感测电路和运动体感测装置的制作方法

文档序号:20913460发布日期:2020-05-29 13:13阅读:241来源:国知局
感测电路和运动体感测装置的制作方法

本申请要求于2018年11月22日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0145613号韩国专利申请和于2019年3月14日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0029210号韩国专利申请的优先权的权益,所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。

本公开涉及一种感测电路和运动体感测装置。



背景技术:

通常,旋转体已经用于例如电机和可穿戴装置的轮式开关的各种领域,旋转体需要小型化并且需要具有细长轮廓。感测旋转体的位置的感测电路还需要感测旋转体的微小位移。

在基于参考振荡信号的感测方式中,感测装置需要频率高且噪声(诸如,抖动)低的精确信号。例如,在基于参考振荡信号的感测装置中,可使用通过使用具有高频率的参考时钟测量输入感测信号的频率来感测旋转体的旋转的方式。

这样的感测装置使用具有高频率的参考时钟来消耗大量的功率,因此感测装置需要大量的功率。此外,当使用一个感测线圈来感测旋转体时,当测量目标的感测信号中包括噪声(诸如,抖动)时,可能出现感测误差。

此外,需要用于去除这种噪声的单独的复杂电路,感测装置的设计复杂,并且制造感测装置的成本增加。



技术实现要素:

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍所选择的构思,并在下面的具体实施方式中进一步描述这些构思。本发明内容既不意在限定所要求保护的主题的关键特征或必要特征,也不意在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。

根据一方面,公开了一种感测电路,所述感测电路位于具有运动体的装置中,所述运动体中形成有包括彼此间隔开的第一图案单元和第二图案单元的待检测单元,所述感测电路包括:振荡电路单元,包括固定地安装在基板上并且与所述待检测单元间隔开的第一振荡电路和第二振荡电路,所述第一振荡电路包括第一感测线圈,所述第二振荡电路包括第二感测线圈,其中,所述第一感测线圈具有根据所述第一感测线圈与所述第一图案单元之间的重叠面积的第一电感值,所述第二感测线圈具有根据所述第二感测线圈与所述第二图案单元之间的重叠面积的第二电感值,并且所述第一振荡电路被配置为基于所述第一电感值输出第一感测振荡信号,所述第二振荡电路被配置为基于所述第二电感值输出第二感测振荡信号;以及感测电路单元,被配置为使用参考振荡信号基于所述第一感测振荡信号和所述第二感测振荡信号中的每者的每个周期计数值输出具有所述运动体的运动信息的输出信号。

所述第一振荡电路可包括与所述第一感测线圈并联连接的第一电容器,以有助于lc振荡并且产生所述第一感测振荡信号,并且所述第二振荡电路可包括与所述第二感测线圈并联连接的第二电容器,以有助于lc振荡并且产生所述第二感测振荡信号。

所述感测电路单元可包括:分频器,被配置为划分所述参考振荡信号的频率并且输出分频参考振荡信号;周期计数电路单元,可包括被配置为产生第一感测信号的第一周期计数电路和被配置为产生第二感测信号的第二周期计数电路,所述第一感测信号具有针对所述分频参考振荡信号使用所述第一感测振荡信号计数的第一周期计数值,所述第二感测信号具有针对所述分频参考振荡信号使用所述第二感测振荡信号计数的第二周期计数值;以及计算电路单元,被配置为对所述第一感测信号和所述第二感测信号进行计算以产生所述输出信号。

所述第一周期计数电路可包括:第一周期计数器,被配置为使用所述第一感测振荡信号对所述分频参考振荡信号的周期进行计数,以产生针对所述分频参考振荡信号的第一周期计数值;以及第一滤波器,被配置为使用累积增益放大所述第一周期计数值,以产生第一放大周期计数值并且将所述第一放大周期计数值提供为所述第一感测信号。

所述第二周期计数电路可包括:第二周期计数器,被配置为使用所述第二感测振荡信号对所述分频参考振荡信号的周期进行计数,以产生针对所述分频参考振荡信号的第二周期计数值;以及第二滤波器,被配置为使用累积增益放大所述第二周期计数值,以产生第二放大周期计数值并且将所述第二放大周期计数值提供为所述第二感测信号。

所述第一滤波器和所述第二滤波器可被配置为使用预设阶次和抽取因子来确定所述累积增益。

所述第一滤波器和所述第二滤波器可被配置为将所述累积增益确定为所述抽取因子的所述预设阶次幂。

所述计算电路单元可被配置为对所述第一感测信号和所述第二感测信号执行除法,以产生所述输出信号。

根据另一方面,公开了一种运动体感测装置,所述运动体感测装置包括:待检测单元,被配置为设置在运动体中以基于所述运动体的运动而运动,并且包括彼此间隔开的第一图案单元至第n图案单元;振荡电路单元,包括固定地安装在基板上并且与所述待检测单元间隔开的第一振荡电路至第n振荡电路,所述第一振荡电路至所述第n振荡电路分别包括第一感测线圈至第n感测线圈,所述第一感测线圈至所述第n感测线圈分别具有根据所述第一感测线圈与所述第一图案单元之间的重叠面积的第一电感值至第n感测线圈与所述第n图案单元之间的重叠面积第n电感值,并且所述第一振荡电路至所述第n振荡电路被配置为分别基于所述第一电感值至所述第n电感值输出第一感测振荡信号至第n感测振荡信号;以及感测电路单元,被配置为使用参考振荡信号基于所述第一感测振荡信号至所述第n感测振荡信号中的每者的每个周期计数值输出具有所述运动体的运动信息的输出信号,其中,n为3或更大的自然数。

所述第一图案单元至所述第n图案单元可利用金属材料和磁性材料中的任意一种形成,并且具有相同形状。

所述振荡电路单元可包括第一振荡电路、第二振荡电路、第三振荡电路和第四振荡电路,所述第一振荡电路可包括与所述第一感测线圈并联连接的第一电容器,以有助于lc振荡并且产生所述第一感测振荡信号,所述第二振荡电路可包括与所述第二感测线圈并联连接的第二电容器,以有助于lc振荡并且产生所述第二感测振荡信号,所述第三振荡电路可包括与所述第三感测线圈并联连接的第三电容器,以有助于lc振荡并且产生所述第三感测振荡信号,所述第四振荡电路可包括与所述第四感测线圈并联连接的第四电容器,以有助于lc振荡并且产生所述第四感测振荡信号。

所述感测电路单元可包括:分频器,被配置为划分所述参考振荡信号的频率并且输出分频参考振荡信号;周期计数电路单元,可包括分别产生所述第一感测信号至所述第四感测信号的第一周期计数电路至第四周期计数电路,所述第一感测信号至所述第四感测信号分别具有针对所述分频参考振荡信号使用所述第一感测振荡信号计数的第一周期计数值至针对所述分频参考振荡信号使用所述第四感测振荡信号计数的第一周期计数值至第四周期计数值;以及计算电路单元,被配置为对所述第一感测信号至所述第四感测信号进行计算以产生第一计算信号和第二计算信号并且使用所述第一计算信号和所述第二计算信号输出所述输出信号。

所述第一周期计数电路至所述第四周期计数电路可分别包括:第一周期计数器至第四周期计数器,被配置为分别使用所述第一感测振荡信号至所述第四感测振荡信号对所述分频参考振荡信号的周期进行计数,以产生针对所述分频参考振荡信号的所述第一周期计数值至所述第四周期计数值;以及第一滤波器至第四滤波器,被配置为使用累积增益放大所述第一周期计数值至所述第四周期计数值,以产生第一放大周期计数值至第四放大周期计数值,并且将所述第一放大周期计数值至所述第四放大周期计数值提供为所述第一感测信号至所述第四感测信号。

