KR20230093368A

KR20230093368A - 자기장 센서 내의 자기-시험 진단을 수행하기 위한 회로들 및 기술들

Info

Publication number: KR20230093368A
Application number: KR1020237020447A
Authority: KR
Inventors: 제랄도 에이. 몬레알; 브루노 루이스 우베르티; 알레잔드로 쥐. 미레시; 조셉 디. 홀린스
Original assignee: 알레그로 마이크로시스템스, 엘엘씨
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2023-06-27
Also published as: EP3368913A1; JP2019500599A; US20170176566A1; US10527703B2; EP3368913B1; JP6960918B2; CN108474827A; KR20180094867A; CN108474827B; WO2017105847A1

Abstract

결함 검출을 위한 내부 진단 구성 요소들을 이용하여 자기장 센서의 자기-시험을 수행하기 위한 시스템들 및 방법들이 여기에 제공된다. 상기 자기장 센서는 센서 바이어싱 전류 소스에 연결되는 자기장 센싱 요소 및 상기 자기장 센싱 요소에 연결되는 스위칭 네트워크를 포함한다. 상기 스위칭 네트워크는 하나 또는 그 이상의 진단 스위치들 및 하나 또는 그 이상의 신호 스위치들을 포함하고, 상기 하나 또는 그 이상의 진단 스위치들은 진단 입력 전류 소스에 연결된다. 상기 스위칭 네트워크는 자기 신호 시간 간격 내의 외부 자기장에 대응되는 자기 신호 및 진단 신호 시간 간격 내의 진단 신호를 가지는 시분할 다중화 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 진단 신호는 제1 상태 및 제2 상태 사이에서 소정의 시퀀스를 가지기 위해 중간 신호를 생성하도록 동작할 수 있다.

Description

자기장 센서 내의 자기-시험 진단을 수행하기 위한 회로들 및 기술들{CIRCUITS AND TECHNIQUES FOR PERFORMING SELF-TEST DIAGNOSTICS IN A MAGNETIC FIELD SENSOR}

본 발명은 대체로 자기장 센서들에 관한 것이며, 보다 상세하게는 자기-시험 진단을 내부적으로 수행하는 자기장 센서들에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 이에 한정되는 것은 아니지만, 홀 효과(Hall Effect) 요소들, 자기저항(magnetoresistance) 요소들 및 자기트랜지스터(magnetotransistor)들을 포함하여 다양한 유형들의 자기장 센싱 요소들이 있다. 또한 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 있다. 또한 알려진 바와 같이, 다른 유형들의 자기저항 요소들, 예를 들면 이방성 자기저항(AMR) 요소들, 거대 자기저항(GMR) 요소들, 터널링 자기저항(TMR) 요소들, 안티몬화인듐(InSb) 자기저항 요소들 및 자기 터널 접합(MTJ) 요소들이 있다.

홀 효과 요소들은 자기장에 비례하는 출력 전압을 발생시킨다. 이에 비하여, 자기저항 요소들은 자기장에 비례하여 저항이 변화된다. 회로 내에서, 전류는 상기 자기저항 요소를 통해 안내될 수 있고, 이에 따라 상기 자기장에 비례하는 전압 출력 신호가 발생될 수 있다.

자기장 센싱 요소들을 사용하는 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(여기서는 근접 검출기라고도 언급된다), 통과하는 강자성 물품들, 예를 들면, 기어 톱니들을 감지하는 회전 검출기, 그리고 자기장의 자기장 밀도를 감지하는 자기장 센서를 포함하는 다양한 응용들에 사용된다.

진단을 수행하기 위해, 자기장 센서들은 외부에서 사용 가능한 진단 기능에 연결될 수 있다. 상기 외부에서 사용 가능한 진단 기능 설계는 진단을 수행하기 위해 상기 자기장 센서가 그 주요한 기능들을 실행하는 것을 중단할 것을 요구할 수 있다. 따라서, 외부 진단 기능들이나 요구들에 대한 필요 없이 진단을 수행하는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명은 결함 검출(fault detection)을 위한 내부 진단 구성 요소들을 이용하여 자기장 센서의 자기-시험을 수행하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.

상기 자기장 센서는 복수의 신호 시간 간격들의 선택된 것들(예를 들어, 모든 다른 것)의 백그라운드(background)에서 자기-시험 진단을 수행할 수 있으며, 이에 따라 시분할 다중화 신호 배치 내의 시분할 다중화 신호(time-multiplexed signal)로서 자기 신호가 자기 신호 시간 간격들 내에 발생되고, 진단 신호가 진단 신호 시간 간격들 내에 발생된다. 따라서, 상기 자기장 센서가 여전히 그 주요 기능(즉, 외부 자기장을 감지)을 수행하면서 상기 진단이 백그라운드 프로토콜로 수행될 수 있다. 상기 자기 신호 및 진단 신호 모두는 상기 시분할 다중화 신호가 전송될 수 있는 상기 자기장 센서의 신호 경로에 인가될 수 있으며, 여기서 상기 시분할 다중화 신호가 상기 자기 신호 및 진단 신호 사이에서 전이되어, 상기 진단이 상기 복수의 신호 시간 간격들의 선택된 것들 내(예를 들어, 매 다른 신호 시간 간격 내)에서 일정하게 실행될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 진단 신호 시간 간격 동안, 상기 자기 신호가 취소되거나 중단될 수 있다.

여기에 설명되는 시스템들은 독립적으로 또는 다른 특징과 결합하여 다음의 특징들의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 자기장 센서는 내부적으로 자체-진단 테스트를 수행하도록 구성된다. 상기 자기장 센서는 센서 바이어싱 전류 소스(sensor biasing current source)에 연결되는 자기 센싱 요소 및 상기 자기장 센싱 요소에 연결되는 스위칭 네트워크를 포함한다. 상기 스위칭 네트워크는 하나 또는 그 이상의 진단 스위치들 및 하나 또는 그 이상의 신호 스위치들을 포함하며, 상기 하나 또는 그 이상의 진단 스위치들은 진단 신호 소스에 연결된다. 일 실시예에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소는 자기 신호 시간 간격 내에 외부 자기장에 대응하는 자기 신호 및 진단 신호 시간 간격 내에 상기 진단 신호 소스에 대응하는 진단 신호를 포함하는 시분할 다중화 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 진단 신호는 중간 신호가 동작의 정상 모드에서 출력 신호의 제1 상태 및 제2 상태 사이에 소정의 시퀀스를 생성하게 하도록 동작할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소는 상기 시분할 다중화 신호가 하나의 샘플링 사이클 내에서 상기 자기 신호 및 상기 진단 신호 사이에 교번되게 상기 시분할 다중화 신호를 발생시키도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 진단 신호가 상기 시분할 다중화 신호 내에서 먼저 발생될 수 있고, 상기 자기 신호가 다음에 발생된다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 자기 신호가 상기 시분할 다중화 신호 내에서 먼저 발생되고, 상기 진단 신호가 다음에 발생된다. 상기 자기장 센싱 요소는 스위칭 네트워크의 하나 또는 그 이상의 신호 스위치들에 연결될 수 있고, 상기 시분할 다중화 신호는 상기 하나 또는 그 이상의 신호 스위치들에 제공될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 스위칭 네트워크는 상기 센서 바이어싱 전류 소스 및 상기 진단 신호 소스를 동시에 수신하도록 구성된다.

상기 자기장 센서는 상기 스위칭 네트워크에 연결되는 비교기(comparator)를 더 포함할 수 있으며, 이에 따라 상기 비교기는 상기 시분할 다중화 신호를 수신하고, 상기 자기 신호 및 상기 진단 신호에 대응하여 상기 제1 상태 또는 상기 제2 상태로 출력 신호를 출력하도록 구성된다.

상기 자기장 센서는 진단 신호 모니터, 저항 모니터, 로직 모니터 및 메모리 모니터를 구비하는 결함 모니터링(fault monitoring) 모듈을 더 포함할 수 있다. 상기 진단 신호 모니터는 상기 진단 신호 소스의 품질을 확인하기 위해 기준 진단 신호를 상기 진단 신호 시간 간격 내의 상기 진단 신호와 비교하도록 구성될 수 있다. 상기 자기장 센싱 요소는 저항 요소를 더 포함하며, 상기 저항 모니터는 상기 저항 요소의 저항 값을 소정의 범위의 값들과 비교하도록 구성된다. 상기 로직 모니터는 클록 로직(clock logic) 모듈의 출력을 모니터하도록 구성될 수 있고, 상기 클록 로직 모듈은 상기 스위칭 네트워크에 대한 로직 신호들을 발생시키도록 구성된다. 상기 메모리 모니터는 상기 자기장 센서에 대한 메모리 값을 모니터하도록 구성될 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 상기 결함 검출 모듈에 연결되는 프로세싱 유닛(processing unit)을 포함한다. 상기 프로세싱 유닛은 상기 자기장 센서를 각각의 정상 모드, 결함 모드 및 복구 모드 사이에서 전이시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 프로세싱 유닛은 상기 자기장 센서를 결함 검출에 대응하여 결함(FAULT) 모드로 전이시키도록 구성된다. 상기 프로세싱 유닛은 상기 자기장 센서를 결함 검출에 대응하여 복구 모드로 전이시키도록 구성될 수 있다. 상기 프로세싱 회로는 각각의 상기 진단 신호 모니터, 상기 저항 모니터, 상기 로직 모니터 및 상기 메모리 모니터로부터 결함 검출을 수신하도록 구성될 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 진단 신호 소스는 복구 모드 동안에 상기 스위칭 네트워크에 복구 시퀀스 신호(recovery sequence signal)를 제공하도록 구성된다. 상기 프로세싱 유닛은 상기 자기장 센서를 통과 검출에 대응하여 정상 모드로 전이시키도록 구성될 수 있고, 상기 통과 검출은 상기 복구 시퀀스 신호에 대응하여 수신된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 자기장 센서에 대한 자체-진단(self-diagnostic) 시험을 내부적으로 수행하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 센서 바이어싱 전류 소스를 자기장 센싱 요소에 제공하는 단계 및 진단 신호 소스를 스위칭 네트워크에 제공하는 단계를 포함한다. 상기 스위칭 네트워크는 하나 또는 그 이상의 진단 스위치들 및 하나 또는 그 이상의 신호 스위치들을 포함할 수 있다. 상기 방법은 자기 신호 시간 간격 내의 외부 자기장에 대응되는 자기 신호 및 진단 신호 시간 간격 내의 상기 진단 신호 소스에 대응되는 진단 신호를 포함하는 시분할 다중화 신호를 발생시키는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에 있어서, 상기 시분할 다중화 신호는 상기 스위칭 네트워크에 의해 발생된다. 상기 방법은 상기 진단 신호에 의해, 제1 상태 및 제2 상태 사이의 2상태 전이들의 소정의 시퀀스를 생성하기 위해 중간 신호를 생성하게 하는 단계를 더 포함한다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 시분할 다중화 신호는 상기 시분할 다중화 신호가 하나의 샘플링 사이클 내에서 상기 자기 신호 및 상기 진단 신호 사이에 교번되도록 발생된다. 상기 시분할 다중화 신호에 있어서, 상기 진단 신호가 먼저 발생될 수 있고, 상기 자기 신호가 다음에 발생될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 시분할 다중화 신호는 상기 스위칭 네트워크의 하나 또는 그 이상의 신호 스위치들에 제공된다.

