CVH 센싱 요소(52) 내의 수직형 홀 요소들 사이의 순서화(sequencing)를 제공하는 스위칭 회로(56)를 포함할 수 있다. 상기 스위칭 회로(56)는 클록(clock)(컨트롤) 신호(58a)에 의하여 스위치들 로직(58)을 갖는 발진기(oscillator)에 의해 제어될 수 있다.
상기 전류 소스들(54)은 상기 CVH 센싱 요소(52) 내의 상기 수직형 홀 요소들을 연속적이거나 병렬로 초핑으로 또는 초핑이 없이 구동시키도록 전류 신호들(54a)을 제공할 수 있다.
상기 발진기 및 스위치들 로직(58)은 또한 상기 CVH 출력 신호(52a)의 사이클 주파수과 동일한 사이클 주파수를 가지는 클록 신호(58b)를 발생시킬 수 있다. 상기 CVH 출력 신호(52a)의(및 상기 클록 신호(58b)의) 사이클 주파수는 상기 CVH 센싱 요소(52) 주위의 수직형 홀 요소 샘플들의 하나의 연속하는 사이클에 대응되는 주기를 가진다.
회로부(circuit section)(90)(여기서는 각도 센싱 회로(90)로도 언급된다)는 멀티플렉서(multiplexer)(62)를 포함할 수 있고, 이는 아날로그 멀티플렉서일 수 있으며, 상기 CVH 출력 신호(52a)를 수신하도록 연결되고 상기 클록 신호(58b)를 수신하도록 연결된다. 상기 CVH 출력 신호(52a)가 각 샘플이 상기 CVH 센싱 요소(52) 내의 수직형 홀 요소들의 하나로부터인 연속하는 아날로그 샘플들로 이루어진 아날로그 신호인 점이 명백해야 한다. 또한, 상기 클록 신호(58b)가 2상태(two state) 디지털 신호인 점이 분명해야 한다. 상기 멀티플렉서(62)는 상기 CVH 출력 신호(52a)의 선택된 하나 또는 다른 각각의 시간들에서 상기 클록 신호(58b)로서 출력 신호(62a)를 발생시키도록 구성된다.
상기 각도 센싱 회로(90)는 또한 상기 멀티플렉서(62)로부터 상기 출력 신호(62a)를 수신하도록 연결되고, 증폭된 신호(64a)를 발생시키도록 구성되는 차동 차이 증폭기(differential difference amplifier: DDA)를 포함할 수 있다.
상기 각도 센싱 회로(90)는 또한 상기 증폭된 신호(64a)를 수신하도록 연결되고 필터링된 신호(66a)를 발생시키도록 구성되는 대역 통과 필터(bandpass filter)(66)를 포함할 수 있다.
상기 각도 센싱 회로(90)는 또한 상기 필터링된 신호(66a)를 수신하도록 연결되고 비교 신호(68a)를 발생시키도록 구성되는 비교기(comparator)(68)를 포함할 수 있다. 상기 비교기(68)도 문턱 전압(도시되지 않음)을 수신하도록 연결된다.
상기 각도 센싱 회로(90)는 또한, 예를 들면, 가능 입력(enable input)에서 상기 비교 신호(68a)를 수신하도록 연결되고, 카운트(count) 신호(70a)를 발생시키도록 구성되는 카운터(counter)(70)를 포함할 수 있다.
상기 카운터(70)는 또한 클록 신호, 예를 들면 상기 클록 신호(58b)를, 예를 들면 리셋 입력에서 수신하고, 보다 높은 주파수 클록 신호, 예를 들면, 상기 클록 신호(58a)를 클록 입력에서 수신하도록 연결된다.
상기 각도 센싱 회로(90)는 또한 상기 카운트 신호(70a)를 수신하도록 연결되고 래치된(latched) 신호(71a)를 발생시키도록 구성되는 래치(latch)(71)를 포함할 수 있다.
상기 각도 센싱 회로(90)는 또한 상기 래치된 신호(71a)를 수신하도록 연결되는 결합 모듈(combining module)(72)을 포함할 수 있다 .
상기 래치(71)는 또한 래치 입력에서 상기 클록 신호(58b)를 수신하도록 연결된다. 보다 구체적으로는, 상기 래치(71)에 의해 수신되는 클록 신호(58b)는 상기 카운터(70)에 의해 수신되는 상기 클록 신호(58b)로부터 약간 지연된다.