所述第一滤波器至所述第四滤波器可被配置为使用预设阶次和抽取因子来确定所述累积增益。

所述第一滤波器至所述第四滤波器可将所述累积增益确定为所述抽取因子的所述阶次幂。

所述计算电路单元可包括:第一计算电路,被配置为使用所述第一感测信号至所述第四感测信号来产生所述第一计算信号;第二计算电路,被配置为使用所述第一感测信号至所述第四感测信号来产生所述第二计算信号;以及第三计算电路,被配置为使用所述第一计算电路和所述第二计算电路来产生所述输出信号。

通过下面的具体实施方式、附图和权利要求,其他特征和方面将是显而易见的。

附图说明

图1是示出运动体感测装置的示例的示图。

图2是示出运动体感测装置的示例的示图。

图3是示出运动体感测装置的示例的示图。

图4是示出运动体感测装置的示例的示图。

图5是示出运动体的感测电路的示例的示图。

图6是示出根据本公开中的示例性实施例的运动体的感测电路的示例的示图。

图7是示出运动体的感测电路的示例的示图。

图8是示出参考振荡信号、分频参考振荡信号以及检测到的第一振荡信号和第二振荡信号的示例的示图。

图9是示出参考振荡信号、分频参考振荡信号以及检测到的第一振荡信号至第三振荡信号的示例的示图。

图10是示出参考振荡信号、分频参考振荡信号以及检测到的第一振荡信号至第四振荡信号的示例的示图。

图11是示出第一滤波器的示例的示图。

图12是示出第二滤波器的示例的示图。

图13是示出第三滤波器的示例的示图。

图14是示出第四滤波器的示例的示图。

图15是示出根据待检测单元的旋转的待检测单元与感测线圈之间的位置关系的示例的示图。

图16是示出从周期计数电路输出的第一感测信号的波形和第二感测信号的波形以及输出信号的波形的示例的示图。

图17是示出用于描述根据待检测单元的旋转的待检测单元与感测线圈之间的位置关系的示例的示图。

图18是示出从周期计数电路输出的第一感测信号至第四感测信号、第一计算信号和第二计算信号以及输出信号之间的状态关系的示例的示图。

图19是示出包括在感测装置的输出信号中的噪声的示例的曲线图。

图20是示出包括在运动体感测装置的输出信号中的噪声的示例的曲线图。

在整个附图和具体实施方式中,相同的附图标记指示相同的元件。附图可不按照比例绘制,并且为了清楚、说明及便利起见,可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。

具体实施方式

提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而,在理解本申请的公开内容之后,在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物将是显而易见的。例如,在此描述的操作的顺序仅仅是示例,并且不限于在此阐述的顺序,而是除了必须以特定顺序发生的操作之外,可做出在理解本申请的公开内容之后将显而易见的改变。此外,为了更加清楚和简洁,可省略本领域中已知的特征的描述。

在此描述的特征可以以不同的形式实现,并且将不被解释为局限于在此描述的示例。更确切地说,已经提供在此描述的示例,仅仅为了示出在理解本申请的公开内容后将显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式。

在整个说明书中,将理解的是,当诸如层、区域或晶圆(基板)的元件被称为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时,该元件可直接“在”另一元件“上”、直接“连接到”另一元件或直接“结合到”另一元件,或者可能存在介于它们之间的其他元件。当元件被称为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时,可能不存在介于它们之间的元件或层。相同的附图标记始终指示相同的元件。

在此使用的术语仅用于描述各种示例,并且不用于限制本公开。如在此使用的,术语“和/或”包括相关所列项中的一个或更多个的任意组合和全部组合。

关于示例或实施例的术语“可”的使用(例如,关于示例或实施例可包括或实现什么)意味着存在包括或实现这样的特征的至少一个示例或实施例,而全部示例和实施例不限于此。

将显而易见的是,尽管在此可使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种构件、组件、区域、层和/或部分,但是这些构件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用来将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此,在不脱离示例性实施例的教导的情况下,以下讨论的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分可被称作第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。

为了便于描述,在此可使用诸如“上方”、“上部”、“下方”和“下部”等的空间相对术语来描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。将理解的是,空间相对术语意在除了包括附图中描绘的方位之外还包括装置在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的装置被翻转,则被描述为位于其他元件“上方”或“上部”的元件随后将位于其他元件或特征的“下方”或“下部”。因此,术语“上方”可根据附图的特定方向而包括“上方”和“下方”两种方位。装置还可以以其他方式(旋转90度或者处于其他方位)定位,并且可对在此使用的空间相对术语做出相应解释。

除非上下文另外清楚地指出,否则如在此使用的单数形式也意图包括复数形式。将进一步理解的是,当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时,列举存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组,但不排除存在或增加一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组。

图1是示出运动体感测装置的示例的示图。

参照图1,运动体感测装置可包括待检测单元20和运动体的感测电路。运动体的感测电路可包括振荡电路100和感测电路200,振荡电路100包括感测元件。运动体感测装置还可包括基板300。

在示例中,例如,运动体可以是在诸如智能手表的装置中使用的旋转体或在相机装置的致动器中使用的透镜运动体。运动体可用在具有运动的待检测对象的装置中,以便基于磁性材料(或磁体)与感测线圈之间针对运动而产生的阻抗变化或频率变化来检测位置变化。在示例中,在下文中,将假设运动体为旋转体,但不限于此。

待检测单元20可形成在旋转体50中,并且可通过旋转体50的轴11连接到轮10。旋转体50可被用于电子装置中,并且可被用户顺时针旋转或逆时针旋转。待检测单元20可以与旋转体50的轮10一起顺时针旋转或逆时针旋转。

待检测单元20可包括第一图案单元21和第二图案单元22。第一图案单元21和第二图案单元22可形成为相同形状,可沿着轴11的延伸方向彼此间隔开预定距离,并且可固定地结合到轴11。第一图案单元21和第二图案单元22可通过旋转体50的轴而沿相同方向并且以相同速度旋转。

第一图案单元21和第二图案单元22中的每者可包括具有相同形状的至少一个图案。第一图案单元21可包括至少一个第一图案,并且第二图案单元22可包括至少一个第二图案。

在图1中,第一图案单元21的突出区域和第二图案单元22的突出区域可与图案对应。作为示例,可通过对盘形金属或磁性材料进行加工而形成锯齿来制造第一图案单元21的至少一个第一图案和第二图案单元22的至少一个第二图案。在示例中,第一图案单元21的第一图案和第二图案单元22的第二图案可利用金属和磁性材料中的一种形成。

第一图案单元21的第一图案可沿着旋转方向延伸,并且第二图案单元22的第二图案可沿着旋转方向延伸。可将第一图案单元21的第一图案在旋转方向上的延伸长度定义为第一图案的尺寸,并且可将第二图案单元22的第二图案在旋转方向上的延伸长度定义为第二图案的尺寸。

当第一图案单元21包括一个第一图案并且第二图案单元22包括一个第二图案时,一个第一图案和一个第二图案可具有与180°的旋转角度相对应的尺寸。

当假设第一图案单元21包括多个第一图案并且第二图案单元22包括多个第二图案时,第一图案单元21的多个第一图案可被布置为沿着旋转方向彼此间隔开预定距离,并且第二图案单元22的多个第二图案可被布置为沿着旋转方向彼此间隔开预定距离。作为示例,第一图案单元21的多个第一图案之间的间隔距离可以与第一图案的尺寸相同,并且第二图案单元22的多个第二图案之间的间隔距离可以与第二图案的尺寸相同。

