KR20190013913A - 오프셋 변화들을 소거하기 위한 자기장 센서들을 위한 배치들 - Google Patents

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KR20190013913A
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폴 에이. 데이비드
에릭 쥐. 슈마커
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알레그로 마이크로시스템스, 엘엘씨
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Abstract

자기장 센서들은 강자성 물체의 이동의 속도 및 이동의 방향을 감지할 수 있다. 상기 자기장 센서 내의 자기장 센싱 요소들의 특정한 배치들은 상기 자기장 센싱 요소들 내의 오프셋 변동들을 자동적으로 소거할 수 있다.

Description

오프셋 변화들을 소거하기 위한 자기장 센서들을 위한 배치들
본 발명은 대체로 자기장 센서들에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 자석과 상부에 모두 다양한 상대적인 위치들에 배치되고, 모두 이동 검출기들로 작용하는 자기장 센싱 요소들을 구비하는 기판을 포함하는 자기장 센서들에 관한 것이다.
홀 효과(Hall Effect) 요소들 및 자기저항(magnetoresistance) 요소들을 포함하는 다양한 유형들의 자기장 센싱 요소들이 알려져 있다. 자기장 센서들은 대체로 자기장 센싱 요소 및 다른 전자 구성 요소들을 포함한다. 일부 자기장 센서들은 또한 다음에 보다 상세하게 설명하는 이른바 "역 바이어스(back biased)" 배치로 영구 자석을 포함한다.
자기장 센서들은 감지된 자기장을 나타내는 전기 신호를 제공한다. 이른바 역 바이어스 배치로 상기 자석을 구비하는 일부 실시예들에서, 자기장 센서에 의해 감지되는 자기장은 상기 자석에 의해 생성되는 자기장이다. 이들 역 바이어스 배치들에 있어서, 이동하는 강자성 물체의 존재에서, 상기 자석에 의해 발생되고 상기 자기장 센서에 의해 감지되는 자기장은 상기 이동하는 강자성 물체의 형상이나 프로파일에 따라 변화된다.
일부 배치들에서, 감지되는 상기 강자성 물체는 기어 상의 기어 톱니들로서와 같은 톱니들을 가질 수 있다. 이들 배치들로써, 상기 자기장 센서에 의해 통과하는 기어 톱니들 및 상기 기어의 회전의 속도를 나타낼 수 있는 속도가 감지된다. 상기 자기장 센서로부터의 출력 신호는 상기 회전의 속도를 나타낼 수 있다.
일부 배치들로써, 상기 자기장 센서로부터의 출력 신호는 상기 회전의 방향도 나타낼 수 있다.
상기 기어가 타겟 물체, 예를 들면 샤프트에 부착되는 경우, 상기 자기장 센서로부터의 출력 신호는 상기 타겟 물체의 회전의 속도 및/또는 상기 타겟 물체의 회전의 방향을 나타낼 수 있다.
자기장 센싱 요소들, 예를 들면, 홀 효과 요소들은 지나가는 강자성 물체, 예를 들면, 회전하는 기어에 대응하여 변화되는 자기장을 감지하기 위해 사용될 수 있다. 일부 배치들에서, 상기 자기장 센싱 요소들의 둘 또는 그 이상에 의해 발생되는 신호들의 상대적인 위상이 상기 강자성 물체, 예를 들면 상기 기어의 회전의 방향을 검출하기 위해 이용된다. 이에 따라, 특히 전기 또는 자기 노이즈의 존재에서, 작은 상대적인 위상 차이가 회전의 방향의 검출에서 오차들을 가져올 수 있는 점이 분명할 것이다.
검출된 방향의 오차들에 대하여 감소된 민감도로 검출된 방향을 제공하기 위해 강자성 물체의 회전의 두 방향들 사이를 정확하게 구별하는 출력 신호를 구현할 수 있는 백 바이어스 배치의 자기장 센서를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명은 검출된 자기장의 오차들에 대하여 감소된 민감도로 검출된 방향을 제공하기 위해, 강자성 물체의 회전의 두 방향들 사이 또는 강자성 물체의 임의의 이동의 방향들을 정확하게 구별하는 출력 신호를 구현할 수 있는 백 바이어스 배치의 자기장 센서 및 연관된 방법을 제공한다.
본 발명의 측면을 이해하기에 유용한 예에 따르면, 자기장 센서는 경로를 따른 물체의 이동을 감지할 수 있고, 이동 라인은 경로에 접한다. 상기 자기장 센서는 자석을 포함할 수 있으며, 상기 자석은 북극, 남극 및 상기 북극과 남극 사이를 통과하는 자석 축을 구비한다. 상기 자기장 센서는 또한 상기 자석에 근접하고, 상기 물체 및 상기 자석 평면 표면 사이의 위치에 있는 반도체 기판을 포함할 수 있으며, 상기 반도체 기판은 제1 및 제2의 대향하는 주요 표면들을 가지고, 상기 자석 축은 상기 반도체 기판의 제1의 대향하는 표면에 실질적으로 직교하며, 상기 반도체 기판은 상기 기판의 제1의 표면상의 기판 지점에서 상기 기판의 제1의 대향하는 표면상에서 교차하는 제1 및 제2 직교축들을 가지고, 상기 자석 축은 상기 기판 지점과 교차되며, 상기 반도체 기판의 제1의 대향하는 표면상으로의 상기 이동 라인의 투영은 상기 기판의 제1의 표면상의 상기 제1 직교축에 실질적으로 평행하다. 상기 자기장 센서는 또한 상기 반도체 기판의 제1의 표면 상부 또는 아래에 배치되는 제1 자기장 센싱 요소(magnetic field sensing element)를 포함할 수 있고, 상기 제1 자기장 센싱 요소는 상기 기판의 제1의 대향하는 표면에 실질적으로 평행하고, 상기 제1 직교축에 실질적으로 평행한 최대 감도의 축을 구비한다. 상기 자기장 센서는 또한 제2 자기장 센싱 요소를 포함할 수 있고, 상기 제2 자기장 센싱 요소는 상기 기판의 제1의 대향하는 표면에 실질적으로 평행하고, 상기 제2 직교축에 실질적으로 평행한 최대 감도의 축을 구비한다. 상기 자기장 센서는 또한 상기 반도체 기판의 제1의 표면 상부 또는 아래에 배치되는 제3 자기장 센싱 요소를 포함할 수 있고, 상기 제3 자기장 센싱 요소는 상기 기판의 제1의 대향하는 표면에 실질적으로 평행하고, 상기 제1 직교축에 실질적으로 평행한 최대 감도의 축을 구비한다. 상기 자기장 센서는 또한 상기 반도체 기판의 제1의 표면 상부 또는 아래에 배치되는 제4 자기장 센싱 요소를 포함할 수 있고, 상기 제4 자기장 센싱 요소는 상기 기판의 제1의 대향하는 표면에 실질적으로 평행하고, 상기 제2 직교축에 실질적으로 평행한 최대 감도의 축을 구비하며, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 자기장 센싱 요소들은 상기 기판 지점으로부터 떨어져 배치된다.
일부 실시예들에서, 상기 자기장 센서는 임의의 결합으로 다음의 측면들의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 자기장 센싱 요소들은 수직형 홀 효과 요소들을 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 자기장 센싱 요소들은 자기저항 요소들을 포함한다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제3 자기장 센싱 요소들의 중심들은 상기 제1 직교축을 따르고 상기 기판 지점으로부터 등거리로 배치된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에서, 상기 제2 및 제4 자기장 센싱 요소들의 중심들은 상기 제2 직교축을 따르고 상기 기판 지점으로부터 등거리로 배치된다.
상기 자기장 센서의 일부 실시예들에서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 자기장 센싱 요소들의 최대 감도의 축들의 방향들은 상기 제1 및 제3 자기장 센싱 요소들이 상기 제2 및 제4 자기장 센싱 요소들보다 상기 경로를 따른 상기 물체의 이동에 대해 큰 감도들을 가지도록 선택된다.
일부 실시예들에서, 상기 자기장 센서는,
상기 제1 자기장 센싱 요소 및 상기 제2 자기장 센싱 요소에 연결되는 제1 전자 회로 채널을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 전자 회로 채널은 상기 제1 자기장 센싱 요소 및 상기 제2 자기장 센싱 요소에 의해 발생되는 신호들의 차이로서 제1 차이 신호를 발생시키도록 동작할 수 있고, 상기 제1 전자 회로 채널은 제1 위상을 갖는 상기 제1 차이 신호를 발생시키도록 동작할 수 있으며,
상기 제3 자기장 센싱 요소 및 상기 제4 자기장 센싱 요소에 연결되는 제2 전자 회로 채널을 더 포함할 수 있고, 상기 제2 전자 회로 채널은 상기 제3 자기장 센싱 요소 및 상기 제4 자기장 센싱 요소에 의해 발생되는 신호들의 차이로서 제2 차이 신호를 발생시키도록 동작할 수 있으며, 상기 제2 전자 회로 채널은 상기 제1 위상과 다른 제2 위상을 갖는 상기 제2 차이 신호를 발생시키도록 동작할 수 있고, 상기 위상 차이의 부호는 상기 물체의 이동의 방향을 나타낸다.
상술한 본 발명의 특징들뿐만 아니라 본 발명 자체도 다음의 도면들의 설명으로부터 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이며, 첨부된 도면들에 있어서,
도 1은 회전하도록 동작할 수 있는 기어에 근접하는 종래 기술의 자기장 센서를 나타내는 블록도이고,
도 2는 도 1의 종래 기술의 자기장 센서에 사용될 수 있는 종래 기술의 전자 회로를 나타내는 블록도이며,
도 3은 도 2의 종래 기술의 전자 회로 내의 특정 신호들을 나타내는 그래프이고,
도 4는 회전하도록 동작할 수 있는 기어에 근접하는 반도체 기판을 가지는 다른 자기장 센서의 측면도를 나타내는 블록도이며,
도 5는 두 개의 자기장 센싱 요소들 및 전자 회로를 구비하는 도 4에 따른 자기장 센서의 예시적인 기판 부분의 평면도를 나타내는 블록도이고,
도 6은 네 개의 자기장 센싱 요소들 및 전자 회로를 구비하는 도 4에 따른 자기장 센서의 예시적인 기판 부분의 평면도를 나타내는 블록도이며,
도 7은 도 5의 자기장 센서의 기판 부분에 따른 자기장 센서의 측면도를 나타내고, 강자성 물체가 지나감에 따른 자기장 라인들에 대한 효과를 나타내는 블록도이고,
도 8은 도 6의 자기장 센서의 기판 부분에 따른 자기장 센서의 측면도를 나타내고, 강자성 물체가 지나감에 따른 자기장 라인들에 대한 효과를 나타내는 블록도이며,
도 9는 자기장 라인들, 평면형 홀 효과 요소들 및 수직형 홀 효과 요소들을 나타내는 블록도이고,
도 10은 도 5 및 도 6의 전자 회로들 내의 특정 신호들을 나타내는 그래프이며,
도 11은 도 5의 전자 회로의 예의 다른 세부 사항들을 나타내는 블록도이고,
도 12는 도 6의 전자 회로의 예의 다른 세부 사항들을 나타내는 블록도이며,
도 13은 여섯 개의 자기장 센싱 요소들 및 전자 회로를 구비하는 도 4에 따른 자기장 센서의 예시적인 기판 부분의 평면도를 나타내는 블록도이고,
도 14는 도 13의 전자 회로의 예의 다른 세부 사항들을 나타내는 블록도이며,
도 15는 네 개의 자기장 센싱 요소들 및 전자 회로 구비하는 도 4에 따른 자기장 센서의 예시적인 기판 부분의 평면도를 나타내는 블록도이고,
도 16은 도 15의 전자 회로의 예의 다른 세부 사항들을 나타내는 블록도이며,
도 17은 도 4 내지 도 9 및 도 11 내지 도 16의 자기장 센서들 및 전자 회로들에 사용될 수 있는 브리지 배치 내에 연결되는 두 개의 자기저항 요소들을 나타내는 블록도이다.
