TW201942536A

TW201942536A - 於至少一第一方向上測量位置之磁阻位置感測器、利用其之方法、以及具有其之感測器

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Publication number: TW201942536A
Application number: TW108105276A
Authority: TW
Inventors: 喬臣史密特; 約恩愛德華英格利斯
Original assignee: 百慕達商亞德諾半導體環球無限公司
Priority date: 2018-02-16
Filing date: 2019-02-18
Publication date: 2019-11-01
Also published as: DE202019100886U1; JP6820367B2; CN210773869U; KR20200068539A; KR102688774B1; US20190257894A1; TWI731306B; US11175353B2; JP2019144242A

Abstract

本發明所揭露內容提供用於偵測特定方向上之位置之磁阻場感測器。感測器包括複數個成對排列之磁阻元件。同一對之元件經排列使其等靈敏度方向係朝相同方向。不同對之元件經導向使其等之靈敏度方向朝不同方向，較佳為實質上垂直於另一對。磁阻感測器及其靈敏度方向通常係經排列於一平面中，其係垂直於該裝置之測量方向。各對元件係經串聯排列於兩節點之間，以形成一橋式電路。因此，磁鐵於第一平面中之移動會造成各對元件中具有實質上相同變化，藉以補償輸出訊號中此種移動。

Description

位置感測器與位置感測方法

本發明所揭露內容係關於一種位置感測器，其補償感測器元件於任何未與偵測方向對準之方向上之移動。本發明所揭露內容亦關於感測位置之相對應方法。

通常利用一簡易磁鐵與一磁場感測器構建位置感測器。當磁鐵相對磁場感測器移動時，磁場感測器會產生表示移動程度之一輸出訊號。此種位置感測器係易於製造並通常具有較大體積。磁鐵與磁場感測器之間之距離係與位於感測器處之磁場強度相關。

雖然此種類型之感測器易於製造且便宜，但其極易受磁鐵之雜散磁場與偏位影響。舉例而言，磁鐵於垂直於預定行進移動方向上之移動將改變位於磁場感測器處之磁場強度，藉以影響位置量測。

本發明所揭露內容提供一種於特定方向上偵測位置之磁阻場感測器。該感測器包括複數個成對排列之磁阻元件。同一對之元件係經配置使其等靈敏度方向朝向相同方向。不同對之元件經導向使其等之靈敏度方向朝向不同方向，較佳為實質上垂直於另一對。磁阻感測器及其靈敏度方向通常係經配置於一平面中，其係垂直於該裝置之測量方向。各對元件係經串聯配置於兩節點之間，以形成一橋式電路。因此，磁鐵於第一平面中之移動會造成各對元件中具有實質上相同變化，藉以補償輸出訊號中此種移動。

根據第一層面，提供一種於至少一第一方向上測量位置之磁阻位置感測器，該感測器包含一磁鐵，其係經排列以於該至少一第一方向上移動，以及一差動場感測器，其係經排列以偵測該磁鐵於一第一方向上之移動，並用以補償該磁鐵於至少一第二方向上之移動。

因此，該感測器係經設置以測量一磁鐵於一特定方向即偵測方向上之移動，同時該磁鐵於至少一第二方向上之移動係由該差動場感測器所補償。換言之，感測器補償磁鐵於不同方向上之移動，使於另一方向上之任何移動不會影響磁鐵於偵測方向上移動之量測。舉例而言，可將磁鐵懸吊於感測器上方並經設置以於z方向上朝向與遠離感測器移動，感測器測量於其沿此方向移動時磁場強度之變化。差動場感測器可經設置以補償當磁鐵於偵測方向上移動時其任何橫向移動所引起之磁場強度變化。

差動場感測器可包含複數個磁阻元件。舉例而言，磁阻元件可為巨磁電阻（GMR）自旋閥、穿隧磁阻（TMR）元件、非等向磁阻元件（AMR），或任何其他適當磁阻裝置，其可感應特定方向之磁場變化影響。