동작 시에, 상기 각도 센싱 회로(90)는, 다른 시간들에서, 상기 CVH 센싱 요소 신호(52a) 및 상기 클록 신호(58b)를 별도로 처리한다. 따라서, 일부 시간들에서, 상기 CVH 출력 신호(52a)는 제1 카운트 값을 구현하도록 상기 DDA(64)에 의해 증폭되고, 상기 대역 통과 필터(66)에 의해 필터링되며, 상기 비교기(68)에 의해 비교되고, 상기 카운터(70)에 의해 카운트되며, 상기 래치(71)에 의해 래치된다. 다른 시간들에서, 상기 클록 신호(58b)는 제2 카운트 값을 구현하도록 상기 DDA(64)에 의해 증폭되고, 상기 대역 통과 필터(66)에 의해 필터링되며, 상기 비교기(68)에 의해 비교되고, 상기 카운터(70)에 의해 카운트되며, 상기 래치(71)에 의해 래치된다.
이러한 방식에 있어서, 일부 시간들에서, 즉 일부 신호 부분들에서, 상기 래치된 신호(71a)는 상기 CVH 출력 신호(52a)(상기 회로부(90)를 통과하는 위상 이동(phase shift)을 겪은 후) 및 상기 카운터(70)에 의해 수신되는 경우의 상기 클록 신호(58b) 사이에서 취해진 제1 위상 차이를 나타낸다. 다른 시간들에서, 즉 다른 신호 부분들에서, 상기 래치된 신호(71a)는 상기 클록 신호(58b)(상기 회로부(90)를 통과하는 위상 이동을 겪은 후) 및 상기 카운터에 수신되는 경우의 상기 클록 신호(58b) 사이에서 취해진 제2 위상 차이를 나타낸다.
상기 비교 모듈(72)은 상기 CVH 센싱 요소(52)의 평면(즉, x-y 평면) 내의 상기 CVH 센싱 요소(52) 에 의해 겪는 자기장의 방향을 나타내는 이른바 "x-y 각도 신호(angle signal)(72a)"를 발생시키기 위해 상기 제1 및 제2 위상 차이들 사이의 차이를 발생시키도록 구성된다. 일반적으로, 상기 CVH 센싱 요소(52)의 평면은 상기 CVH 센싱 요소(52)가 상부에 배치되는 기판의 주표면(major surface)이다.
공통 회로 채널을 이용함으로써, 상기 각도 센싱 회로(90)는
상기 CVH 센싱 요소 신호들(52a)을 위한 하나와 상기 클록 신호(58b)를 위한 다른 하나인 두 개의 분리된 채널들을 이용하여 존재할 수 있는 처리 채널들 사이의 위상 차이들을 제거한다. 상기 위상 차이들은 상기 자기장 센서(50) 내의, 즉 상기 x-y 각도 신호(72a) 내의 각도 에러로 직접적으로 해석될 수 있다. 따라서, 상기 제1 및 제2 위상 차이들 사이의 차이가 상기 각도 센싱 회로(90)에 의해 도입되는 위상 에러들 없이 상기 CVH 출력 신호(52a) 및 상기 클록 신호(58b) 사이의 위상 차이를 나타내는 점이 이해될 것이다.
도 1을 간략히 참조하면, 상기 링 자석(12)을 가짐으로써, 상기 CVH 센싱 요소 및 관련 전자 기기들(18)에 의해 감지되는 상기 자기장의 방향이 상기 링 자석(12) 및 상기 타겟 물체(14)의 모든 삼백 육십도 회전으로 삼백 육십도에 걸쳐 회전하는 점이 이해될 것이다.
다시 도 2를 간략히 참조하면, 상기 다극 링 자석(32)을 가짐으로써, 상기 CVH 센싱 요소 및 관련 전자 기기들(38)에 의해 겪는 상기 자기장의 방향이 상기 다극 링 자석(32) 및 상기 타겟 물체(34)의 삼백 육십도 회전들의 어느 것으로 삼백 육십도에 걸쳐 몇 회로 회전하는 점이 이해될 것이다.
도 3을 다시 참조하면, 상기 자기장 센서(50)는 상기 x-y 각도 신호(72a)를 수신하도록 연결되고, 보정된 x-y 각도 신호(73a)를 발생시키도록 구성되는 보정 모듈(correction module)(73)을 포함할 수 있다. 상기 보정 모듈(73)에 의해 적용되는 보정은, 예를 들면, 상기 타겟 물체에 대한 상기 자기장 센서(50)의 장착 각도에서의 에러를 나타내는, 예를 들면, 특정한 숫자의 각도가 될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 하나 또는 그 이상의 보정 값들이, 예를 들면, 사용자에 의해 상기 보정 모듈(73)로 공급될 수 있다. 상기 하나 또는 그 이상의 보정 값들은 상기 보정 모듈(73) 내에 저장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 보정 모듈은 상기 하나 또는 그 이상의 보정 값들을 저장하도록 비휘발성 메모리(도시되지 않음)를 포함한다. 따라서, 사용자는 상기 링 자석(51)의 영(zero)의 각도 기준 위치에 대한 상기 자기장 센서(50)의 장착 각도에 따라 보정되는 보정된 x-y 각도 신호(73a)를 제공하도록 상기 x-y 각도 신호(72a)를 보정할(예를 들면, 그 나타난 각도를 회전시킬) 수 있다. 상기 적용되는 보정이, 예를 들면, 일도로 작을 수 있거나, 예를 들면, 사십 오도로 클 수 있는 점이 인식되어야 한다.