作为示例,第一图案单元21的多个第一图案可具有与90°的旋转角度相对应的尺寸,并且多个第一图案之间的间隔距离可以与90°的旋转角度相对应。因此,第一图案单元21可包括具有与90°的旋转角度相对应的尺寸的两个第一图案。同样地,第二图案单元22的多个第二图案可具有与90°的旋转角度相对应的尺寸,并且多个第二图案之间的间隔距离可以与90°的旋转角度相对应。因此,第二图案单元22可包括具有与90°的旋转角度相对应的尺寸的两个第二图案。

第一图案的尺寸和数量以及第二图案的尺寸和数量可改变。作为示例,第一图案单元21可包括具有与60°的旋转角度相对应的尺寸的三个第一图案,并且第二图案单元22可包括具有与60°的旋转角度相对应的尺寸的三个第二图案。

为了便于解释,在下文中将描述第一图案单元21包括具有与90°的旋转角度相对应的尺寸的两个第一图案并且第二图案单元22包括具有与90°的旋转角度相对应的尺寸的两个第二图案的情况。然而,以下描述可应用于包括与各种角度相对应的尺寸和各种数量的图案的图案单元。

第一图案单元21的多个第一图案和第二图案单元22的多个第二图案可被布置为其之间具有角度差。作为示例,第一图案单元21的多个第一图案和第二图案单元22的多个第二图案可被布置为其之间具有与第一图案的尺寸的二分之一和第二图案的尺寸的二分之一相对应的角度差。作为示例,第一图案和第二图案可以是具有突出形状的叶片。

当假设第一图案单元21包括具有与90°的旋转角度相对应的尺寸的两个第一图案并且第二图案单元22包括具有与90°的旋转角度相对应的尺寸的两个第二图案时,第一图案单元21的多个第一图案和第二图案单元22的多个第二图案可被布置为在它们之间具有45°的角度差。因此,第一图案单元21的多个第一图案的部分区域和第二图案单元22的多个第二图案的部分区域可在轴11的延伸方向上彼此重叠。

此外,尽管未示出,但第一图案单元21可包括具有与60°的旋转角度相对应的尺寸的三个第一图案,并且第二图案单元22可包括具有与60°的旋转角度相对应的尺寸的三个第二图案。然而,第一图案单元21和第二图案单元22不限于上述示例,并且第一图案单元21可包括一个第一图案或者两个或更多个第一图案,第二图案单元22可包括一个第二图案或者两个或更多个第二图案。第一图案单元21的多个第一图案和第二图案单元22的多个第二图案可被布置为在它们之间具有30°的角度差。

此外,第一图案的形状和第二图案的形状可以是如图1所示的矩形形状。然而,第一图案的形状和第二图案的形状不限于图1和图2中示出的形状,并且例如可以是诸如圆形形状、椭圆形形状、菱形形状或梯形形状的很多其他形状中的一种。

振荡电路100可包括多个振荡电路。作为示例,振荡电路100可包括第一振荡电路110和第二振荡电路120。

第一振荡电路110可固定地安装在基板300上并且与待检测单元20间隔开。第一振荡电路110可包括具有根据第一感测线圈l10与第一图案单元21之间的重叠面积的第一电感值的第一感测线圈l10,并且可基于第一电感值输出第一感测振荡信号lcosc1。第二振荡电路120可固定地安装在基板300上并且与待检测单元20间隔开。第二振荡电路120可包括具有根据第二感测线圈l20与第二图案单元22之间的重叠面积的第二电感值的第二感测线圈l20,并且可基于第二电感值输出第二感测振荡信号lcosc2。

作为示例,第一振荡电路110可包括与第一感测线圈l10并联连接的第一电容器c10(图7)以有助于lc振荡,并且可产生第一感测振荡信号lcosc1。第二振荡电路120可包括与第二感测线圈l20并联连接的第二电容器c20(图7)以有助于lc振荡,并且可产生第二感测振荡信号lcosc2。

在另一示例中,第一电容器c10和第二电容器c20可包括在感测电路200中。为了便于解释,在下文中将描述第一电容器c10包括在第一振荡电路110中并且第二电容器c20包括在第二振荡电路120中的情况,但第一电容器c10和第二电容器c20不限于此。

第一感测线圈l10和第二感测线圈l20可沿着轴11的延伸方向布置。第一感测线圈l10可被设置为面向第一图案单元21,并且第二感测线圈l20可被设置为面向第二图案单元22。

通过第一图案单元21的旋转和第二图案单元22的旋转,第一感测线圈l10的与第一图案单元21的第一图案重叠的面积可改变,并且第二感测线圈l20的与第二图案单元22的第二图案重叠的面积可改变。第一感测线圈l10可感测第一感测线圈l10与第一图案单元21之间重叠的面积的变化,第二感测线圈l20可感测第二感测线圈l20与第二图案单元22之间重叠的面积的变化。

第一感测线圈l10和第二感测线圈l20可具有可预先确定的尺寸。在示例中,第一感测线圈l10的尺寸可被理解为第一感测线圈l10的与旋转体的旋转方向相对应的长度,第二感测线圈l20的尺寸可被理解为第二感测线圈l20的与旋转体的旋转方向相对应的长度。作为示例,第一感测线圈l10的尺寸可以与第一图案单元21的第一图案的尺寸的二分之一相对应,第二感测线圈l20的尺寸可以与第二图案单元22的第二图案的尺寸的二分之一相对应。

作为示例,第一振荡电路110的第一感测线圈l10和第二振荡电路120的第二感测线圈l20中的每者可利用基板300上的电路图案形成。在示例中,第一感测线圈l10和第二感测线圈l20中的每者可利用绕线型电感器线圈和螺线管线圈中的一种形成。第一感测线圈l10和第二感测线圈l20可分别根据第一感测线圈l10与第一图案单元21之间的重叠面积和第二感测线圈l20与第二图案单元22之间的重叠面积而改变的电感来感测旋转体的旋转角度。

在示例中,感测电路200可以是安装在基板300上的集成电路,并且可电连接到具有第一感测线圈l10的第一振荡电路100和具有第二感测线圈l20的振荡电路120。

感测电路200可使用一个参考振荡信号oscref基于第一感测振荡信号lcosc1和第二感测振荡信号lcosc2中的每者的每个周期计数值输出具有运动体的运动信息的输出信号sout。

例如,感测电路200可根据第一感测线圈l10的电感变化和第二感测线圈l20的电感变化而产生具有旋转信息的输出信号,所述旋转信息包括旋转体的旋转方向、旋转角度和角速度中的至少一种。

在附图中,可省略针对由相同附图标记表示且具有相同功能的组件的重复描述,并且将描述各个附图中的彼此不同的内容。

图2是示出运动体感测装置的示例的示图。

由于图2中示出的运动体感测装置与图1中示出的运动体感测装置类似,因此除了以下图2的描述之外,以上图1的描述也可适用于图2,并且通过引用而被包含于此。因此,这里可不重复以上描述。

参照图2,运动体感测装置的旋转体50还可包括连接到轴11的支撑构件30。

支撑构件30可连接到轴11,并且可根据轮10的旋转而绕轴11顺时针旋转或逆时针旋转。作为示例,支撑构件可形成为圆柱形形状。支撑构件30可利用非金属材料形成。作为示例,支撑构件30可利用塑料形成。