본 발명을 설명하기 전에, 일부 도입되는 개념들과 용어들을 설명한다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "자기장 센싱 요소(magnetic field sensing element)"라는 용어는 자기장을 감지할 수 있는 다양한 전자 요소들을 기술하는 데 사용된다. 상기 자기장 센싱 요소, 이에 한정되는 것은 아니지만, 홀 효과(Hall Effect) 요소, 자기저항(magnetoresistance) 요소 또는 자기트랜지스터(magnetotransistor)를 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 수직 홀(circular vertical Hall: CVH) 요소가 존재한다. 또한 알려진 바와 같이, 다른 유형들의 자기저항 요소들, 예를 들면 안티몬화인듐(InSb)과 같은 반도체 자기저항 요소, 거대 자기저항(GMR) 요소, 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 들어 하프 브리지 또는 풀(휘스톤(Wheatstone)) 브리지로 배열되는 둘 또는 그 이상의 자기장 센싱 요소들을 포함할 수 있다. 장치의 유형 및 다른 응용 요구 사항들에 따라, 상기 자기장 센싱 요소는 실리콘(Si)이나 게르마늄(Ge)과 같은 IV족 반도체 물질, 또는 갈륨-비소(GaAs) 혹은, 예를 들어 안티몬화인듐(InSb)이나 인듐갈륨비소(InGaAs)와 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 실질적으로 평행한 최대 감도의 축을 가지는 경향이 있고, 전술한 자기장 센싱 요소들의 다른 것들은 상기 자기장 센싱 요소를 지지하는 기판에 대해 실질적으로 직교하는 최대 감도의 축을 가지는 경향이 있다. 특히, 평면형 홀 요소들은 기판에 대해 실질적으로 직교하는 감도의 축들을 가지는 경향이 있는 반면, 금속계 또는 금속성 자기저항 요소들(예를 들어, GMR, TMR, AMR)과 수직형 홀 요소들은 기판에 대해 실질적으로 평행한 감도의 축들을 가지는 경향이 있다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "자기장 센서(magnetic field sensor)"라는 용어는 대체로 다른 회로들과 결합하여 자기장 센싱 요소를 사용하는 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, 통과하는 강자성 물품들, 예를 들면, 링 자석의 자기 도메인들을 감지하는 회전 검출기, 그리고 자기장의 자기장 밀도를 감지하는 자기장 센서를 포함하는 다양한 응용들에 사용된다.
"평행한" 및 "직교하는"이라는 용어들은 여기서 다양한 내용들에 사용된다. 상기 평행한 및 직교하는 이라는 용어들이 정확한 직각도 또는 정확한 평행도를 요구하지는 않지만, 대신에 공차들이 용어들이 사용되는 내용에 따라 정상 제조 공차들이 적용되도록 의도되는 점이 이해되어야 할 것이다. 일부 예들에서, "실질적으로"라는 용어는 "평행한" 또는 "직교하는"이라는 용어들을 변경하는 데 사용된다. 대체로, "실질적으로"라는 용어의 사용은 제조 공차들을 넘는, 예를 들면 +/- 십도 이내의 각도들을 반영한다.
다음의 예들은 엔진 캠 샤프트(engine camshaft) 타겟 물체 상에 사용될 수 있는 특정한 기어를 설명한다. 그러나 유사한 회로들 및 기술들이 상기 엔진 캠 샤프트 상부, 또는 엔진의 다른 회전하는 부품들(예를 들면, 크랭크샤프트(crank shaft), 변속 기어, 잠김 방지 브레이크 장치(ABS)) 상부, 혹은 엔진이 아닌 장치의 회전하는 부품들 상부에 배치되는 다른 캠들이나 기어들과 함께 사용될 수 있다. 다른 응용들은 선형 변형 센서들 또는 다른 센서들을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 타겟은 회전하는 기어가 아니다. 상기 기어(또는 타겟)는 다음에 설명하는 자기장 센서들의 부품이 아니다. 상기 기어는 이들의 형상에서 실제 물리적인 변화들을 가질 수 있거나 가질 수 없는 연질의 강자성 물체들이 될 수 있지만, 경질의 강자성 물체들도 될 수 있는 강자성 기어 톱니들, 패턴들, 또는 도메인들이 될 수 있다.
또한, 예들이 회전하도록 구성되는 기어 상의 강자성 기어 톱니들 또는 기어 톱니들 에지들을 감지할 수 있는 다음의 자기장 센서들로 도시되지만, 상기 자기장 센서들은 다른 응용들에 사용될 수 있다. 다른 응용들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 선형으로 이동하도록 구성되는 구조상의 강자성 물체들을 감지하는 것을 포함한다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "베이스라인(baseline)"이라는 용어 및 "베이스라인 레벨(baseline level)"이라는 표현은 상기 자기장 센서가 시스템 내에서 동작하고 있을 때에 자기장 센서 내의 자기장 센싱 요소가 겪는 자기장의 가장 낮은 크기(거의 제로(zero)가 될 수 있거나 일부 다른 자기장이 될 수 있음)를 설명하는 데 사용된다. 일부 시스템에서, 이러한 가장 낮은 자기장은 자기장 센서가 기어 톱니에 대향되는 바와 같은 기어 밸리에 근접할 때에 발생된다.
대체로 상기 베이스라인 레벨과 보다 높은 레벨 사이에 구현되는 차이는, 예를 들면, 기어 톱니가 자기장 센서에 근접할 때에 기어 톱니와 밸리 사이를 구별하는 상기 자기장 센서의 능력과 관련되며, 이에 따라 자기장 센서의 정확도와 관련되는 점이 이해될 것이다.
베이스라인 레벨은 자기장 센서가 기어 밸리에 근접할 때에 발생되고, 보다 높은 레벨은 상기 자기장 센서가 기어 톱니 에 근접할 때에 발생되는 것으로 앞서 설명하지만, 다른 물리적인 배치들, 예를 들면, 베이스라인 레벨이 자기장 센서가 기어 톱니에 근접할 때에 발생되고, 보다 높은 레벨이 상기 자기장 센서가 기어 밸리에 근접할 때에 발생되는 것에 대한 역 배치도 가능하다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "프로세서(processor)"라는 용어는 기능, 동작 또는 일련의 동작들을 수행하는 전자 회로를 기술하는 데 사용된다. 상기 기능, 동작 또는 일련의 동작들은 상기 전자 회로 내로 하드 코드(hard code)될 수 있거나, 메모리 장치 내에 유지되는 명령들에 의해 소프트 코드(soft code)될 수 있다. "프로세서"는 디지털 값들을 이용하거나 아날로그 신호들을 이용하여 상기 기능, 동작 또는 일련의 동작들을 수행할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 "프로세서"는 아날로그 응용 주문형 집적 회로(ASIC) 또는 디지털 응용 주문형 집적 회로(ASIC)가 될 수 있는 응용 주문형 집적 회로(ASIC) 내에 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 "프로세서"는 상기 "프로세서"는 프로그램 메모리와 연관된 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 일련의 동작들의 일부들을 수행하는 내부 프로세서들 내부 모듈들을 포함할 수 있다. 유사하게, 모듈은 상기 모듈의 기능, 동작 또는 일련의 동작들의 일부들을 수행하는 내부 프로세서들 내부 모듈들을 포함할 수 있다.
여기서의 도면들에 도시되는 전자 회로들이 아날로그 블록들 또는 디지털 블록들의 형태로 도시될 수 있지만, 상기 아날로그 블록들이 동일하거나 유사한 기능들을 수행하는 디지털 블록들로 대체될 수 있고, 상기 디지털 블록들이 동일하거나 유사한 기능들을 수행하는 아날로그 블록들로 대체될 수 있는 점이 이해될 수 있을 것이다. 아날로그-디지털 또는 디지털-아날로그 변환들이 도면들에 명확하게 도시되지 않을 수 있지만, 이해될 수 있을 것이다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "소정의"라는 용어는 값이나 신호에 대해 언급될 때에 제조의 시점에서 공장 내에서나 외부 수단들, 예를 들어, 이후의 프로그래밍에 의해 설정되거나 고정되는 값이나 신호를 언급하는 데 사용된다. 여기에 사용되는 바에 있어서, "결정된"이라는 용어는 값이나 신호에 대해 언급될 때에 제조 후의 동작 동안에 회로에 의해 확인되는 값이나 신호를 언급하는 데 사용된다.
여기에 사용되는 바에 있어서, "능동 전자 구성 요소"라는 용어는 적어도 하나의 p-n 접합(junction)을 가지는 전자 구성 요소를 설명하는 데 사용된다. 트랜지스터, 다이오드 및 로직 게이트(logic gate)는 능동 전자 구성 요소들의 예들이다. 이에 비하여, 여기에 사용되는 바에서, "수동 전자 구성 요소"라는 용어는 적어도 하나의 p-n 접합을 가지지 않는 전자 구성 요소를 설명하는 데 사용된다. 커패시터 및 레지스터는 수동 전자 구성 요소들의 예들이다.
도 1을 이제 참조하면, 예시적인 종래의 자기장 센서(100)는 기어 톱니들, 예를 들면, 기어 톱니들(114a, 114b, 114c)을 가지는 기어(114)에 반응한다. 상기 자기장 센서(100)는 기판(108) 상의 전자 회로(110)에 연결되는 세 개의 자기장 센싱 요소들(102, 104, 106)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 자기장 센싱 요소들(102, 104)은 약 1.5 밀리미터 내지 약 3.0 밀리미터 사이의 거리로 축(116)에 실질적으로 직교하는 방향으로 이격되며, 상기 자기장 센싱 요소(106)는 상기 자기장 센싱 요소들(102, 104) 사이의 중간에 위치한다.
상기 세 개의 자기장 센싱 요소들(102, 104, 106) 및 전자 회로(110)는 기판(108) 상에 배치(즉, 내부 또는 상부에 통합)될 수 있다. 여기서, 상기 자기장 센싱 요소들(102, 104, 106)은 평면형 홀 효과 요소들인 것으로 도시된다. 상기 자기장 센서(100)는 또한 자석(112)을 포함할 수 있고, 백-바이어스(back-biased) 배치로 될 수 있다. 상기 자석(112)은 상기 자기장 센싱 요소들(102, 104, 106)의 위치에서 대체로 축(116)을 따라 향하는 자기장을 발생시키도록 구성된다.
상기 전자 회로(110)는 출력 신호(도시되지 않음)를 발생시키도록 구성된다. 예시적인 전자 회로(110)가 도 2와 함께 다음에 설명된다. 여기서는 상기 전자 회로(110)가 신호들의 차이를 발생시키는 것으로 말하면 충분할 것이다. 이에 따라, 상기 자기장 센서(100)는 에지 검출기(edge detector)이며, 톱니 검출기(tooth detector)는 아니다.
"에지 검출기"는 상기 자기장 센서(100)가 기어 톱니 또는 기어 밸리에 근접하는 지를 식별할 수는 없다. 그러나 상기 에지 검출기는 에지들이 상기 자기장 센서(350)를 지나 이동함에 따라 기어 톱니들의 에지들을 감지할 수 있다. 이에 비하여, "톱니 검출기"는 자기장 센서가 기어 톱니 또는 밸리에 근접하는 지를 식별할 수 있다.
상기 출력 신호는 상기 기어(114)가 회전하고 있을 때에 상기 기어(114)의 회전의 속도를 나타내며, 또한 다음에 상세하게 설명하는 회로들과 기술들에 의해 상기 기어(114)의 회전의 방향을 나타낼 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 자석(112)은 중심 코어(core)(도시되지 않음)를 가질 수 있다. 상기 중심 코어(도시되지 않음)는 상기 자석(112) 내에 배치되는 연질의 강자성 물질로 구성될 수 있다. 코어를 갖는 자석의 예는 2001년 8월 21일에 등록되었고, 본 출원의 양수인에게 양도되었으며, 여기에 전체적으로 참조로 포함되는 미국 특허 제6,278,269호(발명의 명칭: "자석 구조(Magnet Structure)")에 기재되어 있다. 미국 특허 제6,278,269호에 기재되어 있는 바와 같이, 상기 코어를 갖는 자석에 의해 제공되는 자극 배치는 상기 기어(114)의 밸 리가 상기 자기장 센서(100)에 근접할 때에 상기 코어의 표면 상부의 일부 지점들에서(예를 들면, 도시된 바와 같이 상기 자석(112)의 왼쪽에 대해) 상기 자기장의 자속 밀도의 베이스 필드(또는 베이스라인)을 낮춘다. 상기 자기장 센싱 요소들(102, 104, 106)에서 소정의 베이스라인(예를 들면, 약 +/ 육백 가우스(Gauss)의 범위 이내)이 적절한 설계로 구현될 수 있다.
