磁场传感器装置及测量外部磁场的方法与流程

本公开总体上涉及磁场传感器，并且尤其是涉及安全关键应用中的磁场传感器的冗余设计。

背景技术：

大量的车辆、工业和消费应用依赖于磁场传感器或磁传感器。属于这种应用的实例的有速度检测应用，例如，轮速检测、传动速度检测、曲轴和凸轮轴检测。具有轮速传感器的集成电路(ic；ic＝integratedcircuit)可用于测量每个车轮的速度，并探测在制动期间车轮是否被锁定(abs)。该测量可用作汽车的电子稳定程序(esp＝electronicstabilityprogram)的基本输入信号。磁角度传感器和线性霍尔传感器例如也可用于测量转向角和转向扭矩。将霍尔检测元件和磁阻检测元件用于单片集成磁传感器是公知的。

特别是对于安全关键的应用，需要高度可靠地设计磁传感器。

技术实现要素：

针对这种需要，考虑根据独立权利要求所述的磁场传感器装置和用于测量外部磁场的方法。有利的改进方案是从属权利要求的主题。

根据第一方面，本公开提出了一种磁场传感器装置。其具有传感器壳体。在该传感器壳体中布置有第一传感器芯片，其具有集成的第一差分磁场传感器电路。在传感器壳体中还布置有分开的第二传感器芯片，其具有集成的第二差分磁场传感器电路。

在一些实施例中，第一和第二传感器芯片(或传感器ic)可以分别被理解为半导体晶圆的未封装件，即单独的裸片，它们一起放置到共同的传感器壳体中。

第一和第二传感器芯片分布具有至少两个传感器元件，以便可以形成差分信号。也可以有以下实施例，其中每个传感器芯片具有多于两个传感器元件，例如当还要识别旋转方向时。

也就是说，提出了一种冗余设计，其中在一个传感器壳体(通常也称为芯片封装或封装)中设置有至少两个差分磁传感器。从外面看，所提出的磁场传感器装置可以与仅具有一个差分磁传感器的常规传感器封装的外表一样。因此，至少一些实施方式可以以传统方式安装和连接例如在车辆中。

如上所述，涉及在共同的壳体中具有至少两个冗余的传感器芯片的设计方案。因此，第一和第二传感器芯片可以被设计用于测量同一外部磁场，在一些应用中，该外部磁场能够例如借助磁编码器(例如有源或无源传感器轮)来生成或者被影响。

在一些实施例中，第一传感器芯片和第二传感器芯片在传感器壳体内布置在公共的引线框(连接框架)上。在此，存在各种可能的实施方式。

例如，第一传感器芯片可以布置在公共的引线框的上侧上，并且第二传感器芯片可以布置在公共的引线框的下侧上。该变体至少在水平或横向方向上需要与仅具有一个差分磁传感器的常规传感器封装基本相同的构造空间，从而这种磁场传感器装置在壳体尺寸上与常规传感器封装区别很小。在第一和第二传感器芯片的这种相对布置的情况下，在一些应用中能够有利的是，在第一传感器芯片相对于第二传感器芯片具有反向的差分极性时。由此，由第一和第二传感器芯片响应于外部磁场而产生的输出信号能够看起来基本相同(在磁场传感器装置正常工作时)。

在一些实施例中，第一传感器芯片和第二传感器芯片可以相对于彼此横向错位(在由引线框限定的平面中的错位)地布置在传感器壳体之内。由此，与仅具有一个差分磁传感器的常规传感器封装相比，除了冗余之外，还可以改进角分辨率。横向错位的传感器芯片可以位于公共的引线框的不同侧上或在同一侧上。

在磁场传感器装置的替代实施方式中，第一和第二传感器芯片也可以并排地布置在公共的引线框的同一侧上，这尽管增加了横向方向上的尺寸，但是与仅具有一个差分磁传感器的常规传感器封装相比可以显著提高分辨率。

在一些实施例中，传感器壳体具有至少两个端口，以为第一和/或第二传感器芯片提供至少一个供电信号端口(用于供应电流或电压)和至少一个接地端口。

根据一些实施方式，可以经由公共的供应信号端口来为传感器壳体中的至少两个传感器芯片供应公共的供电信号(电流或电压)。因此，根据一些实施方式，磁场传感器装置以如下方式配置，使得第一和第二传感器芯片共享公共的供电信号端口。替代地，对于至少两个传感器芯片也可以使用分开的供电信号端口以用于分开的供电信号。

类似内容同样适用于至少一个接地端口。因此，根据一些实施方式，传感器壳体中的至少两个传感器芯片可以连接到公共的接地端口。根据一些实施方式，磁场传感器装置配置为，使得第一和第二传感器芯片共享至少一个公共的接地端口。替代地，对于至少两个传感器芯片也可以使用分开的接地端口。

根据一些实施例，传感器壳体包括至少四个端口，以便为第一和第二传感器芯片提供电独立的供应信号端口和接地端口。在此，为了传感器芯片的电去耦，传感器芯片中的至少一个可以布置成与公共的引线框电绝缘。

在磁场传感器装置的一些实施方式中，传感器壳体可以具有用于第一和第二传感器芯片的输出信号的公共输出端。此时，该公共输出端可以——如在具有仅一个差分磁传感器的常规传感器封装中一样——例如与控制设备(诸如ecu(电子控制单元))耦合。因此，第一和第二差分磁场传感器电路或相应的传感器芯片可以被设计用于根据所测量的磁场分别在公共输出处提供输出信号。