各複數個磁阻元件可具有一感測方向，並且至少一第一對元件可經配置使其等之感測方向對準。複數個磁阻元件之感測方向可經配置於一第一平面，並且第一平面可相對第一方向偏移。舉例而言，第一平面可實質上垂直於第一方向。至少一第二方向可位於第一平面中。

透過對準成對之磁阻元件之感測方向，磁鐵於感測方向之方向上移動將導致相似或相同之電阻變化，成對之磁阻元件以此種方式連接使其將導致感測器輸出之變化為零或實質上為零。因此，透過將感測方向對準於一特定平面，可補償此平面中之任何移動。

感測器可進一步包含一第二對磁阻元件，其係經排列使其等感測方向對準，並使其等感測方向係相對第一對磁阻元件偏移。第一對磁阻元件之感測方向可實質上垂直於第二對磁阻元件之感測方向。

舉例而言，於偵測方向為z方向之情況下，磁阻元件之感測方向可經配置於x-y平面。一對磁阻元件可使其等感測方向對準於x方向以補償於此方向之移動，同時另一對磁阻元件可使其等感測方向對準於y方向以補償於此方向之移動。

複數個磁阻元件可經排列於一第一平面，使至少第一與第二對平均分布於感測器周圍，一對磁阻元件之各相對應元件設置於感測器之相反側上並且位於相對磁鐵之等距位置。舉例而言，各對磁阻元件可經配置於感測器之相對角落處，或其等可經配置於感測器之相對邊之中心處。

複數個磁阻元件可以電橋配置連接，電橋之輸出可為磁鐵於第一方向上移動之指示。例如，電橋配置可為惠司同電橋。

至少一第二方向可位於第一平面中，實質上垂直於第一方向，其中電橋配置之輸出非為磁鐵於第一平面中移動之指示。因此，電橋配置之輸出可僅提供於第一方向上移動之指示，同時差動場感測器係經設置以補償於第一平面中之任何移動。意即，差動場感測器係經設置使磁鐵於第一平面中之移動導致輸出之變化為零或實質上為零。因此，輸出與第一平面中之移動無關，只要其實質上不受磁鐵於第一平面內之橫向移動所引起之磁場強度變化之影響。

於某些配置中，一第一對磁阻元件可串聯連接於一第一節點與一第二節點之間，一第二對元件可串聯連接於該第一節點與該第二節點之間，並且可自各對之間之一節點獲取橋式電路之輸出。

於此等情況下，各複數個磁阻元件可具有一感測方向。第一對磁阻元件可經排列使其等感測方向對準，第二對磁阻元件可經排列使其等感測方向對準，其中第二對磁阻元件之感測方向係相對第一對磁阻元件之感測方向偏移。舉例而言，第一對磁阻元件之感測方向可實質上垂直於第二對磁阻元件之感測方向。

複數個磁阻元件中之一者可為參考電阻。於某些配置中，可屏蔽參考電阻，使其輸出為非磁場相依（magnetic-field dependent）。

根據進一步層面，提供一種利用磁阻位置感測器於至少一第一方向測量位置之方法，該方法包含於一第一方向利用一差動場感測器偵測一磁鐵之位置，以及利用差動場感測器補償磁鐵於至少一第二方向之移動。

至少一第二方向可位於一第一平面中，該第一平面係實質上垂直於第一方向。

根據一第三層面，提供一種經配置以執行第二層面之方法之位置感測器。

根據一第四層面，提供一種於至少一第一方向上測量位置之具有一磁阻位置感測器之感測器，該感測器包含一磁鐵，其係經配置以於該至少一第一方向上移動，以及一基板，其具有配置於其上之複數個磁阻元件，該等磁阻元件係經配置以偵測磁鐵於第一方向上之移動，其中該等磁阻元件係經配置於一電橋配置中，以補償磁鐵於至少一第二方向上之移動。