상기 자기장 센서가 기어 밸리에 근접할 때에 발생되는 상술한 낮은 베이스라인은 상기 전자 회로(110)가 기어 톱니들이 상기 자기장 센서(100)를 지나감에 따라 기어 톱니들을 식별할 수 있게 하는 결과를 가져온다.
상술한 바와 같이, 상기 중심 코어는 상기 자기장 센싱 요소들(102, 104, 106)이 상기 기어(114) 내의 밸리에 근접할 때에 낮은 베이스라인을 가져올 수 있다. 그러나 상기 자기장 센서(100)는 세 개의 자기장 센싱 요소들을 이용하며, 각각의 세 차동 출력 신호들(102a, 102b 및 104a, 104b 및 106a, 106b)을 발생시킨다. 도 2와 함께 설명되는 바와 같이, 상기 세 차동 출력 신호들(102a, 102b 및 104a, 104b 및 106a, 106b)을 나타내는 신호들의 쌍들은 상기 전자 회로(110) 내에서 감산된다. 이에 따라, 상기 세 개의 자기장 센싱 요소들(102, 104, 106)이 상기 기어(114) 내의 밸리에 근접할 때, 결합된 신호의 차동 특성은 상기 낮은 베이스라인 단독에 의해 구현될 수 있는 경우에 비해 심지어 보다 낮은 결합된 신호를 가져올 수 있다. 또한, 상기 세 개의 자기장 센싱 요소들(102, 104, 106)이 기어 톱니에 근접할 때에 상기 낮은 결합된 신호도 구현된다. 상기 자기장 센싱 요소들(102, 104, 106)의 일부가 기어 톱니에 근접하고, 다른 것들이 기어 밸리에 근접, 즉 기어 에지에 근접할 때에만 상기 결합된 신호가 증가된다. 이에 따라, 상기 자기장 센서(100)는 에지 검출기이며, 톱니 검출기가 아니다.
상기 세 차동 신호들(102a, 102b 및 104a, 104b 및 106a, 106b)의 쌍들의 차분은 상기 자기장 센서(100)의 향상된 정확도를 가져온다. 예를 들면, 상기 자기장 센서(100)는 상기 세 개의 자기장 센싱 요소들(102, 104, 106)이 동일한 방식으로 겪을 수 있는 외부 자기장들, 즉 노이즈(noise) 자기장들에 의하거나 및/또는 노이즈 전자기장, 즉 노이즈 전기 신호들에 의해 덜 영향을 받는다.
이제 도 2를 이제 참조하면, 종래의 전자 회로(140)는 차동 신호들(142a, 142b 및 144a, 144b 및 146a, 146b)을 각기 수신하도록 연결되는 증폭기(amplifier)들(148, 150, 152)을 포함할 수 있다. 상기 차동 신호(142a, 142b)는 상기 차동 신호(102a, 102b)와 동일하거나 유사할 수 있고, 상기 차동 신호(144a, 144b)는 상기 차동 신호(104a, 104b)와 동일하거나 유사할 수 있으며, 상기 차동 신호(146a, 146b)는 상기 차동 신호(106a, 106b)와 동일하거나 유사할 수 있고, 이들은 각기 도 1의 자기장 센싱 요소들(102, 104, 106)에 의해 발생된다. 상기 증폭기들(148, 150, 152)은 각기 증폭된 신호들(148a, 150a, 152a)을 발생시키도록 구성된다.
상기 증폭된 신호들(148a, 152a)은 제1 차이 신호(154a)를 발생시키도록 구성되는 제1 차분 모듈(differencing module)(154)에 의해 수신된다. 상기 증폭된 신호들(150a, 152a)은 제2 차이 신호(156a)를 발생시키도록 구성되는 제2 차분 모듈(156)에 의해 수신된다.
상기 전자 회로(140)는 상기 제1 차이 신호(154a)를 수신하도록 연결되는 제1 자동 이득 제어(automatic gain control)/자동 오프셋 제어(automatic offset control)(AGC/AOA) 모듈(160)을 포함할 수 있다. 상기 전자 회로(140)는 상기 제2 차이 신호(156a)를 수신하도록 연결되는 제2 자동 이득 제어/자동 오프셋 제어(AGC/AOA) 모듈(166)을 포함할 수 있다.
상기 제1 AGC/AOA 모듈(160)은 제1 보정 신호(calibrated signal)(160a)를 발생시키도록 동작할 수 있고, 상기 제2 AGC/AOA 모듈(166)은 제2 보정 신호(166a)를 발생시키도록 동작할 수 있다. 상기 보정 신호들(160a, 166a)은 그 AC 신호 성분들이 진폭이 매치될 수 있도록 조정된 신호 값들을 가질 수 있고, 신호 값들은 그 DC 오프셋 신호 성분들이 실질적으로 제거된다.
제1 회전 검출기 모듈(162a)은 상기 제1 보정 신호(160a)를 수신하도록 연결되고, 제2 회전 검출기(168)는 상기 제2 보정 신호(166a)를 수신하도록 연결된다.
일반적으로 말하면, 상기 회전 검출기 모듈들(162, 166)은 상기 보정 신호들(160a, 166a)을 다상태(multi-state) 신호들, 예를 들면, 아날로그 정현파 신호들로부터, 2상태(two-state) 신호들(162a, 168a)로 각기 전환시키도록 동작할 수 있다. 이러한 전환은, 예를 들면, 상기 제1의 2상태 신호(162a)를 발생시키도록 상기 제1 보정 신호(160a)를 하나 또는 그 이상의 문턱 값(threshold value)들과 비교하고, 상기 제2의 2상태 신호(168a)를 발생시키도록 상기 제2 보정 신호(166a)를 또 다른 하나 또는 그 이상의 문턱 값들과 비교하여 구현될 수 있다.
다양한 방식들이 앞서 설명한 문턱 값들을 발생시키기 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, 2003년 2월 25일에 등록된 미국 특허 제6,525,531호에 기재된 자기장 센서의 하나의 유형에서, 양의 디지털-아날로그 컨버터(PDAC) 및 음의 디지털-아날로그 컨버터(NDAC)는 문턱 신호를 발생시키는 데 사용되기 위해 자기장 신호의 양 및 음의 피크들을 각기 추적한다. 변화하는 자기장 신호가 2상태 신호를 발생시키도록 상기 문턱 신호와 비교된다. 앞서 설명한 문턱 값들을 발생시키기 위한 다른 방식들은, 예를 들면, 모두 본 출원의 양수인에게 양도되었고, 전체적으로 여기에 참조로 포함되는 2008년 5월 6일에 등록된 미국 특허 제7,368,904호, 2007년 8월 7일에 등록된 미국 특허 제7,253,614호 및 2010년 8월 10일에 등록된 미국 특허 제7,772,838호에 기재되어 있다.
상기 2상태 신호들(162a, 168a)은 각기 상기 기어(114)의 회전의 속도를 나타내는 비율들인 상태 전이들을 가진다. 상기 2상태 신호들(162a, 168a)은 또한 하나가 다른 하나 이전에 일어나는 상태 전이들을 가지거나 그 반대가 되는 상대적 위상을 가진다. 상기 2상태 신호들(162a, 168a)의 상대적 위상의 부호(플러스 또는 마이너스)는 상기 기어(114)의 회전의 방향을 나타낸다.
상기 상대적 위상의 부호는 대부분 조기에 결정되며, 상기 2상태 신호들(162a, 168a) 사이의 상대적 위상이 클 경우에 예를 들면, 자기 및 전기 노이즈에 의해 야기되는 오차들을 최소로 겪는다. 상기 2상태 신호들(162a, 168a) 사이의 위상 분리는 궁극적으로 상기 자기장 센싱 요소들(102, 104) 및 상기 기어(114)의 회전의 속도 사이의 분리에 따라 결정된다. 상기 기판(108)을 작게 유지하기 위해, 상기 자기장 센싱 요소들(102, 104) 사이의 분리가 작은 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 일부 실시예들에서, 상기 자기장 센싱 요소들(102, 104)은 약 1.5 밀리미터 내지 약 3.0 밀리미터 사이의 거리로 상기 축(116)에 대해 실질적으로 직교하는 방향으로 분리되며, 상기 자기장 센싱 요소(106)는 상기 자기장 센싱 요소들(102, 104) 사이의 중간에 위치한다.
통상적인 기어들, 예를 들면 상기 기어(104)에 대하여, 상기 2상태 신호들(162a, 168a) 사이의 상대적 위상은 작은, 예를 들면 +/- 십도 내지 십 오도의 범위 이내가 되는 경향으로 결정될 수 있다.
속도/방향 모듈(164)은 상기 2상태 신호들(162a, 168a)을 수신하도록 연결되고, 상기 기어의 회전의 속도 또는 회전의 방향 중의 적어도 하나를 나타내는 속도/방향 신호(164a)를 발생시키도록 구성된다.
이제 도 3을 참조하면, 제1 및 제2 그래프들(300, 320)은 임의의 단위로 시간의 단위의 크기를 나타낸 수평 축 및 임의의 단위로 진폭의 단위의 크기를 나타낸 수직 축을 가진다.
상기 제1 그래프(300)에서, 제1 신호(302)는 상기 기어(114)가 제1 방향으로 회전하고 있을 때에 도 2의 제1의 2상태 신호(162a)를 나타내고, 제2 신호(304)는 상기 기어(114)가 상기 제1 방향으로 회전하고 있을 때에 도 2의 제2의 2상태 신호(168a)를 나타낸다. 상기 신호들(302, 304)의 각 에지(상태 전이)는 상기 자기장 센서(100)를 지나가는 기어 톱니 에지를 나타낼 수 있다.
위상 차이(306)는 상기 제1 및 제2의 2상태 신호들이 상기 제1 방향으로 회전하는 상기 기어(114)에 반응하여 동작할 때에 위상 차이를 나타낸다.
상기 제2 그래프(320)에서, 동일한 제1 신호(302)는 상기 기어(114)가 다른 제2 방향으로 회전하고 있을 때에 도 2의 제1의 2상태 신호(162a)를 나타내고, 동일한 제2 신호(304)는 상기 기어(114)가 상기 제2 방향으로 회전하고 있을 때에 도 2의 제2의 2상태 신호(168a)를 나타낸다. 다시, 상기 신호들(302, 304)의 각 에지 (상태 전이)는 상기 자기장 센서(100)를 지나가는 기어 톱니 에지를 나타낼 수 있다.
위상 차이(308)는 상기 제1 및 제2의 2상태 신호들이 상기 제2 방향으로 회전하는 상기 기어(114)에 반응하여 동작할 때에 위상 차이를 나타낸다.
상기 위상 차이들(306, 308)이 반대의 부호들을 가지는 점이 분명할 것이다. 이들 부호들은 상기 기어(114)의 회전의 방향을 나타낸다.
또한, 도 2와 함께 앞서의 논의로부터, 상기 위상 차이들(306, 308)이 상당히 작으며, 각기 간헐적이거나 정적으로 상기 위상의 잘못된 부호의 검출 및 상기 기어(114)의 회전의 잘못된 방향의 대응되는 표시를 가져올 수 있는 다양한 노이즈들을 겪는 점이 분명할 것이다.