일 실시예에 있어서, 상기 방법은 상기 스위칭 네트워크에 의해 상기 센서 바이어싱 전류 소스 및 상기 진단 입력 전류 소스를 동시에 수신하는 단계를 포함한다. 상기 스위칭 네트워크에 연결되는 비교기는 상기 시분할 다중화 신호의 상기 자기 신호 및 상기 진단 신호에 대응하여 상기 제1 상태 또는 상기 제2 상태로 출력 신호를 발생시킬 수 있다.

일 실시예에 있어서, 진단 신호 모니터는 상기 진단 입력 전류 소스의 품질을 확인하기 위해 기준 진단 신호를 상기 진단 신호 시간 간격 내의 상기 진단 신호와 비교할 수 있다. 저항 모니터는 상기 자기장 센싱 요소의 저항 요소의 저항 값을 소정의 범위의 값들과 비교할 수 있다. 로직 모니터는 클록 로직 모듈의 출력을 모니터할 수 있고, 상기 클록 로직 모듈은 상기 스위칭 네트워크에 대한 로직 신호를 발생시키도록 구성된다. 메모리 모니터는 상기 자기장 센서에 대한 메모리 값을 모니터할 수 있다.

프로세싱 유닛은 각각의 상기 진단 신호 모니터, 상기 저항 모니터, 상기 로직 모니터 및 상기 메모리 모니터에 연결될 수 있고, 이들의 각각으로부터 결함 표시를 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 프로세싱 유닛은 상기 자기장 센서를 각각의 정상 모드, 결함 모드 및 복구 모드 사이에서 전이시킨다. 예를 들면, 상기 방법은 상기 자기장 센서를 결함 검출에 대응하여 결함 모드로 전이시키는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 자기장 센서는 결함 검출에 대응하여 복구 모드로 전이될 수 있으며, 이에 따라 상기 자기장 센싱 요소에 대한 입력 전압이 소정의 레벨로 변경된다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은 상기 자기장 센서를 테스트하기 위해 복구 시퀀스 신호를 발생시키는 단계, 상기 복구 신호 시퀀스를 상기 자기장 센싱 요소에 제공하는 단계 및 상기 복구 신호 시퀀스에 대한 상기 자기장 센서의 반응을 검출하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 프로세싱 유닛은 상기 복구 신호 시퀀스에 대한 상기 자기장 센서의 반응을 수신할 수 있고, 상기 프로세싱 회로에 의해, 상기 자기장 센서가 상기 복구 신호 시퀀스에 대응하여 진단 테스트를 통과하였는지를 결정할 수 있으며, 내부 리셋 신호를 발생시킬 수 있다. 상기 자기장 센서는 상기 내부 리셋 신호에 대응하여 정상 모드로 전이될 수 있다.

여기에 설명되는 다른 실시예들의 요소들이 앞서 구체적으로 설시하지 않은 다른 실시예들을 구현하도록 결합될 수 있는 점이 이해되어야 한다. 단일 실시예의 내용에서 설명되는 다양한 요소들도 별도도 또는 적합한 결합으로 제공될 수 있다. 여기서 구체적으로 설명되지 않은 다른 실시예들 또한 다음의 특허청구범위의 범주에 속한다.

전술한 본 발명의 특징들은 다음의 도면들의 설명으로부터 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이며, 첨부된 도면들에 있어서,
도 1은 자체 진단 시험을 내부적으로 수행하도록 구성되는 자기장 센서의 예의 블록도이고,
도 2는 도 1의 자기장 센서와 같은 자기장 센서에 대해 시분할 다중화 신호를 발생시키기 위한 회로의 예의 블록도이며,
도 3은 자기 신호 및 진단 신호 사이의 전이를 예시하는 시분할 다중화의 예를 나타내는 그래프이고,
도 4는 검출된 결함에 대응하는 도 2의 회로에 대한 복구 시그널링 계획의 예를 나타내는 그래프이며,
도 5는 자기 신호로 개시되는 파워-온 위상 동안의 시그널링 계획의 예를 나타내는 그래프이고,
도 6은 진단 신호로 개시되는 파워-온 위상 동안의 시그널링 계획을 나타내는 그래프이다.

본 발명을 설명하기 전에, 일부 도입되는 개념들과 용어들을 설명한다.

여기에 사용되는 바에 있어서, "자기 신호(magnetic signal)"라는 용어는 외부 자기장에 대응하는 전자 신호를 설명하는 데 사용된다.

여기에 사용되는 바에 있어서, "자기 신호 시간 간격"이라는 용어는 상기 자기 신호가 존재하는 동안의 복수의 시간 간격들이 될 수 있는 시간 간격을 설명하는 데 사용된다.

여기에 사용되는 바에 있어서, "진단 신호(diagnostic signal)"라는 용어는 전자 진단 신호에 대응하고, 상기 자기 신호에 대응하지 않는 전자 신호를 설명하는 데 사용된다.

여기에 사용되는 바에 있어서, "진단 신호 시간 간격"이라는 용어는 상기 진단 신호가 존재하는 동안의 복수의 시간 간격들이 될 수 있는 시간 간격을 설명하는 데 사용된다.

여기서 다른 신호들이 도시되고 설명되지만, 유사한 회로들이 싱글 엔드형(single ended) 신호들을 사용할 수 있는 점이 이해되어야 할 것이다.

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 요소(Hall Effect element), 자기저항 요소(magnetoresistance element) 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, 예를 들면 스핀 밸브(spin valve), 이방성 자기저항(AMR) 요소, 터널링 자기저항(TMR) 요소, 그리고 자기 터널 접합(MTJ)이 존재한다. 상기 자기장 센싱 요소는 단일의 요소가 될 수 있거나, 선택적으로는 다양한 구성들, 예를 들어 하프 브리지 또는 풀(휘스톤(Wheatstone)) 브리지로 배열되는 둘 또는 그 이상의 자기장 센싱 요소들을 포함할 수 있다. 장치 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)과 같은 인듐 화합물과 같은 III-V족 반도체 물질로 이루어진 장치가 될 수 있다.

알려진 바와 같이, 전술한 자기장 센싱 요소들의 일부는 상기 자기장 센싱 요소를 지지하는 기판에 대해 평행한 최대 감도의 축을 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, 금속계 또는 금속성 자기저항 요소들(예를 들어, GMR, TMR, AMR)과 수직형 홀 요소들은 기판에 대해 평행한 감도의 축들을 갖는 경향이 있다.

여기에 사용되는 바에 있어서, "자기장 센서(magnetic field sensor)"라는 용어는 일반적으로 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, 상기 자기장 센서가 백-바이어스(back-biased)되거나 다른 자석과 결합되어 사용되는 경우에 통과하는 강자성 물품들, 예를 들면, 링 자석 또는 강자성 타겟(예를 들어, 기어 톱니들)의 자기 도메인들을 감지하는 회전 검출기, 그리고 자기장의 자기장 밀도를 감지하는 자기장 센서를 포함하는 다양한 응용들에 사용된다.

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 값들이나 아날로그 신호들을 이용하여 상기 기능, 동작 또는 일련의 동작들을 수행할 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, "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 실시예들에 있어서, 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.

여기서 도면들에 도시되는 전자 회로가 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 것이다. 아날로그-디지털 또는 디지털-아날로그 변환들이 도면들에 명확하게 도시되자 않을 수 있지만, 이해되어야 할 것이다.

특히, 이른바 비교기(comparator)가 스레시홀드 레벨(threshold level) 위이거나 아래인 입력 신호를 나타내는 2상태(two state) 출력 신호를 갖는 아날로그 비교기로 구성될 수 있는 점이 이해되어야 할 것이다. 그러나, 상기 비교기는 또한 스레시홀드 레벨 위이거나 아래인 적어도 두 상태들을 구비하는 출력 신호를 갖는 디지털 회로로 구성될 수 있다.

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.

수직형 홀 요소가 다음의 예들에 도시되지만, 유사한 회로들과 기술들이 이에 한정되는 것은 아니지만, 평면형 홀 효과 요소를 포함하여 홀 효과 요소에 적용될 수 있는 점이 이해될 것이다.