位置感測器通常包括一磁鐵，其懸吊於一感測元件上方。磁鐵可產生一磁場，並且感測元件可測量磁場強度。磁鐵可經懸吊使其可相對感測元件前後移動。舉例而言，其可利用作為彈簧之金屬連接進行懸掛。當磁鐵移動接近感測元件時，於感測元件處之磁場強度會相對應增加。相反地，當磁鐵移動遠離感測元件時，感測元件處之磁場強度會相對應減少。因此，感測元件之輸出為磁場強度之度量。此表示磁鐵與感測元間之間之距離。作為一範例，感測元件可為霍爾效應感測器或磁阻裝置，例如巨磁電阻（giant magnetoresistive，GMR）感測器。

製造位置感測器使磁鐵僅能於所需之位置檢測之方向上移動。此通常表示為z方向。然而，其並非能一直完全防止磁鐵於x-y平面中由一側移動至另一側，意即於垂直檢測方向之平面中進行移動。由磁鐵產生之磁場不僅可隨磁鐵於z方向上其端部之距離進行改變，並且亦隨x-y平面中由一側至另一側進行改變。因此，磁鐵由一側至另一側之任何橫向移動可使位於感測器處之輸出產生變化。此可能被誤認為主要行進方向之移動，而給予錯誤位置讀數。進一步，若感測器於產生磁場之另一裝置附近移動，則感測元件可偵測該些磁場。此可能被誤認為裝置於主要方向上之移動。

於本發明之一實施例中，感測器係設有成對之感測元件，其等經配置以補償因x-y平面中之移動或因外部磁場所引起之磁場變化。其可利用成對之磁阻元件所達成，成對之磁阻元件可以惠斯登電橋配置共同連接。各對元件之各元件係位於磁鐵之相反側上並與其為等距。於磁鐵其中一側上之磁場強度通常為相等且方向相反。磁阻感測元件係經配置使各對元件具有其等之感測方向，即其等之靈敏度經對準並為相同方向。因此，當磁鐵位於x-y平面中心時，其中一元件將具有極高電阻，而另一元件將具有較低電阻。當磁鐵以感測方向之方向於x-y平面內移動時，該成對之元件將歷經相似或相同電阻變化。因此，惠斯登電橋之分壓比及其輸出將保持相同或實質上相同。

透過配置兩對元件，其具有於x-y平面內彼此垂直之感測方向並平均分佈於磁鐵周圍，可大程度補償磁鐵於x-y平面中之移動。進一步，例如來自外部裝置之均勻外部磁場之施加將不會對惠斯登電橋之輸出產生影響或影響極小。

圖1根據本發明所揭露內容之一實施例顯示一位置感測器100之立體示意圖。如圖1所示，感測器包括一磁鐵101與一感測元件102。磁鐵101係懸吊於感測元件102上方，並經配置於主要方向上移動。於此範例中，主方向為z方向，因此磁鐵係經配置以朝向與遠離感測器102進行移動。然而，磁鐵亦能於x-y平面中微幅移動。這是因為很難以此種方式懸吊磁鐵，即於x-y平面中無移動，同時允許於z方向上移動。舉例而言，磁鐵可由金屬板連接器支撐，其係將磁鐵連接至感測器。金屬連接器係作為彈簧，藉以允許z方向之移動。雖然其等係類似於彈簧，但於x-y平面中仍可能發生少量移動。

圖2顯示圖1中所示感測元件102之平面圖。於此範例中，感測元件102包括一基板103，其可由矽或玻璃所形成。基板具有四個磁阻元件R1、R2、R3與R4，其等形成於基板103之上表面。磁組元件係為薄膜裝置，其可利用標準半導體製造程序所形成。於此範例中，磁阻裝置為巨磁電阻（GMR）自旋閥。然而，磁阻元件可為穿隧磁阻（TMR）元件或非等向磁阻元件（AMR）。通常，該等裝置可稱為xMR元件。於進一步實施例中，可使用能對特定方向上之磁場變化感應之任何類型之磁阻裝置。

