具有不中断的短路/过电流检测的孔中电流测量系统的制作方法

本申请对以下（一个或多个）美国专利申请要求优先权，所述申请中每一个的全部公开内容通过引用被并入本文中：

技术领域

本发明涉及用于电流测量系统的干扰抑制。各种实施例一般地涉及贯穿所调度的干扰事件所连续测量的电流。

背景技术：

电流传感器广泛用于确定电力消耗并且控制以电流操作的设备。电流传感器还用于科学分析和实验。可以通过测量导体周围的磁场来完成对大电流的测量。但是这些大电流传感器可能是大型的。通常，这些大型电流感测设备围绕具有磁芯的导体。步降变压器可以用于使大电流产生的大信号衰减。这些步降变压器还可以用于生成相反的磁场以准许使用低场传感器。这些步降变压器可能是昂贵、大型且笨重的。相邻的电导体有时也承载大电流。这些相邻的电流承载导体也生成磁场，所述磁场可能干扰测量。磁芯和步降变压器增大电流测量系统的尺寸、重量和成本。

技术实现要素：

装置和相关联的方法涉及一种孔中电流测量系统，所述孔中电流测量系统具有三个或更多磁场传感器以及瞬态干扰选择模块，所述瞬态干扰选择模块被配置成从传感器信号的所选子集来形成输出信号，而同时当预期干扰信号处于传感器信号的未选择集合处时的预定时间窗期间使输出信号从传感器信号的未选择子集去耦。在说明性示例中，可以在传感器的更替（alternating）的子集上执行干扰产生操作，而同时传感器的未受干扰的子集测量电导体中的电流。例如，传感器的每个所选子集可以在这样的轴上对准：所述轴被配置为装配成与电导体中的孔内的电流流动垂直。一些实施例可以有利地提供连续的电流测量，而同时不被预定的瞬态干扰所中断。

一些实施例可以基于表示导体中的孔内的磁场强度的信号的奇数阶空间导函数来计算导体中的电流。在说明性的实施例中，奇数阶空间导函数可以生成输出信号，所述输出信号表示孔中磁场的大于一阶的空间导数。三个或更多磁场传感器可以被配置成在插入到孔中时在孔的轴上对准。当插入到孔中时，传感器可以在与电流流动方向垂直的轴上对准并且响应于定向成与电流流动方向和所对准的轴二者都垂直的磁场。一些实施例可以有利地提供对电导体中的电流进行指示的精确测量，而同时充分抑制源自相邻电导体的杂散磁场。一些实施例对于测量导体中的大电流而言可以基本上是定位不敏感的。各种实施例可以具有两个或更多磁场感测设备，所述磁场感测设备近似地定位在位于导体中的孔的中心处。每个磁场感测设备可以测量在孔内的某个位置处沿着特定方向的磁场。在孔的中心附近，从导体所承载的电流产生的磁场在所测量的方向上可能很小。传感器位置处的小磁场可以准许使用高精度的传感器。在一些实施例中，在两个或多个感测设备的对之间的测量差异可以用于确定导体所承载的电流。测量差异可以基本上对于杂散磁场不敏感。

在本发明的一方面中，提供了一种具有不中断的短路/过电流检测的孔中电流测量系统，所述系统包括：被配置成插入到电导体中的孔中的三个或更多磁场传感器，每个传感器操作成响应于传感器位置处的磁场强度而在输出处生成信号；选择模块，其耦合到每个传感器的输出以接收每个传感器的相应信号，所述信号表示传感器位置处的磁场强度；控制模块，其操作成控制选择模块以在预定干扰事件的经调度时间处选择磁场传感器的子集，并且使得被调度成接收与预定干扰事件相关联的干扰的未选择的磁场传感器的集合在预定干扰事件的经调度时间处被取消选择；以及连续测量模块，其耦合到选择模块以处理与磁场传感器的所选子集相关联的信号，从而生成表示电导体中的电流的连续输出信号。

在可替换的实施例中，所述孔中电流测量系统此外包括短路检测器，如果连续输出信号超过预定电流阈值，则所述短路检测器生成警报信号。

在可替换的实施例中，在所述孔中电流测量系统中，传感器信号的所选子集包括两个传感器信号并且所生成的连续输出信号基于在所选子集的两个传感器的两个信号之间的差异。

在可替换的实施例中，在所述孔中电流测量系统中，三个或更多的磁场传感器的集合当被插入到电导体中的孔中时在这样的轴上对准：所述轴被配置以装配成其中至少所对准的轴的分量垂直于导体的电流流动的方向。优选地，所述三个或更多磁场传感器中的每一个当被插入到电导体中的孔中时具有被对准成与所对准的轴和电流流动方向二者垂直的敏感性方向。

在可替换的实施例中，在所述孔中电流测量系统中，所述三个或更多磁场传感器中的每一个包括各向异性磁阻（AMR）传感器。优选地，各向异性磁阻传感器中的每一个包括坡莫合金的薄膜。仍优选地，预定干扰事件包括设置脉冲或重置脉冲以用于将坡莫合金薄膜的磁畴对准成平行于各向异性磁阻传感器的易轴。

在可替换的实施例中，所述孔中电流测量系统此外包括：周期性测量模块，其耦合到所述三个或更多磁场传感器中每一个的输出以接收所述三个或更多传感器中每一个的相应信号，所述信号表示所述三个或更多传感器中每一个的相应位置处的磁场强度，并且操作成处理所接收的三个或更多磁场传感器的输出以生成表示电导体中的电流的周期性输出信号。优选地，周期性测量模块还生成沿着所对准的轴的测量位置处的信号的奇数阶空间导数以用于计算电导体中的电流。