본 발명은 내부 진단 구성 요소들을 이용하여 자체-진단(self-diagnostics)을 수행하기 위한 시스템들과 방법들에 관한 것이다. 자기장 센서는 백그라운드(background)에서 자기-시험(self-test) 진단을 수행하도록 구성되게 제공되어, 자기 신호들이 자기 신호 시간 간격들 동안에 일어나고, 진단 신호들이 진단 신호 시간 간격들 동안에 일어나며, 여기서 상기 진단 신호들은 주기적으로 및 자동적으로 발생된다. 일 실시예에 있어서, 시분할 다중화(time-multiplexed) 배치로 인하여, 상기 자기장 센서는 동시에 진단을 수행할 수 있으며, 또한 자기장을 감지하기 위한 주요 기능을 실행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 시분할 다중화 신호는 자기 신호들 및 진단 신호들 사이에서 전후로 전이되도록 발생될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 시분할 다중화 신호는 초기에 상기 자기 신호가 먼저 실행되도록 발생된다. 선택적으로는, 응용들은 제1 자기 신호 시간 간격이 실행되기 전에 파워-업(power-up) 위상(예를 들어, 집적 회로 파워-업)의 초기 순간들 내에 실행되는 진단을 요구할 수 있다. 따라서, 여기에 설명되는 바와 같은 자기장 센서들은 상기 제1 자기 신호 시간 간격 이전에 진단의 설치를 실행할 수 있다. 상기 내부 진단을 수행하도록 구성되는 회로부와 구성 요소들은 상기 자기장 센서 내에서 독립적으로 될 수 있다. 상기 진단 신호는 상기 자기장 센서가 상기 진단 시간 간격 동안에 외부 자기장 에 의해 영향을 받지 않도록 전기적이 될 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 자기 신호로부터의 연속적인 출력을 요구할 수 있는 응용을 위한 것과 같이, 하나의 신호 경로가 진단을 전달하고, 다른 하나의 신호 경로가 정상적으로 동작(즉, 상기 자기 신호를 전달)할 때에 이차적인 신호 경로가 이용 가능하게 만들어진다. 또한, 이러한 프로세스는 상기 제2 경로의 적절한 진단이 가능하도록 반전될 수 있다.

도 1을 이제 참조하면, 자기장 센서(2)의 예시적은 블록도는 다음에 설명하는 복수의 회로 구성 요소들을 구비하는 신호 경로(10)를 포함한다. 상기 자기장 센서(2)는 네 개의 진단 모듈들인 저항 및 바이어싱(resistance and biasing) 진단 모듈(80), 상기 신호 진단 모듈(82), 발진기(oscillator) 진단 모듈(84) 및 메모리 진단 모듈(86)을 포함할 수 있다. 또한, 자기장 센서(2)는 다음에 보다 상세하게 설명되는 발진기(36), 레귤레이터 및 바이어싱(regulator and biasing) 모듈(40), 프로그래밍 모듈(54) 및 디지털 모듈(60)과 같은 다양한 제어 및 입력 모듈들을 포함할 수 있다.

신호 경로(10)는 수직형 홀 요소(14)에 연결되는 바이어싱 및 파워 스위치 회로(biasing and power switches circuit)(12)를 포함할 수 있다. 상기 수직형 홀 요소(14)는 스위칭 회로(16)로 통과되는 출력 신호(14a, 14b)를 발생시키도록 구성된다. 스위칭 회로(16)는 상기 신호(14a, 14b)를 수신하도록 연결될 수 있고, 초프된(chopped) 신호(16a, 16b)를 발생시키도록 구성될 수 있다. 상기 스위칭 회로(16)는 또한 fc의 주파수에서 상기 클록으로 스위치될 수 있다.

함께, 상기 바이어싱 및 스위칭 회로(12)와 상기 신호 스위치 회로(16)는 상기 수직형 홀 요소(14)의 전류 스피닝(current spinning)을 가져올 수 있으며, 이에 따라 상기 초프된 신호(16a, 16b)가 야기될 수 있다. 전류 스피닝은 알려진 기술이며, 여기서 상세하게 설명되지는 않는다.

증폭기(amplifier)(18)는 상기 초프된 신호(l6a, l6b)를 수신하도록 연결될 수 있고, 증폭된 신호(18a, l8b)를 발생시키도록 구성될 수 있다. 필터(20)는 증폭된 신호(18a, 18b)를 수신하도록 연결될 수 있고, 필터링된 신호(20a, 20b)를 발생시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(20)는 sinx/x(싱크(sinc)) 필터이다. 예를 들면, 필터(20)는 주파수 fc에서 제1 노치(notch)를 갖는 스위치드 커패시터(switched capacitor) 필터가 될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에 있어서, 상기 싱크 필터(22)는 디지털로 발생된다. 또 다른 실시예들에 있어서, 상기 싱크 필터(22)는 아날로그 언클록(unclocked) 필터이다. 일부 실시예들에 있어서, 필터(22)는 로우 패스(low pass) 필터이다. 일 실시예에 있어서, 필터(20)는 로우 패스 필터 및 sinx/x(싱크) 필터를 모두 포함할 수 있으며, 이에 따라 상기 로우 패스 필터가 필터링된 신호를 발생시키고, 상기 필터링된 신호를 상기 sinx/x(싱크) 필터에 제공한다.

비교기(22)는 상기 필터링된 신호(20a, 20b)를 수신하도록 연결될 수 있고, 비교 신호(22a)를 발생시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 비교기(22)는 시미트 트리거(Schmitt trigger)이다. 비교기(22)는 상기 필터링된 신호(20a, 20b)를 수신하고, 시분할 다중화 배치에서 상기 자기 신호에 대응하는 자기 신호 시간 간격들 내와 상기 진단 신호에 대응하는 진단 신호 시간 간격들 내에 상기 비교 신호(22a)를 출력하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 진단 신호 시간 간격들 동안, 진단들이 상기 자기장 센서(2)로 결함들이나 다른 문제들에 대해 테스트하도록 상기 비교 신호(22a)에 대해 수행될 수 있다.

예를 들면, 상기 네 개의 진단 모듈들인 저항 및 바이어싱 진단 모듈(80), 신호 진단 모듈(82), 발진기 모듈(84) 및 메모리 진단 모듈(86)은 자기장 센서(2)의 다양한 구성 요소들에 대해 자기-시험 진단을 수행하도록 구성된다. 상기 네 개의 진단 모듈들(80, 82, 84, 86)은 단일의 결함 모니터링(fault monitoring) 모듈의 일부가 될 수 있거나, 개별적인 별도의 모듈들이 될 수 있다.

신호 진단 모듈(82)은 상기 신호 경로(10)에 연결되고, 상기 신호 진단 모듈(82)은 상기 비교 신호(22a)를 수신하도록 연결된다. 일부 실시예들에 있어서, 신호 진단 모듈(82)은 통과(passing) 또는 이상(failing) 조건들을 확인하기 위해 상술한 진단 신호 시간 간격들의 하나 또는 그 이상 동안에 발생되는 상기 비교 신호(22a)를 기준(즉, 소정의) 진단 신호, 즉 진단 신호의 복제와 비교하도록 구성된다. 상기 기준 진단 신호는 결함 상태를 검출하기 위해 비교 신호(22a)와 비교될 수 있는 소정의 시퀀스(sequence)를 가질 수 있다. 상기 소정의 시퀀스는 출력 신호 내의 원하는 숫자의 전이들을 기초로 할 수 있다. 예를 들면, 상기 기준 진단 신호는 결함 상태를 검출하기 위해 비교 신호(22a) 내의 수많은(또는 부족한) 전이들과 비교될 수 있는 소정의 숫자의 전이들(예를 들어, 둘 또는 그 이상의 전이들)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 결함은 출력 신호 내의 전이의 위치가 정확한 위치의 소정의 퍼센티지 에러 범위 이내에 있는 지, 또는 전이가 소정의 시간 간격 이내에 있는 지(예를 들어, 전이들은 허용될 수 있는 시간 간격 내에 일어난다)를 기초로 하여 검출될 수 있다. 진단 신호의 예는 도 3과 함께 다음에 설명된다.

저항 및 바이어싱 진단 모듈(80)은 도 2에 대해 다음에 보다 상세하게 설명되는 바와 같은 바이어싱 및 파워 스위치 회로(12)에 연결될 수 있다. 상기 저항 및 바이어싱 진단 모듈(80)은 결함 상태를 검출하거나, 상기 수직형 홀 효과 요소(14)가 소정의 범위의 저항 값들 이내의 저항을 가지는 것을 확인하기 위해 상기 수직형 홀 요소(14)의 저항 값을 소정의 범위의 저항 값들과 비교하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 저항 및 바이어싱 진단 모듈(80)은 파라매트릭 시프트(parametric shift)를 검출하기 위해 상기 수직형 홀 요소(14)의 저항 값을 저항 값들의 초기 세트와 비교한다. 상기 소정의 범위의 저항 값들은 각 스레시홀드 레벨이 특정한 구성 요소의 품질의 다른 레벨(예를 들어, 열화의 레벨)을 나타내도록 하나 또는 그 이상의 스레시홀드 레벨들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 스레시홀드 레벨이 구성 요소에 대한 손상을 나타낼 수 있지만, 상기 구성 요소는 여전히 허용될 수 있는 범위 내에서 동작한다. 반면에 제2 스레시홀드 레벨은 구성 요소의 완전한 고장을 나타낼 수 있다.

발진기 진단 모듈(84)은 발진기(36) 및 진단 버스(90)에 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 발진기 진단 모듈(84)은 발진기(36)에 의해 생성되는 전자 신호를 수신하고, 발진기(36)에 의해 생성되는 상기 전자 신호의 품질, 예를 들어, 주파수 및/또는 진폭을 확인하도록 구성된다. 이에 따라, 상기 발진기 진단 모듈(84)은 상기 발진기(36)와 연관된 통과 또는 이상 조건을 확인할 수 있고, 상기 진단 버스(90) 상에서 상기 통과 또는 이상 조건을 전송할 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 발진기(36)는 스위칭 네트워크(switching network)들 및 자기장 센서(2)의 스위칭 회로들을 위해 클록 버스(clock bus)(92) 상에 로직 신호들 및 클록 신호들을 발생시키도록 구성되는 클록 로직 디지털 모듈(60)에 연결될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 메모리 진단 모듈(86)은 상기 자기장 센서(2)의 메모리 저장 능력들을 테스트하기 위해 진단을 수행하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 메모리 진단 모듈(86)은 상기 자기장 센서(2)의 메모리 저장 장치들을 테스트하기 위해 패리티 비트 체크(parity bit check)를 수행한다. 일부 실시예들에 있어서, 메모리 진단 모듈(86)은 상기 자기장 센서(2)에 대한 메모리 값을 모니터하도록 구성될 수 있다.

