磁场传感器设备的制造方法_3

文档序号:9505392阅读:来源:国知局
和z方 向的磁场分量并不敏感。在一些实施例中,XMR传感器42、47可能对于z方向的磁场分量 并不敏感,但是可能在一定程度上被y方向的磁场分量所干扰。在其它实施例中,可以使用 其它配置。
[0042] 在一些实施例中,第一XMR传感器42可以被用于经由检测磁场的调制而进行如旋 转速度或线性速度之类的速度的检测。此外,在一些实施例中,第二XMR传感器47可以被 用于使用常规技术检测移动方向,例如旋转方向或线性移动的方向。此外,传感器42、47和 49可以被用来检测绝对磁场强度。在速度感测应用中,这样的绝对磁场强度可以指示传感 器设备与如极轮或线性磁性元件之类的磁性设备之间的气隙。在一些实施例中,第一 XMR 传感器42和/或第二XMR传感器47可以被用来感测第一场强度范围内的绝对磁场强度, 并且霍尔传感器49可以被用来感测第二场强度范围内的绝对磁场强度,例如,该第二磁场 强度范围具有比第一磁场强度范围更高的磁场强度值。例如,XMR传感器和霍尔传感器可 以被用来检测如下面表格中所指示的范围中的磁场强度:
[0043]
[0044] 以上数值仅用作说明的目的,并且在其它实施例和实施方式中可以采用其它数 值。
[0045] 通过给出非限制性示例,可以经由归一化的对应于2N个不同级别的N比特值(例 如3比特值,)来传输对应于感测到的磁场强度的气隙。例如,在如ABS (防抱死制动系统) 应用的一些汽车应用中所使用的所谓的AK (Arbeitskrei s)协议要求传输气隙的指示。
[0046] 除了以上所讨论的传感器42、47和49之外,图4所示的设备包括另外的组件,例 如传感器信号处理电路或者用于传感器的供电电路。图4中所描绘的各个组件仅用作示 例,并且其它实施例可以包括不同的组件或元件。
[0047] 在一些实施例中,可以在单个芯片上实施图4中所图示的各个组件。
[0048] 此外,虽然图4中示出不同的模块,但是在一些实施例中可以在共用电路部分中 实施一个或多个模块。
[0049] 接下来,作为示例,将对图4的实施例的供电电路组件进行讨论。
[0050] 所图示实施例中的图4的设备经由VDD端子427和接地端子428接收功率。VDD 端子427和接地端子428 (以及并未被明确示出的其它端子)可以由ESD (静电放电)保护 电路426所保护。可以以常规方式来实施ESD保护电路426。
[0051] 经由端子427、428提供功率管理单元(PMU) 40,功率管理单元进而为该传感器设 备的各个组件提供功率。例如,第一 XMR传感器42由带隙偏置电路41进行偏置。图4的实 施例中的霍尔传感器49经由霍尔偏置电路48进行供电。第二XMR传感器47也经由PMU40 而被供电。在其它实施例中,可以应用其它供电技术。
[0052] 接下来,将对用于对来自第一 XMR传感器42的信号进行处理的路径进行讨论。
[0053] 来自XMR元件44和45之间的节点以及来自XMR元件43和46之间的节点的信号 被送至放大器412。在一些实施例中,如所图示的,可以由加法器/减法器410、411增加用 于偏移量补偿的信号。由放大器412所输出的信号被送至低通滤波器417,以例如过滤掉较 高频率的干扰。低通滤波器417的输出被送至主比较器421,主比较器421例如可以将该输 出信号与阈值进行比较以便检测例如调制磁场的过零。这样的过零的频率可以指示速度。 主比较器421的输出信号被送至数字核心430。
[0054] 此外,低通滤波器417的输出信号经由多路复用器420被送至模数转换器 (ADC) 423。模数转换器423提供由第一 XMR传感器411所捕捉的磁场的数字信号表示。模 数转换器423例如可以具有大约11至14比特的分辨率(例如,比特宽度),但是并不局限 于该范围。
[0055] 如框422所指示的,由ADC 423所生成的数字信号可能连同来自主比较器421的 输出一起被数字核心430的速度算法用来导出速度,例如极轮或齿轮的旋转速度或者线性 磁性元件的线性速度。
[0056] 接下来,将对第二XMR传感器47的信号处理路径进行讨论。
[0057] 第二XMR传感器47的输出信号被送至放大器414。放大器414的输出信号被送 至低通滤波器415。低通滤波器415例如可以用于去除较高频率的干扰。低通滤波器415 的输出信号被送至已经讨论过的多路复用器420。多路复用器420选择性地将低通滤波器 417的输出信号或低通滤波器415的输出信号前送至ADC 423。当前送低通滤波器415的 输出信号时,同样如框422所指示的,数字核心430中的方向算法基于由ADC 423所输出的 数字信号表示而确定移动方向。
[0058] 霍尔传感器49的输出被送至放大器416,放大器416后跟有低通滤波器418。低 通滤波器418可以用来去除或减少较高频率的干扰。低通滤波器418的输出被送至模数转 换器(ADC) 419。在一些实施例中,放大器416、低通滤波器418和/或模数转换器419可以 具有相对较简单的设计。例如,针对一些应用可以省略有关噪声性能的优化,和/或模数转 换器419的分辨率可以相对较低。例如,模数转换器419的分辨率(例如,比特宽度)可以 不同于(例如低于)模数转换器423的分辨率(例如,比特宽度)。例如,模数转换器419 可以具有4比特或更低的分辨率,例如3比特的分辨率。在一些实施例中,模数转换器419 可以具有与模数转换器423不同的设计和/或可以为不同类型的模数转换器。在一些实施 例中,这样的相对较简单的设计可以减少所需的芯片空间。在一些实施例中,减少的芯片面 积可能导致较低的对错误的易感性,这进而使得更易于满足安全要求。
[0059] 接下来,将简要地对数字核心430的功能进行讨论。
[0060] 数字核心以振荡器431作为时钟。如之前已经提到的,在所示出的实施例中,数字 核心430从来自第一 XMR传感器42的信号的数字表示获得信息。此外,数字核心430从来 自第二XMR传感器47的信号的数字表示获得移动方向信息。此外,数字核心430包括协议 生成器429,议生成器429根据所期望的协议(例如用于汽车应用的AK协议或者任意其它 协议)对速度和方向信息进行编码。除了速度和方向信息之外,在一些实施例中对有关指 示气隙的绝对磁场强度的信息进行编码。例如,如以上表格中所图示的,在图4的实施例 中,可以基于来自第一 XRM传感器42和/或第二XMR传感器47的信号来生成第一磁场强 度范围内的磁场强度。对于大于第一范围的第二场强度范围,可以基于从霍尔传感器49所 发送的信号获得该磁场强度。
[0061 ] 在图4的实施例中,信息由具有电流源425的电流调制器424中的电流调制发送。 在一些实施例中,可以根据AK协议对信息进行编码。然而,本文中所公开的技术的应用并 不局限于AK协议,也可以使用用于传送信息的其它协议和技术。
[0062] 在实施例中,数字核心430还可以执行传感器42、47和49的信号之间的一致性检 查以检测故障或错误。例如,如已经解释的,为了一致性可以将有关磁场强度的结果进行比 较。此外,如果传感器的一个传感器并未提供信号而传感器的另一个传感器却提供了信号, 则这可以指示错误。
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