各种实施例可以实现一个或多个优点。例如，一些实施例可以准许使用非常敏感的电流传感器。一些实施例可以包括例如各向异性的磁阻传感器的阵列。这样的感测设备可以制造在单个硅管芯上。这种小管芯可能相对不昂贵。小型设备可以准许相邻的汇流条被定位成与彼此极接近。小型设备可以便于安装和维护。小型测量设备可以准许对许多不同大小和类型的导体进行测量。可以通过准许使用高精度设备来改善测量准确性。可以通过杂散磁场的抑制来改善测量准确性。在一些实施例中可以使用单个单极供给电压。各种实施例可以通过使用低功率来实现。可以实现使用各种实施例的低成本解决方案。对于定位传感器的精度要求可以被相当大地减轻，这是由于传感器阵列的相对定位不敏感性。如果比所需要的更多的传感器处于阵列中，则这样的冗余甚至在单独的传感器出故障之后也可以准许准确的测量。

在附图和以下描述中阐明各种实施例的细节。其它特征和优点将从描述和附图中以及从权利要求中显而易见。

附图说明

图1A-1B描绘了具有孔中电流传感器的承载电流的汇流条的示意图。

图2描绘了用于在定位不敏感的、抑制杂散的孔中电流传感器中使用的示例性的四个传感器设备的框图。

图3描绘了具有用于孔中传感器的孔的汇流条的透视图。

图4描绘了作为孔内定位的函数的模拟磁场的图表。

图5描绘了孔中电流感测系统的示例性实施例的框图。

图6A-6D描绘了实验性孔中电流测量系统的三维有限元模拟结果。

图7A-7B描绘了作为孔中汇流条内的电流和定位的函数的磁场的实验测量结果。

图8A-8B描绘了在测量和三次曲线拟合之间的残余误差。

图9A-9B描绘了孔中电流测量系统的示例性差分解的实验结果。

图10描绘了用于收集孔中电流测量系统的实验数据的实验设置的照片。

图11描绘了用于使用位于导体中的孔中的传感器阵列来测量电流的示例性系统。

图12描绘了用于示例性的孔中电流测量系统的示例性信号处理电路的示意图。

图13描绘了示例性的容忍瞬态干扰的孔中电流测量系统的框图。

图14描绘了用于对准AMR传感器中的磁畴的示例性设置/重置电路。

图15描绘了具有设置/重置和偏移归零能力的示例性AMR传感器系统的框图。

图16描绘了示例性的定时图，其示出了设置/重置选择以及ADC采样定时。

图17描绘了具有沿着轴图案化的四个梯度仪的示例性硅衬底。

图18描绘了具有设置/重置和偏移条带（strap）的示例性AMR传感器。

图19描绘了共模和差模偏移归零二者的示例性框图。

图20描绘了对孔中电流测量系统进行校准的示例性方法的流程图。

图21描绘了通过使用孔中电流测量设备来测量导体中的电流的示例性方法的流程图。

图22描绘了执行设置/重置操作而同时提供连续的电流测量信号的示例性方法的流程图。

各个附图中的同样的参考符号指示同样的元件。

具体实施方式

为了帮助理解，本文档组织如下。首先，将参考图1-6来描述用于使用孔中磁场传感器来测量电导体中的电流的技术。然后，将参考图7-10来描述通过使用孔中磁场传感器而对杂散磁场的抑制。然后，将参考图11-12来描述孔中电流测量系统的示例性实施例。将参考图13-16来描述进行连续电流测量而同时在磁场传感器的子集上执行瞬态干扰操作的能力。最后，通过精确地将磁场传感器定位在单个半导体衬底上来促进精确的电流测量。将参考图17-19来描述单个IC实现方式的示例性实施例。

图1A-1B描绘了具有孔中电流传感器的承载电流的汇流条的示意图。在图1A-1B中，汇流条100在孔110内具有电流感测系统105。汇流条100可以承载大电流。汇流条可以由铜制成。在一些实施例中，汇流条可以由铝制成。汇流条100具有在电流流动的方向上的长度115。在长度115的端部处示出了用于将汇流条装配到电流承载导体的孔120。汇流条100具有宽度125和深度130。孔110穿过整个深度130。电流感测系统105可以具有电路板135和传感器凸出部140。在传感器凸出部上可以是传感器阵列145。在所描绘的实施例中，示出了两个传感器输出端150、155。传感器阵列145基本上位于汇流条的顶表面160和底表面165之间的半途处。孔110基本上造在汇流条的宽度的中间，并且传感器阵列145基本上位于孔110的中间。传感器阵列可以以这样的方式定位使得磁场是非常适度的，所述磁场产生于汇流条中的纵向电流流动。这样的孔的中心处的磁场可以足够小以准许使用非常敏感的磁场传感器，甚至是用于测量大的汇流条电流。

图2描绘了用于在定位不敏感的、抑制杂散的孔中电流传感器中使用的示例性的四个传感器设备的框图。在图2中，描绘了各向异性磁阻（AMR）传感器205的阵列200。阵列200可以例如制造在单个硅衬底上。在一些实施例中，分离的传感器可以在电路板上定位成与彼此相邻。每个AMR传感器205可以精确地彼此分离。分离可以导致每个传感器在孔110内的稍微不同的位置处测量磁场。被制造在相同衬底上的AMR传感器205可以对磁场进行类似的响应。传感器响应的良好均匀性可以简化传感器校准。传感器间隔可以非常精确，这可以使从传感器间隔变化中产生的误差最小化。传感器可以位于距彼此的小距离内。这样的靠近的分离可以准许传感器205全部位于孔110的低磁场区中。由于传感器可以位于低场位置处，所以偏移条带中的电流的大小可以被定成对应于阵列的预期最大场。在一些实施例中，可以通过在与传感器极接近处提供附加的电流承载导体来进一步减小入射在传感器上的磁场。可以以开环方式来预定和确立导体所承载的电流。在一些实施例中，可以以闭环方式来确定电流。在示例性实施例中，场传感器测量可以通过该反馈机制而被驱动至零。在一些实施例中，每个电流传感器可以具有与传感器集成在相同管芯上的偏移条带。偏移条带可以承载电流以用于使入射在传感器上的磁场减小或归零的目的。