도 4를 이제 참조하면, 예시적인 자기장 센서(400)는 제1 표면(402a)을 가지는 기판(402), 내부에 자기장 센싱 요소들을 가지고 상기 제1 표면(402a) 내부나 상부에 배치되는 자기장 센싱 요소 영역(404), 그리고 상기 자기장 센싱 요소 영역(404)에 연결되고 상기 제1 표면(402a) 내부나 상부에 배치되는 전자 회로(406)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 기판(402)은 반도체 기판(402)이다.
여기서는, 상기 제1 표면(402a)이 기어 톱니들(422a, 422b, 422c) 및 다른 것들을 가지는 강자성 기어(422)에 근접하여 위치될 수 있는 것으로 도시된다. 그러나 다른 실시예들에서, 상기 자기장 센싱 요소들이 내부나 상부에 배치되는 제1 표면(402a)이 상기 기어(422)로부터 떨어진 다른 방향으로 위치할 수 있다.
강자성 기어 톱니들, 예를 들면 422a를 갖는 회전하는 기어(422)가 여기서의 예들에서 설명되었지만, 다른 실시예들에서, 선형으로나 일부 다른 운동으로 이동하는 강자성 특징들을 갖는 물체가 이용될 수 있으며, 이동의 속도 및 이동의 방향은 여기서의 회로들과 기술들로 검출될 수 있다.
상기 기판(402)은 축(420)의 x-y 평면에 실질적으로 평행하게 배치될 수 있다.
자석(408)은 이른바 "자석 축"(424)이 상기 기판(402)의 표면(402a)에 실질적으로 직교하는 방향으로 북극(408a)인 N극 및 남극(408b)인 S극을 통과하도록 상기 기판(402)에 근접하여 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 축(424)은 또한 상기 기어의 회전의 축(428)을 통과할 수 있다. 상기 자석 축(424)은 상기 표면들(408a, 408b)에 대해 중심으로 상기 표면들(408a, 408b)과 교차될 수 있다.
상기 자기장 센서(400)는 일부 정확도를 유지하면서 약 +/- 삼십 도에 걸쳐 방향(416)으로 회전할 수 있다. 상기 자기장 센서(400) 또한 일부 정확도를 유지하면서 약 +/- 삼십 도에 걸쳐 방향(416)으로 회전할 수 있다.
상기 기어(422)는 방향(426)으로 회전할 수 있다. 접선(440)은 상기 회전 방향(426)에 접한다.
이제 도 5를 참조하면, 자기장 센서(500)의 기판 부분은 도 4의 기판(402)과 동일하거나 유사한 기판(502)을 포함할 수 있다. 상기 기판(502)은 도 4의 좌표 축(420)으로 나타낸 바와 동일한 좌표축들(540)의 x-y 평면에 평행하게 배치될 수 있다.
상기 기판(502)의 표면(502a)은 도 4의 기판(402)의 표면(402a)과 동일하거나 유사할 수 있다.
전자 회로(516)는 상기 기판(502)의 표면(502a) 내부나 상부에 배치될 수 있다. 상기 전자 회로(516)는 도 4의 전자 회로(406)와 동일하거나 유사할 수 있다.
제1 자기장 센싱 요소(504) 및 제2 자기장 센싱 요소(508)는 도 4의 자기장 센싱 요소 영역(404) 내의 자기장 센싱 요소들과 동일하거나 유사할 수 있다.
강자성 물체는, 예를 들면, 도 4의 접선(440)에 실질적으로 평행한 라인을 나타낼 수 있는 라인(514)에 실질적으로 평행한 방향으로 이동할 수 있다. 상기 강자성 물체는 직교축들(530, 532)이 교차되는 기판 지점 상부로 직접 이동할 수 있다.
상기 제1 자기장 센싱 요소(504)는 평면형 홀 효과 요소(504)(때때로 수평형 홀 효과 요소로도 언급됨)가 될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 평면형 홀 효과 요소(504)는 좌표축들(540)의 z-축에 실질적으로 평행한 최대 감도의 축(506)을 가진다. 상기 최대 감도의 축(506)은 상기 기판의 표면(502a)에 실질적으로 직교할 수 있다.
이에 비하여, 상기 제2 자기장 센싱 요소(508)는 수직형 홀 효과 요소(508)가 될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 수직형 홀 효과 요소(508)는 상기 좌표축들(540)의 x-축에 실질적으로 평행한, 즉 상기 기판의 표면(502a)에 실질적으로 평행한 최대 감도의 축(510)을 가진다. 상기 최대 반응 축(506)은 상기 최대 반응 축(510)에 실질적으로 직교할 수 있다.
다음에 보다 상세하게 설명하는 전자 신호들(512)은 상기 제1 및 제2 자기장 센싱 요소들(504, 508)을 상기 전자 회로(516)에 연결한다.
자석(도시되지 않음)은 상기 기판(502) 아래에 배치될 수 있으며, 도 4의 자석(408)과 함께 다음에 설명하는 동일한 배향과 특성들을 가질 수 있다.
제1 및 제2 직교축들(530, 532)은 각기 상기 기판(502)의 제1 표면(502a)에 실질적으로 평행하고, 상기 제1 및 제2 자기장 센싱 요소들(504, 508)의 상대적인 배치들의 예들을 나타내며, 또한 도 4의 자석(408)의 상대적인 위치의 예를 나타낸다. 상기 자석의 축(424)은 상기 제1 및 제2 직교축들(530, 532)의 교차 지점에서 방향(좌표축들(540) 참조)로 교차될 수 있으며, 상기 교차 지점은 여기서 "기판 지점"으로도 언급된다. 상기 제1 및 제2 자기장 센싱 요소들(504, 508)은 상기 제1 또는 제2 직교 축들(530, 532)을 따라 배치될 수 있다.
상기 제1 자기장 센싱 요소(504)의 중심은 상기 제1 직교 축(530)을 따라 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 자기장 센싱 요소(504)의 중심은 상기 제1 및 제2 좌표축들(530, 532)의 교차 지점에 배치될 수 있다.
제2 자기장 센싱 요소(508b)의 중심은 상기 제1 또는 제2 직교 축(530, 540)을 따라 배치될 수 있으며, 여기서는 상기 제2 직교 축(532)을 따르는 것으로 도시된다. 그러나 상기 제2 자기장 센싱 요소(508)의 다른 배치들 또한 가능하다.
이제 도 6을 참조하면, 자기장 센서(600)의 기판 부분은 도 4의 기판(402)과 동일하거나 유사한 기판(602)을 포함할 수 있다. 상기 기판(602)은 도 4의 좌표축들(420)로 나타낸 바와 동일한 좌표축들(640)의 x-y 평면에 평행하게 배치될 수 있다.
상기 기판(602)의 표면(602a)은 도 4의 기판(402)의 표면(402a)과 동일하거나 유사할 수 있다.
전자 회로(604)는 상기 기판(602)의 표면(602a) 내에나 상부에 배치될 수 있다. 상기 전자 회로(604)는 도 4의 전자 회로(406)와 동일하거나 유사할 수 있다.
제1 자기장 센싱 요소(606), 제2 자기장 센싱 요소(610), 제3 자기장 센싱 요소(614) 및 제4 자기장 센싱 요소(618)는 도 4의 자기장 센싱 요소 영역(404) 내의 자기장 센싱 요소들과 동일하거나 유사할 수 있다.
강자성 물체(도시되지 않음)는, 예를 들면, 도 4의 접선(440)에 실질적으로 평행한 라인을 나타낼 수 있는 라인(624)에 실질적으로 평행한 방향으로 이동할 수 있다. 상기 강자성 물체는 상기 직교축들(630, 632)이 교차되는 상기 기판 지점 상부로 직접 이동할 수 있다.
상기 제1 자기장 센싱 요소(606) 및 상기 제3 자기장 센싱 요소(614)는 평면형 홀 효과 요소들(606, 614)(때때로 수평형 홀 효과 요소들로도 언급됨)이 될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 평면형 홀 효과 요소(606)는 최대 감도의 축(608)을 가지고, 상기 평면형 홀 효과 요소(614)는 최대 감도의 축(616)을 가지며, 이들 모두는 좌표축들(540)의 z-축에 실질적으로 평행하다. 상기 최대 감도의 축들(608, 616)은 상기 기판(602)의 표면(602a)에 실질적으로 직교한다.
이에 비하여, 상기 제2 자기장 센싱 요소(610) 및 상기 제4 자기장 센싱 요소(618)는 수직형 홀 효과 요소들(610, 618)이 될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 수직형 홀 효과 요소들(610, 618)은 상기 좌표축들(640)의 x-축에 실질적으로 평행한, 즉 상기 기판의 표면(602a)에 실질적으로 평행한 각각의 최대 감도의 축들(612, 620)을 가진다. 상기 최대 반응 축들(608, 616)은 상기 반응 축들(612, 620)에 실질적으로 직교할 수 있다.
다음에 보다 상세하게 설명하는 전자 신호들(622a, 622b)은 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 자기장 센싱 요소들(606, 610, 614, 618)을 각기 상기 전자 회로(604)에 연결한다.
자석(도시되지 않음)은 상기 기판(602) 아래에 배치될 수 있고, 도 4의 자석(408)과 함께 다음에 설명하는 동일한 배향과 특성들을 가질 수 있다.
제1 및 제2 직교축들(630, 632)은 각기 상기 기판(602)의 제1 표면(602a)에 실질적으로 평행하고, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 자기장 센싱 요소들(606, 610, 614, 618)의 상대적 배치들의 예들을 각기 나타내며, 또한 도 4의 자석(408)의 상대적 위치의 예를 나타낸다. 상기 자석의 축(424)은 상기 제1 및 제2 직교축들(630, 632)의 교차 지점에서 z 방향(좌표축들(640) 참조)으로 교차될 수 있고, 상기 교차 지점은 여기서 "기판 지점"으로도 언급된다. 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 자기장 센싱 요소들(608, 610, 614, 618)은 각기 상기 제1 또는 제2 직교 축들(630, 632)을 따라 배치될 수 있고, 상기 기판 지점으로부터 떨어져 배치될 수도 있다
상기 제1 및 제3 자기장 센싱 요소들(606, 614)의 중심들은 각기 상기 제1 직교 축(630)을 따라 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제3 자기장 센싱 요소들(606, 614)의 각각의 중심들 사이의 중점은 상기 제1 및 제2 좌표축들(630, 632)의 교차 지점에 배치될 수 있다.
제2 및 제4 자기장 센싱 요소들(610, 618)의 중심들은 각기 상기 제1 또는 제2 직교 축(630, 632)을 따라 배치될 수 있으며, 여기서는 상기 제1 직교 축(630)을 따르는 것으로 도시된다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 및 제4 자기장 센싱 요소들(610, 618)의 각각의 중심들 사이의 중점은 상기 제1 및 제2 좌표축들(630, 632)의 교차 지점들에 배치될 수 있다. 그러나 상기 제2 및 제4 자기장 센싱 요소들(610, 618)의 다른 배치들도 가능하다.
세 측면들(700a, 700b, 700c)로 도시한 도 7을 이제 참조하면, 자기장 센서(700)는 도 5의 기판(502)과 동일하거나 유사한 기판(702)을 가진다. 평면형 홀 효과 요소(704)는 도 5의 평면형 홀 효과 요소(506)와 동일하거나 유사하다. 수직형 홀 효과 요소(706)는 도 5의 수직형 홀 효과 요소(508)와 동일하거나 유사하다. 자석(708)은 도 4의 자석(408)과 동일하거나 유사하다. 축(708a)은 도 4의 자석 축(424)과 동일하거나 유사하며, 상기 자석(708)의 북극 및 남극 사이를 지나간다.
강자성 타겟(710)(여기서는 두 위치들(710a, 710b)에 도시됨)은 상기 자기장 센서(700)의 측면들(700b, 700c)에 대해 두 위치들에 도시된다. 왼쪽의 측면(700a)에서, 강자성 타겟은 멀어지며, 도시되지 않는다. 중심의 측면(700b)에서, 강자성 타겟(710a)은 상기 자기장 센서(700)의 측면(700a)의 왼쪽에 있다. 오른쪽의 측면(700c)에서, 상기 강자성 타겟(710b)은 상기 자기장 센서(700)의 측면(700c)의 오른쪽에 있다.