일부 다른 실시예들에 있어서, 보정 모듈(73)은 존재하지 않는다.
상기 자기장 센서(50)는 또한 상기 보정된 x-y 각도 신호(73a)(또는 상기 x-y 각도 신호(72a))를 수신하도록 연결되고, 상기 CVH 센싱 요소(52)를 지나가는 상기 링 자석(51)의 자극 쌍들의 숫자의 카운트에 대응하는 폴 페어 카운트 신호(pole pair count signal)(74a)를 발생시키도록 구성되는 폴 페어 카운팅 모듈(pole pair counting module)(74)을 포함할 수 있다. 상기 폴 페어 카운팅 모듈(74)은 일부 최대값, 예를 들면, 넷까지 계상하고, 이후에 영으로 리셋되며, 다시 카운트를 시작하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 폴 페어 카운팅 모듈(74)은 또한 다음에 보다 상세하게 설명하는 다른 위치 신호(86a)를 수신하도록 연결된다.
상기 자기장 센서(50)는 또한 상기 보정된 x-y 각도 신호(73a)를 수신하도록 연결되고, 상기 폴 페어 카운트 신호(74a)를 수신하도록 연결되는 각도 보간 모듈(angle interpolation module)(76)을 포함할 수 있다. 상기 두 수신된 신호들을 이용하여, 상기 각도 보간 모듈(76)은 타겟 물체, 예를 들면, 상기 타겟 물체(53)의 위치, 즉 각도 위치를 나타내는 위치 신호(76a)를 발생시키도록 구성된다. 그러나, 상기 CVH 센싱 요소(52)에 의해 겪는 자기장은 상기 타겟 물체(34)의 각각의 회전들에 대해 몇 회의 회전들을 거친다. 상기 CVH 센싱 요소에 의해 겪는 상기 자기장의 회전들의 어떤 것이 적용 가능한 지를 확인하도록 상기 폴 페어 카운트 신호(74a)가 상기 각도 보간 모듈(76)에 의해 사용된다.
상기 자기장 센서(50)는 또한 상기 위치 신호(76a)를 수신하도록 연결되고, 다양한 표준 포맷들의 하나로 출력 신호(82a)를 발생시키도록 구성되는 출력 프로토콜 모듈(output protocol module)(82)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 출력 신호(82a)는 SENT 포맷, VDA 포맷, 펄스 폭 변조(PWM) 포맷, I2C 포맷 또는 임의의 직렬 혹은 병렬 포맷으로 될 수 있다.
상기 자기장 센서(50)는 또한 상기 위치 신호(76a)를 수신하도록 연결되고, 상기 타겟 물체(53)의 회전 속도를 나타내는 회전 속도 신호(78a)를 발생시키도록 구성되는 회전 속도 모듈(78)을 포함할 수 있다.
상기 자기장 센서(50)는 또한 상기 위치 신호(76a)를 수신하도록 연결되고, 상기 타겟 물체(53)의 회전의 방향을 나타내는 회전 방향 신호(80a)를 발생시키도록 구성되는 회전 방향 모듈(80)을 포함할 수 있다.
상기 출력 프로토콜 모듈(82)은 또한 상기 회전 속도 신호(78a) 및/또는 상기 회전 방향 신호(80a)를 수신하도록 연결될 수 있다. 상기 출력 프로토콜 모듈(82)은 모두 상기 출력 신호(82a) 내인 상기 회전 속도 신호(78a) 또는 상기 회전 방향 신호(80a)의 하나 또는 모두를 상기 위치 신호(76a)와 결합하도록 구성될 수 있다.
상기 자기장 센서는 또한 상기 위치 신호(76a)를 수신하도록 연결되는 시동 회로(startup circuit)(88)를 포함할 수 있다. 상기 시동 회로는 또한 다른 위치 센서(86)로부터 다른 위치 신호(86a)를 수신하도록 구성될 수 있다. 상기 다른 위치 센서는 여기서는 명료성을 위해 별도로 도시한 동일한 타겟 물체(53) 상에 배치되는 링 자석(84), 예를 들면, 2극 링 자석(84)에 반응할 수 있다. 상기 링 자석(84)은 도 1의 링 자석(12)과 동일하거나 유사할 수 있다.