待检测单元20可设置在具有圆柱形形状的支撑构件30上。待检测单元20可包括布置在支撑构件30的侧表面上的第一图案单元21和第二图案单元22。

第一图案单元21可包括从形成为圆柱形形状的支撑构件30的第一高度区域沿着旋转方向延伸的多个第一图案,第二图案单元22可包括从形成为圆柱形形状的支撑构件30的第二高度区域沿着旋转方向延伸的多个第二图案。

这里,第一图案单元21的多个第一图案和第二图案单元22的多个第二图案可利用金属和磁性材料中的一种形成。

支撑构件30可利用诸如塑料的非金属材料形成,并且第一图案单元21和第二图案单元22可利用金属形成。支撑构件30可通过执行塑料的注射成型工艺制造,并且第一图案单元21和第二图案单元22可通过镀覆工艺形成。

第一图案单元21和第二图案单元22可布置在支撑构件30的侧表面上。当第一图案单元21和第二图案单元22布置在支撑构件30上时,用于设置第一图案单元21和第二图案单元22的凹槽部可形成在支撑构件30的侧表面上。作为示例,凹槽部可沿着旋转方向延伸,以形成第一图案单元21和第二图案单元22。第一图案单元21和第二图案单元22可布置在设置于支撑构件30的侧表面中的凹槽部中,并且暴露到外部。作为示例,第一图案单元21的厚度和第二图案单元22的厚度可以与凹槽部的厚度相同。因此,设置在凹槽部中的第一图案单元21和第二图案单元22不会在支撑构件30的侧表面中产生台阶。

由于通过诸如注射成型工艺、镀覆工艺等具有优异的批量生产特点的方法来制造薄图案,因此图2中示出的旋转体感测装置可有利于批量生产和降低成本。

此外,针对第一图案单元21和第二图案单元22中的每者,振荡电路100可包括具有第一感测线圈l10的第一振荡电路110和具有第二感测线圈l20的第二振荡电路120。

待检测单元20可包括第一图案单元至第n图案单元(这里,n是3或更大的自然数)21、22、23、24……,第一图案单元至第n图案单元形成在运动体中以根据运动体的运动而运动并且彼此间隔开。

作为示例,将参照图3描述设置有两个图案单元的情况,并且将参照图4描述设置有四个图案单元的情况。然而,提供这些示例是为了便于解释和理解,并且图案单元的数量不限于此。

图3是示出运动体感测装置的示例的示图。

除了以下图3的描述之外,以上图1和图2的描述也可适用于图3,并且通过引用而被包含于此。因此,这里可不重复以上描述。参照图3,振荡电路100可包括具有第一感测线圈l10的第一振荡电路110、具有第二感测线圈l20的第二振荡电路120以及具有第三感测线圈l30的第三振荡电路130。

在示例中,第三振荡电路130不具有对应的图案单元,因此可基于电感值输出包括噪声的第三感测振荡信号lcosc3。第三感测振荡信号lcosc3可用作用于去除噪声的校正信号。

图4是示出运动体感测装置的示例的示图。除了以下图4的描述之外,以上图1至图3的描述也可适用于图4,并且通过引用而被包含于此。因此,这里可不重复以上描述。

参照图4,待检测单元20可包括布置在具有圆柱形形状的支撑构件30的侧表面上的第一图案单元21、第二图案单元22、第三图案单元23和第四图案单元24。

针对第一图案单元21、第二图案单元22、第三图案单元23和第四图案单元24中的每者,振荡电路100可包括具有第一感测线圈l10的第一振荡电路110、具有第二感测线圈l20的第二振荡电路120、具有第三感测线圈l30的第三振荡电路130以及具有第四感测线圈l40(图7)的第四振荡电路140。

为了便于解释,图1至图4中已经描述了包括两个感测线圈的情况、包括三个感测线圈的情况以及包括四个感测线圈的情况,但感测线圈的数量不限于此。

在示例中,可包括至少两个感测线圈。作为示例,可设置三个感测线圈,作为另一示例,可设置四个感测线圈,并且作为又一示例,可设置五个感测线圈。

此外,第一图案单元21和第二图案单元22不限于图2中示出的示例,并且第一图案单元21、第二图案单元22、第三图案单元23和第四图案单元24不限于图4中示出的示例。此外,每个图案单元可包括一个图案或者两个或更多个图案。

此外,第一图案的形状和第二图案的形状可以是如图2所示的矩形形状。然而,第一图案的形状和第二图案的形状不具体局限于图2中示出的形状,并且除了矩形形状之外,第一图案的形状和第二图案的形状还可以是圆形形状、椭圆形形状、菱形形状、梯形形状等。

另外,运动体感测装置可使用电感感测方式,所述电感感测方式使用包括在振荡电路中的多个感测线圈。在这种情况下,运动体感测装置可使用根据多个感测线圈与距离多个感测线圈非常近的待检测单元20(磁性材料或非磁性材料)之间的重叠面积而产生的涡流的变化,并且根据涡流的变化测量由于从振荡电路输出的lc振荡而导致的频率变化,以为测量旋转量提供感测数据。

图5是示出运动体的感测电路的示例的示图。

参照图5,运动体的感测电路200可包括分频器210、周期计数电路单元220和计算电路单元230。周期计数电路单元220可包括第一周期计数电路220-1和第二周期计数电路220-2。

分频器210可划分参考振荡信号oscref的频率,并且输出分频参考振荡信号doscref。作为示例,分频器210可将输入的参考振荡信号oscref的频率除以预设分频数(n),以通过分频数(n)使参考振荡信号oscref的频率(例如,1mhz)下降到低频(例如,100khz),并且输出分频振荡信号doscref。

作为示例,分频器210可被构造为选择分频数(n)以获得期望的频率分辨率,分频器210的频率分辨率可被计算为lc振荡信号的频率(flcosc)(例如,lcosc1或lcosc2中的最低频率)与总样本数量(tsn)的乘积(flcosc×tsn)。因此,lc振荡信号的频率(flcosc)(lcosc1或lcosc2中的最低频率)越高或者总样本数量(tsn)越大,分辨率越好。

例如,参考振荡信号oscref的频率(fosc)可大约为1mhz,并且总样本数量(tsn)可被确定为分频数(n)与第一周期计数电路220-1或第二周期计数电路220-2的累积增益(gain)的乘积。作为示例,当分频数(n)为100并且累积增益(gain)为256时,总样本数量(tsn)可为25600。此外,当分频数(n)为100并且参考振荡信号oscref的频率(fosc)为1mhz时,分频参考振荡信号doscref的频率(fosc/n)可为10khz。

第一周期计数电路220-1可产生第一感测信号ssn1,第一感测信号ssn1具有针对分频参考振荡信号doscref使用第一感测振荡信号lcosc1计数的第一周期计数值pcv1。第二周期计数电路220-2可产生第二感测信号ssn2,第二感测信号ssn2具有针对分频参考振荡信号doscref使用第二感测振荡信号lcosc2计数的第二周期计数值pcv2。

作为示例,第一周期计数电路220-1可包括第一周期计数器221-1和第一滤波器222-1。

第一周期计数器221-1可使用第一感测振荡信号lcosc1对来自分频器210的分频参考振荡信号doscref的周期进行计数,以产生针对分频参考振荡信号doscref的第一周期计数值pcv1,并且向第一滤波器222-1提供第一周期计数值pcv1。