자속(712)의 라인(많은 이러한 라인들 중에서)은 강자성 물체가 가까이 있지 않을 때에 상기 측면(700a)에서 상기 자석(708)의 축(708a)에 실질적으로 평행하다.
자속(714)의 라인은 상기 강자성 타겟(710a)이 상기 자기장 센서(700)의 측면(700b)의 왼쪽에 있을 때에 상기 측면(700b)에 도시된 바와 같이 왼쪽에 대해 헤드 앵글(head angle)을 가진다.
자속(716)의 라인은 상기 자기장 센서(700)의 측면(700c)의 오른쪽에 있을 때에 상기 측면(700c)에 도시된 바와 같이 오른쪽에 대해 헤드 앵글(head angle)을 가진다.
이에 따라, 상기 강자성 타겟(710a, 710b)이 상기 좌표축들(740)의 x-축에 실질적으로 평행한 방향으로 상기 자기장 센서(700a, 700b, 700c)를 지나갈 때에 상기 자속이 변화되는 점을 알 수 있을 것이다.
상기 평면형 홀 효과 요소(704)로부터의 출력 신호가 그 최대 반응 축 상의 감지된 자기장의 투영에 대한, 즉 상기 평면형 홀 효과 요소(704)와 중심이 같고 상기 z-축에 실질적으로 평행한(즉, 상기 기판(702)의 표면(702a)에 실질적으로 직교하는) 축 상의 투영에 대한 진폭을 가지는 점이 분명할 것이다. 상기 수직형 홀 효과 요소(704)로부터의 출력 신호가 그 최대 반응 축 상의 감지된 자기장의 투영에 대한, 즉 상기 수직형 홀 효과 요소(706)와 중심이 같고 상기 x-축에 실질적으로 평행한(즉, 상기 기판(702)의 표면(702a)에 실질적으로 평행한) 축 상의 투영에 대한 진폭을 가지는 점도 명백할 것이다. 따라서 상기 평면형 홀 효과 요소(704) 및 상기 수직형 홀 효과 요소(706) 모두는 상기 강자성 타겟 물체(710a, 710b)가 상기 좌표축들(740)의 x-축의 방향으로 지나감에 따라 각각의 변화되는 출력 신호들을 가진다. 상기 자기장 센서(700a, 700b, 700c)의 동작에 대한 추가적인 설명은 다음에 기술한다.
상기 강자성 타겟 물체(710a, 710b)는 기어 상의 기어 톱니, 예를 들면 도 4의 기어(422) 상의 기어 톱니들의 하나, 예를 들면 422a로 나타내어질 수 있다. 그러나 상기 강자성 타겟 물체(710a, 710b)는 임의의 다른 강자성 타겟 물체로 나타내어질 수 있다.
세 측면들(800a, 800b, 800c)로 도시된 도 8을 이제 참조하면, 자기장 센서(800)는 도 5의 기판(502)과 동일하거나 유사한 기판(802)을 가진다. 평면형 홀 효과 요소(804)를 포함하는 제1 자기장 센싱 요소(804)는 도 6의 제1 자기장 센싱 요소(606), 즉 도 6의 평면형 홀 효과 요소(606)와 동일하거나 유사하다.
수직형 홀 효과 요소(806)를 포함하는 제2 자기장 센싱 요소(806)는 도 6의 제2 자기장 센싱 요소(610), 즉 도 6의 수직형 홀 효과 요소(610)와 동일하거나 유사하다.
평면형 홀 효과 요소(808)를 포함하는 제3 자기장 센싱 요소(808)는 도 6의 제3 자기장 센싱 요소(614), 즉 도 6의 평면형 홀 효과 요소(614)와 동일하거나 유사하다.
수직형 홀 효과 요소(810)를 포함하는 제4 자기장 센싱 요소(810)는 도 6의 제4 자기장 센싱 요소(618), 즉 도 6의 수직형 홀 효과 요소(618)와 동일하거나 유사하다.
자석(808)은 도 4의 자석(408)과 동일하거나 유사하다. 축(812a)은 도 4의 자석 축(424)과 동일하거나 유사하며, 상기 자석(808)의 북극 및 남극 사이를 통과한다.
강자성 타겟(826)(여기서는 두 위치들(826a, 826b)에 도시됨)은 상기 자기장 센서(800)의 측면들(800b, 800c)에 대해 두 위치들에 도시된다. 왼쪽의 측면(800a)에서, 강자성 타겟은 멀어지고, 도시되지 않는다. 중심의 측면(800b)에서, 강자성 타겟(826a)은 상기 자기장 센서(800)의 측면(800b)의 왼쪽에 있다. 오른쪽의 측면(800c)에서, 상기 강자성 타겟(826b)은 상기 자기장 센서(800)의 측면(800c)의 오른쪽에 있다.
자속(814, 816)의 라인들(많은 이러한 라인들 중에서)은 강자성 물체가 가까이 있지 않을 때에 상기 측면(800a)에서 상기 자석(812)의 축(812a)에 대해 각기 왼쪽 및 오른쪽으로 대칭인 헤드들을 가진다.
자속(818, 820)의 라인들은 상기 자속(818)의 라인이 상기 강자성 타겟(826a)이 상기 자기장 센서(800)의 측면(800b)에서 왼쪽에 있을 때에 상기 자속(814)의 라인보다 왼쪽으로 덜 경사지도록 상기 측면(800b)에서 헤드들을 가진다.
자속(822, 824)의 라인들은 상기 자속(824)의 라인이 상기 강자성 타겟(826b)이 상기 자기장 센서(800)의 측면(800c)에서 오른쪽에 있을 때에 상기 자속(816)의 라인보다 오른쪽으로 덜 경사지도록 상기 측면(800c)에서 헤드들을 가진다.
따라서, 상기 강자성 타겟(810a, 810b)이 상기 좌표축들(804)의 x-축에 실질적으로 평행한 방향으로 상기 자기장 센서(800a, 800b, 800c)을 지나갈 때에 상기 자속이 각도들을 변화시키는 점을 할 수 있을 것이다.
상기 평면형 홀 효과 요소들(804, 808)로부터의 각각의 출력 신호들이 이들 각각의 최대 반응 축들 상의 각각의 감지된 자기장들의 투영들에 대한, 즉 상기 평면형 홀 효과 요소들(804, 808)과 중심이 같고 상기 z-축에 실질적으로 평행한(즉, 상기 기판(802)의 표면(802a)에 실질적으로 직교하는) 축들 상의 투영들에 대한 각각의 진폭들을 가지는 점이 분명할 것이다. 또한, 상기 수직형 홀 효과 요소들(806, 810)로부터의 각각의 출력 신호들이 이들 각각의 최대 반응 축들 상의 각각의 감지된 자기장들의 투영들에 대한, 즉 상기 수직형 홀 효과 요소들(806, 810)과 중심이 같고 상기 x-축에 실질적으로 평행한(즉, 상기 기판(802)의 표면(802a)에 실질적으로 평행한) 축들 상의 투영들에 대한 각각의 진폭들을 가지는 점이 명백할 것이다. 이에 따라, 상기 평면형 홀 효과 요소들(804, 808) 및 상기 수직형 홀 효과 요소들(806, 810) 모두는 상기 강자성 타겟 물체(826a, 826b)가 상기 좌표축들(804)의 x-축의 방향으로 지나감에 따라 변화되는 출력 신호들을 가진다. 상기 자기장 센서(800a, 800b, 800c)의 동작의 추가적인 설명은 다음에 기술한다.
상기 강자성 타겟 물체(826a, 826b)는 기어 상의 기어 톱니, 예를 들면 도 4의 기어(422) 상의 기어 톱니들의 하나, 예를 들면 422b로 나타내어질 수 있다. 그러나 상기 강자성 타겟 물체(826a, 826b)는 임의의 다른 강자성 타겟 물체로 나타내어질 수 있다.
도 9를 이제 참조하면, 세 측면들(900a, 900b, 900c)은 최대 반응 축(902a)을 구비하는 수직형 홀 효과 요소(902) 및 최대 반응 축(904a)을 구비하는 평면형 홀 효과 요소(904)를 나타낸다.
자속(906)의 라인은 제1 각도로 있고, 자속(908)의 라인은 제2 각도로 있으며, 자속(910)의 라인은 제3 각도로 있다. 상기 자속(906, 908, 910)의 세 개의 라인들이 도 7 및 도 8의 강자성 타겟 물체들이 각각의 자기장 센서를 지나감에 따라 상기 수직형 홀 효과 요소(902)(예를 들면, 706, 806, 810)를 통과하고, 상기 평면형 홀 효과 요소(904)(예를 들면, 704, 804, 808)를 통과하는 자속의 라인들을 나타내는 점이 분명할 것이다.
상기 수직형 홀 효과 요소(902) 최대 감도의 축(902a)을 가지며, 상기 평면형 홀 효과 요소(904)는 최대 감도의 축(904a)을 가진다.
상기 수직형 홀 효과 요소(902)는 상기 최대 감도의 축(902a) 상의 상기 자기장(906, 908, 910)의 투영에 비례하는 출력 신호를 가진다. 상기 평면형 홀 효과 요소(904)는 상기 최대 감도의 축(904a) 상의 상기 자기장(906, 908, 910)의 투영에 비례하는 출력 신호를 가진다. 상기 투영들은 도시된 바와 같이 각도들(X, Z)에 각기 관련된다.
상기 수직형 홀 효과 요소(902)로부터의 출력 신호는 상기 자속이 자속(906 내지 908 내지 910)으로부터 변화됨에 따라 진폭이 보다 커지게 되는 점이 분명해질 것이다. 이에 비하여, 상기 평면형 홀 효과 요소(904)로부터의 출력 신호는 상기 자속이 자속(906 내지 908 내지 910)으로부터 변화됨에 따라 보다 적어지게 되는 점이 분명해질 것이다.
상기 자속이 강자성 물체가 지나감에 따라 상기 측면들(700a, 700b, 700c 및 800a, 800b, 800c)에 의해 나타나는 바와 같이 교대되는 방향들로 전후로 이동하였을 경우, 상기 수직형 홀 효과 요소 및 상기 평면형 홀 효과 요소로부터의 출력 신호들은 정현파의 주파수에 관계없이, 즉 상기 강자성 물체의 이동의 속도에 관계없이, 예를 들면, 강자성 톱니들을 갖는 도 4의 기어(422)의 회전의 속도에 관계없이 극한 한계들 내에서 항상 구십 도 떨어지는 정현파들이 될 수 있다.
이제 도 10을 참조하면, 제1 및 제2 그래프들(1000, 1020)은 임의의 단위로 시간의 단위의 크기를 나타낸 수평 축 및 임의의 단위로 진폭의 단위의 크기를 나타낸 수직 축을 가진다.
상기 제1 그래프(1000)에서, 제1 신호(1002)는 도 4의 기어(422)가 제1 방향으로 회전하고 있을 때에 다음에 도면들과 함께 설명되는 제1의 2상태 신호를 나타내고, 제2 신호(1004)는 상기 기어(422)가 상기 제1 방향으로 회전하고 있을 때에 다음에 도면들과 함께 설명되는 제2의 2상태 신호를 나타낸다. 상기 신호들(1002, 1004)의 각 에지(상태 전이)는 도 4의 자기장 센서(400)를 지나가는 기어 톱니를 나타낼 수 있다.
위상 차이(1006)는 상기 제1 및 제2의 2상태 신호들이 상기 제1 방향으로 회전하는 상기 기어(422)에 반응하여 동작하고 있을 때에 위상 차이를 나타낸다.
상기 제2 그래프(1020)에서, 동일한 제1 신호(1002)는 상기 기어(422)가 다른 제2의 방향으로 회전하고 있을 때에 다음에 도면들과 함께 설명되는 상기 제1의 2상태 신호를 나타내고, 동일한 제2 신호(1004)는 상기 기어(422)가 상기 제2 방향으로 회전하고 있을 때에 다음에 도면들과 함께 설명되는 상기 제2의 2상태 신호를 나타낸다. 다시, 상기 신호들(1002, 1004)의 각 에지(상태 전이)는 상기 자기장 센서(100)를 지나가는 기어 톱니를 나타낼 수 있다.