상기 다른 위치 센서(86)는 임의의 유형의 위치 센서가 될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 다른 위치 센서(86)는 상기 자기장 센서(50)와 동일하지만, 상기 모듈들(73, 74, 76, 78, 80, 82)의 하나 또는 그 이상이 없다. 따라서, 상기 다른 위치 센서(86)는 상기 x-y 각도 신호(72a)와 같은 다른 위치 신호(86a)를 발생시키도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 링 자석(84) 및 상기 링 자석(51)은 연결된다. 예를 들면, 동일한 타겟 물체(53) 상에 축 방향으로 정렬되고 연결된다. 일부 실시예들에서, 다른 위치 센서(86)는 상기 CVH 센싱 요소(52)와 같은 다른 CVH 센싱 요소를 포함할 수 있고, 다른 보정 모듈(73)을 가지거나 가지지 않고 모두 상기 다른 CVH 센싱 요소에 연결되는 상기 회로들(54, 56, 58, 90)과 같은 다른 회로들과 함께 상기 자기장 센서(50) 내의 동일한 기판 상에 제조될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 상기 다른 위치 센서는 다른 기판 상에 및 상기 자기장 센서(50) 보다는 다른 집적 회로 패키지 내에 제조된다.
상기 시동 회로(88)는 상기 위치 신호(76a) 또는 상기 다른 위치 신호(86a)의 선택된 하나로 신호(88a)를 발생시키도록 구성된다. 동작 시에, 상기 시동 회로(88)는 상기 자기장 센서(50) 및 다른 위치 센서(86)의 시동(또는, 선택적으로는, 상기 타겟 물체(53)의 회전의 시작)에서 시작된 시간 간격 동안에 상기 출력 신호(82a)에 내장되는 상기 신호(88a)로 상기 다른 위치 신호(86a)를 제공할 수 있다. 이후에, 상기 시동 회로(88)는 상기 출력 신호(82a)에 내장되는 상기 신호(88a)로 상기 위치 신호(76a)를 제공할 수 있다. 상기 시동 회로(88)를 포함하는 실시예들에서, 상기 신호(76a)는 상기 출력 프로토콜 모듈(82)에 연결될 필요가 없다.
도 4 및 도 5와 함께 다음의 논의로부터 상기 위치 신호(86a)가 제1 해상도(디지털 비트들의 수)를 가질 수 있고, 상기 위치 신호(76a)가 상기 제2 해상도 보다 높은 다른 제2 해상도(디지털 비트들의 수)를 가질 수 있는 점이 이해될 것이다. 따라서, 일부 실시예들에서, 상기 자기장 센서(50)는 상기 자기장 센서(50)의 시동에 후속하는 시간 간격 동안에 상기 보다 낮은 제1 해상도로 상기 출력 신호(82a)를 제공할 수 있고, 그 후에 상기 보다 높은 제2 해상도로 상기 출력 신호(82a)를 제공할 수 있다.
또 다른 실시예들에 있어서, 상기 시동 회로(88)가 사용되지 않으며, 상기 위치 신호(76a) 및 상기 다른 위치 신호(86a) 모두가 상기 출력 프로토콜 회로(82)에 의해 수신되고, 모두가 항상 상기 출력 신호(82a)에 내장된다. 이들 실시예들에서, 상기 자기장 센서(50)는 동시에 양 해상도들을 갖는 내용으로 상기 출력 신호(82)를 제공할 수 있다.
상기 회전 속도 모듈(78) 및 상기 회전 방향 모듈(80)은 여기서 더 기술하지는 않는다. 상기 회전 속도 모듈(78) 및 상기 회전 방향 모듈(80)을 구현할 수 있는 회로들과 기술들은 2011년 4월 12일에 출원되었던 미국 특허 출원 제13/084,745호(발명의 명칭: "타겟 물체의 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 The Target Object)")에 기재되어 있고, 상기 출원은 그 개시 사항이 여기에 참조로 포함되며 본 출원의 양수인에게 양도되었다. 상기 회전 속도 모듈(78) 및 상기 회전 방향 모듈(80)을 구현하기 위한 다른 기술들도 가능하다.
이제 도 4를 참조하면, 그래프(100)는 도 3의 타겟 물체(53)의 회전 각도의 단위들로 크기를 나타낸 수평축을 포함한다. 상기 그래프(100)는 또한 임의의 단위들로 몇몇 크기를 나타내고 상기 그래프(100)의 우측의 내용으로 확인되는 수직축을 포함한다.
북극들 및 남극들(102)은, 즉 이들이 도 3의 자기장 센서(50)를 지남에 따라 상기 링 자석(51)의 각도 위치에 대한 도 3의 다극 링 자석(51)의 북극들 및 남극들을 나타낸다. 상기 북극들 및 남극들 모두가 상기 타겟 물체, 예를 들면, 도 3의 51의 삼백 육십도에 걸친 한 번의 회전에 따라 도 3의 자기장 센서(50)를 지나 회전하는 점이 이해될 것이다. 따라서, 상기 자기장 센서(50) 및 그 상부에 배치되는 상기 CVH 센싱 요소(52)는 상기 타겟 물체(53)보다 빠르게 회전하는 자기장을 겪는다.