图3描绘了具有用于孔中传感器的孔的汇流条的透视图。在图3中，示例性汇流条300包括圆形孔305以供使用在示例性的孔中电流测量系统中。x轴310限定了与汇流条300的宽度315对准的孔305的直径。y轴将会定向成沿着汇流条300的长度。场传感器205可以定位成沿着x轴310并且被对准以检测定向成在z方向上的磁场。z方向将会与汇流条300的厚度对准。磁场传感器205可以被定位成沿着x轴310，所述x轴310被描绘成位于孔305的深度内的中途处。

图4描绘了作为孔内定位的函数的模拟磁场的图表。在图4中，图表400具有x轴405，所述x轴表示沿着x轴310的、磁场传感器205位于该处的位置。图表400具有y轴410，所述y轴指示由磁场传感器205所测量的磁场强度。函数415指示在传感器位置和所测量的场强之间的函数关系。函数415指示在传感器的x位置和测量磁场强度之间的三次关系。该关系可以产生于孔的几何结构。例如，各种孔几何结构可以产生不同的函数关系。在一些实施例中，传感器可以被对准以测量与z方向不同的方向中的磁场。例如，可以测量y方向磁场。

图5描绘了孔中电流感测系统的示例性实施例的框图。图5描绘了使用多个磁场传感器来准确地测量电流流动的系统500。磁场传感器可以分布成沿着横截于电流流动方向的线并且在承载电流的导体中的孔内。所描绘的系统500包括四个磁场传感器505、510、515、520。三个差分放大器525、530、535计算在相邻的传感器对的信号之间的差异。差异信号然后被ADC 540、545、550数字化并且发送到信号处理单元555。高速放大器565绕过ADC 540、545、550以提供对迅速电流改变的快速响应。这样的快速响应可以用于例如报告短路事件。在一些实施例中，高速放大器565可以在如一微秒那样的短时间中响应于电流改变。信号处理单元555计算对于所测量的磁场强度与传感器定位的经建模的函数关系的所期望的建模项的系数。在一些实施例中，例如，所计算的系数是多项式模型的最高阶项。针对最高阶项的系数对于孔内的实际传感器阵列定位而言可以基本上是不变的。在一些实施例中，可以计算多于一个的项系数。所计算的项系数可以被组合以供用作电流指示符。例如，所计算的项系数可以被组合以使得最小化对杂散场的组合响应。

孔内的传感器对准变化可以导致函数模型的坐标变换。坐标变换可以导致对一些建模项系数的改变。一些建模项系数对于坐标变换可以是不变的。使用不变项来测量电流可以减小对于对准的敏感性。例如，对于杂散场而言，一些系数可能不太敏感。例如，使用基本上杂散不变的系数可以减小对附近导体的敏感性。存在许多不同方式来计算建模项系数。在所描绘的实施例中，在相邻传感器之间的信号差异用于使多项式的阶降低一度。其它实施例可以使用传感器信号本身而不是相邻传感器之间的差异。可以使用四项多项式模型：

如果知道孔内传感器相对于所指派的坐标系的定位，则可以确定该模型的系数。坐标系的零点可以被选择使得汇流条中孔的中心是零点位置。如果使用四个传感器，则可以通过求解方程系列来获得最高阶系数：

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可以简单地通过对矩阵求逆并且将逆矩阵乘以四个磁场测量来求解对以上方程组的解。d系数在此表示三次系数。如果假定将各项缩放成系数（a,b,c和d）的，则发现：

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如果要使用多于四个磁场传感器，则仍可以通过简单地使所测量的数据回归以获得对于三次函数的系数来获得三次系数。以下方程组将会表示五个传感器的系统：

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可以简单地通过将测量结果乘以回归矩阵来求解对于以上方程组的解。可以简单地通过使用A矩阵来获得回归矩阵，所述A矩阵乘系数数组（a,b,c,d）。回归如下执行：

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d系数此处再次表示三次系数。此处表示A矩阵的转置。当执行以上操作时，仅仅需要d系数。对于以上示例，通过使用以下方程而找到以下d系数：

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令人感兴趣地，在回归结果中没有使用第三（中间）传感器（z3）。并且使用六个均匀间隔的传感器导致：

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图6A-6D描绘了实验性孔中电流测量系统的三维有限元模拟结果。在图6B中，图表600示出了：针对系统的二次系数示出与汇流条中电流的良好（线性）相关性。该二次系数可以表示图5的系统，其中相邻传感器之间的差异用作输入。在这样的系统中，如将示出的，二次系数有关于如上所述的将传感器输出本身用作输入所获得的解的三次系数。图6D中还示出的是图表605，其描绘了在二次拟合与该实际电流之间的差异。这可以表示在将二次系数用作电流度量中的误差。

图7A-7B描绘了作为孔中汇流条内的电流和定位的函数的磁场的实验测量结果。在图7A中，图表700具有x轴705，所述x轴指示磁场传感器的x位置。图表700还具有y轴710，所述y轴指示磁场的测量。每条线715对应于导体中流动的电流的不同值。随着电流增加，场测量的斜率增加。图表720具有x轴725，所述x轴指示磁场传感器的x位置。图表720还具有y轴730，所述y轴指示测量磁场。再次，每条线735对应于导体中流动的电流的值。图表720不同于图表700，因为在图表720中，杂散导体正承载大电流（例如20安培）。杂散导体位于与其电流正被测量的导体的紧接相邻处。作为相邻导体中流动的20安培电流的结果，图表720基本上在y轴方向上平移。磁场测量对于x位置的函数相关性否则对于杂散电流而言基本上不变。该图表指示了使用高阶函数系数来测量电流可以提供杂散抑制的度量。