第一滤波器222-1可使用预设累积增益(gain)放大来自第一周期计数器221-1的第一周期计数值pcv1,以产生第一放大周期计数值apcv1,并且将第一放大周期计数值apcv1提供为第一感测信号ssn1。在示例中,第一滤波器222-1可以是数字滤波器,诸如,级联积分梳状滤波器(cic)。

在示例中,第一滤波器222-1可基于预设阶次(sn)和抽取因子(r)来确定累积增益(gain)。作为示例,第一滤波器222-1可将累积增益(gain)确定为抽取因子(r)的预设阶次(sn)幂。

第二周期计数电路220-2可包括第二周期计数器221-2和第二滤波器222-2。

第二周期计数器221-2可使用第二感测振荡信号lcosc2对来自分频器210的分频参考振荡信号doscref的周期进行计数,以产生针对分频参考振荡信号doscref的第二周期计数值pcv2,并且向第二滤波器222-2提供第二周期计数值pcv2。

第二滤波器222-2可使用预设累积增益(gain)放大来自第二周期计数器221-2的第二周期计数值pcv2,以产生第二放大周期计数值apcv2,并且将第二放大周期计数值apcv2提供为第二感测信号ssn2。作为示例,例如,第二滤波器222-2可以是数字滤波器,诸如,cic。

例如,第二滤波器222-2可基于预设阶次(sn)和抽取因子(r)来确定累积增益(gain)。作为示例,第二滤波器222-2可将累积增益(gain)确定为抽取因子(r)的预设阶次(sn)幂。

上述第一滤波器和第二滤波器可主要通过对周期计数值执行一系列的累加处理、放大处理和低通滤波处理来降低噪声。

计算电路单元230可对第一感测信号ssn1和第二感测信号ssn2进行计算,以产生输出信号sout。作为示例,计算电路单元230可对第一感测信号ssn1和第二感测信号ssn2执行除法(例如,ssn1/ssn2或ssn2/ssn1),以产生输出信号sout。在这种情况下,当对第一感测信号ssn1和第二感测信号ssn2执行除法时,可去除包括在第一感测信号ssn1和第二感测信号ssn2中的每者中的噪声分量。下面将提供针对这种情况的进一步描述。

此外,可通过计算电路去除可能由包括在参考振荡信号中的抖动分量引起的噪声分量,以进一步降低噪声。

振荡电路100可包括固定地安装在基板300上并且与待检测单元20间隔开的第一振荡电路至第n振荡电路110、120、130、140……,第一振荡电路至第n振荡电路110、120、130、140……分别包括第一感测线圈至第n感测线圈l10、l20、l30、l40……,第一感测线圈至第n感测线圈l10、l20、l30、l40……分别具有根据第一感测线圈至第n感测线圈l10、l20、l30、l40……与第一图案单元至第n图案单元21、22、23、24……之间的重叠面积的第一电感值至第n电感值,并且第一至第n振荡电路110、120、130、140……分别基于第一电感值至第n电感值输出第一感测振荡信号至第n感测振荡信号lcosc1、lcosc2、lcosc3、lcosc4……(这里,n是2或更大的自然数)。

此外,感测电路200可使用一个参考振荡信号oscref基于第一感测振荡信号至第n感测振荡信号lcosc1、lcosc2、lcosc3、lcosc4……中的每者的每个周期计数值而输出具有运动体的运动信息的输出信号sout。

将参照图6描述设置有三个振荡电路(三个感测线圈)的情况,并且将参照图7描述设置有四个振荡电路(四个感测线圈)的情况。然而,提供这些情况是为了便于解释和理解,并且振荡电路(感测线圈)的数量不限于此。

图6是示出运动体的感测电路的示例的示图。除了以下图6的描述之外,以上图1至图5的描述也可适用于图6,并且通过引用而被包含于此。因此,这里可不重复以上描述。

参照图6,运动体的感测电路200可包括分频器210、周期计数电路单元220和计算电路单元230。

周期计数电路单元220可包括第一周期计数电路220-1、第二周期计数电路220-2和第三周期计数电路220-3。计算电路单元230可包括第一计算电路230-1、第二计算电路230-2和第三计算电路230-3。

图6的运动体的感测电路200与图5的运动体的感测电路的区别在于:图6的运动体的感测电路200还包括第三周期计数电路220-3、第一计算电路230-1、第二计算电路230-2和第三计算电路230-3。将省略与图5的描述重复的描述,并且将主要描述与图5的内容不同的内容。

第三周期计数电路220-3可包括第三周期计数器221-3和第三滤波器222-3。

第三周期计数器221-3可使用第三感测振荡信号lcosc3对来自分频器210的分频参考振荡信号doscref的周期进行计数,以产生针对分频参考振荡信号doscref的每个周期的第三周期计数值pcv3,并且向第三滤波器222-3提供第三周期计数值pcv3。

第三滤波器222-3可使用预设累积增益(gain)放大来自第三周期计数器221-3的第三周期计数值pcv3,以输出第三放大周期计数值apcv3,并且将第三放大周期计数值apcv3提供为第三感测信号ssn3。作为示例,第三滤波器222-3可以是数字滤波器,诸如,cic。

例如,第三滤波器222-3可基于预设阶次(sn)和抽取因子(r)来确定累积增益(gain)。作为示例,第三滤波器222-3可将累积增益(gain)确定为抽取因子(r)的预设阶次(sn)幂。

第一计算电路230-1可对第一感测信号ssn1和第三感测信号ssn3进行计算,以产生第一计算信号sca1。作为示例,第一计算电路230-1可对第一感测信号ssn1和第三感测信号ssn3执行减法,以产生第一计算信号sca1。在这种情况下,当对第一感测信号ssn1和第三感测信号ssn3执行减法时,可通过包括在第三感测信号ssn3中的噪声去除包括在第一感测信号ssn1中的噪声。以下将提供针对这种情况的进一步描述。

此外,第二计算电路230-2可对第二感测信号ssn2和第三感测信号ssn3进行计算,以产生第二计算信号sca2。作为示例,第二计算电路230-2可对第二感测信号ssn2和第三感测信号ssn3执行减法,以产生第二计算信号sca2。在这种情况下,当对第二感测信号ssn2和第三感测信号ssn3执行减法时,可通过包括在第三感测信号ssn3中的噪声去除包括在第二感测信号ssn2中的噪声。以下将提供针对这种情况的进一步描述。

第三计算电路230-3可使用第一计算信号sca1和第二计算信号sca2来产生输出信号sout。

图7是示出运动体的感测电路的示例的示图。除了以下图7的描述之外,以上图1至图6的描述也可适用于图7,并且通过引用而被包含于此。因此,这里可不重复以上描述。

参照图7,振荡电路100可包括第一振荡电路110至第四振荡电路140。

第一振荡电路110可包括与第一感测线圈l10并联连接的第一电容器c10以有助于lc振荡并且产生第一感测振荡信号lcosc1,第二振荡电路120可包括与第二感测线圈l20并联连接的第二电容器c20以有助于lc振荡并且产生第二感测振荡信号lcosc2,第三振荡电路130可包括与第三感测线圈l30并联连接的第三电容器c30以有助于lc振荡并且产生第三感测振荡信号lcosc3,并且第四振荡电路140可包括与第四感测线圈l40并联连接的第四电容器c40以有助于lc振荡并且产生第四感测振荡信号lcosc4。

周期计数电路单元220可包括第一周期计数电路220-1至第四周期计数电路220-4,第一周期计数电路220-1至第四周期计数电路220-4分别产生第一感测信号ssn1至第四感测信号ssn4,第一感测信号ssn1至第四感测信号ssn4分别具有针对分频参考振荡信号doscref使用第一感测振荡信号lcosc1至第四感测振荡信号lcosc4计数的第一周期计数值pcv1至第四周期计数值pcv4。