신호(104)는 도 4의 북극들 및 남극들로 나타내는 상기 다극 링 자석(53)이 삼백 육십도에 걸쳐 회전함에 따라 도 3의 CVH 센싱 요소(52)에 의해 겪는 자기장을 나타낸다.
신호(106)는 도 3의 x-y 각도 신호(72a)를 나타낸다. 상술한 바와 같이, 상기 x-y 각도 신호(72a)는 다중 비트 디지털 신호이다. 상기 신호(106)는 상기 x-y 각도 신호(72a)의 아날로그 표현이다. 상기 신호(106) 또한 도 3의 보정된 x-y 각도 신호(73a)를 나타낼 수 있는 점이 인식될 것이다.
상기 신호(106)는 상기 신호(104)의 복수의 사이클들에 대응되는 복수의 사이클들(106a－106d)을 가진다. 상기 신호(106)는 상기 회전 각도, 즉 도 3의 타겟 물체(53)의 회전 각도를 나타내지만, 모호성을 가진다. 상기 신호(106)의 각각의 사이클들(106a－106d)은 감지된 자기장의 회전의 영(0)부터 삼백 육십도를 가리키는 값들의 전체 범위들을 나타낼 수 있다.
상기 신호(106)는 제1 각도 해상도를 나타내는 제1 숫자의 디지털 비트들을 가질 수 있다. 상기 제1 각도 해상도가 삼백 육십도에 걸친 자기장 회전에 적용되고, 이에 따라 상기 제1 각도 해상도가 도 1의 장치에 의해서 및 상기 링 자석(84)의 하나의 자극 쌍에 반응하여 도 3의 다른 위치 센서(86)에 의해서도 구현될 수 있는 경우와 동일한 점이 인식될 것이다.
신호(108)는 도 3의 폴 페어 카운트 신호(74a)를 나타낸다. 상술한 바와 같이, 상기 폴 페어 카운트 신호(74a)는 다중 비트 디지털 신호이다. 상기 신호(108)는 상기 폴 페어 카운트 신호(74a)의 아날로그 표현이다.
상기 신호(108)는 상기 신호(104)의 복수의 사이클들의 카운트들에 대응되는 복수의 단계들(108a－108d), 즉 값들의 변화들을 가진다.
신호(110)는 도 3의 위치 신호(76a)를 나타낸다. 이해될 수 있는 바와 같이, 상기 각도 보간 모듈(76)은 상기 신호(108)에 의해 카운트되는 상기 자극 쌍들의 어느 것이 상기 신호(106)의 사이클들의 어느 것과 연관되는 지를 확인할 수 있다. 본질적으로, 이러한 정보로써, 상기 각도 보간 모듈(76)은 상기 신호(106)를 상기 신호(110)로 재구성할 수 있고, 상기 신호(106)의 각도 위치 모호성을 제거한다.
상기 신호(110)는 제2 숫자의 디지털 비트들을 가질 수 있으며, 이는 상기 신호(106)의 제1 숫자의 비트들에 의해 제공되는 상기 제1 해상도보다 높은 해상도를 제공할 수 있다. 상기 신호(106)가 네 개의 사이클들을 가지는 상기 그래프(100)에 의해 나타나는 예시적인 배치에 있어서, 상기 신호(110)의 제2 해상도는 상기 신호(106)의 제1 해상도의 네 배가 될 수 있다. 즉, 상기 신호(110)는 상기 신호(106)보다 두 배 이상의 디지털 비트들을 가질 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 그래프(120)는 도 2의 타겟 물체(34)의 회전 각도의 단위들로 크기를 나타낸 수평축을 가진다. 상기 그래프(120)는 또한 임의의 단위들로 몇몇 크기를 나타내고 상기 그래프(100)의 우측의 내용으로 확인되는 수직축을 가진다.
북극 및 남극들(124)은, 즉 이들이 도 3의 CVH 센싱 요소(52)를 지남에 따라 상기 링 자석(32)의 각도 위치에 대한 도 3의 다극 링 자석(51)의 북극들 및 남극들을 나타낸다. 상기 복수의 북극들 및 남극들 모두가 도 3의 타겟 물체(53)의 삼백 육십도에 걸친 한 번의 회전에 따라 도 3의 CVH 센싱 요소(52)를 지나 회전하는 점이 이해될 것이다.
북극 및 남극(122)은 도 3의 다른 위치 센서(86)가 반응하는 도 3의 2극 링 자석(84)의 북극들 및 남극들을 나타낸다.
신호(128)는 도 4의 신호(104)와 비교될 수 있다. 복수의 사이클들(130a－130d)을 가지는 신호(130)는 도 4의 신호(106)와 비교될 수 있다. 복수의 사이클들(108a－108d)을 가지는 신호(132)는 도 4의 신호(108)와 비교될 수 있다. 신호(134)는 도 4의 신호(110)와 비교될 수 있다.