於此範例中，各磁阻元件R1至R4可形成朝向方形基板之相對應角落。於此範例中，於感測元件102之相反角落處之磁阻元件係經配置使其等靈敏度方向對準。因此，元件R1與R4其等之靈敏度方向係對準，並且R2與R3其等之靈敏度方向係對準。元件R2與R3之靈敏度方向係經配置使其垂直於元件R1與R4之靈敏度方向。其應當理解雖然仍可能有其他配置。舉例而言，各該等磁阻元件R1至R4可形成朝向基板之一邊之中心。

於進一步實施例中，感測元件可包括至少二對磁阻元件。成對元件之數量越多，則感測器補償磁鐵於x-y平面中移動越佳。對於任何給定數量之成對磁阻元件，成對之靈敏度方向可360度環繞平均分布。意即，成對之磁阻元件可均勻分佈於將受補償移動之平面周圍，各對係位於磁鐵之相反側上並與其為等距。

圖3為一電路圖，其顯示磁阻元件R1至R4可以電橋配置連接以偵測磁場變化之方式。於此範例中，元件R1與R4可串聯連接於一第一節點與第二節點之間。第一節點係耦合至一第一供電軌，且第二節點係連接至一第二供電軌或接地。於一相對應方式中，元件R3與R2係串聯連接於第一節點與第二節點之間。因此，元件R1與R4之組合係與元件R2與R3之組合並聯連接。接著可於元件R1與R4之間之一第三節點，以及元件R2與R3之間之一第四節點獲取橋式電路之輸出。元件之電阻變化可導致輸出之改變，藉以提供磁鐵於z方向移動之指示。

圖4顯示巨磁電阻自旋閥之典型轉移曲線。此圖表顯示裝置其電阻相對所施加磁場之變化所呈現之百分比改變。對於施加於巨磁電阻自旋閥之靈敏度方向上之高正磁場，電阻為低。對於施加於巨磁電阻自旋閥之靈敏度方向上之高負磁場，電阻為高。上述實施例之磁阻元件可具有該等特性。

圖5顯示感測元件102之表面之x-y平面中之電場，當磁鐵係位於距表面上方2mm處，並且直接位於感測器表面之中心，即於x-y平面中不具移動。圖表顯示平面內分量（H x與H y）但排除平面外分量（H z）。磁場強度於感測元件表面中心處實質上為零，而朝向感測器之邊則相對較強。

於此將描述感測器100之操作。參閱圖2所示之配置，當磁鐵處於一穩定狀態時R1與R2之電阻為低，係因於與R1與R2之靈敏度方向相同之方向上施加高磁場。相反地，R3與R4之電阻為高，係因於與R3與R4之靈敏度方向相反之方向上施加高磁場。此會造成橋式電路之輸出處之電壓差。此電壓可經記錄為於z方向上零移動之預設電壓。

假設磁鐵101係固定於x-y平面中，當磁鐵移動遠離感測元件102時，於感測元件表面處之磁場強度會減弱。因此，當磁場係朝向與元件R1與R2之靈敏度方向之相同方向時，元件R1與R2之電阻會增加。相反地，當磁場係朝向與元件R3與R4之靈敏度方向之相反方向時，元件R3與R4之電阻會下降。因此，元件R1與R4之電阻比率會減少，而R3與R2之電阻比率會增加。因此，橋式電路之輸出亦會改變。當磁鐵朝向感測元件移動時則會發生相反情形。