计算电路单元230可对第一感测信号ssn1至第四感测信号ssn4进行计算,以产生第一计算信号sca1和第二计算信号sca2,并且可使用第一计算信号sca1和第二计算信号sca2输出输出信号sout。作为示例,计算电路单元230可包括第一计算电路230-1、第二计算电路230-2和第三计算电路230-3。

图7的运动体的感测电路200与图6的运动体的感测电路200的不同之处在于:图7的运动体的感测电路200还包括第四振荡电路140和第四周期计数电路220-4,并且第一计算电路230-1、第二计算电路230-2和第三计算电路230-3的计算功能与图6的第一计算电路230-1、第二计算电路230-2和第三计算电路230-3的计算功能不同,将省略与图6的描述重复的描述,并且将主要描述与图6的内容不同的内容。

第四振荡电路140可包括与第四感测线圈l40并联连接的第四电容器c40以有助于lc振荡,并且产生第四感测振荡信号lcosc4。

第四周期计数电路220-4可包括第四周期计数器221-4和第四滤波器222-4。

第四周期计数器221-4可使用第四感测振荡信号lcosc4对来自分频器210的分频参考振荡信号doscref的周期进行计数,以产生针对分频参考振荡信号doscref的每个周期的第四周期计数值pcv4,并且向第四滤波器222-4提供第四周期计数值pcv4。

第四滤波器222-4可使用预设累积增益(gain)放大来自第四周期计数器221-4的第四周期计数值pcv4,以输出第四放大周期计数值apcv4,并且将第四放大周期计数值apcv4提供为第四感测信号ssn4。作为示例,第四滤波器222-4可以是数字滤波器,诸如,cic。

例如,第四滤波器222-4可基于预设阶次(sn)和抽取因子(r)来确定累积增益(gain)。作为示例,第四滤波器222-4可将累积增益(gain)确定为抽取因子(r)的阶次(sn)幂。

第一计算电路230-1可使用第一感测信号ssn1至第四感测信号ssn4来产生第一计算信号sca1。第二计算电路230-2可使用第一感测信号ssn1至第四感测信号ssn4来产生第二计算信号sca2。第三计算电路230-3可使用第一计算信号sca1和第二计算信号sca2来产生输出信号sout。

例如,在图7中,第一计算信号sca1、第二计算信号sca2和输出信号sout可如下面的式1所示来计算:

[式1]

sca1=(ssn1-ssn3)/(2×max(ssn1,ssn2,ssn3,ssn4)-(ssn1+ssn3))

sca2=(ssn2-ssn4)/(2×max(ssn1,ssn2,ssn3,ssn4)-(ssn2+ssn4))

sout=sca1-sca2。

这里,max()指的是在括号内的信号中具有最大水平的信号。

图8是示出参考振荡信号、分频参考振荡信号以及检测到的第一振荡信号和第二振荡信号的示例的示图。

在图8中,oscref是指输入到分频器210中的参考振荡信号,并且作为示例,参考振荡信号oscref的频率可以是1mhz。doscref是指从分频器210输出的分频参考振荡信号,并且作为示例,分频参考振荡信号docsref的频率可以是100khz。lcosc1是指第一感测振荡信号,并且作为示例,第一感测振荡信号lcosc1的频率可以是15mhz。此外,lcosc2是指第二感测振荡信号,并且作为示例,第二感测振荡信号lcosc2的频率可以是30mhz。

图9是示出参考振荡信号、分频参考振荡信号以及检测到的第一振荡信号至第三振荡信号的示例的示图。

在图9中,lcosc1是指第一感测振荡信号,并且作为示例,第一感测振荡信号lcosc1的频率可以是15mhz。lcosc2是指第二感测振荡信号,并且作为示例,第二感测振荡信号lcosc2的频率可以是30mhz。此外,lcosc3是指第三感测振荡信号,并且作为示例,第三感测振荡信号lcosc3的频率可以是20mhz。

图10是示出参考振荡信号、分频参考振荡信号以及检测到的第一振荡信号至第四振荡信号的示例的示图。

在图10中,lcosc1是指第一感测振荡信号,并且作为示例,第一感测振荡信号lcosc1的频率可以是15mhz。lcosc2是指第二感测振荡信号,并且作为示例,第二感测振荡信号lcosc2的频率可以是30mhz。lcosc3是指第三感测振荡信号,并且作为示例,第三感测振荡信号lcosc3的频率可以是20mhz。此外,lcosc4是指第四感测振荡信号,并且作为示例,第四感测振荡信号lcosc4的频率可以是35mhz。

在示例中,可采用使用感测振荡信号(诸如,第一感测振荡信号lcosc1至第四感测振荡信号lcosc4等)对分频参考振荡信号doscref进行计数的方式,所述方式与使用参考时钟对分频感测信号进行计数的方式不同。在示例中,可使用具有相对低频率的参考振荡信号oscref,因此可降低功耗。

图11是示出第一滤波器的示例的示图。

参照图11,作为示例,第一滤波器222-1可包括抽取器cic滤波器222f,并且可以可选地包括移动平均滤波器222m。

抽取器cic滤波器222f可使用基于阶次(sn)和抽取因子(r)确定的累积增益放大来自第一周期计数器221-1的第一周期计数值pcv1,并且提供第一放大周期计数值apcv1。

移动平均滤波器222m可计算针对来自抽取器cic滤波器222f的第一放大周期计数值apcv1的移动平均值,并且将针对第一放大周期计数值apcv1的移动平均值提供为第一感测信号ssn1。

例如,当第一滤波器222-1不包括移动平均滤波器222m时,第一感测信号ssn1可以是第一放大周期计数值apcv1。在另一示例中,当第一滤波器222-1包括移动平均滤波器222m时,第一感测信号ssn1可以是针对第一放大周期计数值apcv1的移动平均值。

在示例中,抽取器cic滤波器222f可包括积分电路222f-1、抽取器222f-2和梳状电路222f-3。

积分电路222f-1可包括由与阶次(sn)对应的数量级联的多个积分器i,顺序地累加来自第一周期计数器221-1的第一周期计数值pcv1,并且提供针对每个周期的累加值。

抽取器222f-2可针对与抽取因子(r)对应的每个周期逐个对来自积分电路222f-1的每个周期的累加值进行采样,并且提供降采样的累加值。

梳状电路222f-3可包括由与阶次(sn)对应的数量级联的多个梳c,从来自抽取器222f-2的当前降采样的累加值中减去先前的降采样的累加值,并且提供针对与抽取因子(r)对应的周期的被减后的累加值。

作为示例,当阶次(sn)是四进制、抽取因子(r)是1,并且梳状差分延时m是4时,抽取器cic滤波器222f可以是4阶4抽取器cic数字滤波器。在该示例中,累积增益(gain)可以是与44相对应的256((r*m)sn=(1*4)4)。这里,阶次(sn)、抽取因子(r)和梳状差分延时m仅是示例,并且不限于此。

作为示例,积分电路222f-1可包括四个积分器i,顺序地累加来自第一周期计数器221-1的第一周期计数值pcv1和四个周期延时值,并且提供针对每个周期的累加值。作为示例,积分电路222f-1可包括四个积分器i。

抽取器222f-2可针对与抽取因子(r=4)对应的每四个周期逐个地对来自积分电路222f-1的针对每个周期的累加值进行采样,并且提供1/4降采样累加值。作为示例,梳状电路222f-3可包括四个梳c。