图8A-8B描绘了在测量和三次曲线拟合之间的残余误差。在图8A中，图表800指示在针对每条线715的三次曲线拟合以及对线715的三次函数拟合之间的残余差异。线715表示在没有电流在相邻导体中流动的情况下的所测量磁场数据。在图8B中，图表805指示在针对每条线735的三次曲线拟合以及对线735的三次函数拟合之间的残余差异。线735表示在20安培的电流在相邻导体中流动的情况下的所测量磁场数据。残余误差看似不相关于下一个最低阶多项式项。因而，所使用的多项式模型可能足以对系统进行良好建模。

图9A-9B描绘了孔中电流测量系统的示例性差分解的实验结果。在图9A中，图表900描绘了在相邻磁场传感器之间的差异的二次系数与电流流动之间的关系。还在图9B中，图表905描绘了在通过二次系数拟合所预测的电流与导体中流动的实际电流之间的误差。图10描绘了用于收集孔中电流测量系统的实验数据的实验设置的照片。在图10中的实验设置中，传感器的位置在所有3个轴中被定于中心以获得最低传感器读数。然后利用镜件来执行中心位置的视觉验证，其中有经由大约80μm的水平轴调整。在实验中，针对电流0-20A而为每个位置取11个数据点。

图11描绘了用于使用位于导体中的孔中的传感器阵列来测量电流的示例性系统。在该图中，用于测量电流的示例性系统1100包括汇流条1105，所述汇流条具有在孔1115中的传感器阵列1110定位。系统1100具有信号处理器1120，所述信号处理器1120被配置成接收表示传感器阵列1110的磁场测量的信号。各种实施例可以使用不同类型的处理器。例如，一些实施例可以使用微控制器。在一些实施例中可以使用FPGA。一些实施例例如可以采用PLD。信号处理器1120连接到非易失性存储器1125。信号处理器具有微处理器1145以供执行指令来用于计算表示汇流条1105中流动的电流的信号。非易失性存储器1125包含程序存储器位置1130和数据存储器位置1135二者。程序存储器位置1130可以存储由微处理器1120执行的指令。信号处理器1120可以对接收自传感器阵列1110的数据进行处理并且产生指示汇流条1105中的电流的测量。测量数据可以存记（log）在数据存储器1135中。测量数据可以被显示以供用户在计算机显示器1140上查看。在一些实施例中，例如，如果测量超过预定阈值，则可以使警报发声。

已经观察到，z方向上的磁场具有与x定位的三次相关性。三次多项式具有四个系数。四个传感器的系列可以在四个相邻的x位置处测量z方向上的磁场。不需要知道确切的x位置，而是简单地在相邻x位置之间的相对x偏移来确定三次系数。三次系数对于传感器的确切x位置基本上不敏感。可以通过用未知的x偏移来简化三次多项式而观察到这点：

。

简化：

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如从以上方程中可以看到的，三次系数对偏移项没有相关性。因而，如果可以从四个传感器的测量中获得三次系数，则可以获得电流的度量。获得三次系数的度量的一种方式是通过使用方程的导数来简化方程：

。

取两个相邻传感器的测量之间的差异近似于取测量的导数：

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此处简单地是相邻传感器之间的x距离。因而，仅仅需要获得以上差分方程的二次系数来获得原始三次系数的度量。注意到，两个相邻的差分方程是：

。

组合以上三个差分方程产生：

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既然已经以此方式获得了三次系数，它就可以用作导体内电流的度量。还注意到，如果简化了以上的解，则可以看到它等于通过逆矩阵方法所获得的解：

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图12描绘了用于示例性孔中电流测量系统的示例性信号处理电路的示意图。在图12中，示例性的信号处理电路1200可以执行从四个相邻磁场传感器的接收输入。每个磁场传感器可以向输入节点1205、1210、1215、1220提供电压。运算放大器（op-amp）1225可以使用在信号处理电路1200中。用于该信号处理电路的传递函数可以是：

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图13描绘了示例性的容忍瞬态干扰的孔中电流测量系统的框图。在图13的实施例中，示例性的孔中电流测量系统1300包括四个不同的AMR传感器1302、1304、1306、1308。四个AMR传感器1302、1304、1306和1308被分组成两对；第一对包括传感器1302和1304。第二对包括传感器1306、1308。三个差分放大器1310、1312、1314使其输入节点连接到两个AMR传感器的两个输出节点。第一和第二AMR传感器1302、1304的输出连接到第一差分放大器1310。第二和第三AMR传感器1304、1306的输出连接到第二差分放大器1312。并且第三和第四AMR传感器1306、1308的输出连接到第三差分放大器1314。以此方式，第一和第三差分放大器连接到互斥的AMR传感器对。

孔中电流测量系统1300生成周期性的高准确性输出1320和快速输出1322。高速模拟开关1330将第一差分放大器1310或第三差分放大器1314的输出连接到快速输出节点1322。在第一和第三差分放大器之间的该选择准许快速输出节点1322总是被这些差分放大器中的一个驱动。例如，如果第一AMR传感器1302正在经历瞬态干扰，则高速模拟开关1330可以选择第三差分放大器1314的输出，其进而连接到未受干扰的第三和第四AMR传感器的输出。另一方面，如果第三AMR传感器正在经历瞬态干扰，则高速模拟开关1330可以选择第一差分放大器1310的输出，其进而连接到未受干扰的第一和第二AMR传感器的输出。