위상 차이(1008)는 상기 제1 및 제2의 2상태 신호들(1002, 1004)이 상기 제2 방향으로 회전하는 상기 기어(422)에 반응하여 동작하고 있을 때에 위상 차이를 나타낸다.
상기 위상 차이들(1006, 1008)이 반대의 부호들을 가지는 점이 분명할 것이다. 상기 부호들은 상기 기어(422)의 회전의 방향을 나타낸다.
상기 위상 차이들은 구십 도 떨어지게 되는 도 10에서 앞서 설명한 자기장 센서 신호들의 결과이다. 상기 구십 도의 위상 차이들을 도 3의 보다 작은 위상 차이와 비교하면, 방향 검출은 그렇지 않으면 상기 위상의 잘못된 부호의 방향 및 상기 기어(422)의 회전의 잘못된 방향의 대응되는 표시를 가져올 수 있는 다양한 노이즈들을 훨씬 덜 겪는다.
상기 위상 분리들(1006, 1008)은 도 4의 기어(422)의 모든 회전 속도에 대해 동일하게 남을 수 있다.
도 11을 이제 참조하면, 전자 회로(1100)는 도 4의 자기장 센서(400)가 두 개의 자기장 센싱 요소들(504, 508)을 구비하여 도 5의 기판 부분(500)을 가질 때에 도 4의 전자 회로(406)와 동일할 수 있다. 도 5의 제1 자기장 센싱 요소(504) 및 상기 제2 자기장 센싱 요소(508)는 차동 신호(1102) 및 차동 신호(1112)를 각기 증폭기들(1104, 1114)에 제공한다.
도 9 및 도 10과 함께 위에서의 논의에 따라, 상기 차동 신호들(1102, 1112)은 도 4의 기어(422)가 회전할 때에 상기 기어(422)의 모든 회전 속도들에 대해 구십 도의 위상 관계를 가진다.
증폭기들(1104, 1114)은 상기 차동 신호들(1102, 1112)을 각기 수신하도록 연결되며, AGC/AOA 모듈들(1106, 1116)에 의해 각기 수신되는 증폭된 신호들(1104a, 1114a)을 발생시키도록 동작할 수 있다.
상기 AGC/AOA 모듈들(1106 1116), 회전 검출기 모듈들(1108, 1118) 및 속도/방향 모듈(1110)은 도 2의 AGC/AOA 모듈들(160, 166), 회전 검출기 모듈들(162, 168) 및 속도/방향 모듈(164)과 동일할 수 있으며, 동일한 방식으로 연결될 수 있다.
2상태 신호들(1108a, 1118a)은 도 10과 함께 앞서 설명한 +/- 구십 도의 위상 관계들을 가진다.
상기 전자 회로(1100)는 도 4의 기어(422)가 회전하지 않고 있을 때에도 기어 톱니(또한 밸리)의 근접의 존재 또는 부존재를 감지할 수 있는 이른바 "톱니 검출기"를 제공할 수 있다.
이제 도 12를 참조하면, 전자 회로(1200)는 도 4의 자기장 센서(400)가 네 개의 자기장 센싱 요소들(606, 610, 614, 618)을 구비하여 도 6의 기판 부분(600)을 포함할 때에 도 4의 전자 회로(406)와 동일할 수 있다. 도 6의 제1 자기장 센싱 요소(606)는 차동 신호(1202)를 제공한다. 도 6의 제3 자기장 센싱 요소(614)는 차동 신호(1214)를 제공한다. 도 6의 제2 자기장 센싱 요소(610)는 차동 신호(1218)를 제공한다. 도 6의 제4 자기장 센싱 요소(618)는 차동 신호(1228)를 제공한다.
증폭기들(1204, 1216)은 상기 차동 신호들(1202, 1214)을 각기 수신하도록 연결되며, 증폭된 신호들(1204a, 1216a)을 발생시키도록 동작할 수 있다. 차분 모듈(1206)은 상기 증폭된 신호들(1204a, 1216a)을 수신하도록 연결될 수 있고, 제1 차이 신호(1206a)를 발생시키도록 동작할 수 있다.
증폭기들(1220, 1230)은 각기 상기 차동 신호들(1218, 1228)을 각기 수신하도록 연결되며, 증폭된 신호들(1220a, 1230a)을 발생시키도록 동작할 수 있다. 차분 모듈(1222)은 상기 증폭된 신호들(1220a, 1230a)을 수신하도록 연결될 수 있고, 제2 차이 신호(1222a)를 발생시키도록 동작할 수 있다.
도 9 및 도 10과 함께 위에서의 논의에 따라, 상기 차이 신호들(1206a, 1222a)은 도 4의 기어(422)가 회전할 때에 상기 기어(422)의 모든 회전 속도들에 대해 구십 도의 위상 관계를 가진다.
AOA/AGC 모듈들(1208, 1224)은 상기 제1 및 제2 차이 신호들(1206a, 1222a)을 수신하도록 연결된다. 상기 AGC/AOA 모듈들(1208, 1224), 회전 검출기 모듈들(1210, 1226) 및 속도/방향 모듈(1212)은 도 2의 AGC/AOA 모듈들(160, 166), 회전 검출기 모듈들(162, 168) 및 속도/방향 모듈(164)과 동일할 수 있으며, 동일한 방식으로 연결될 수 있다.
2상태 신호들(1210a 1226a)은 도 10과 함께 앞서 설명한 +/- 구십 도의 위상 관계들을 가진다.
상기 전자 회로(1200)는 상기 신호들의 차분으로 인해 기어 톱니가 지나감에 따라 기어 톱니의 에지를 감지할 수 있는 이른바 "에지 검출기"를 제공할 수 있다.
이제 도 13을 참조하면, 자기장 센서(1300)의 기판 부분은 도 4의 기판(402)과 동일하거나 유사한 기판(1302)을 포함할 수 있다. 상기 기판(1302)은 도 4의 좌표축들(420)로 나타낸 바와 동일한 좌표축들(1340)의 x-y 평면에 실질적으로 평행하게 배치될 수 있다.
상기 기판(1302)의 표면(1302a)은 도 4의 기판(402)의 표면(402a)과 동일하거나 유사할 수 있다.
전자 회로(1304)는 상기 기판(1302)의 표면(1302a) 내에 또는 상부에 배치될 수 있다. 상기 전자 회로(1304)는 도 4의 전자 회로(406)와 동일하거나 유사할 수 있다.
제1 자기장 센싱 요소(1306), 제2 자기장 센싱 요소(1310), 제3 자기장 센싱 요소(1314), 제4 자기장 센싱 요소(1318), 제5 자기장 센싱 요소(1326) 및 제6 자기장 센싱 요소(1326)는 도 4의 자기장 센싱 요소 영역(404) 내의 자기장 센싱 요소들과 동일하거나 유사할 수 있다.
강자성 물체(도시되지 않음)는, 예를 들면, 도 4의 접선(440)에 실질적으로 평행한 라인을 나타낼 수 있는 라인(1328)에 실질적으로 평행한 방향으로 이동할 수 있다. 상기 강자성 물체는 상기 직교축들(1330, 1332)이 교차하는 상기 기판 지점 상부로 직접 이동할 수 있다.
상기 제1 자기장 센싱 요소(1306) 및 상기 제3 자기장 센싱 요소(1314)는 평면형 홀 효과 요소들(1306, 1314)(때때로 수평형 홀 효과 요소들로도 언급됨)이 될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 평면형 홀 효과 요소(1306)는 최대 감도의 축(1308)을 가지고, 상기 평면형 홀 효과 요소(1314)는 최대 감도의 축(1316)을 가지며, 이들 모두는 좌표축들(1304)의 z-축에 실질적으로 평행하다. 최대 감도의 축들(1308, 1316)은 상기 기판의 표면(1302a)에 실질적으로 직교한다.
이에 비하여, 상기 제2 자기장 센싱 요소(1310) 및 상기 제4 자기장 센싱 요소(1318)는 수직형 홀 효과 요소들(1310, 1318)이 될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 수직형 홀 효과 요소들(1310, 1318) 상기 좌표축들(1340)의 x-축에 실질적으로 평행한, 즉 상기 기판의 표면(1302a)에 실질적으로 평행한 각각의 최대 감도의 축들(1312, 1320)을 가진다. 상기 최대 반응 축들(1308, 1316)은 상기 최대 반응 축들(1312, 1318)에 실질적으로 직교할 수 있다.
상기 제5 자기장 센싱 요소(1324) 및 상기 제6 자기장 센싱 요소(1326)도 수직형 홀 효과 요소들(1324, 1326)이 될 수 있다. 상기 수직형 홀 효과 요소들(1310, 1318)과는 달리, 상기 수직형 홀 효과 요소들(1324, 1326)은 상기 좌표축들(1340)의 y-축에 실질적으로 평행한, 즉 상기 기판의 표면(1302a)에 실질적으로 평행한 각각의 최대 감도의 축들(1325, 1327)을 가진다. 상기 최대 반응 축들(1325, 1327)은 상기 최대 반응 축들(1312, 1320)에 실질적으로 직교될 수 있고, 상기 최대 반응 축들(1308, 1316)에 실질적으로 직교할 수 있다.
다음에 보다 상세하게 설명하는 전자 신호들(1322a, 1322b)은 상기 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 자기장 센싱 요소들(1306, 1310, 1314, 1318, 1324, 1326)을 각기 상기 전자 회로(1304)에 연결한다.
자석(도시되지 않음)은 상기 기판(1302) 아래에 배치될 수 있고, 도 4의 자석(408)과 함께 다음에 설명하는 동일한 배향 및 특성들을 가질 수 있다.
상기 기판(1302)의 제1 표면(1302a)에 각기 실질적으로 평행한 제1 및 제2 직교축들(1330, 1332)은 각기 상기 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 자기장 센싱 요소들(1306, 1310, 1314, 1318, 1324, 1326)의 상대적인 배치들의 예들을 나타내며, 도 4의 자석(408)의 상대적인 위치의 예 또한 나타낸다. 상기 자석의 축(424)은 상기 제1 및 제2 직교축들(1330, 1332)의 교차 지점에서 z 방향(좌표축들(1340) 참조)으로 교차될 수 있으며, 상기 교차 지점은 여기서 "기판 포인트"로도 언급된다. 상기 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 자기장 센싱 요소들(1308, 1310, 1314, 1318, 1324, 1326)은 각기 상기 제1 또는 제2 직교축들(1330, 1332)을 따라 배치될 수 있고, 상기 기판 지점으로부터 떨어져 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제3 자기장 센싱 요소들(1306, 1314)의 중심들은 각기 상기 제1 직교 축(1330)을 따라 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제3 자기장 센싱 요소들(1306, 1314)의 각각의 중심들 사이의 중점은 상기 제1 및 제2 좌표축들(1330, 1332)의 교차 지점들에 배치될 수 있다.
상기 제2 및 제4 자기장 센싱 요소들(1310, 1318)의 중심들은 각기 상기 제1 또는 제2 직교축(1330, 1332)을 따라 배치될 수 있으며, 여기서는 상기 제1 직교 축(1330)을 따르는 것으로 도시된다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 및 제4 자기장 센싱 요소들(1310, 1318)의 각각의 중심들 사이의 중점은 상기 제1 및 제2 좌표축들(1330, 1332)의 교차 지점에 배치될 수 있다. 그러나 상기 제2 및 제4 자기장 센싱 요소들(1310, 1318)의 다른 배치들도 가능하다.
제5 및 제6 자기장 센싱 요소들(1324, 1326)의 중심들은 각기 상기 제1 또는 제2 직교축(1330, 1332)을 따라 배치될 수 있으며, 여기서는 상기 제2 직교축(1332)을 따르는 것으로 도시된다. 일부 실시예들에서, 상기 제5 및 제6 자기장 센싱 요소들(1324, 1326)의 각각의 중심들 사이의 중점은 상기 제1 및 제2 좌표축들(1330, 1332)의 교차 지점에 배치될 수 있다. 그러나 상기 제4 및 제6 자기장 센싱 요소들(1324, 1326)의 다른 배치들도 가능하다.