作为示例,在第一滤波器222-1中,如上所述,当第一周期计数值pcv1是49并且累积增益(gain)是256时,第一放大周期计数值apcv1可以是第一周期计数值pcv149与累积增益(gain)256的乘积49×256(=12544)。也就是说,第一滤波器222f-1可使用第一累积增益(gain)放大针对通过对输入的参考振荡信号进行分频而产生的分频参考振荡信号的第一周期计数值pcv1,以实现即使使用小的分频数也获得大的采样数的效果。

参照图11,作为示例,当移动平均滤波器222m是16-移动平均滤波器时,移动平均滤波器222m可计算针对来自抽取器cic滤波器222f的16个单位的频率值的移动平均值,并且将针对第一放大周期计数值的移动平均值提供为第一感测信号ssn1。

例如,16-移动平均滤波器222m可计算4阶4抽取器cic滤波器222f的输出值的16个数据的平均值,同时获取针对16个数据的移动总和,从而用于使测量频率值的波动稳定。作为示例,移动平均滤波器222m可以是半带数字滤波器等。

参照图5,在运动体感测装置中,参考振荡频率(参考osc)的周期分量和抖动噪声可被去除,并且基于以下示例(1)至(8),输出信号sout可如下式2和下式3所示计算:

(1)参考振荡频率(参考osc)的周期:tref

(2)第一感测振荡信号lcosc1的周期:tlc1

(3)第二感测振荡信号lcosc2的周期:tlc2

(4)参考振荡信号oscref的抖动:delta

(5)参考振荡信号oscref的分频数:n

(6)第一滤波器和第二滤波器的增益:g

(7)ssn1:来自第一滤波器的数字代码值输出

(8)ssn2:来自第二滤波器的数字代码值输出

[式2]

sout=ssn1/ssn2。

当假设不存在第一感测振荡信号lcosc1和第二感测振荡信号lcosc2中的每者的抖动并且忽略低通滤波器的效果以便简化上式2的计算时,上式2可由下式3表示:

[式3]

ssn1=(g×n×(tref+delta))/(tlc1)

ssn2=(g×n×(tref+delta))/(tlc2)

sout=ssn1/ssn2=[(g×n×(tref+delta))/(tlc1)]×[(tlc2)/(g×n×(tref+delta)]

=(tlc2)/(tlc1)

从上面的式2和式3可看出,在从运动体感测装置输出的输出信号sout中去除了产生噪声的抖动分量delta。

因此,根据本公开的运动体感测装置降低了由抖动引起的噪声。

例如,参照图5和图11,假设第一振荡信号losc1的频率特性和第二振荡信号losc2的频率特性根据将由第一感测线圈l10和第二感测线圈l20感测的磁性材料或非磁性材料的位置而进行如下改变,在以下条件(1)至(6)下,输出信号sout可如下式4所示计算:

(1)参考振荡信号的频率(参考osc)=1mhz

(2)第一感测振荡信号lcosc1的频率=30mhz至31mhz

(3)第二感测振荡信号lcosc2的频率=21mhz至20mhz(假设当第一感测振荡信号lcosc1的频率增大时第二感测振荡信号lcosc2的频率减小)

(4)参考振荡信号的频率(参考osc)的分频数:128

(5)第一滤波器(4阶4抽取器cic滤波器)的增益(gain):256

((rm)sn(r:抽取因子,m:梳状差分延时,sn=阶次))

(6)假设分子乘以216以便在计算电路中执行数字整数计算

[式4]

sout=(216)×[ssn1/ssn2]

ssn1=256×128×30mhz/1mhz至256×128×31mhz/1mhz=983040至1015808

ssn2=256×128×21mhz/1mhz至256×128×20mhz/1mhz=688128至655360

sout(数字输出)=93622至101580=>7957代码变化量

参照上式4,可应用于根据输出信号sout(数字输出)的代码变化量的方法(诸如,电机的位置控制、致动器的位置控制、距离感测等)。

在上述示例中,图5的计算电路单元230可对第一感测信号ssn1和第二感测信号ssn2执行除法,以产生输出信号sout。

在这方面,可在计算电路单元230的除法之前和之后应用对第一感测信号ssn1和第二感测信号ssn2的一系列算术运算。例如,可执行(ssn1-ssn2)/(ssn1+ssn2)的操作。

因此,可以看出,当如上面在等式中描述的一系列算术运算之后执行除法时,tref+delta分量被抵消。

图12是示出第二滤波器的示例的示图,图13是示出第三滤波器的示例的示图。此外,图14是示出第四滤波器的示例的示图。

参照图12,第二滤波器222-2可包括抽取器cic滤波器222f,并且可以可选地包括移动平均滤波器222m。

参照图13,第三滤波器222-3可包括抽取器cic滤波器222f,并且可以可选地包括移动平均滤波器222m。

参照图14,第四滤波器222-4可包括抽取器cic滤波器222f,并且可以可选地包括移动平均滤波器222m。

图12的第二滤波器222-2、图13的第三滤波器222-3和图14的第四滤波器222-4中的每者的操作基本上与图11中示出的第一滤波器222-1的操作相同,因此,以上图11的描述也可适用于图12至图14,并且通过引用而被包含于此。因此,这里可不重复以上描述。

图15是用于描述根据待检测单元的旋转的待检测单元与感测线圈之间的位置关系的示图。图16是示出从周期计数电路输出的第一感测信号的波形和第二感测信号的波形以及输出信号的波形的示例的示图。

在图15和图16中,第一感测线圈l10和第二感测线圈l20被示出为图案线圈,所述图案线圈为第一感测线圈l10和第二感测线圈l20的示例。

参照图15和图16,可通过轮10的旋转来改变待检测单元20与第一感测线圈l10和第二感测线圈l20之间的重叠面积。详细地,可改变第一图案单元21与第一感测线圈l10之间的重叠面积以及第二图案单元22与第二感测线圈l20之间的重叠面积。在图15中,假设第一图案单元21和第二图案单元22从底部朝向顶部旋转。

在第一状态(状态1)下,第一感测线圈l10可与第一图案单元21重叠,并且第二感测线圈l20可不与第二图案单元22重叠。当利用金属材料形成的图案与利用感测线圈形成的第一感测线圈l10相邻时,可通过感测线圈中产生的磁通而将电流施加到图案,并且可通过施加到图案的电流而在图案中产生磁通。在这种情况下,图案中产生的磁通可通过集肤效应而使第一感测线圈l10的感测线圈的电感增大。因此,参照图16的与第一状态(状态1)相对应的270°或90°(第一图案单元和第二图案单元从图16中的360°朝向0°运动),第一感测信号ssn1可以与电感成反比地保持在低水平,而第二感测线圈l20的第二感测信号ssn2可保持在高水平。

在第一状态(状态1)之后,第一图案单元21和第二图案单元22可从底部朝向顶部旋转,使得在第二状态(状态2)下,第一感测线圈l10可与第一图案单元21重叠,并且第二感测线圈l20可与第二图案单元22重叠。因此,参照图16的与第二状态(状态2)相对应的225°和45°,第一感测线圈l10的第一感测信号ssn1可与电感成反比地保持在低水平,而第二感测线圈l20的第二感测信号ssn2的水平可变为低水平。