再次參閱圖2，磁阻元件與橋式電路之配置使磁鐵於x-y平面中之移動對於橋式電路之輸出影響最小或不具影響。例如，磁鐵於x-y平面中於R1與R4之靈敏度方向上之任何移動會造成R1與R4之電阻相對應變化。舉例而言，參閱圖5，若磁鐵朝R1橫向移動時，則磁場略微減少並導致電阻略微增加。當磁鐵朝R1移動時，其會遠離R4。此會造成R4處磁場略微增加。然而，因磁場與R4之靈敏度方向相反，並且R4係處於高電阻，R4亦歷經電阻相對應增加。因此，R1與R4之分壓器網路於分壓比方面未歷經任何顯著變化。來自橋式電路之輸出因此可保持相同或實質上相同。因具有兩對磁阻元件，因此可實現x-y平面內其他方向上移動之相似補償。

圖6A根據進一步實施例顯示一感測元件600。除磁阻元件H1至H4係沿基板邊緣設置，而非位於角落之外，感測元件600係與圖2中所示之元件102相同。圖6A中所示之箭頭係對應於各元件之靈敏度方向。因此，於此範例中，感測器600之相反邊緣處之磁阻元件係經配置使其等之靈敏度方向對準。元件H1與H3之靈敏度方向係為對準，並且H2與H4之靈敏度方向係為對準。元件H2與H4之靈敏度方向係經配置使其垂直於元件H1與H3之靈敏度方向。於橋式電路層面中，H1與H3係串聯連接於電橋之一側上，且H2與H4係串聯連接於另一側上，如圖6B所示。

當磁鐵於z方向上移動時，作業之方法係實質上與上述圖2與圖3之結合相同。當磁鐵處於穩定狀態時，H1與H2之電阻為低，因於與H1與H2之靈敏度方向相同之方向上施加一高磁場。相反地，H3與H4之電阻為高，因於與H3與H4之靈敏度方向相反之方向上施加一高磁場。因此，當磁鐵移動遠離感測元件600時，於感測元件之表面處之磁場強度會減弱，導致元件H1與H2之電阻增加，以及元件H3與H4之電阻下降。因此，元件H1與H3之電阻比率會減少，而H4與H2之電阻比率會增加，導致橋式電路之輸出發生改變。如先前，當磁鐵朝向感測元件600移動時則會發生相反情形。

圖7A至7D顯示於感測元件600之各獨立元件處之磁場強度量測，以展現感測器操作之方式。於實際上並未進行此種量測。圖8顯示感測元件600之總輸出。其應當注意圖7與圖8中所顯示之圖表係以模擬為依據，於其中磁鐵於z方向之起始或零位由磁鐵至感測器表面大約為2mm。因此，圖7A至圖7D與圖8中所示之圖式顯示起始於零位，磁鐵移動遠離與朝向感測器時於z方向上磁場強度之變化。

圖7A顯示當磁鐵位於感測元件中心時各元件之輸出。於圖表之右側顯示感測元件相對於磁鐵之位置。Y軸顯示所測量之磁場強度，其中x軸顯示磁鐵於z方向上之位移，單位為毫米。如圖7A所示，不論磁鐵於z方向上之位移，於H1與H2處之經測量磁場強度為相同。由H3與H4所測量之磁場強度亦相同，並與H1與H2處所測量之磁場強度相等且相反。因此，隨z增加，於H1、H2、H3與H4處之磁場強度會減少。因此，來自橋式電路之輸出僅反映z方向上之移動。

圖7B顯示當磁鐵於x方向上進行位移（於此範例中為朝向左方）時之相同配置。如圖所示，H2之繪線與H4之繪線未發生變化，或者僅為極小程度變化，因磁場強度於元件H2與H4之區域中無實質上改變。然而，代表H1之繪線係向上移動，其表示磁場強度之增加。代表H3之繪線亦向上移動，其表示磁場強度之減少。因此，H1以及H3之電阻將下降。因H1與H3係串聯形成於橋式配置中，因此兩電阻之間之電位並未顯著改變。實際上，H1與H3補償x方向上之移動。