출력 회로(30)는 상기 진단 버스(90)에 연결될 수 있고, 각각의 상기 네 개의 진단 모듈들, 즉 저항 및 바이어싱 진단 모듈(80), 신호 진단 모듈(82), 발진기 진단 모듈(84) 및 메모리 진단 모듈(86)에 의해 결정되는 통과 및 이상 조건들을 상기 진단 버스(90)를 통해 수신하도록 구성될 수 있다. 출력 회로(30)는 프리 드라이버(pre-driver)(32) 및 출력 드라이버(34)를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 클록 버스(92)는 상기 수직형 홀 요소(14), 상기 신호 스위치들(16), 상기 증폭기(18), 상기 싱크 필터(20), 상기 비교기(22), 상기 프리 드라이버(32) 및 상기 출력 드라이버 회로(34)를 제어하는 컨트롤 신호를 제공한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 출력 드라이버 회로(34)는, 예를 들면, 도 4에 나타낸 전류 출력 신호를 발생시킨다.

메모리 진단 모듈(86)은 프로그래밍 모듈(54)에 연결될 수 있다. 동작 시에, 상기 프로그래밍 모듈(54)은 상기 프로그래밍 모듈(54) 내의 퓨즈(fuse)들(58)을 프로그램하기 위해 외부 신호를 수신할 수 있다. 프로그램되면, 상기 퓨즈들(58)은 상기 자기장 센서(2)의 다양한 동작들을 제어할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 프로그래밍 모듈(54)은 디지털 모듈(60)에 연결되며, 디지털 모듈(60)의 구성 요소들의 동작을 프로그램하고 제어하도록 구성된다. 프로그래밍 모듈(54)은 메모리 진단 모듈(86)에 연결될 수 있다. 메모리 진단 모듈(86)은 디지털 모듈(60)의 메모리 상태를 확인하도록 구성될 수 있다. 상기 프로그램된 퓨즈들(58) 내에서 식별되는 다양한 변수들은 상기 디지털 모듈(60)로 통과될 수 있고, 프로그래밍 버스(94)를 통해 상기 자기장 센서(2) 전체에 전달될 수 있다.

레귤레이터 및 바이어싱 모듈(40)은 ESD(46), LDO 레귤레이터(48), POR 회로(50) 및 바이어싱 회로(52)를 포함할 수 있다. 레귤레이터 및 바이어싱 모듈(40)은 전압(VCC) 및 접지를 수용하도록 연결될 수 있다. ESD(46)는 정전기 방전 보호 회로가 될 수 있다. LDO 레귤레이터(48)는 저전압 강하(low-dropout) 레귤레이터가 될 수 있고, 출력 전압을 조절하도록 구성될 수 있다. POR 회로(50)는 상기 자기장 센서(2) 내의 다양한 전압 및 전류 레벨들을 검출하고, 파워-온 조건들이 검출될 때에 상기 자기장 센서(2) 내의 다양한 회로들을 리셋하는 리셋 펄스를 발생시키도록 구성되는 파워-온 리셋 회로(power-on reset circuit)가 될 수 있다. 바이어싱 회로(50)는 바이어싱 버스(96) 상의 상기 자기장 센서(2)의 다양한 포인트들에서 소정의 전압들 또는 전류들을 발생시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 바이어싱 회로(50)는 적절한 동작 조건들을 구현하도록 사용될 수 있다.

디지털 모듈(60)은 아날로그 신호 경로 클록들(62), 발진기 게이팅(gating)(64), 트리밍 신호(trimming signal)들(66), 프로그래밍을 위한 소스 전압(VCC) 시리얼 프로토콜(serial protocol)(68), 비스트(BIST)(70), 그리고 결함 검출(fault detection) 모니터(72)를 포함할 수 있다. 비스트(BIST)(70)는 내장형 자기-시험 회로가 될 수 있고, 신호 경로(10) 및/또는 상기 디지털 모듈(60) 내의 구성 요소들에 대한 자기-시험을 수행하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 디지털 모듈(60)은 프로세싱 회로(processing circuit)로 언급될 수 있다. 디지털 모듈(60)은 상기 진단 버스(90)를 통해 각각의 진단 모듈들(저항 및 바이어싱 진단 모듈(80), 신호 진단 모듈(82), 발진기 진단 모듈(84) 및 메모리 진단 모듈(86))에 연결될 수 있다. 진단 모듈(60)은 각각의 상기 진단 모듈들로부터 자기장 센서(2) 내의 결함 상태의 표시(예를 들어, 플래그(flag))를 수신하도록 구성될 수 있다.

디지털 모듈(60)은 진단 버스(90)를 통해 출력 드라이버 회로(34)에 연결될 수 있다. 결함 검출에 반응하여, 디지털 모듈(60)은 진단 버스(90)를 통해 출력 드라이버 회로(34)에 명령 신호를 발생시키고 전송할 수 있고. 일 실시예에 있어서, 디지털 모듈(60)은 출력 드라이버 회로(34)가 자기장 센서(2) 내의 상기 결함 상태를 나타내기 위해 소정의 출력(예를 들어, 출력 신호)을 생성하게 명령하도록 구성된다.

일부 실시예들에 있어서, 결함 검출 모니터(72)는 각각의 상기 진단 모듈들로부터 자기장 센서(2) 내의 결함 상태의 표시들(예를 들어, 플래그들)을 각기 수신한다. 결함 검출 모니터(72)는 각각의 전술한 네 개의 자기-시험 모듈들의 결함이나 통과 조건들을 검출하고 조정하도록 구성될 수 있다. 결함 검출 모니터(72)는자기장 센서(2) 내의 상기 결함 상태를 나타내기 위해 진단 버스(90)를 통해 출력 드라이버 회로(34)로 명령 신호를 발생시키고 전송하도록 구성될 수 있다.

발진기(36)는 주기적이고 진동하는 신호를 생성하도록 구성되는 임의의 일반적인 전자 회로가 될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 발진기(36)는 직류(DC) 신호를 교류(AC) 신호로 전환시킨다. 발진기(36)는 디지털 모듈(60)에 연결될 수 있다.

도 2를 이제 참조하면, 회로(150)는 상기 수직형 홀 요소(14), 상기 바이어싱 및 파워 스위치 회로(12), 상기 신호 스위치들(16), 상기 신호 진단 모듈(82) 내의 진단 신호 주입기 회로(injector circuit), 그리고 도 1의 저항 및 바이어싱 진단 모듈(80)과 동일하거나 유사할 수 있다. 상술한 전류 스피닝은 도 2에는 도시되지 않지만, 이해될 수 있을 것이다.

신호 경로(120)는 도 1의 신호 경로(10)와 동일하거나 유사할 수 있다.

상기 회로(150)는 전류를 수직형 홀 요소(108) 내로 구동시키도록 동작할 수 있는 신호 전류 소스(즉, 센서 바이어싱 전류 소스)(110)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 신호 전류 소스(110)는 수직형 홀 요소(108) 내로 전류를 연속적으로 출력한다. 상기 수직형 홀 요소(108)는 다섯 개의 단자들을 가질 수 있지만, 상기 다섯 개의 단자들 중의 둘이 통상적으로 함께 연결되기 때문에 네 개의 유효 단자들의 결과, 즉 브리지(bridge) 배치로 제1, 제2, 제3 및 제4 단자들(108a, 108b, 108c, 108d)을 가질 수 있다 상기 신호 전류 소스(110)는 상기 제1 단자(108a)를 구동시킬 수 있고, 차동 출력 신호(109b, 109d)(자기 신호)는 외부 자기장에 대응하여 야기될 수 있다.

상기 홀 효과 요소(108)의 단자들(108b, 108d)은 신호 스위치들(116)의 스위치들(116a, 116b)에 연결될 수 있다. 상기 신호 스위치들(116)은 자기 신호(116c, 116d)를 발생시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 전류 소스(110)는 수직형 홀 요소(108)로 계속적으로 전류를 출력하지만, 신호 스위치들(116a, 116b)은 진단이 자기장 센서(2)의 다양한 구성 요소들에 대해 수행되게 하도록 개방될 수 있다.

상기 회로(150)는 또한 제1 레지스터(130)에 연결되는 진단 전류 소스(즉, 진단 입력 전류 소스)(112)를 포함할 수 있다. 상기 제1 레지스터(130)는 접합 노드에서 기준 전압, 예를 들면, 접지에서 종료될 수 있는 제2 레지스터(128)에 연결될 수 있다. 상기 접합 노드는 상기 수직형 홀 요소(108)의 단자(108d)에 연결될 수 있다.

상기 신호 전류 소스(110) 및 상기 진단 전류 소스(112) 모두로부터의 전류가 상기 제2 레지스터(128)를 통과할 수 있는 점이 이해될 것이다. 따라서, 상기 제1 레지스터(130)에 걸쳐 감지되는 전압은 부분적으로 상기 수직형 홀 요소(108)를 통한 저항을 나타낼 수 있다.