화살표(1328)에 평행한 방향으로의 강자성 물체의 이동에 대응하여, 상기 제5 및 제6 자기장 센싱 요소들(1324, 1326)은 상기 제2 및 제4 자기장 센싱 요소들(1310, 1318) 보다 적은 반응(신호 값의 적은 변화)을 가진다. 이에 따라, 상기 제5 및 제6 자기장 센싱 요소들(1324, 1326)로부터의 신호들은 상기 제2 및 제4 자기장 센싱 요소들(1310, 1318)로부터의 신호들과 특정한 방식들로 결합될 때에 다양한 바람직하지 않은 효과들, 예를 들면, 온도에 따른 DC 드리프트(drift)를 감소시키도록 기준 신호들로 작용할 수 있다. 이러한 신호 결합들의 구성은 도 14와 함께 다음에 설명한다.
도 14를 이제 참조하면, 전자 회로(1400)는 도 4의 자기장 센서(400)가 여섯 개의 자기장 센싱 요소들(1306, 1310, 1314, 1318, 1324, 1326)을 가지는 도 13의 기판 부분(1300)을 포함할 때에 도 4의 전자 회로(406)와 동일하거나 유사할 수 있다. 도 13의 제1 자기장 센싱 요소(1306)는 차동 신호(1402)를 제공한다. 도 13의 제3 자기장 센싱 요소(1314)는 차동 신호(1414)를 제공한다. 도 13의 제2 자기장 센싱 요소(1310)는 차동 신호(1418)를 제공한다. 도 13의 제5 자기장 센싱 요소(1324)는 차동 신호(1430)를 제공한다. 도 13의 제4 자기장 센싱 요소(1318)는 차동 신호(1434)를 제공한다. 도 13의 제6 자기장 센싱 요소(1326)는 차동 신호(1438)를 제공한다.
증폭기들(1404, 1416)은 상기 차동 신호들(1402, 1414)을 각기 수신하도록 연결되며, 증폭된 신호들(1404a, 1416a)을 발생시키도록 동작할 수 있다. 차분 모듈(1406)은 상기 증폭된 신호들(1404a, 1416a)을 수신하도록 연결될 수 있고, 제1 차이 신호(1406a)를 발생시키도록 동작할 수 있다.
증폭기들(1420, 1432)은 상기 차동 신호들(1418, 1430)을 각기 수신하도록 연결되며, 증폭된 신호들(1420a, 1432a)을 발생시키도록 동작할 수 있다. 차분 모듈(1422)은 상기 증폭된 신호들(1420a, 1432a)을 수신하도록 연결될 수 있고, 제2 차이 신호(1422a)를 발생시키도록 동작할 수 있다.
증폭기들(1434, 1440)은 상기 차동 신호들(1434, 1438)을 각기 수신하도록 연결되며, 증폭된 신호들(1434a, 1440a)을 발생시키도록 동작할 수 있다. 차분 모듈(1436)은 상기 증폭된 신호들(1434a, 1440a)을 수신하도록 연결될 수 있고, 제3 차이 신호(1436a)를 발생시키도록 동작할 수 있다.
다른 차분 모듈(1424)이 상기 제1 및 제2 차이 신호들(1422a, 1436a)을 각기 수신하도록 연결될 수 있고, 제4 차이 신호(1424a)를 발생시키도록 동작할 수 있다.
도 9 및 도 10과 함께 위에서의 논의에 따라, 상기 차이 신호들(1406a, 1424a)은 도 4의 기어(422)가 회전할 때에 상기 기어(422)의 모든 회전 속도들에 대해 구십 도의 위상 관계를 가진다.
AOA/AGC 모듈들(1408, 1426)은 상기 제1 및 제3 차이 신호들(1406a, 1424a)을 각기 수신하도록 연결된다. 상기 AGC/AOA 모듈들(1408, 1426), 회전 검출기 모듈들(1410, 1428) 및 속도/방향 모듈(1412)은 도 2의 AGC/AOA 모듈들(160, 166), 회전 검출기 모듈들(162, 168) 및 속도/방향 모듈(164)과 동일할 수 있으며, 동일한 방식으로 연결될 수 있다.
2상태 신호들(1410a, 1428a)은 도 10과 함께 앞서 설명한 +/- 구십 도의 위상 관계들을 가진다.
상기 차이 모듈(1422)은 상기 제2 자기장 센싱 요소(1310)로부터의 증폭된 신호(1420a)와 상기 제4 자기장 센싱 요소(1324)로부터의 증폭된 신호(1432a)를 결합하도록 동작할 수 있다. 도 13과 함께 전술한 바와 같이, 상기 제5 자기장 센싱 요소(1324)는 도 13의 라인(1328)의 방향으로 이동하는 강자성 물체에 대해 상대적으로 민감하다. 이에 따라, 상기 차이 모듈(1422)에 의해 제공되는 차동 배치는 다양한 바람직하지 않은 효과들에 대해 결과적인 차이 신호(1422a)의 안정화를 가져올 수 있다. 예를 들면, 온도 변화에 따라, 상기 증폭된 신호(1420a) 및 상기 증폭된 신호(1432a) 모두는 상기 증폭된 신호(1420a) 및 상기 증폭된 신호(1432a)가 동일한 양으로 동일한 방향을 따라 이동하는 경향이 있을 수 있기 때문에 상기 차이 신호(1422a)를 가져올 수 있는 DC 오프셋 전압의 유사한 변화를 겪을 수 있다.
실질적으로 동일한 유리한 효과들과 함께 실질적으로 동일한 이유로, 상기 차이 모듈(1436)은 상기 제4 자기장 센싱 요소(1318)로부터의 증폭된 신호(1434a)와 상기 제6 자기장 센싱 요소(1326)로부터의 증폭된 신호(1440a)를 결합하도록 동작할 수 있다.
상기 전자 회로(1400)는 신호들의 차분으로 인하여 이른바 기어 톱니가 통과함에 따라 기어 톱니의 에지를 감지할 수 있는 "에지 검출기"를 제공할 수 있다.
이제 도 15를 참조하면, 자기장 센서(1500)의 기판 부분은 도 4의 기판(402)과 동일하거나 유사한 기판(1502)을 포함할 수 있다. 상기 기판(1502)은 도 4의 좌표축들(420)로 나타낸 바와 같은 동일한 좌표축들(1540)의 x-y 평면에 실질적으로 평행하게 배치될 수 있다.
상기 기판(1502)의 표면(1502)은 도 4의 기판(402)의 표면(402a)과 동일하거나 유사할 수 있다.
전자 회로(1504)는 상기 기판(1502)의 표면(1502a) 내에 또는 상부에 배치될 수 있다. 상기 전자 회로(1504)는 도 4의 전자 회로(406)와 동일하거나 유사할 수 있다.
제1 자기장 센싱 요소(1506), 제2 자기장 센싱 요소(1510), 제3 자기장 센싱 요소(1514) 및 제4 자기장 센싱 요소(1518)는 도 4의 자기장 센싱 요소 영역(404) 내의 자기장 센싱 요소들과 동일하거나 유사할 수 있다.
강자성 물체(도시되지 않음)는, 예를 들면, 도 4의 접선(440)에 실질적으로 평행한 라인을 나타낼 수 있는 라인(1524)에 실질적으로 평행한 방향으로 이동할 수 있다. 상기 강자성 물체는 상기 직교축들(1530, 1532)이 교차되는 상기 기판 지점 상부로 직접 이동할 수 있다.
상기 제1, 제2, 제3 및 제4 자기장 센싱 요소들(1506, 1510, 1514, 1518)은 각기 수직형 홀 효과 요소들(1506, 1510, 1514, 1518)이 될 수 있다.
상기 제1 및 제3 자기장 센싱 요소들(1506, 1514)은 좌표축들(1540)의 x-축에 실질적으로 평행하며, 상기 기판(1502)의 표면(1502a)에도 실질적으로 평행한 각각의 최대 감도의 축들(1508, 1520)을 가진다. 상기 제2 및 제4 자기장 센싱 요소들(1510, 1518)은 상기 좌표축들(1540)의 y-축에 실질적으로 평행하고, 상기 기판(1502)의 표면(1502a)에도 실질적으로 평행한 각각의 최대 감도의 축들(1512, 1520)을 가진다. 상기 최대 반응 축들(1508, 1516)은 상기 최대 반응 축들(1512, 1518)에 실질적으로 직교할 수 있다.
다음에 보다 상세하게 설명하는 전자 신호들(1522)은 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 자기장 센싱 요소들(1506, 1510, 1514, 1518)을 각기 상기 전자 회로(1504)에 연결한다.
자석(도시되지 않음)은 상기 기판(1502)의 아래에 배치될 수 있고, 도 4의 자석(408)과 함께 다음에 설명되는 동일한 배향과 특성들을 가질 수 있다.
상기 기판(1502)의 제1 표면(1502a)에 각기 실질적으로 평행한 제1 및 제2 직교축들(1530, 1532)은 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 자기장 센싱 요소들(1506, 1510, 1514, 1518)의 상대적인 배치들의 예들을 각기 나타내며, 도 4의 자석(408)의 상대적인 위치의 예도 나타낸다. 상기 자석의 축(424)은 상기 제1 및 제2 직교축들(1530, 1532)의 교차 지점들에서 z 방향(좌표축들(1540) 참조)으로 교차될 수 있으며, 상기 교차 지점은 여기서 "기판 지점"으로도 언급된다. 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 자기장 센싱 요소들(1506, 1514, 1510, 1518)은 각기 상기 제1 또는 제2 직교축들(1530, 1532)을 따라 배치될 수 있고, 또한 상기 기판 포인트로부터 떨어져 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제3 자기장 센싱 요소들(1506, 1514)의 중심들은 각기 상기 제1 직교 축(1530)을 따라 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제3 자기장 센싱 요소들(1506, 1514)의 각각의 중심들 사이의 중점은 상기 제1 및 제2 좌표축들(1530, 1532)의 교차 지점에 배치될 수 있다.
상기 제2 및 제4 자기장 센싱 요소들(1510, 1518)의 중심들은 각기 상기 제1 또는 제2 직교 축(1530, 1532)을 따라 배치될 수 있고, 여기서는 상기 제2 직교 축(1532)을 따르는 것으로 도시된다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 및 제4 자기장 센싱 요소들(1510, 1518)의 각각의 중심들 사이의 중점은 상기 제1 및 제2 좌표축들(1530, 1532)의 교차 지점에 배치될 수 있다. 그러나 상기 제2 및 제4 자기장 센싱 요소들(1510, 1518)의 다른 배치들도 가능하다.
화살표(1524)에 평행한 방향으로의 강자성 물체의 이동에 반응하여, 상기 제2 및 제4 자기장 센싱 요소들(1510, 1518)은 상기 제1 및 제3 자기장 센싱 요소들(1506, 1514) 보다 적은 반응(신호 값의 적은 변화)을 가진다. 이에 따라, 상기 제2 및 제4 자기장 센싱 요소들(1510, 1518)로부터의 신호 값들은 상기 제1 및 제3 자기장 센싱 요소들(1506, 1514)로부터의 신호들과 각기 특정한 방식들로 결합될 때에 다양한 바람직하지 않은 효과들, 예를 들면, 온도에 따른 DC 드리프트를 감소시키도록 기준 신호들로 작용할 수 있다. 이러한 신호 결합들의 배치는 도 16과 함께 다음에 설명된다.
이제 도 16을 참조하면, 전자 회로(1600)는 도 4의 자기장 센서(400)가 네 개의 자기장 센싱 요소들(1506, 1510, 1514, 1518)을 가지는 도 15의 자기장 센서(1500)를 포함할 때에 도 4의 전자 회로(406)와 동일할 수 있다. 도 15의 제1 자기장 센싱 요소(1506)는 차동 신호(1602)를 제공한다. 도 15의 제2 자기장 센싱 요소(1510)는 차동 신호(1614)를 제공한다. 도 15의 제3 자기장 센싱 요소(1514)는 차동 신호(1618)를 제공한다. 도 15의 제4 자기장 센싱 요소(1518)는 차동 신호(1628)를 제공한다.