圖7C顯示當磁鐵於y方向上進行位移（於此範例中為朝向上方）之相同配置。如圖所示，H1之繪線與H3之繪線未發生變化，或者僅為極小程度變化，因磁場強度於元件H1與H3之區域中無實質上改變。然而，代表H2之繪線係向上移動，其表示磁場強度之增加。代表H4之繪線亦向上移動，其表示磁場強度之減少。因此，H2以及H4之電阻將下降。因H2與H4係串聯形成於橋式配置中，因此兩電阻之間之電位並未顯著改變。實際上，H2與H4補償y方向上之移動。

圖7D顯示磁鐵於x方向以及y方向進行位移之相同配置。於此，代表H1之繪線表示元件H1之區域中磁場強度之增加，而代表H3之繪線表示元件H3之區域中磁場強度之減少，元件H1與H3藉以歷經電阻相對應下降。相似地，代表H2之繪線表示元件H2之區域中磁場強度之增加，而代表H4之繪線表示元件H4之區域中磁場強度之減少。然而，因元件H2與H4之靈敏度方向係與元件H1與H4之靈敏度方向垂直，此種磁場強度變化會造成元件H2與H4之電阻相對應增加。因此，於各相對應成對元件H1、H2、H3與H4處之電橋輸出將保持相同或實質上相同。因此，H1與H3補償x方向上之移動，而H2與H4補償y方向上之任何移動。

圖8顯示透過橋式電路對於z方向上磁鐵之位移所偵測之磁場強度之圖表。於此範例中，圖表顯示當磁鐵位於中心之繪線，當於x方向位移0.2mm之繪線，當於y方向位移0.2mm之繪線，以及當於x方向與y方向位移0.2mm之繪線。雖然因x-y移動所造成輸出之差異較小，但相較於單元件類型偵測器具有極大程度補償。

圖9顯示根據一替代性實施例之橋式電路。於此範例中，R1至R4各由兩相同磁阻元件R1a、R1b、R2a、R2b、R3a、R3b、R4a與R4b所形成。舉例而言，R1a與R1b係由透過將形成R1之條帶切為兩半所形成。R1a與R1b係位於感測元件之相同部分，並具有相同靈敏度方向。各該等元件係以圖9所示之電橋配置連接。此配置之效益為其展現出經改善之溫度匹配特性。當磁鐵於z方向上移動時，作業方法係與上述結合圖2與圖3實質上相同，於z方向上之移動會導致橋式電路之輸出產生相對應改變。如同圖2與圖3，磁鐵於x-y平面內之任何移動將由具經對準並為相同方向之靈敏度之感測器其相反側上之成對感測元件進行補償。舉例而言，各感測元件對R1a與R4b、R1b與R4a、R2a與R3b以及R2b與R3a將補償x-y平面內之位移。

圖10根據本發明進一步實施例顯示一感測元件900。於此實施例中，除磁阻元件R1至R4，一屏蔽參考電阻器901係包括於感測元件900之中心。於此實施例中，磁阻元件為巨磁電阻多層元件。圖11顯示一電橋配置，其係與圖10所示之配置共同使用。R1至R4可以串聯或並聯配置耦合。R1至R4之串聯或並聯配置之總電阻係與參考電阻器901之電阻相等或幾乎相等。各相對元件對R1與R4、R2與R3以與前述範例實質上相同之方式補償x-y平面中之移動。作為一替代，R1至R4各由兩相同磁阻元件R1a、R1b、R2a、R2b、R3a、R3b、R4a與R4b所形成。於此案例中，圖11之左上方電阻器可由R1a至R4a所形成，並且右下方則可由R1b至R4b所形成。作為一進一步替代，左上方電阻器可由R1與R2所形成，而右下方電阻器可由R3與R4所形成。

圖12為顯示根據本發明一實施例之一GMR多層體之典型轉移曲線之圖表。於此範例中，圖表顯示GMR電阻與於此所揭露之電阻器其磁場強度之間之普遍關聯性。電阻之變化係與磁場方向無關。