快速输出1322可以提供对贯穿仅影响第一和第三差分放大器中的一个的瞬态干扰的电导体中的电流进行表示的信号。快速输出可以连接到阈值检测电路。例如，阈值检测电路可以报告短路事件，如果快速输出信号超过预定阈值的话。在一些实施例中，如果超过这样的预定阈值，则断路器可以跳闸（断开）。相邻AMR传感器之间的差异可以近似地与电导体中流动的电流成比例。并且例如，响应于作为第一和第二AMR传感器之间的差异的电流，第三和第四AMR传感器之间的差异可以近似相等。尽管相邻AMR传感器的对之间的差异可能近似相等，但是可能出现小差异。但是这些差异对于快速输出信号的系统目的而言可能并不显著。

所有三个差分放大器的输出被示出为连接到模拟至数字转换器（ADC）1340。ADC 1340可以具有例如三个输入通道以用于转换所有三个信号。ADC 1340可以并行地转换所有三个输入通道。在一些实施例中，ADC 1340可以串行地转换三个差分放大器输出中的每一个。模拟复用器可以顺序通过三个通道中的每一个以获得三个差分放大器输出的三个数字表示。ADC 1340可以具有同时对三个输入通道进行采样的三个采样和保持电路。同时采样可以确保所采样的信号全部表示相同的采样时间。ADC 1340的输出连接到微处理器1350。微处理器1350可以执行计算以将差分放大器的输出信号的数字表示转换成对电导体中的电流进行表示的信号。例如，微处理器1350可以执行在以上描述中所描述的计算中的一些。

微处理器1350还可以调度AMR传感器中的磁畴对准的设置和重置。AMR传感器的磁畴的设置和重置可以例如准许确定惠斯通桥布置的偏移。AMR传感器中的磁畴的设置和重置可以将磁畴对准成平行于易轴。在一些实施例中，周期性地对准ARM传感器的磁畴可以促进磁场的精确传感器测量。AMR传感器可以具有设置/重置导体，所述设置/重置导体以与AMR传感器的易轴基本上垂直的方向而在AMR传感器的上方和/或下方直接通过。如果设置/重置条带既在AMR传感器上方也在其下方延伸，则在AMR传感器上方延伸的导体内的电流流动必须反平行于在AMR条带下方延伸的导体内的电流流动，以用于恰当的设置/重置操作。电流流动可以在一个方向上以用于设置操作并且在重置操作中在相反方向上。磁场方向将受通过带电粒子流动而起源的磁场中所使用的右手规则来支配。

图14描绘了用于对准AMR传感器中的磁畴的示例性设置/重置电路。在图14的描绘中，示例性的设置/重置电路1400包括被连接在设置/重置条带1410和反相器（inverter）1415的输出端之间的电容器1405。当控制信号1420为高时，晶体管1425将电容器的反相器侧连接到负供给1430。电容器的设置/重置侧通过导电的设置/重置条带1415而连接到接地。以此方式，电容器1405将利用跨其端子的5伏特差异（针对如图中所指示的-5伏特负供给）来被充电。当控制信号1420变低时，晶体管1435将电容器1405的反相器侧连接到正供给1440（在该情况下+5伏特）。电容的设置/重置侧将即时地处于10伏特处，从而提供跨设置/重置条带1415的10伏特差异。设置/重置条带1415典型地为低电阻金属的，并且因而电容器1405将很快通过设置/重置条带1415而放电。但是该放电事件本身可以在设置/重置条带1415中产生大电流。大电流可以生成大场——足以将AMR传感器的磁畴对准成与易轴平行的一个场。当放电完成时，电容器1405跨其端子将具有-5伏特差异。这使电容器1405为相反定向的放电作准备，所述相反定向的放电可以导致磁场畴被对准成反平行于产生自第一放电事件的那个。图13描绘了两个不同的设置/重置模块1360、1362。第一设置/重置模块1360执行对第三和第四AMR传感器1306、1308的设置/重置操作。第二设置/重置模块1362执行对第一和第二AMR传感器1302、1304的设置/重置操作。因而，当第一设置/重置模块1360在第三和第四AMR传感器1306、1308上操作时，第一差分放大器1310可以接收来自未受干扰的第一和第二AMR传感器1302、1304的输出。然后，当第二设置/重置模块1362在第一和第二AMR传感器1302、1304上操作时，第三差分放大器1314可以接收来自未受干扰的第三和第四AMR传感器1306、1308的输出。微处理器1350可以向高速模拟开关1330发送适当的选择信号以将适当的未受干扰的信号连接到快速输出1322。

在这样的设置/重置事件期间，设置/重置操作所应用于的AMR传感器可能暂时受设置/重置事件干扰。在设置/重置操作期间，这样的受干扰的AMR传感器的输出信号可能不准确地反映入射在AMR传感器上的磁场。微处理器135可以选择没有在经历设置/重置事件的AMR信号以供在这样的操作期间连接到快速输出。以此方式，可以在AMR传感器的子集上执行设置/重置操作，而同时准许其它传感器测量由导体中的电流流动所感生的磁场。

图15描绘了具有设置/重置和偏移归零能力的示例性AMR传感器系统的框图。在图15的描绘中，示例性的AMR传感器系统1500包括AMR磁场传感器1505。控制器1510可以控制AMR磁场传感器1505的设置/重置操作的定时。磁场传感器1505可以具有归零条带。归零条带可以与设置/重置条带相同或它可以是不同的条带。例如，归零条带可以用于针对由于不匹配的桥元件所引起的惠斯通桥的偏移进行校正。偏移可以使用在将传感器标称地保持于零条件的闭环传感器操作中。如果磁场入射在传感器上，则闭环操作可以在偏移条带中生成电流，所述电流生成在大小上等于外部场但是在极性上与外部磁场相反的磁场。偏移条带中的该电流对应于外部场的大小和方向。以此方式，偏移条带中的电流变成入射在AMR传感器上的外部磁场的度量。