상기 제1 레지스터(130)는 상기 제1 레지스터(130)의 제1 단부에서 진단 스위치들(114) 내의 스위치(114a) 및 상기 제1 레지스터(130)의 제2 단부에서 상기 진단 스위치들(114) 내의 스위치(114b)에 연결될 수 있다. 상기 진단 스위치들(114)은 진단 신호(114c, 114d)를 발생시킬 수 있다. 독립적으로 또는 함께 취해지는 상기 진단 스위치들(114) 및 상기 신호 스위치들(116)은 여기서 스위칭 네트워크로 언급될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 진단 스위치들(114)로부터 제공되는 상기 진단 신호(114c, 114d)는 상기 신호 전류 소스(110) 및 상기 진단 전류 소스(112)에 반응하지만, 상기 수직형 홀 요소(108)에 의해 감지되는 외부 자기장에는 반응하지 않는다. 따라서, 상기 진단 신호(114c, 114d)는 본질적으로 상기 수직형 홀 요소(108)의 저항에 반응한다.

일 실시예에 있어서, 상기 진단 스위치들(114)은 상기 신호 스위치들(116)이 열릴 때에 닫히며, 그 반대로도 된다. 따라서, 신호 경로(120)에 의해 수신되고 상기 신호 경로(120)에 의해 발생되는 신호는 일부 시간들에서 상기 진단 신호(114c, 114d)이고, 다른 시간들에서 외부 자기장에 반응하는 상기 자기 신호(116c, 116d)이다.

도 1을 간략히 참조하면, 상기 진단 모듈(80, 82)은 자기 신호 또는 진단 신호를 상기 신호 경로(10)에 인가하기 위하여 진단 스위치들(114) 및 신호 스위치들(116)의 개방과 폐쇄를 조정할 수 있다.

동작 시에, 상기 진단 스위치들 및 상기 신호 스위치들(114, 116)은 각기 복수의 시간 간격들의 일부 내에서 외부 자기장 신호에 대응하는 상기 자기 신호(116c, 116d) 및 상기 복수의 시간 간격들의 다른 것들 내에서 상기 진단 입력 전류 소스에 대응하는 상기 진단 신호(114c, 114d)를 포함하는 시분할 다중화 신호(152a, 152b)를 발생시키도록 구성될 수 있다. 상기 진단 신호는 동작의 진단 모드에서 제1 상태 및 제2 상태 사이의 소정의 전이 패턴을 가질 수 있다. 따라서, 진단이 일정하게 실행될 수 있고, 회로(150)는 백그라운드에서, 예를 들면, 제1 시간 간격 내의 자기 신호 및 상기 제1 시간 간격에 대해 인접한 시간 간격이 될 수 있는 제2 시간 간격 내의 진단 신호와 같은 모든 상기 복수의 시간 간격들의 다른 시간 간격 동안에 진단을 제공하도록 구성될 수 있다.

진단 전류 소스(112)는 제1 및 제2 진단 스위치들(114a, 114b)의 제1 단자들에 연결될 수 있다. 상술한 바와 같이, 진단 저항 요소(diagnostic resistive element)(R_diag)(제1 레지스터)(130)는 상기 제1 진단 스위치(114a)의 제1 단자 및 상기 제2 진단 스위치(114b)의 제1 단자 사이에 연결될 수 있으며, 상기 진단 스위치들(114)에 의해 발생되는 진단 신호(114c, 114d)를 가져올 수 있다. 일 실시예에 있어서, 진단 전류 소스(112)는 상기 제1 진단 스위치(114a)의 제1 단자 및 상기 제2 진단 스위치(114b)의 제1 단자의 동작(예를 들어, 열림 또는 닫힘)을 제어하기 위해 적어도 두 개의 다른 값들 사이에서 교번되거나 전이될 수 있다. 예를 들면, 컨트롤 포트(control port)(도시되지 않음)가 상기 진단 전류 소스(112)에 연결될 수 있고, 상기 컨트롤 포트는 다른 값들 사이에서 상기 진단 전류 소스(112)의 출력을 제어하고 전이시키도록 구성될 수 있다. 따라서, 진단 저항 요소(R_diag)(130)를 통한 전류(예를 들어, 진단 전류 소스(112))는 상기 제1 진단 스위치(114a)의 제1 단자 및 상기 제2 진단 스위치(114b)의 제1 단자의 동작(예를 들어, 스위치들을 열거나 닫음)을 제어하도록 변경될 수 있다. 예를 들면, 진단 신호 경로(120)를 인가하기 위해, 상기 진단 저항 요소(R_diag)(130)를 통한 전류는 진단 스위치들(114a,114b)을 폐쇄하도록 변경될 수 있다. 선택적으로는, 신호 경로(120)에 대한 상기 진단 신호의 인가를 종료시키기 위해, 상기 진단 저항 요소(R_diag)(130)를 통한 전류는 진단 스위치들(114a,114b)을 개방시키도록 변경될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 진단 저항 요소(R_diag)(130)는 상기 수직형 홀 요소(108)의 저항이 적절할 때에 상기 비교기(22)의 상부 또는 하부 스레시홀드의 하나와 교차되는 도 1의 신호 경로(10) 내의 결과적인 전기 신호(20a, 20b) 값을 야기하는 저항을 가진다. 이에 따라, 상기 수직형 홀 요소(108)의 저항의 테스트가 수행될 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 진단 스위치들(114a, 114b)(도시되지 않은 다른 스위치들과 함께)의 위치들을 변경시킴에 의해, 반대되는 부호의 신호가 발생될 수 있으며, 여기서 결과적인 전기 신호(20a, 20b)는 상기 수직형 홀 요소(108)의 저항이 적절할 때에 상기 비교기(22)의 상부 또는 하부 스레시홀드의 하나와 교차되는 도 1의 신호 경로(10) 내의 값들이다. 상기 제1 및 제2 진단 스위치들(114a, 114b)의 두 결합 방향들은 도 1의 신호 경로(10)를 통과하는 유효한 2상태 신호를 야기한다. 이러한 2상태 신호는 도 4와 함께 다음에 더 설명된다. 그러나, 여기서는 상기 비교기(22)의 적절한 스위칭이, 상기 진단 신호(114c, 114d) 스위칭을 사용하는 것이 두 가지의 다른 방식인 정확힌 시간들에서 및 정확한 시퀀스 내의 스위칭일 때, 적절한 저항을 갖는 상기 수직형 홀 요소(108)를 나타낼 수 있고, 또한 도 1의 전체 신호 경로(10)의 적절한 동작을 나타낼 수 있는 것으로 말하면 충분하다.

다른 실시예들에 있어서, 2상태 신호를 구현하기 위해 상기 제1 및 제2 진단 스위치들의 위치들을 변경시키는 것 대신에, 상기 진단 전류 소스(112)는 2상태들을 갖는 AC 전류 소스가 될 수 있다.

진단 전류 소스(112)는 공통 모드 저항 요소(common mode resistive element)(R_cm)(제2 레지스터)(128)를 통해 접지에 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 공통 모드 저항 요소(Rcm)(128)는 상기 신호 경로(10) 내의 공통 모드 전압을 적절한 전압으로 설정하도록 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 공통 모드 저항 요소(Rcm)(128)의 값은 선택될 수 있다.

상술한 바와 같이, 수직형 홀 요소(108)는 내부 저항 요소들을 포함할 수 있는 수직형 홀 요소가 될 수 있다.일부 실시예들에 있어서, 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 수직형 홀 요소(108)는 네 개의 저항 요소들(132a, 132b, 132c, 132d) 및 네 개의 단자들(108a, 108b, 108c, 108d)을 가지는 휘스톤 브리지(Wheatstone bridge)로 나타낼 수 있다. 상기 수직형 홀 요소(108)는 단자들(108b, 108d)에서 외부 자기장에 반응하며, 여기서는 자기 신호로 언급될 수 있는 차동 출력 신호(109b, 109d)를 발생시킬 수 있다.

예를 들면, 홀 센서(108)는 단자들(108b, 108d)에서 상기 차동 출력 신호(자기 신호)(109b, 109d)를 발생시키도록 구성된다. 상기 수직형 홀 요소(108)의 두 개의 단자들(108b, 108d)은 신호 스위치들(116)에 연결된다. 일 실시예에 있어서, 단자(108a)는 제1 신호 스위치(116a)의 제1 단자에 연결되고, 단자(108d)는 제2 신호 스위치(116b)의 제2 단자에 연결된다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 신호 스위치들(116)은 상기 차동 신호(자기 신호)(109b, 109d)를 수신하고, 상기 진단 스위치들(114)은 동시에 진단 신호(130a, 130b)를 수신한다.

진단 스위치들(114) 및 신호 스위치들(116)의 제2 단자들(즉, 출력들)은 도 1의 신호 경로(10)와 같은 자기장 센서의 신호 경로(120)의 입력에서 함께 연결된다. 상기 진단 스위치들(114) 또는 신호 스위치들(116)의 제1 단자가 닫힐(즉, 대응되는 제2 단자에 연결될) 때에 각각의 스위치가 닫히고, 신호 경로(120)에 공급된다.

상기 스위치들(114, 116)을 조정하기 위해, 신호 스위치들(116)은 클록 신호(CK_signal)에 의해 제어되고, 진단 신호 스위치들(114)은 도 1의 클록 버스(92)로부터 유래될 수 있는 클록 신호(CK_diag)에 의해 제어된다. 일 실시예에 있어서, 진단 스위치들(114)이 닫히고, 상기 진단 신호를 신호 경로(120) 내에 발생시킬 때, 신호 스위치들(116)이 개방된다. 선택적으로는, 신호 스위치들(116)이 닫히고 자기장 신호를 상기 신호 경로(120) 내로 발생시킬 때, 진단 스위치들(114)이 개방된다.