圖13A至13D顯示於進一步實施例中R1至R4電阻器之獨立磁場強度量測之模擬。於此實施例中，磁阻元件係以與圖6A中所示之配置相似之方式經配置於邊緣之中心，而非位於角落。圖14顯示圖11所示電橋配置之輸出之模擬，其係利用圖13A至13D所使用之磁阻配置。如圖所示，此配置顯示對上述實施例之進一步改良，於x-y平面中之移動所導致之輸出幾乎不具差異。

圖13A顯示當磁鐵位於感測器上方之中心，磁鐵於z方向上之位移時四個電阻器R1至R4之磁場強度之變化，意即於x與y方向上無位移。於此，於四個電阻器之磁場強度皆為相同。圖13B、13C與13D顯示因z方向之位移所引起之磁場強度變化，當磁鐵亦橫向位移遠離其中心位置時。於圖13B中，磁鐵係於x方向上位移，電阻器R1與R3歷經磁場強度與電阻之相對應改變，藉以補償此種橫向移動。於圖13C中，磁鐵係於y方向上位移，電阻器R2與R4歷經磁場強度與電阻之相對應改變，藉以補償此種橫向移動。於圖13D，磁鐵係於x與y方向上位移，各對再次歷經磁場強度與電阻之相對應改變，藉以負責兩方向上之橫向移動。

本發明所揭露之內容適用於多種應用，其中磁鐵於一方向上之移動之偵測可能會受其他方向上之移動干擾。範例性應用包括數位相機中之驅動馬達、顯微鏡中之驅動馬達，以及接近偵測器。

100‧‧‧位置感測器/感測器

101‧‧‧磁鐵

102‧‧‧感測元件/元件

103‧‧‧基板

600‧‧‧感測元件

900‧‧‧感測元件

901‧‧‧屏蔽參考電阻器/參考電阻器

於此僅透過例示方式參閱附圖描述本發明所揭露之內容：圖1為根據本發明一實施例一感測器之立體示意圖；圖2為圖1感測器之感測元件之平面圖；圖3為根據本發明一實施例之一橋式電路；圖4為顯示根據本發明一實施例一巨磁電阻自旋閥之轉移曲線之圖表；圖5為顯示當磁鐵懸吊於感測元件上方時，位於圖2感測元件之表面處其磁場強度之圖表；圖6A為根據本發明進一步實施例一感測元件之平面圖；圖6B為根據本發明一實施例之一橋式電路；圖7A至7D為顯示位於圖6各感測元件處之磁場之圖表，以及顯示磁鐵與感測元件之相對位置之圖表；圖8為顯示於z方向上磁鐵移動之總磁場強度之圖表；圖9為根據本發明進一步實施例之一橋式電路；圖10為根據本發明進一步實施例一感測元件之平面圖；圖11為根據本發明進一步實施例之一橋式電路；圖12為顯示根據本發明一實施例一巨磁電阻多層體之典型轉移曲線之圖表；圖13A至13D為顯示圖10感測元件之各元件之磁場之圖表；圖14為顯示用於感測圖10之感測元件磁鐵於z方向上移動其總磁場強度之圖表。