증폭기들(1604, 1616)은 상기 차동 신호들(1602, 1614)을 각기 수신하도록 연결되며, 증폭된 신호들(1604a, 1616a)을 발생시키도록 동작할 수 있다. 차분 모듈(1606)은 상기 증폭된 신호들(1604a, 1616a)을 수신하도록 연결될 수 있고, 제1 차이 신호(1606a)를 발생시키도록 동작할 수 있다.
증폭기들(1620, 1630)은 상기 차동 신호들(1618, 1628)을 각기 수신하도록 연결되며, 증폭된 신호들(1620a, 1630a)을 발생시키도록 동작할 수 있다. 차분 모듈(1622)은 상기 증폭된 신호들(1620a, 1630a)을 수신하도록 연결될 수 있고, 제2 차이 신호(1622a)를 발생시키도록 동작할 수 있다.
도 2 및 도 3과 함께 위에서의 논의에 따라, 상기 차이 신호들(1606a, 1622a)은 도 4의 기어(422)가 회전할 때에 상기 기어(422)의 모든 회전 속도들에 대해 상대적으로 가까운(즉, 작은) 위상 관계를 가진다. 이에 따라, 구십 도의 위상 관계를 제공하는 도 4 내지 도 14의 배치들의 이점들은 도 15 및 도 16의 배치들에서 없을 수 있다. 그러나 도 13 및 도 14와 관련하여 앞서 설명한 다른 이점들은 도 15 및 도 16의 배치들에서 유지될 수 있다. 즉, 도 15의 제2 및 제4 자기장 센싱 요소들(1510, 1518)은 다양한 다른 바람직하지 않은 효과들, 예를 들면, 온도에 따른 DC 오프셋 전압의 이동에 대해 안정화시키도록 기준 전압들을 제공한다.
AOA/AGC 모듈들(1608, 1624)은 상기 제1 및 제3 차이 신호들(1606a, 1622a)을 각기 수신하도록 연결된다. 상기 AGC/AOA 모듈들(1608, 1624), 회전 검출기 모듈들(1610, 1626) 및 속도/방향 모듈(1612)은 도 2의 AGC/AOA 모듈들(160, 166), 회전 검출기 모듈들(162, 168) 및 속도/방향 모듈(164)과 동일할 수 있으며, 동일한 방식으로 연결될 수 있다.
2상태 신호들(1610a, 1626a)은 도 3과 함께 앞서 설명한 위상 관계들을 가진다.
상기 차이 모듈(1606)은 상기 제1 자기장 센싱 요소(1505)로부터의 증폭된 신호(1604a)와 상기 제2 자기장 센싱 요소(1510)로부터의 증폭된 신호(1616a)와 결합시키도록 동작한다. 도 13과 함께 상술한 바와 같이, 상기 제2 자기장 센싱 요소(1510)는 도 15의 라인(1524)의 방향으로 이동하는 강자성 물체에 대해 상대적으로 민감하지 않다. 이에 따라, 상기 차이 모듈(1606)에 의해 제공되는 차동 배치는 다양한 바람직하지 않은 효과들에 대해 결과적인 차이 신호(1606a)의 안정화를 가져올 수 있다. 예를 들면, 온도 변화에 따라, 상기 증폭된 신호(1604a) 및 상기 증폭된 신호(1616a) 모두는 상기 증폭된 신호(1604a) 및 상기 증폭된 신호(1616a)가 동일한 방향으로 동일한 양만큼 이동하는 경향이 있을 수 있기 때문에 상기 차이 신호(1606a)를 감소시킬 수 있는 DC 오프셋 전압의 유사한 변화를 겪을 수 있다.
실질적으로 동일한 유리한 효과들과 함께 실질적으로 동일한 이유로, 상기 차이 모듈(1622)은 상기 제3 자기장 센싱 요소(1514)로부터의 증폭된 신호(1620a)와 상기 제4 자기장 센싱 요소(1518)로부터의 증폭된 신호(1630a)를 결합시키도록 동작한다.
상기 전자 회로(1600)는 심지어 도 4의 기어(422)가 회전하고 있지 않을 때에도 기어 톱니(또는 밸리)의 존재 또는 부존재를 감지할 수 있는 이른바 "톱니 검출기"를 제공할 수 있다.
많은 상기 자기장 센싱 요소들이 수직형 홀 효과 요소들인 것으로 앞서 설명되지만, 다른 실시예들에서, 상기 수직형 홀 효과 요소들의 하나 또는 그 이상은 자기저항 요소들이 될 수 있다. 전술한 바와 같이, 수직형 홀 효과 요소들과 마찬가지로, 자기저항 요소들은 기판에 실질적으로 평행한 최대 반응 축을 가진다. 이에 따라, 모든 앞서의 구성들이 자기저항 요소들에 적용된다.
도 17을 이제 참조하면, 자기저항 요소 브리지(1700)는 상술한 차이 모듈들의 일부 대신에 사용될 수 있다.
상기 자기저항 요소 브리지(1700)는 제1 자기저항 요소(1702), 제2 자기저항 요소(1704), 제1 고정 레지스터(fixed resistor)(1706) 및 제2 고정 레지스터(1708)를 포함할 수 있으며, 이들 모두는 전압 소스(1710) 및 기준 전압, 예를 들면, 접지 기준 전압 사이에서 브리지 배치로 연결될 수 있다.
차동 신호(1712, 1714)는 상기 자기저항 요소 브리지(1700)에 의해 발생된다.
일부 실시예들에서, 버퍼(buffer) 증폭기(1716)는 상기 차동 신호(1712, 1714)를 수신하도록 연결될 수 있고, 버퍼 신호(buffered signal)(1716a)를 발생시키도록 동작할 수 있다.
상기 차동 신호(1712, 1714)가 두 개의 자기저항 요소들로부터의 신호들의 차이와 매우 동일한 방식으로 동작하는 점이 분명할 것이다. 상기 자기저항 요소 브리지(1700)는, 예를 들면 도 16의 차이 모듈(1606) 또는 차이 모듈(1622)과 비교된다. 도 17에서, 상기 자기저항 요소들(1702, 1704) 모두가 동일한 양으로 동일한 방식으로 이동할 경우, 그러면 상기 차동 전압(1712, 1714)는 변화되지 않는다. 상기 버퍼(1716)는 향상된 공통 모드 제거비를 제공할 수 있다.
여기서 언급되는 모든 참조 문헌들은 전체적으로 여기에 참조로 포함된다.
상술한 바에서는 본 발명의 주제인 다양한 개념들, 구조들 및 기술들을 예시하는 데 기여하는 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 이들 개념들, 구조들 및 기술들을 포괄하는 다른 실시예들도 이용될 수 있는 점은 명백할 것이다. 이에 따라, 본 발명의 범주가 설시된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허 청구 범위의 사상과 범주에 의해 제한되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
여시에 설명되는 실시예들의 요소들은 앞서 구체적으로 설시하지 않은 다른 실시예들을 구현하도록 결합될 수 있다. 단일의 실시예의 내용에서 설명된 다양한 요소들도 별도로 또는 임의의 적절한 하위 결합으로 제공될 수 있다. 여기서 구체적으로 설명하지 않은 다른 실시예들도 다음의 특허청구범위의 범주 내에 속한다.

Claims (7)

  1. 경로를 따른 물체의 이동을 감지하기 위한 자기장 센서에 있어서, 이동 라인은 상기 경로에 접하고, 상기 자기장 센서는,
    자석을 포함하며, 상기 자석은 북극, 남극 및 상기 북극과 상기 남극을 통과하는 자석 축을 구비하고;
    상기 자석에 근접하고, 상기 물체 및 상기 자석 평면 표면 사이의 위치에 있는 반도체 기판을 포함하며, 상기 반도체 기판은 제1 및 제2의 대향하는 주요 표면들을 가지고, 상기 자석 축은 상기 반도체 기판의 제1의 대향하는 표면에 실질적으로 직교하며, 상기 반도체 기판은 상기 기판의 제1의 표면상의 기판 지점에서 상기 기판의 제1의 대향하는 표면상에서 교차하는 제1 및 제2 직교축들을 가지고, 상기 자석 축은 상기 기판 지점과 교차되며, 상기 반도체 기판의 제1의 대향하는 표면상으로의 상기 이동 라인의 투영은 상기 기판의 제1의 표면상의 상기 제1 직교축에 실질적으로 평행하고;
    상기 반도체 기판의 제1의 표면 상부 또는 아래에 배치되는 제1 자기장 센싱 요소(magnetic field sensing element)를 포함하며, 상기 제1 자기장 센싱 요소는 상기 기판의 제1의 대향하는 표면에 실질적으로 평행하고, 상기 제1 직교축에 실질적으로 평행한 최대 감도의 축을 구비하며;
    제2 자기장 센싱 요소를 포함하고, 상기 제2 자기장 센싱 요소는 상기 기판의 제1의 대향하는 표면에 실질적으로 평행하고, 상기 제2 직교축에 실질적으로 평행한 최대 감도의 축을 구비하며;
    상기 반도체 기판의 제1의 표면 상부 또는 아래에 배치되는 제3 자기장 센싱 요소를 포함하고, 상기 제3 자기장 센싱 요소는 상기 기판의 제1의 대향하는 표면에 실질적으로 평행하고, 상기 제1 직교축에 실질적으로 평행한 최대 감도의 축을 구비하며;
    상기 반도체 기판의 제1의 표면 상부 또는 아래에 배치되는 제4 자기장 센싱 요소를 포함하고, 상기 제4 자기장 센싱 요소는 상기 기판의 제1의 대향하는 표면에 실질적으로 평행하고, 상기 제2 직교축에 실질적으로 평행한 최대 감도의 축을 구비하며, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 자기장 센싱 요소들은 상기 기판 지점으로부터 떨어져 배치되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 자기장 센싱 요소들은 수직형 홀 효과(Hall effect) 요소들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 자기장 센싱 요소들은 자기저항(magnetoresistance) 요소들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 및 제3 자기장 센싱 요소들의 중심들은 상기 제1 직교축을 따르고 상기 기판 지점으로부터 등거리로 배치되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제2 및 제4 자기장 센싱 요소들의 중심들은 상기 제2 직교축을 따르고 상기 기판 지점으로부터 등거리로 배치되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 자기장 센싱 요소들의 최대 감도의 축들의 방향들은 상기 제1 및 제3 자기장 센싱 요소들이 상기 제2 및 제4 자기장 센싱 요소들보다 상기 경로를 따른 상기 물체의 이동에 대해 큰 감도들을 가지도록 선택되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 자기장 센싱 요소 및 상기 제2 자기장 센싱 요소에 연결되는 제1 전자 회로 채널을 더 포함하며, 상기 제1 전자 회로 채널은 상기 제1 자기장 센싱 요소 및 상기 제2 자기장 센싱 요소에 의해 발생되는 신호들의 차이로서 제1 차이 신호를 발생시키도록 동작할 수 있고, 상기 제1 전자 회로 채널은 제1 위상을 갖는 상기 제1 차이 신호를 발생시키도록 동작할 수 있으며;
    상기 제3 자기장 센싱 요소 및 상기 제4 자기장 센싱 요소에 연결되는 제2 전자 회로 채널을 더 포함하고, 상기 제2 전자 회로 채널은 상기 제3 자기장 센싱 요소 및 상기 제4 자기장 센싱 요소에 의해 발생되는 신호들의 차이로서 제2 차이 신호를 발생시키도록 동작할 수 있으며, 상기 제2 전자 회로 채널은 상기 제1 위상과 다른 제2 위상을 갖는 상기 제2 차이 신호를 발생시키도록 동작할 수 있고, 상기 위상 차이의 부호는 상기 물체의 이동의 방향을 나타내는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
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