在第二状态(状态2)之后,第一图案单元21和第二图案单元22可从底部朝向顶部旋转,使得在第三状态(状态3)下,第一感测线圈l10可不与第一图案单元21重叠,并且第二感测线圈l20可与第二图案单元22重叠。因此,参照图16的与第三状态(状态3)相对应的180°或0°,第一感测线圈l10的第一感测信号ssn1的水平可变为高水平,而第二感测线圈l20的第二感测信号ssn2可保持在低水平。

在第三状态(状态3)之后,第一图案单元21和第二图案单元22可从底部朝向顶部旋转,使得在第四状态(状态4)下,第一感测线圈l10可不与第一图案单元21重叠,并且第二感测线圈l20可不与第二图案单元22重叠。因此,参照图16的与第四状态(状态4)相对应的135°或315°,第一感测线圈l10的第一感测信号ssn1可处于高水平,并且第二感测线圈l20的第二感测信号ssn2的水平可变为高水平。

在图15和图16中,作为示例,输出信号sout可以是通过将第二感测信号ssn2除以第一感测信号ssn1(ssn2/ssn1)而获得的信号,但不限于此。

图17是用于描述根据待检测单元的旋转的待检测单元与感测线圈之间的位置关系的示图。图18是示出从周期计数电路输出的第一感测信号至第四感测信号、第一计算信号和第二计算信号以及输出信号之间的状态关系的示图。

参照图4、图7、图17和图18,在第一状态(状态1)下,第一感测线圈l10可与第一图案单元21重叠且第四感测线圈l40可与第四图案单元24重叠,并且第二感测线圈l20可不与第二图案单元22重叠且第三感测线圈l30可不与第三图案单元23重叠。在这种情况下,可根据由施加到第一感测线圈l10中的与第一图案单元21重叠的对应图案的电流和施加到第四感测线圈l40中的与第四图案单元24重叠的对应图案的电流引起的磁通而产生大的电感值,并且在不与第二图案单元22重叠的第二感测线圈l20以及不与第三图案单元23重叠的第三感测线圈l30中可产生小的电感值。因此,如图18所示,由于电感值和信号水平彼此相反,因此第二感测信号ssn2和第三感测信号ssn3可以是高水平信号,并且第一感测信号ssn1和第四感测信号ssn4可以是低水平信号。

在第一状态(状态1)之后,各个图案单元旋转,使得在第二状态(状态2)下,第一感测线圈l10可与第一图案单元21重叠且第二感测线圈l20可与第二图案单元22重叠,并且第三感测线圈l30可不与第三图案单元23重叠且第四感测线圈l40可不与第四图案单元24重叠。在这种情况下,可根据由施加到第一感测线圈l10中的与第一图案单元21重叠的对应图案的电流以及施加到第二感测线圈l20中的与第二图案单元22重叠的对应图案的电流引起的磁通而产生大的电感值,并且在不与第三图案单元23重叠的第三感测线圈l30以及不与第四图案单元24重叠的第四感测线圈l40中可产生小的电感值。因此,如图18所示,由于电感值和信号水平彼此相反,因此第三感测信号ssn3和第四感测信号ssn4可以是高水平信号,并且第一感测信号ssn1和第二感测信号ssn2可以是低水平信号。

在第二状态(状态2)之后,各个图案单元旋转,使得在第三状态(状态3)下,第二感测线圈l20可与第二图案单元22重叠且第三感测线圈l30可与第三图案单元23重叠,并且第一感测线圈l10可不与第一图案单元21重叠且第四感测线圈l40可不与第四图案单元24重叠。在这种情况下,可根据由施加到第二感测线圈l20中的与第二案单元22重叠的对应图案以及施加到第三感测线圈l30中的与第三图案单元23重叠的对应图案的电流引起的磁通而产生大的电感值,并且在不与第一图案单元21重叠的第一感测线圈l10以及不与第四图案单元24重叠的第四感测线圈l40中可产生小的电感值。因此,如图18所示,由于电感值和信号水平彼此相反,因此第一感测信号ssn1和第四感测信号ssn4可以是高水平信号,第二感测信号ssn2和第三感测信号ssn3可以是低水平信号。

此外,在第三状态(状态3)之后,各个图案单元旋转,使得在第四状态(状态4)下,第三感测线圈l30可与第三图案单元23重叠且第四感测线圈l40可与第四图案单元24重叠,并且第一感测线圈l10可不与第一图案单元21重叠且第二感测线圈l20可不与第二图案单元22重叠。在这种情况下,可根据由施加到第三感测线圈l30中的与第三图案单元23重叠的对应图案以及施加到第四感测线圈l40中的与第四图案单元24重叠的对应图案的电流引起的磁通而产生大的电感值,并且在不与第一图案单元21重叠的第一感测线圈l10以及不与第二图案单元22重叠的第二感测线圈l20中可产生小的电感值。因此,如图18所示,由于电感值和信号水平彼此相反,因此第一感测信号ssn1和第二感测信号ssn2可以是高水平信号,第三感测信号ssn3和第四感测信号ssn4可以是低水平信号。

图19是示出包括在感测装置的输出信号中的噪声的示例的曲线图。图19是示出的曲线图是示出在感测装置使用利用参考时钟对分频感测信号进行计数的方式并且使用一个感测线圈的情况下包括在输出信号中的噪声的幅值vpp的曲线图。

图20是示出根据上述实施例的包括在运动体感测装置的输出信号中的噪声的示例的曲线图。图20中示出的曲线图是示出根据本公开的包括在运动体感测装置的输出信号中的噪声的幅值vpp的曲线图。

图19和图20的曲线图是示出在以频移键控(fsk)方式将10至9.8mhz的噪声以1khz的速率注入到参考振荡频率(参考osc)中时在参考osc为10mhz的情况下的测量结果的曲线。

在图19和图20的曲线图中,纵轴是电压轴(v),横轴是时间轴(msec)。当将图19的噪声的幅值与图20的噪声的幅值彼此比较时,可看出,根据本公开的包括在运动体感测装置的输出信号中的噪声的幅值相对较小。

如上所述的根据本公开的运动体感测装置可用在相机的致动器模块中。在这种情况下,可通过根据作为待检测单元的磁体与感测线圈之间的位置变化测量频率变化来控制致动器模块的位置。可选地,可通过感测电机或旋转体的编码器的位置来执行控制和后处理。

此外,在现有技术中,需要用于产生高且具有低噪声的参考振荡频率(参考osc)的锁相回路或用于提供精确电压的低压差(ldo)稳压器,但是根据本公开的方式可用于减小集成电路(ic)的尺寸并且降低参考振荡频率(参考osc),从而实现低功率电路。

此外,可实现对参考振荡频率(参考osc)的抖动噪声鲁棒的电感感测方式。

如以上所阐述的,可提供可使用具有相对低频率的参考振荡信号来降低功耗并且可使用至少两个感测信号来对由于抖动引起的噪声具有鲁棒性的运动体的感测电路和运动体感测装置。

因此,可以以较低功率操作运动体的感测电路和运动体感测装置,可有效地降低诸如抖动的噪声,并且可降低噪声的影响。结果,可更精确地感测旋转体的微小位移。

尽管本公开包括具体示例,但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是,在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下,可在形式和细节方面对这些示例做出各种改变。这里描述的示例仅被视为描述性意义,而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为可适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术,和/或如果按照不同的方式来组合所描述的系统、架构、装置或电路中的组件,和/或由其他组件或其等同物来替换或增添所描述的系统、架构、装置或电路中的组件,则可获得合适的结果。因此,本公开的范围不由具体实施方式限定,而是由权利要求及其等同物限定,并且在权利要求及其等同物的范围内的全部变型将被解释为被包括在本公开中。

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