Claims

一種於至少一第一方向上測量位置之磁阻位置感測器，包含：一磁鐵，其係經配置以於該至少一第一方向上移動；以及一差動場感測器，其係經配置以偵測該磁鐵於該第一方向之移動，並且用以補償該磁鐵於至少一第二方向上之移動。
如申請專利範圍第1項所述之於至少一第一方向上測量位置之磁阻位置感測器，其中該差動場感測器包含複數個磁阻元件。
如申請專利範圍第2項所述之於至少一第一方向上測量位置之磁阻位置感測器，其中各該複數該磁阻元件具有一感測方向，且至少一第一對磁阻元件係經配置使其等之該等感測方向對準。
如申請專利範圍第3項所述之於至少一第一方向上測量位置之磁阻位置感測器，其中該等磁阻元件之感測方向係經配置於一第一平面中，且該第一平面係相對該第一方向偏移。
如申請專利範圍第4項所述之於至少一第一方向上測量位置之磁阻位置感測器，其中該第一平面係實質上垂直於該第一方向。
如申請專利範圍第4項所述之於至少一第一方向上測量位置之磁阻位置感測器，其中該至少一第二方向係位於該第一平面中。
如申請專利範圍第3項所述之於至少一第一方向上測量位置之磁阻位置感測器，其中一第二對磁阻元件係經配置使其等之感測方向對準，並且使其之等感測方向係相對該第一對磁阻元件偏移。
如申請專利範圍第7項所述之於至少一第一方向上測量位置之磁阻位置感測器，其中該第一對磁阻元件之感測方向係實質上垂直於該第二對磁阻元件之感測方向。
如申請專利範圍第7項所述之於至少一第一方向上測量位置之磁阻位置感測器，其中該等磁阻元件係經配置於一第一平面中，使該至少一第一對磁阻元件與該第二對磁阻元件均勻分佈環繞該感測器，一對磁阻元件之各相對應元件係設置於該感測器之一相反側上，並且位於相對該磁鐵等距之位置。
如申請專利範圍第2項所述之於至少一第一方向上測量位置之磁阻位置感測器，其中該等磁阻元件係以一電橋配置連接，並且該電橋之一輸出係為該磁鐵於該第一方向上移動之指示。
如申請專利範圍第10項所述之於至少一第一方向上測量位置之磁阻位置感測器，其中該電橋配置為一惠斯登電橋。
如申請專利範圍第10項所述之於至少一第一方向上測量位置之磁阻位置感測器，其中該至少一第二方向係位於一第一平面中，其係實質上垂直於該第一方向，且其中該電橋配置之輸出非為該磁鐵於該第一平面中之移動之指示。
如申請專利範圍第10項所述之於至少一第一方向上測量位置之磁阻位置感測器，其中一第一對磁阻元件係串聯連接於一第一節點與一第二節點之間，並且一第二對元件係串聯連接於該第一節點與該第二節點之間，於各對之間之一節點獲取橋式電路之一輸出。
如申請專利範圍第13項所述之於至少一第一方向上測量位置之磁阻位置感測器，其中各該等磁阻元件具有一感測方向，該第一對磁阻元件係經設置使其等之感測方向對準，且該第二對磁阻元件係經設置使其等之感測方向對準，其中該第二對磁阻元件之感測方向係相對該第一對磁阻元件之感測方向偏移。
如申請專利範圍第14項所述之於至少一第一方向上測量位置之磁阻位置感測器，其中該第一對磁阻元件之感測方向係實質上垂直於該第二對磁阻元件之感測方向。
如申請專利範圍第2項所述之於至少一第一方向上測量位置之磁阻位置感測器，其中該等磁阻元件中之一者為參考電阻。
如申請專利範圍第16項所述之於至少一第一方向上測量位置之磁阻位置感測器，其中該參考電阻係經屏蔽，使其輸出為非磁場相依。
一種利用一磁阻位置感測器於至少一第一方向上測量位置之方法，包含：利用一差動場感測器於一第一方向偵測一磁鐵之一位置；以及利用該差動場感測器補償該磁鐵於至少一第二方向上之移動。
如申請專利範圍第18項所述之利用一磁阻位置感測器於至少一第一方向上測量位置之方法，其中該至少一第二方向係位於一第一平面中，該第一平面係實質上垂直於該第一方向。
一種於至少一第一方向上測量位置之具有一磁阻位置感測器之感測器，包含：一磁鐵，其係經配置以於至少一第一方向上移動；以及一基板，其具有經配置於其上之複數個磁阻元件，該等磁阻元件係經配置以偵測該磁鐵於一第一方向上之移動；其中，該等磁阻元件係經配置於一電橋配置中，以補償該磁鐵於至少一第二方向上之移動。