当AMR传感器正经历设置/重置操作以对准薄膜（例如坡莫合金）的磁畴时，可以禁用偏移归零操作。模拟开关1510可以准许控制器在设置/重置操作期间禁用测量和闭环偏移归零。在设置/重置操作期间，将AMR传感器的输出从响应于所述输出的电路断开防止这些响应电路在设置/重置操作期间紊乱地表现。这样的防止可以最小化对于与其它电路的公共连接（例如功率供给线等等）的瞬态干扰。在所描绘的实施例中，积分器1520和低通滤波器1525可以在闭环归零路径中。

图16描绘了示例性的定时图，其示出设置/重置选择和ADC采样定时。在图16的描绘中，示例性的定时图示出相对于设置操作的设置定时1610和重置操作的重置定时1615的模拟开关1515操作的开关定时1605。开关定时1605表示当模拟开关将AMR传感器的输出从响应于所述输出的电路断开的时间。还在图16中描绘的是相对于设置操作的设置定时1610和重置操作的重置定时1615的ADC采样定时1620。ADC采样定时在设置或重置操作完成之后的某个时间段后开始，以使得准许电路在执行AMR传感器信号的采样之前安定。ADC采样在任何后续的设置或重置操作开始之前完成，使得采样操作不受与设置和重置操作相关联的瞬态干扰所干扰。

图17描绘了具有沿着轴图案化的三个梯度仪的示例性硅衬底。在所描绘的实施例中，示例性的孔中电流测量系统1700被描绘在单个半导体衬底1705上。在衬底上是三个不同的梯度仪1710、1715、1720。每个梯度仪具有两个分离的AMR感测桥。三个梯度仪1710、1712和1714在公共轴1725上对准。最左侧的梯度仪1710具有两个分离地定位的AMR桥式传感器1711、1712。中心的梯度仪1715具有两个分离地定位的AMR桥式传感器1716、1717。最右侧的梯度仪1720具有两个分离地定位的AMR桥式传感器1721、1722。半导体衬底还具有两个附加的AMR桥式传感器以用于测量AMR桥式传感器对的共模磁场。最左侧的共模桥式传感器1730测量AMR桥式传感器1711和1715的共模磁场。最右侧的共模桥式传感器1735测量AMR桥式传感器1715和1722的共模磁场。对应于每个梯度仪的AMR桥式传感器的输出可以连接到差分放大器的输入节点。在所描绘的实施例中，每个梯度仪与其最近邻梯度仪相交指（interdigitated）。在一些实施例中，这样的交指可以有利地准许与梯度仪相关联的AMR桥式传感器的输出信号之间的较大差异。

图18描绘了具有设置/重置和偏移条带的示例性AMR传感器。在图18的描绘中，单个AMR桥式传感器1800被描绘为具有四个AMR桥元件1802、1804、1806、1808。每个AMR桥元件具有高导电率材料的对角线流道。这样的对角线流道可以以与流道方向垂直的方向来指引较低导电率AMR薄膜中的电流流动。在一些实施例中，易轴平行于AMR薄膜的纵轴。在这样的实施例中，流道以相对于易轴近似45度的方向来指引AMR薄膜中的电流。这可以准许AMR薄膜在操作的高敏感性区中进行操作。流道的对角线对准有时称作“巴伯极”布置。四个AMR桥元件中的每一个的易轴可以在相同的方向上对准，因为用于每个桥元件的薄膜可能已经同时沉积。可能已经在对AMR材料的薄层的易轴进行定向的强磁场的存在的情况下执行了沉积操作。

图19描绘了共模和差模偏移归零这二者的示例性框图。图19的描绘示出了示例性框图1900，其包括共模反馈放大器1905和差模反馈运算器1910二者。共模AMR桥式传感器1915可以检测针对两个相邻AMR桥式传感器的共模磁场。在图中描绘了一个这样的桥式传感器1920。差模反馈运算器1920可以执行以上所描述的归零操作。以此方式，差模运算器的输出可以指示梯度仪的两个AMR桥式传感器之间的差异。

图20描绘了对孔中电流测量系统进行校准的示例性方法的流程图。在图20的实施例中，描述了对孔中测量系统进行校准的方法2000。从图11中的微处理器1145的视角来描绘方法2000。示例性方法2000开始于处理器1145将原始电流测量初始化为零2005。然后，处理器1145初始化项数N，在其上处理器1145将计算到1，这表示第一项2010。处理器1145然后检索可能已经如上所述的那样被预计算的第N个系数2015。例如，可以基于电导体中在孔内传感器的定位来计算预计算的系数。被选择用于计算系数的坐标系可以是这样的一个：其中零坐标位于如从电导体的顶表面至电导体的底表面所测量的孔的中心处。在一些实施例中，零位置对于预计算而言可能是不相关的。例如，如果所使用的模型是3阶泰勒级数，并且四个传感器用于孔中测量设备，则三次项可以与零坐标位置无关。在检索了第N之后，处理器1145然后接收与第N个磁场传感器相对应的输出信号2020。处理器1145然后计算第N个模型项，这通过确定所检索的第N个系数与第N个传感器信号的乘积2025。处理器1145然后将所计算的第N项加到原始电流测量总计2030。处理器1145然后确定是否所有项都已经被计算并且加到原始电流测量总计2035。如果已经计算了所有项，则处理器1145接收孔中电流测量系统驻留于其中的电导体中流动的电流的真实测量2040。例如，可以通过校准站中所使用的精确实验室设备来确定实际的测量。处理器1145然后计算校准系数K，其将原始电流测量总计与所测量的实际电流相关联2045。处理器1145然后将校准系数存储在数据存储装置中2050。校准系数可以稍后在孔中电流测量设备的运行时操作期间被使用。如果回到步骤2035处，处理器1145确定仍需要更多的模型项，则处理器1145将使项计数N递增2055。然后，处理器1145将返回到步骤2015。