도 1을 다시 간략히 참조하면, 신호 경로(10)의 출력(예를 들어, 비교 신호(22a))은 이후에 도 1의 출력 모듈(30)에 제공될 수 있고, 도 1의 신호 진단 모듈(82)에 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 경로(10)의 출력은 시분할 다중화 신호가 될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 진단 스위치들(114) 및 신호 스위치들(116)은 하나의 시간 간격 내의 상기 자기 신호 및 다른 시간 간격내의 상기 진단 신호 사이에서 교번되게 상기 시분할 다중화 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 자기장 센서(2)의 첫 번째 파워-온에 따라, 상기 진단 신호가 먼저 발생되고, 상기 자기 신호가 상기 시분할 다중화 신호 내에서 다음에 발생된다. 선택적으로는, 상기 자기 신호가 먼저 발생될 수 있고, 상기 진단 신호가 다음에 발생될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 바이어싱 또는 공통 모드 전압을 확인하기 위해, 상기 수직형 홀 요소(108)의 저항의 다른 세트로서, 상기 회로(150)는 비교(comparison) 모듈(118)을 포함할 수 있다. 비교 모듈(118)은 단자(108b)에서의 전압이 소정의 허용될 수 있는 범위 내에 있는 지를 결정하기 위해 수직형 홀 요소(108)의 단자(108b)(경로(109b)를 거쳐)에서의 신호 전압을 기준 고전압(REFH_diag) 및 기준 저전압(REFL_diag)과 비교하도록 구성된다.

비교 모듈(118)은 로직 게이트(logic gate)(119)(예를 들어, OR 로직 게이트)에 연결되는 적어도 두 개의 비교기들(118a, 118b)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 비교기들(118a, 118b)은 신호(109b)를 수신하도록 하나의 단자, 예를 들어, 홀 센서(108)의 단자(108b)에 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 비교기(118a)는 차동 출력(109b)을 기준 고전압(REFH_diag) 값과 비교하며, 제2 비교기(118b)는 차동 출력(109b)을 기준 저전압(REFL_diag)과 비교한다. 제1 및 제2 비교기들(118a, 118bb)의 출력들은 로직 게이트(119)를 이용하여 결합될 수 있다. 로직 게이트(119)는 도 2에서 OR 게이트로 예시되지만, 임의의 유형의 로직 게이트가 특정 응용에 따라 사용될 수 있는 점이 이해되어야 할 것이다. 로직 게이트(119)의 출력은 이후에 회로(12)의 바이어싱이 소정의 허용 가능한 지를 결정하기 위해 도 1의 저항 및 바이어싱 진단 모듈(80)로 제공되고, 상기 신호 경로(120)를 우회한다. 일 실시예에 있어서, 신호 스위치들(116)은 이후에 저항 및 바이어싱 진단 모듈(80)이 바이어싱 또는 공통 모드 전압을 확인하거나, 상기 수직형 홀 요소(108)의 저항의 테스트를 수행할 때에 개방 위치에 있게 된다.

도 3을 이제 참조하면, 그래프들(200, 210)은 임의의 단위로 전압의 단위의 크기를 나타낸 수직축들 및 임의의 단위로 시간의 단위의 크기를 나타낸 수평축들을 가진다. 도 3은 자기 신호(도 2의 자기 신호 스위치들(116)에 의해 발생될 수 있는 바와 같은) 및 진단 신호(도 2의 진단 신호 스위치들(114)에 의해 발생될 수 있는 바와 같은) 사이의 전이를 예시한다. 일 실시예에 있어서, 도 3은 도 1의 자기장 센서(2)의 시그널링(signaling) 계획을 예시한다. 복수의 시간 간격들은 자기 신호 시간 간격(202) 및 진단 신호 시간 간격(204) 모두를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 복수의 시간 간격들 각각은 도 3에 도시한 바와 같이 약 이백 마이크로초가 될 수 있다. 그러나, 상기 시간 간격들이 특정한 응용에 따라 이백 마이크로초보다 크거나 작을 수 있는 점이 이해되어야 할 것이다.

대략적인 과정에서, 상기 신호 시간 간격들(예를 들어, 202a)은 자기 신호(예를 들어, 도 2의 자기장 신호(116a, 116b))가 신호 경로(10)에 인가되어, 도 1의 비교기(22)의 입력에서 자기 신호(예를 들어, 202aa)를 야기하는 시간 간격들로 언급된다. 상기 진단 신호 시간 간격들(예를 들어, 204a)은 진단 신호(예를 들어, 진단 신호(114a, 114b))가 신호 경로(10)에 인가되어, 도 1의 비교기(22)의 입력에서 진단 신호(204aa)를 야기하는 시간 간격들로 언급된다.

B_OP는 도 1의 비교기(22)의 동작점 스레시홀드를 나타낸다. B_RP는 상기 비교기(22)의 해제점 스레시홀드를 나타낸다. 비교기 출력(212)은 도 1의 비교기(22)의 비교 신호(22a)와 동일할 수 있거나 유사할 수 있다. 참조 문자들(예를 들어, A-I)이 상기 시그널링 계획을 설명하는 데 도움이 되도록 도 3에 더 추가된다.

상기 시간 간격들(202a, 204a, 202b) 동안의 자기 신호들(202aa, 202ba) 및 진단 신호(204aa)는 도 1의 필터링된 신호(20a, 20b)를 나타낸다.

예시적인 실시예에 있어서, 포인트 A에 나타낸 파워-온 위상 동안과 같이, 외부 자기장은 초기에 도 1의 자기장 센서(2)에 의해 수신되고, 상기 자기 신호 시간 간격(202a) 내에 상기 자기 신호(202aa)가 증가되게 한다. 상기 자기장 센서(2)는 초기에 자기 신호 시간 간격(202a) 내 또는 진단 신호 시간 간격(204a) 내에 시동될 수 있다. 도 3에는 자기 신호 시간 간격(예를 들어, 202a)이 먼저 일어나는 하나의 실시예가 제공된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 비교 신호(212)(예를 들어, 도 1의 비교 신호(22a))는 초기에는 오프되고, 상기 자기 신호 시간 간격(202a) 내의 상기 자기 신호(202aa)가 상기 동작점 스레시홀드(B_op) 이상이 될 때까지 턴 온되지 않는다. 따라서, 포인트 B에서, 상기 자기 신호 시간 간격(202a) 내의 자기 신호(202aa)가 상기 동작점 스레시홀드(B_op)에 도달되고, 상기 비교 신호(212)가 턴 온된다.

포인트 B 및 포인트 C 사이에서, 상기 자기 신호 시간 간격(202a) 내의 자기 신호(202aa)가 상기 스레시홀드(B_op) 위에 있고, 상기 비교 신호(212)는 계속 남아 있게 된다. 포인트 C에서, 제1 상태의 진단 신호(예를 들어, 도 2의 스위치들(114)에 의하거나 상기 진단 전류 소스(112)에 의해 발생되는 구형파 진단 신호(114a, 114b))가 상기 진단 시간 간격(204a) 동안에 인가되고, 도 1의 비교기(22)의 신호 경로(10)를 통과한다. 상기 진단 시간 간격(204a)의 시작에서, 상기 진단 신호(204aa)는 상기 해제점 스레시홀드(B_RP) 아래에서 시작되며, 비교 신호(212)를 턴 오프시킨다. 상기 진단 신호(114a, 114b)(도 1)가 상기 진단 시간 간격(204a) 동안에 제1 상태로 계속될 때, 상기 진단 신호(204aa)는 상기 동작점 스레시홀드(B_op) 위로 전이되며, 상기 비교 신호(212)는 하이 상태로 구현된다. 상기 진단 신호(114a, 114b)(도 1)가 상기 진단 시간 간격(204a) 동안에 다른 제2 상태로 전이될 때, 상기 진단 신호(204aa)는 상기 해제점 스레시홀드(B_rp) 아래로 전이되며, 상기 비교 신호(212)는 로우 상태로 구현된다.

따라서, 상기 비교 신호(212)는 상기 진단 신호 시간 간격(204a) 동안에 하나 또는 그 이상의 전자적 전이들을 구현하고, 상기 비교 신호(212)의 대응되는 정확한 전이들은 상기 신호 경로(10)의 통과 조건을 나타낼 수 있다.

일부 실시예들에 있어서, 진단 신호(114a, 114b)가 상기 진단 시간 간격(204a) 동안에 주입될 때, 상기 자기 신호 시간 간격(202a) 내에 나타나는 상기 자기 신호(116a, 116b)는 취소된다.

일 실시예에 있어서, 타임 슬롯(time slot)이 자기 신호 시간 간격(예를 들어, 202a) 및 진단 신호 시간 간격(예를 들어, 204a) 사이에서 전이할 때에 양 신호들 동안의 적절한 신호 세틀링(settling)을 가능하도록 제공될 수 있다. 상기 전이들 사이의 타임 슬롯은 슬롯간 결합을 방지하기 위해 이용될 수 있다.

초기에, 상기 진단 신호 시간 간격(204a) 동안의 진단 신호(204aa)는 상기 동작점 스레시홀드(B_op) 아래에 있다. 따라서, 비교기 출력(212)은 상기 진단 신호 시간 간격(204a) 동안의 진단 신호(204aa)가 포인트 D에서 상기 동작점 스레시홀드(B_OP) 위로 상승할 때까지 오프로 남는다. 이와는 달리, 상기 자기 신호 시간 간격(202a) 동안의 자기 신호(202aa), 상기 진단 신호 시간 간격(204a) 동안의 진단 신호(204aa)는 온(ON) 상태 및 오프(OFF) 상태 모두에서 상기 회로 경로(10)(도 1)의 출력을 확인하기 위해 두 전이들이 강제되도록(즉, 비교기 출력(212)이 턴 온되고 턴 오프되게 하도록) 구성된다. 다시 말하면, 상기 진단 시간 간격(204a) 동안의 진단 신호(204aa)는 비교 신호(212)를 턴 온시키고, 이후에 단일의 하나 또는 상기 진단 신호 시간 간격들(예를 들어, 204aa) 내에 턴 오프시키도록 구성된다. 시간 간격들 사이의 상기 채널 리셋(즉, 2상태 전이들)은 전이들을 강제하고 슬롯간 결합을 방지하는 데 이용될 수 있다.