신호(126)는 상기 북극들 및 남극들(122)과 같이 상기 링 자석(84)의 북극들 및 남극들에 반응하여 도 3의 다른 자기장 센서(86)에 의해 겪는 자기장을 나타낸다.
도 3의 다른 자기장 센서(86)는 도 5의 신호(130)의 사이클들의 하나와 같지만, 도 3의 타겟 물체(53)의 영도로부터 삼백 육십도까지의 회전의 하나의 사이클만으로 연장되는 도 3의 다른 위치 신호(86a)를 발생시킨다. 이러한 신호는 상기 그래프(120)에 도시되지 않지만, 쉽게 이해될 것이다.
상기 신호(134)(즉, 도 3의 위치 신호(76a))는 상기 다른 위치 신호(86a)의 해상도보다 큰 보다 높은 제2 해상도를 구현한다.
이제 도 6을 참조하면, 다른 예시적인 위치 센싱 배치(150)는 그 북극(152a) 및 남극(152b)이 대표적인 복수의 북극들 및 남극들을 갖는 다극 라인 자석(line magnet)(152)을 포함한다. 상기 라인 자석(152)은 이동이나 선형 위치를 감지가 요구되는 경우에 타겟 물체(도시되지 않음)에 연결된다.
상기 다극 라인 자석(152) 및 상기 타겟 물체는 방향(158) 또는 대향하는 방향으로 이동하도록 배치될 수 있다.
자기장 센서(153)는 상기 북극들 및 남극들 사이에 존재하는 자기력선들과 동일한 평면 내에 상기 다극 라인 자석(152)에 근접하여 배치되는 기판(154)을 포함한다.
CVH 센싱 요소 및 관련 전자 회로(156)는 기판(154)의 표면상에 배치된다. 상기 자기장 센서(153)는 도 3의 자기장 센서(50)와 동일하거나 유사할 수 있다.
상기 자기장 센서(153)가 상기 다극 라인 자석(152)의 선형 위치를 나타내며, 이에 따라 상기 다극 라인 자석이 연결되는 상기 타겟 물체(도시되지 않음)의 선형 위치를 나타내는 출력 신호를 제공할 수 있는 점이 이해될 것이다.
상기 자기장 센서의 동작은 도 3 및 도 4와 함께 앞서의 논의로부터 이해될 것이다.
상술한 배치들과 같이, 상기 자기장 센서(153)가 CVH 센싱 요소를 구비하여 이용되는 종래 기술들에 의해 제공되는 경우 보다 높은 해상도로 상기 타겟 물체(도시되지 않음)의 위치를 확인할 수 있는 점이 인식되어야 할 것이다.
여기서 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 범주가 설시된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허 청구 범위의 사상과 범주에 의해 한정되는 것으로 이해되어야 할 것이다.

Claims (28)

  1. x-y 평면 내에 제1 표면을 가지는 반도체 기판; 및
    복수의 수직형 홀 요소들(vertical Hall elements)로 구성되는 원형 수직 홀(CVH) 센싱 요소를 포함하며, 각각의 상기 복수의 수직형 홀 요소들은 상기 반도체 기판의 제1 표면 내의 공통의 원형 주입 영역 상에 배열되고, 상기 복수의 수직형 홀 요소들은 상기 x-y 평면에 평행한 방향 성분을 가지는 자기장에 반응하여 복수의 x-y 출력 신호들을 발생시키도록 구성되며, 상기 CVH 센싱 요소는 상기 복수의 x-y 출력 신호들로 이루어지는 CVH 출력 신호를 발생시키도록 구성되고, 상기 자기장은 각기 상기 x-y 평면에 평행한 평면 내에 배치되고 각 북극이 적어도 하나의 남극에 근접하는 복수의 북극들 및 복수의 남극들을 가지는 다극 자석으로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 다극 자석은 다극 링 자석을 포함하며, 상기 복수의 북극들 및 복수의 남극들은 상기 x-y 평면 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 링 자석은 x-y 평면에 직교하는 축에 대해 회전하도록 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 다극 자석은 다극 라인 자석을 포함하며, 상기 복수의 북극들 및 복수의 남극들은 상기 x-y 평면 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 라인 자석은 상기 x-y 평면 내의 라인을 따라 이동하도록 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소는 상기 x-y 평면 내의 라인을 따라 이동하도록 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 CVH 출력 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 다극 자석 및 상기 CVH 센싱 요소가 서로에 대해 회전함에 따라 상기 자기장의 방향 성분의 각도를 나타내는 x-y 각도 신호를 발생시키도록 구성되는 각도 센싱 회로(angle sensing circuit);
    상기 x-y 각도 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 CVH 센싱 요소를 지나 이동하는 상기 다극 자석의 자극 쌍들 숫자의 카운트를 나타내는 카운트 신호(count signal)를 발생시키도록 구성되는 폴 페어 카운팅 모듈(pole pair counting module); 및