在一些实施例中，如果使用多项式模型来用于沿着磁场传感器的轴的磁场分布图（profile），则可能仅仅需要和/或使用偶数阶的项。如果电导体具有关于通过孔的中心并且平行于电导体的顶表面和底表面二者的平面的镜面对称性，则可能仅仅预期沿着传感器轴的磁场分布图的奇数阶表现。仅仅奇数项的模型可以是诸如此处所给的之类的一个：

。

设立回归矩阵以用于确定对于传感器测量的系数关系可以在以下给出：

。

然后，回归可以再次如下执行：

。

d系数此处再次表示三次系数。此处，再次表示A矩阵的转置。对于以上示例，找到b和d系数二者，所获得的d系数与传感器测量确切相关，因为它使用了偶数和奇数模型项二者，如以上所描述的那样：

。

图21描绘了使用孔中电流测量设备来测量导体中的电流的示例性方法的流程图。在图21的实施例中，描述了通过使用孔中测量系统来执行运行时电流测量的方法2100。从图11中的微处理器1145的视角来描绘方法2100。处理器1145通过初始化第一测量的时间来开始示例性方法2105。然后处理器1145接收来自N个磁场传感器的输出的信号2110。处理器1145然后检索对应于N个磁场传感器的系数2115。例如，这些系数可能已经如上所述的那样被预定。处理器1145然后通过对相应系数和传感器输出值的乘积求和而计算原始电流测量2120。处理器1145然后从存储器中检索校准系数2125。校准系数可以是温度相关的。在一些实施例中，校准系数可以是温度无关的。例如，校准系数可以通过如上参照图20的方法来被确定。处理器1145然后通过将所检索的校准系数乘以所计算的原始电流测量来计算所测量的电流2130。然后处理器1145将所计算的测量电流发送到显示驱动器以用于显示在显示设备上2135。处理器1145然后将所测量的电流连同时间戳一起存储在数据存储装置中2140。处理器1145然后确定是否需要获得更多的电流测量2145。如果需要更多的电流测量，则处理器1145更新时间戳以用于即将来临的测量2150，并且返回到2110操作。如果不再需要电流测量，则方法终止。

图22描绘了执行设置/重置操作而同时提供连续的电流测量信号的示例性方法的流程图。在图22的实施例中，描述了方法2200，其用于在一对AMR传感器上执行设置/重置操作，而同时使用另一对AMR传感器的输出来用于连续电流测量。从图11中的微处理器1145的视角描绘方法2200。方法开始于处理器1145初始化将对其执行设置/重置操作的AMR传感器对和时间戳二者2205。处理器1145然后将检索在其期间AMR传感器对将被禁用的增量时间窗长度2210。处理器1145然后向快速模拟复用器发送信号以选择将不受设置/重置操作干扰的传感器对2215。所选择的对然后可以在另一对的设置/重置操作期间提供连续的电流测量。处理器1145然后发送信号以禁用将对其执行设置/重置操作的传感器的输出2220。通过禁用传感器输出，正常情况下接收那些输出的电路可以不受设置/重置操作所干扰。处理器1145然后发送命令以用于设置/重置模块来在需要操作的传感器对上执行设置或重置操作2225。处理器1145然后确定针对干扰的时间窗是否已经过去了2230。如果预定的干扰时间窗尚未完成或过去，则处理器保持在该步骤处并且等待干扰安定下来。然而，如果时间窗已经过去了，则处理器1145然后发送信号来再次启用在其上已经执行了设置或重置操作的传感器的输出2235。处理器1145然后通过使用两对传感器的所有四个传感器而执行电流的运行时测量2240。例如，这样的操作可以如同参照图21在运行时方法2100中所描述的那个。处理器1145然后来回切换（toggle）设置/重置参数，使得如果先前的操作是设置操作，则即将来临的操作将是重置操作，并且反之亦然2245。处理器1145然后确定传感器是否已经完成了设置操作和重置操作二者2250。如果传感器还必须使设置和重置操作二者在其上执行，则处理器1145返回到步骤2220。然而，如果传感器已经使得设置和重置操作二者都被执行了，则处理器1145来回切换将接收下一个设置或重置操作的传感器对2255。以此方式，更替的传感器对可以被选择用于执行连续的电流测量而同时另一对在接收设置/重置操作。

在一些实施例中，例如在上述示例性方法2000、2100和2200中由处理器1145所接收的磁场传感器的输出信号可以是表示磁场强度和/或极性的信号。在一些实施例中，磁场传感器的输出信号可以表示磁场的梯度。例如，一些示例性磁场传感器可以具有一对间隔开的场感测设备。一些这样的磁场传感器的输出可以表示例如在场感测设备对中每一个之间的差异。

尽管已经参考各图描述了各种实施例，但是其它实施例是可能的。例如，可以使用各种孔形状。每个孔形状可以导致在孔定位和磁场测量之间的不同函数关系。在一些实施例中，可以使用空腔，其可以是不完全通过导体的孔。在一些实施例中，可以使用正方形的孔。在一些实施例中，传感器阵列可以有意位于孔内要么在孔方向上要么在横向横截方向上要么这二者上的偏心处。在一些实施例中，传感器的数目可以多于四个。例如，在示例性的实施例中，可以使用十六个磁场传感器。在一些实施例中，传感器可以全部制造在一个硅管芯上。在一些实施例中，每个传感器可以是分立的。传感器可以装配在电路板上。在各种实施例中，微控制器可以执行信号处理。在一些实施例中，信号处理可以使用模拟电路来执行。一些实施例可以包括定心固定设备，其可以将传感器阵列在孔内定于中心。