도 3에 예시한 바와 같이, 상기 진단 신호 시간 간격(204a) 동안의 진단 신호(204aa)는 초기에 상기 동작점 스레시홀드(B_OP) 위로 상승되고, 이후에 포인트 F에서 상기 해제점 스레시홀드(B_RP) 아래로 하강할 때까지 포인트 E에서 하강되기 시작하여, 비교 신호(212)가 턴 오프되게 한다. 상기 진단 신호 시간 간격(204a) 동안의 진단 신호(204aa)는 포인트 G에서 상기 입력 신호가 상기 진단 신호 시간 간격(204a) 동안의 진단 신호(204aa)로부터 상기 자기 신호 시간 간격(202b) 동안의 자기 신호(202ba)로 전이될 때까지 계속 하강한다.

포인트 G에서, 타임 슬롯이 상기 전이 동안에 적절한 신호 세틀링이 가능하도록 일어난다. 또한, 비교 신호(212)는 신호가 상기 동작점 스레시홀드(B_OP) 위로 증가될 때까지 오프로 남는다. 상기 자기 신호 시간 간격(202b) 동안의 자기 신호(202ba)는 포인트 H에서 상기 자기 신호(202ba)가 상기 동작점 스레시홀드(B_OP) 이상으로 될 때까지 상승된다. 포인트 H에서, 비교 신호(212)가 턴 온되고, 자기 신호(202ba)가 상기 동작점 스레시홀드(B_OP) 이상이 되는 동안에 온으로 남는다.

도 4를 이제 참조하면, 그래프(400)는 임의의 단위로 자기장의 단위의 크기를 나타낸 수직축 및 임의의 단위로 시간의 단위의 크기를 나타낸 수평축을 가진다. 그래프(410)는 임의의 단위로 전압의 단위의 크기를 나타낸 수직축 및 임의의 단위로 시간의 단위의 크기를 나타낸 수평축을 가진다. 도 4는 도 1의 자기장 센서(2) 내의 검출된 결함을 나타내고, 검출된 결함에 대응되는 복구 시그널링 계획을 나타내는 신호(412)를 예시한다. 상기 신호(412)는 도 1의 출력 드라이버 회로(34)에 의해 발생될 수 있다.

디지털 모듈은 정상 모드, 결함 모드 및 복구 모드의 적어도 하나 사이에서 전이시키도록 구성될 수 있다(즉, 상기 클록 버스(92)를 통한 도 1의 디지털 모듈(60)). 예를 들면, 디지털 모듈은 전술한 네 개의 진단 모듈들의 하나 또는 그 이상에 의해 이루어지는 결함 검출에 반응하여 결함(FAULT) 모드로 전이시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 디지털 모듈은 상기 자기장 센서를 결함 검출에 반응하여 복구 모드로 전이시킬 수 있다. 상기 디지털 모듈은 복구 모드 동안에 복구 시퀀스 신호를 상기 스위칭 네트워크(즉, 도 2의 진단 스위치들(114) 및 신호 스위치들(116))에 제공하도록 구성될 수 있고, 상기 디지털 모듈은 상기 자기장 센서를 통과 검출에 반응하여 정상 모드로 전이시키도록 구성될 수 있으며, 상기 통과 검출은 상기 복구 시퀀스 신호에 대응하여 수신된다.

대략적인 과정에서, I_DD(high)는 높은 레벨의 출력 전류(예를 들어, 도 1의 출력 드라이버(34)의 드레인 단자에서)이고, I_DD(low)는 낮은 레벨의 출력 전류(드레인 단자에서)이며, I_DD(AVG)FAULT는 여전히 안전 모드 동안(즉, 결함 상태 동안)의 보다 낮은 출력 전류이다. 참조 문자들(예를 들어, A, B)이 상기 시그널링 계획을 설명하는 데 도움이 되도록 도 4에 더 추가된다. 신호(406)는 도 1의 자기장 센서(2)가 겪는 자기 신호를 나타낸다.

초기에, 파워-온 위상에 따라, 상기 자기 신호(406)는 도 1의 필터링된 신호(20a, 20b)가 상기 동작점 스레시홀드(B_OP) 이하가 되도록 자기장을 구현하며, 이에 따라 상기 출력 드라이버 회로(34)에 의해 발생되는 상기 출력 신호(412)가 오프된다(예를 들어, I_DD(low)에서). 자기 신호(406)가 자기장을 구현하여 상기 필터링된 신호(20a, 20b)가 상기 동작점 스레시홀드(B_OP) 이상이 될 때, 상기 출력 신호(412)가 턴 온되고, I_DD(high)로 진행된다. 자기 신호(406)가 자기장을 구현하여 상기 필터링된 신호(20a, 20b)가 상기 출력 신호가 턴 오프되고 I_DD(low)로 진행되는 시점에서 상기 해제점 스레시홀드 아래로 하강될 때까지 상기 출력 신호(412)는 하이로 계속된다.

포인트 A에서, 자기 신호(406)는 상기 필터링된 신호(20a, 20b)가 동작점 스레시홀드(B_OP) 위로 상승되도록 자기장을 구현하며, 상기 출력 신호(412)는 턴 온되고, I_DD(high)로 상승되어야 한다. 그러나, 이러한 예시적인 실시예에서, 대신에 상기 출력 신호(412)는 오프로(예를 들어, I_DD(low)에서) 남는다. 이는 결함 상태를 나타내며, 이에 대응하여 상기 회로는 새로운 진단 신호 시간 간격이 포인트 A 이후에 발생되면서 복구 시퀀스로 진행한다.

상기 자기장 센서(2)는 상기 결함 상태를 제거하기 위해 제1 복구 시퀀스(recovery sequence)를 개시할 수 있다. 예를 들면, 프로세싱 유닛(processing unit)은 결함 검출에 대응하여 상기 자기장 센서(2)를 복구 모드로 전이시키도록 구성될 수 있고, 진단 전류 소스(예를 들어, 도 2의 106a, 106b)는 복구 시퀀스를 제공하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 복구 시퀀스는 대기 시간 간격이 수반되고, 포인트 A 및 포인트 B에 걸친 다른 진단 신호 시간 간격이 수반되는 제1 진단 신호 시간 간격을 포함한다. 자기 신호 시간 간격들은 복구 시퀀스 동안에 포인트 A 및 포인트 B 사이에서 중단된다. 상기 복구 시퀀스는 상기 자기장 센서의 각각의 회로나 구성 요소가 상기 진단 테스트를 통과할 때까지 대기 시간 간격들이 수반되는 진단 신호 시간 간격들로 계속된다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 복구 시퀀스가 소정의 숫자의 시도들 동안에 계속될 수 있다.

상기 회로가 상기 복구 시퀀스를 통과할 경우, 상기 자기장 센서(2)는, 예를 들면, 포인트 B에서 시스템 리셋을 수행할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서(2)의 프로세싱 유닛은 이후에 상기 자기장 센서(2)를 통과 검출에 대응하여 정상 모드(자기 신호 시간 간격들 및 진단 신호 시간 간격들이 전술한 시분할 다중화 배치로 계속되는)로 전이시키도록 구성되며, 이에 따라 상기 통과 검출이 상기 복구 시퀀스 신호에 대응하여 수신된다. 예를 들면, 포인트 B에서, 진단 통과가 표시되며, 상기 회로는 상기 결함이 제거되었는지를 확인하기 위해 시간 간격 동안에 상기 출력 신호(412)를 하이로 만들고, 상기 회로는 오프(OFF) 상태 및 온(ON) 상태 모두에서 동작하게 된다. 출력 신호(412)는 자기 신호(406)가 동작점 스레시홀드(B_OP) 이하인 것에도 불구하고 하이로 만들어진다.

시간 간격이 지나가면, 상기 출력 신호(412)는 턴 오프되고, 자기 신호(406)와 재정렬되도록 I_DD(low)로 강하된다. 일 실시예에 있어서, 상기 출력 신호(412)는 다음의 자기 신호 시간 간격(즉, 진단 시간 간격 후) 동인에 자기 신호(406)와 다시 정렬된다.

도 5-도 6을 이제 참조하면, 파워-온 위상 동안, 상기 자기장 센서(2)는 자기 신호 시간 간격(도 5)으로 초기에 시동될 수 있거나, 진단 신호 시간 간격(도 6)으로 초기에 시동될 수 있다. 예를 들면, 도 5에서, 상기 회로에 동력이 인가될 때, 인가되는 상기 제1 신호는 자기 신호이다. 상기 출력 전류(I_DD)는 상기 출력 전압(V_DD)이 전압 출력 최소(V_DDMIN)에 도달할 때까지 확인되지 않을 수 있다. 상기 출력 전압(V_DD)이 최소에 도달하면, 상기 제1 자기 샘플은 진단 샘플에 의해 후속하여 인가될 수 있다.

선택적으로는, 도 6에서, 인가되는 상기 제1 신호는 진단 신호이다. 일 실시예에 있어서, 도 6은 자성 샘플이 도 6에서와 같이 실행된 후 대신에 파워-온 동안에 초기에 실행되는 점을 제외하면 도 5와 유사할 수 있다. 따라서, 샘플링 사이클로 상기 제1 자성 샘플을 실행시키기 전에, 진단 샘플의 설치가 실행된다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 시간 간격이 자기 신호 시간 간격 또는 진단 신호 시간 간격이던지, 래치 출력(latch output)은 상기 각 제1 자기 신호 시간 간격(t_sample)의 끝에서 측정될 것이다. 예를 들면, 도 5에서, 상기 제1 래치 출력은 상기 제1 자기 신호 시간 간격의 말단에서 진단 샘플 시간 간격 이전에 취해진다. 그러나, 도 6에서, 상기 제1 래치 출력은 진단 샘플 후 및 제1 자기 신호 시간 간격 후에 취해진다. 자기 신호 시간 간격 또는 진단 신호 시간 간격을 먼저 실행하는 지에 대한 결정은 특정한 응용의 요구에 따라 변화될 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 포함하는 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.