    상기 x-y 각도 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 카운트 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 CVH 센싱 요소에 대한 상기 다극 자석의 위치를 나타내는 보간된 신호(interpolated signal)를 발생시키기 위해 상기 카운트 신호와 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 상기 신호를 결합하도록 구성되는 각도 보간 모듈(angle interpolation module)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 다극 자석은 다극 링 자석을 포함하며, 상기 복수의 북극들 및 복수의 남극들은 상기 x-y 평면 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 링 자석은 상기 x-y 평면에 직교하는 축에 대해 회전하도록 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 다극 자석은 다극 라인 자석을 포함하며, 상기 복수의 북극들 및 복수의 남극들은 상기 x-y 평면 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 라인 자석은 상기 x-y 평면 내의 라인을 따라 이동하도록 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소는 상기 x-y 평면 내의 라인을 따라 이동하도록 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  13. 제 7 항에 있어서, 상기 보간된 신호는 상기 CVH 센싱 요소에 대한 상기 다극 자석의 위치의 제1 해상도를 제공하며, 상기 자기장 센서는,
    적어도 하나의 북극 및 적어도 하나의 남극을 가지는 제2 다극 자석에 의해 발생되는 자기장에 반응하여 자기장 센싱 요소 출력 신호를 발생시키도록 구성되는 자기장 센싱 요소를 더 포함하고;
    상기 자기장 센싱 요소 출력 신호를 수신하도록 연결되고 위치 신호를 발생시키도록 구성되는 전자 회로를 더 포함하며, 상기 위치 신호는 다른 제2 해상도로 상기 자기장 센싱 요소에 대한 상기 제2 다극 자석의 위치를 나타내고;
    상기 보간된 신호 및 상기 위치 신호를 수신하도록 연결되고, 일부 시간들에서 상기 위치 신호를 나타내는 출력 신호를 발생시키도록 구성되며, 다른 시간들에서 상기 보간된 신호를 나타내는 출력 신호를 발생시키도록 구성되는 출력 프로토콜 모듈(output protocol module)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  14. 위치를 센싱하는 방법에 있어서,
    CVH 센싱 요소로 x-y 평면에 평행한 방향 성분을 가지는 자기장에 반응하여 복수의 x-y 출력 신호들을 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 CVH 센싱 요소는 상기 복수의 x-y 출력 신호들로 이루어지는 CVH 출력 신호를 발생시키도록 구성되며, 상기 자기장은 각기 상기 x-y 평면에 평행한 평면 내에 배치되고 각 북극이 적어도 하나의 남극에 근접하는 복수의 북극들 및 복수의 남극들을 가지는 다극 자석으로부터 생성되며;
    상기 복수의 x-y 출력 신호들로 이루어지는 CVH 출력 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 다극 자석은 다극 링 자석을 포함하며, 상기 복수의 북극들 및 복수의 남극들은 상기 x-y 평면 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 링 자석은 상기 x-y 평면에 직교하는 축에 대해 회전하도록 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 다극 자석은 다극 라인 자석을 포함하며, 상기 복수의 북극들 및 복수의 남극들은 상기 x-y 평면 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 라인 자석은 상기 x-y 평면 내의 라인을 따라 이동하도록 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소는 상기 x-y 평면 내의 라인을 따라 이동하도록 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 다극 자석 및 상기 CVH 센싱 요소 서로에 대해 이동함에 따라 상기 자기장의 방향 성분의 각도를 나타내는 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계;
    상기 CVH 센싱 요소를 지나 이동하는 상기 다극 자석의 자극 쌍들의 숫자의 카운트를 나타내는 카운트 신호를 발생시키는 단계;
    상기 카운트 신호를 상기 x-y 각도 신호를 나타내는 신호와 결합하는 단계; 및
    상기 결합하는 단계에 따라, 상기 CVH 센싱 요소에 대한 상기 다극 자석의 위치를 나타내는 보간된 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 다극 자석은 다극 링 자석을 포함하며, 상기 복수의 북극들 및 복수의 남극들은 상기 x-y 평면 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 링 자석은 상기 x-y 평면에 직교하는 축에 대해 회전하도록 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 20 항에 있어서, 상기 다극 자석은 다극 라인 자석을 포함하며, 상기 복수의 북극들 및 복수의 남극들은 상기 x-y 평면 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 라인 자석은 상기 x-y 평면 내의 라인을 따라 이동하도록 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 22 항에 있어서, 상기 CVH 센싱 요소는 상기 x-y 평면 내의 라인을 따라 이동하도록 이동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 20 항에 있어서, 상기 보간된 신호는 상기 CVH 센싱 요소에 대한 상기 다극 자석의 위치의 제1 해상도를 제공하며, 상기 방법은,