其它实施例可以包括位于电流传感器附近的温度传感器。温度传感器可以被使用以补偿电流传感器的温度敏感性。在一些实施例中，反馈电流中的变化可以引起温度增加。以上示出的计算和方程可以完全用例如算术单元来执行，或者用查找表来帮助。一些实施例可以包括校准特征。例如，如果传感器输出取决于孔附近的电流导体的确切尺寸，那么那些尺寸可以由用户利用卡尺来测量并且在信号处理器接口中被录入。信号处理器可以例如基于这些录入的值来计算传感器的正确输出。

各种示例性实施例可以包括传感器的两个子集以用于提供基本上连续的电流测量而同时准许在传感器的单个子集上的周期性干扰产生操作。例如，示例性的电流测量系统可以具有两个子集，每个子集包括两个磁场传感器。包含三个、四个或任何合理数目的传感器的子集可以是可能的。在一些实施例中，子集可以是彼此互斥的。在一些实施例中，子集可以重叠。例如，电流测量系统可以包括六个传感器，其被划分成各自四个传感器的三个重叠的组。例如，可以在两个传感器上执行干扰产生操作，而同时四个传感器的互补组提供精确的电流测量。在另一示例中，五个传感器可以被划分成四个传感器的五个重叠的组。上述系数确定然后可以确定适当的系数以供传感器的每个子集来使用。在示例性的实施例中，电流测量系统可以包括各自四个传感器的两个互斥子集。例如，每组可以与另一组相交指。具有大量传感器（例如四个或更多）的传感器组可以有利地精确测量电流，甚至在影响传感器的互补子集的瞬态干扰事件期间。

实施例的一些方面可以实现为计算机系统。例如，各种实现方式可以包括数字和/或模拟电路、计算机硬件、其它传感器（例如温度传感器）、固件、软件或其组合。装置元件可以实现在计算机程序产品中，所述计算机程序产品有形地体现在信息载体中，例如体现在机器可读存储设备中，以供可编程处理器来执行；并且方法可以由可编程处理器来执行，所述可编程处理器执行指令程序以通过在输入数据上进行操作并且生成输出来执行各种实施例的功能。一些实施例可以有利地实现在一个或多个计算机程序中，所述计算机程序在可编程的系统上可执行，所述可编程的系统包括被耦合以从数据存储系统接收数据和指令并且向数据存储系统传输数据和指令的至少一个可编程处理器、至少一个输入设备和/或至少一个输出设备。计算机程序是可以在计算机中直接或间接被使用以执行某个活动或带来某个结果的指令集。计算机程序可以以任何形式的编程语言来编写，包括编译或解译的语言，并且它可以以任何形式被部署，包括作为独立的程序或作为模块、组件、子例程或适合于在计算环境中使用的其它单元。

用于执行指令程序的合适处理器作为示例而非限制地包括通用和专用微处理器二者，其可以包括任何种类的计算机的单个处理器或多个处理器之一。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或二者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器。适合于有形地体现计算机程序指令和数据的存储设备包括所有形式的非易失性存储器，作为示例包括半导体存储器设备，诸如EPROM、EEPROM、以及闪速存储器设备；磁盘，诸如内部硬盘和可移除盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由ASIC（专用集成电路）补充或被并入在ASIC中。在一些实施例中，处理器和构件可以例如由诸如FPGA的硬件可编程设备补充或并入在其中。

在一些实现方式中，每个系统可以被编程有相同或类似的信息和/或用易失性和/或非易失性存储器中所存储的基本上相同的信息来初始化。例如，一个数据接口可以被配置成当耦合到适当的主机设备、诸如台式计算机或服务器时执行自动配置、自动下载和/或自动更新功能。

在一些实现方式中，一个或多个用户接口特征可以定制配置成执行特定功能。示例性的实施例可以实现在包括图形用户接口和/或因特网浏览器的计算机系统中。为了提供与用户的交互，一些实现方式可以实现在计算机上，所述计算机具有用于向用户显示信息的显示设备、诸如LCD（液晶显示器）监视器、键盘和定点设备，诸如鼠标或跟踪球，用户可以通过其来向计算机提供输入。

在各种实现方式中，系统可以通过使用合适的通信方法、设备和技术来进行通信。例如，系统可以通过使用点对点通信来与兼容的设备（例如能够向和/或自系统传递数据的设备）通信，在所述点对点通信中，消息在专用物理链路（例如光纤链路、点对点接线、菊花链）上直接从源输送到接收器。系统的组件可以通过任何形式或介质的模拟或数字数据通信来交换信息，包括通信网络上基于分组的消息。通信网络的示例包括例如LAN（局域网）、WAN（广域网）、MAN（城域网）、无线和/或光学网络以及形成因特网的计算机和网络。其它实现方式可以通过向经由通信网络而耦合在一起的所有或基本上所有设备广播来输送消息，例如通过使用全向射频（RF）信号。仍其它的实现方式可以输送由高定向性所表征的消息，诸如使用定向（即，窄波束）天线所传输的RF信号或可以可选地与聚焦光学器件一起使用的红外信号。仍其它的实现方式是可能的，其使用适当的接口和协议，作为示例并且不意图是限制性的诸如USB 2.0、火线、ATA/IDE、RS-232、RS-422、RS-485、802.11 a/b/g/n、Wi-Fi、以太网、IrDA、FDDI（光纤分布式数据接口）、令牌环网络、或基于频分、时分或码分的复用技术。一些实现方式可以可选地并入特征，诸如针对数据完整性的误差检查和校正（ECC），或安全措施，诸如加密（例如WEP）和密码保护。

已经描述了许多实现方式。然而，将理解的是，可以做出各种修改。例如，如果所公开的技术的步骤以不同的顺序执行，或如果所公开的系统的组件以不同的方式组合，或如果组件被补充有其它组件，则可以实现有利的结果。因此，其它实现方式被预期或处于以下权利要求的范围内。