Claims

자기장 센서에 있어서,
자기장 센싱 요소의 제1 단자에서 센서 바이어싱 전류 소스(sensor biasing current source)에 직접 연결되는 상기 자기장 센싱 요소를 포함하고;
상기 자기장 센싱 요소에 연결되는 스위칭 네트워크를 포함하며, 상기 스위칭 네트워크는 복수의 진단 스위치들 및 복수의 신호 스위치들을 포함하고,
상기 복수의 진단 스위치들 중의 제1 진단 스위치는 진단 입력 전류 소스(diagnostic input current source)에 직접 연결되고, 진단 저항 요소(diagnostic resistive element)의 제1 단자에 연결되며, 상기 복수의 진단 스위치들 중의 제2 진단 스위치는 상기 자기장 센싱 요소의 제2 단자에 직접 연결되고, 상기 진단 저항 요소의 제2 단자에 연결되며;
상기 복수의 진단 스위치들은 각기 상기 자기장 센싱 요소의 상기 제1 단자 또는 상기 제2 단자가 아닌 자기장 센싱 요소의 상기 대응되는 단자에 직접 연결되고,
상기 스위칭 네트워크는 자기 신호 시간 간격 내에 외부 자기장에 대응하는 자기 신호 및 진단 신호 시간 간격 내에 상기 진단 입력 전류 소스에 대응하는 진단 신호를 포함하는 시분할 다중화(time-multiplexed) 신호를 발생시키도록 구성되고, 상기 진단 신호는 중간 신호가 소정의 시퀀스를 생성하게 하도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 소정의 시퀀스는 제1 상태 및 제2 상태 사이에서의 전이(transition)인 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 네트워크는 상기 시분할 다중화 신호가 상기 자기 신호 및 상기 진단 신호 사이에 교번되게 상기 시분할 다중화 신호를 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 3 항에 있어서, 상기 시분할 다중화 신호 내에서 상기 진단 신호가 먼저 발생되고, 상기 자기 신호가 다음에 발생되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 3 항에 있어서, 상기 시분할 다중화 신호 내에서 상기 자기 신호가 먼저 발생되고, 상기 진단 신호가 다음에 발생되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소는 상기 스위칭 네트워크의 복수의 신호 스위치들에 연결되며, 상기 자기 신호는 상기 복수의 신호 스위치들에 제공되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 네트워크는 상기 센서 바이어싱 전류 소스 및 상기 진단 입력 전류 소스를 동시에 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 2 항에 있어서, 상기 스위칭 네트워크에 연결되는 비교기(comparator)를 더 포함하며, 상기 비교기는 상기 시분할 다중화 신호를 수신하고, 상기 자기 신호 및 상기 진단 신호에 대응하여 상기 제1 상태 또는 상기 제2 상태로 출력 신호를 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 1 항에 있어서,
신호 모듈;
저항 모듈;
발진기 모듈; 및
메모리 모듈을 구비하는 결함 모니터링(fault monitoring) 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 9 항에 있어서, 상기 신호 모듈은 상기 진단 입력 전류 소스의 품질을 확인하기 위해 기준 진단 신호를 상기 진단 신호 시간 간격 내의 상기 진단 신호와 비교하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 9 항에 있어서, 상기 자기장 센싱 요소는 저항 요소를 더 포함하며, 상기 저항 모듈은 상기 저항 요소의 저항 값을 소정의 범위의 값들과 비교하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 9 항에 있어서, 상기 발진기 모듈은 클록 로직(clock logic) 모듈의 출력을 모니터하도록 구성되며, 상기 클록 로직 모듈은 상기 스위칭 네트워크에 대한 로직 신호들을 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 9 항에 있어서, 상기 메모리 모듈은 상기 자기장 센서에 대한 메모리 값을 모니터하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 9 항에 있어서, 각각의 상기 신호 모듈, 상기 저항 모듈, 상기 발진기 모듈 및 상기 메모리 모듈은 상기 자기장 센서에 대한 초기 세트의 값들로부터 제2 세트의 값들의 파라매트릭 시프트(parametric shift)를 검출하도록 구성되며, 상기 제2 세트의 값들은 소정의 허용될 수 있는 한계 외부인 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 9 항에 있어서, 상기 결함 모니터링 모듈에 연결되는 프로세싱 회로(processing circuit)를 더 포함하며, 상기 프로세싱 회로는 각각의 상기 신호 모듈, 상기 저항 모듈, 상기 발진기 모듈 및 상기 메모리 모듈로부터 결함 검출을 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 15 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로는 상기 자기장 센서를 상기 신호 모듈, 상기 저항 모듈, 상기 발진기 모듈 및 상기 메모리 모듈의 적어도 하나로부터의 결함 검출에 대응하여 결함 모드로 전이시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 15 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로는 상기 자기장 센서를 상기 신호 모듈, 상기 저항 모듈, 상기 발진기 모듈 및 상기 메모리 모듈의 적어도 하나로부터의 결함 검출에 대응하여 복구 모드로 전이시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 17 항에 있어서, 상기 진단 입력 전류 소스는 상기 복구 모드 동안에 상기 스위칭 네트워크에 복구 시퀀스 신호를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 18 항에 있어서, 상기 프로세싱 회로는 상기 자기장 센서를 통과 검출에 대응하여 상기 정상 모드로 전이시키도록 구성되며, 상기 통과 검출은 상기 복구 시퀀스 신호에 대응하여 수신되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
자기장 센서에 대한 자체-진단 시험을 내부적으로 수행하기 위한 방법에 있어서,
센서 바이어싱 전류 소스를 자기장 센싱 요소의 제1 단자에 제공하는 단계를 포함하며;
진단 입력 전류 소스를 스위칭 네트워크에 제공하는 단계를 포함하고, 상기 스위칭 네트워크는 복수의 진단 스위치들 및 복수의 신호 스위치들을 포함하며, 상기 진단 입력 전류 소스는 상기 복수의 진단 스위치들 중의 제1 진단 스위치에 직접 연결되고, 진단 저항 요소의 제1 단자에 연결되며, 상기 복수의 진단 스위치들 중의 제2 진단 스위치는 상기 자기장 센싱 요소의 제2 단자에 직접 연결되고, 상기 진단 저항 요소의 제2 단자에 연결되며, 상기 복수의 진단 스위치들은 각기 상기 자기장 센싱 요소의 상기 제1 단자 또는 상기 제2 단자가 아닌 상기 자기장 센싱 요소의 대응되는 단자에 직접 연결되고;
자기 신호 시간 간격 내의 외부 자기장에 대응되는 자기 신호 및 진단 신호 시간 간격 내의 상기 진단 입력 전류 소스에 대응되는 진단 신호를 포함하는 시분할 다중화 신호를 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 시분할 다중화 신호는 상기 스위칭 네트워크에 의해 발생되며;
상기 시분할 다중화 신호의 상기 진단 신호에 대응하여 소정의 시퀀스를 생성하도록 중간 신호를 생성하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 소정의 시퀀스는 제1 상태 및 제2 상태 사이에서의 전이인 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 시분할 다중화 신호가 상기 자기 신호 및 상기 진단 신호 사이에 교번되도록 상기 시분할 다중화 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 22 항에 있어서, 상기 시분할 다중화 신호 내의 상기 진단 신호를 먼저 발생시키는 단계 및 상기 자기 신호를 다음에 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 22 항에 있어서, 상기 시분할 다중화 신호 내의 상기 자기 신호를 먼저 발생시키는 단계 및 상기 진단 신호를 다음에 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 시분할 다중화 신호를 상기 스위칭 네트워크의 복수의 신호 스위치들에 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 스위칭 네트워크에 의해 상기 센서 바이어싱 전류 소스 및 상기 진단 입력 전류 소스를 동시에 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 21 항에 있어서, 상기 스위칭 네트워크에 연결되는 비교기에 의해, 상기 시분할 다중화 신호의 상기 자기 신호 및 상기 진단 신호에 대응하여 상기 제1 상태 또는 상기 제2 상태로 출력 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 신호 모듈에 의해, 상기 진단 입력 전류 소스의 품질을 확인하기 위해 기준 진단 신호를 상기 진단 신호와 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 저항 모듈에 의해, 상기 자기장 센싱 요소의 저항 요소의 저항 값을 소정의 범위의 값들과 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 발진기 모듈에 의해 클록 로직 모듈의 출력을 모니터하는 단계를 더 포함하며, 상기 클록 로직 모듈은 상기 스위칭 네트워크에 대한 로직 신호를 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 메모리 모듈에 의해 상기 자기장 센서에 대한 메모리 값을 모니터하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 자기장 센서를 신호 모듈, 저항 모듈, 발진기 모듈 및 메모리 모듈의 적어도 하나로부터의 결함 검출에 대응하여 결함 모드로 전이시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 자기장 센서를 신호 모듈, 저항 모듈, 발진기 모듈 및 메모리 모듈의 적어도 하나로부터의 결함 검출에 대응하여 복구 모드로 전이시키는 단계를 더 포함하며, 상기 자기장 센싱 요소에 대한 입력 전압은 소정의 레벨로 변경되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 33 항에 있어서,
상기 자기장 센서를 테스트하기 위해 복구 시퀀스 신호를 발생시키는 단계;
상기 복구 시퀀스 신호를 상기 자기장 센싱 요소에 제공하는 단계; 및
상기 복구 시퀀스 신호에 대한 상기 자기장 센서의 반응을 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 34 항에 있어서,
프로세싱 회로에 의해, 상기 복구 시퀀스 신호에 대한 상기 자기장 센서의 반응을 수신하는 단계;
상기 프로세싱 회로에 의해, 상기 자기장 센서가 상기 복구 시퀀스 신호에 대응하여 진단 테스트를 통과하였는지를 결정하는 단계; 및
상기 프로세싱 회로에 의해 내부 리셋 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 35 항에 있어서, 상기 자기장 센서를 상기 내부 리셋 신호에 대응하여 상기 정상 모드로 전이시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.