    적어도 하나의 북극 및 적어도 하나의 남극을 가지는 제2 다극 자석에 의해 발생되는 자기장에 반응하여 자기장 센싱 요소 출력 신호를 발생시키는 단계;
    다른 제2 해상도로 상기 자기장 센싱 요소에 대한 상기 제2 다극 자석의 위치를 나타내는 위치 신호를 발생시키는 단계; 및
    일부 시간들에서 상기 위치 신호를 나타내는 출력 신호를 발생시키고, 다른 시간들에서 상기 보간된 신호를 나타내는 출력 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 복수의 수직형 홀 요소들로 이루어지는 CVH 센싱 요소를 포함하고, 각각의 상기 복수의 수직형 홀 요소들은 반도체 기판의 제1 표면 내의 공통의 원형 주입 영역 상에 배열되며, 상기 복수의 수직형 홀 요소들은 x-y 평면에 평행한 방향 성분을 가지는 자기장에 반응하여 복수의 x-y 출력 신호들을 발생시키도록 구성되고, 상기 CVH 센싱 요소는 상기 복수의 x-y 출력 신호들로 이루어지는 CVH 출력 신호를 발생시키도록 구성되며;
    제1 클록 신호(clock signal) 및 제2 클록 신호를 발생시키도록 구성되는 클록 발생기(clock generator)를 포함하고;
    상기 CVH 출력 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 자기장의 방향 성분의 각도를 나타내는 x-y 각도 신호를 발생시키도록 구성되는 각도 센싱 회로를 포함하며, 상기 각도 센싱 회로는,
    제1 입력에서 상기 CVH 출력 신호를 수신하도록 연결되고, 제2 입력에서 상기 제1 클록 신호를 수신하도록 연결되며, 일부 시간들에서 상기 CVH 출력 신호로 이루어지고 다른 시간들에서 상기 제1 클록 신호로 이루어지는 제1 멀티플렉스된(multiplexed) 출력 신호를 발생시키도록 구성되는 멀티플렉서(multiplexer)를 구비하고;
    상기 제1 멀티플렉스된 출력 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되고, 비교 신호를 발생시키도록 구성되는 비교기(comparator)를 구비하며, 상기 비교 신호는 일부 시간들에서 상기 CVH 출력 신호의 영교차들(zero crossings)을 나타내는 상태 전이들 및 다른 시간들에서 상기 제1 클록 신호의 상태 전이들을 나타내는 상태 전이들을 가지며;
    상기 비교 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 제1 클록 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 제2 클록 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되는 카운터(counter)를 구비하고, 상기 카운터는 일부 시간들에서 제1 카운트 신호로 이루어지고 다른 시간들에서 제2 카운트 신호로 이루어지는 제2 멀티플렉스된 출력 신호를 발생시키도록 구성되며;
    상기 제2 멀티플렉스된 출력 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 제1 카운트 신호 및 상기 제2 카운트 신호 사이의 차이로서 상기 x-y 각도 신호를 발생시키도록 구성되는 결합 모듈(combining module)을 구비하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  28. 위치를 센싱하는 방법에 있어서,
    CVH 센싱 요소로 x-y 평면에 평행한 방향 성분을 가지는 자기장에 반응하여 복수의 x-y 출력 신호들을 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 CVH 센싱 요소는 상기 복수의 x-y 출력 신호들로 이루어지는 CVH 출력 신호를 발생시키도록 구성되며;
    제1 클록 신호 및 제2 클록 신호를 발생시키는 단계를 포함하고;
    상기 자기장의 방향 성분의 각도를 나타내는 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계를 포함하며, 상기 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계는,
    일부 시간들에서 상기 CVH 출력 신호로 이루어지고, 다른 시간들에서 상기 제1 클록 신호로 이루어지는 제1 멀티플렉스된 출력 신호를 발생시키는 단계를 구비하고;
    상기 제1 멀티플렉스된 출력 신호로부터 비교 신호를 발생시키는 단계를 구비하며, 상기 비교 신호는 일부 시간들에서 상기 CVH 출력 신호의 영교차들을 나타내는 상태 전이들 및 다른 시간들에서 상기 제1 클록 신호의 상태 전이들을 나타내는 상태 전이들을 가지고;
    상기 비교 신호를 수신하도록 연결되고, 상기 제1 클록 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되며, 상기 제2 클록 신호를 나타내는 신호를 수신하도록 연결되는 카운터로 제2 멀티플렉스된 출력 신호를 발생시키는 단계를 구비하며, 상기 제2 멀티플렉스된 출력 신호는 일부 시간들에서 제1 카운트 신호로 이루어지고, 다른 시간들에서 제2 카운트 신호로 이루어지며;
    상기 제1 카운트 신호 및 상기 제2 카운트 신호 사이의 차이로서 상기 x-y 각도 신호를 발생시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
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