根据一些实施例，第一和第二差分磁场传感器电路或相应的传感器芯片可以被设计为，根据同一脉冲协议来提供它们的相应的输出信号，该脉冲协议可以提供数字的或模拟的输出脉冲。例如，差分磁场传感器电路可以在相应测量的磁场的上升边沿和/或下降边沿处相应地产生信号脉冲，从而可以在公共输出端处测量这两个差分磁场传感器电路的该信号脉冲。信号脉冲可以是二进制(高/低)或也可以具有几个(>2)可能的幅度状态。非重要地，信息可以包含边沿的可怀疑的时间位置。

根据一些实施例，集成的第一差分磁场传感器电路可以设计为，在所测量的磁场的上升边沿处产生第一输出脉冲。集成的第二差分磁场传感器电路可以设计为，在所测量的磁场的下降边沿处产生第二输出脉冲。当然，也可以设想与之相反的情况。同样，这两个集成的差分磁场传感器电路在所测量的磁场的相同边沿(上升和/或下降)处产生它们的输出脉冲也是可能的。

在一些实施例中，第一和第二传感器芯片基于相同的磁场传感器技术。已知的磁场传感器技术例如是霍尔传感器或基于amr(各向异性磁阻效应)、gmr(giantmagneto-resistance，巨磁阻)，或tmr效应(tmr＝(tunnelmagneto-resistance，隧道磁阻)的磁阻传感器。替代地，第一传感器芯片还可以基于与第二传感器芯片不同的磁场传感器技术。例如，一个可以是霍尔传感器而另一个可以是磁阻传感器。或者，一个可以基于第一磁阻技术(例如amr)，而第二个基于另一磁阻技术(例如gmr)。

根据本公开的另一方面，提出了一种系统，包括：磁场传感器装置，该磁场传感器装置具有布置在公共的传感器壳体中的第一传感器芯片和布置在公共的传感器壳体中的第二传感器芯片，该第一传感器芯片具有集成的第一差分磁场传感器电路，该第二传感器芯片具有集成的第二差分磁场传感器电路。此外，传感器壳体具有至少一个输出信号端口，用于第一和第二传感器芯片的与外部磁场相关的输出信号。系统还包括控制设备，控制设备与磁场传感器装置的至少一个输出信号端口耦合，该控制设备例如是机动车的ecu。至少一个输出信号端口可以是这两个传感器芯片公共的输出信号端口或分开的输出信号端口。

根据一些实施例，磁场传感器装置被设计用于经由至少一个输出信号端口来输出第一和第二传感器芯片的与外部磁场相关的信号脉冲。例如，在公共输出信号端口处可以实现输出电压或输出电流在“低”(7ma)与“高”(14ma)之间的交替。

根据又另一个方面，提出一种用于测量外部磁场的方法，包括：

响应于外部磁场，利用布置在公共的传感器壳体中的第一传感器芯片产生第一输出信号分量，第一传感器芯片具有集成的第一差分磁场传感器电路，

响应于外部磁场，利用布置在公共的传感器壳体中的第二传感器芯片产生第二输出信号分量，第二传感器芯片具有集成的第二差分磁场传感器电路，和

经由传感器壳体的至少一个输出信号端口来输出第一和第二输出信号分量。

根据一些实施例，如上所述，外部磁场可以借助于与两个传感器芯片对应的磁编码器来产生。

附图说明

下面参考附图仅示例地详细解释设备和/或方法的一些实例。其示出：

图1是增量磁场检测的实例；

图2是所测量的磁场的阈值，在其交叉处触发输出脉冲；

图3是差分磁传感器的框图，具有三个传感器元件和调制电流；

图4是具有两个差分磁传感器芯片的传感器封装的第一实施例；

图5a、b是图4的传感器封装的输出信号的边沿和脉冲协议；

图6是具有两个差分磁传感器芯片的传感器封装的第二实施例；

图7a、b是图5的传感器封装的输出信号的边沿和脉冲协议；

图8是具有两个差分磁传感器芯片的传感器封装的第三实施例；

图9是具有三个传感器元件和调制电压的差分磁传感器的框图；

图10是具有两个差分磁传感器芯片的传感器封装的第四实施例；

图11是根据图10的传感器封装的边沿协议；

图12是具有横向错位的两个差分磁传感器芯片的传感器封装的第五实施例；

图13a、b是图12的传感器封装的输出信号的边沿和脉冲协议；

图14是具有横向错位的两个差分磁传感器芯片的传感器封装的第六实施例；

图15是由具有两个磁传感器芯片和控制设备的传感器封装构成的系统；和

图16是用于测量外部磁场的方法的流程图。

具体实施方式

现在,参考附图更详细地描述各种实例，在附图中示出了一些实例。在附图中，为了清楚起见，可夸大线、层和/或区域的强度。

进一步的实例适合于各种修改方案和替代形式，而它们的相应的一些特定实例在图中示出并且在下面详细描述。然而，该详细描述并不将进一步的实例限制于所描述的特定形式。进一步的实例可以涵盖落入本公开范围内的所有修改、等同物和替代物。在对附图的全部描述中，相同的附图标记指代相同或相似的元件，这些元件在比较的情况下可以相同或以修改的形式实施，同时它们提供相同或相似的功能。

应当理解，当一个元件被称为与另一个元件“连接”或“耦合”时，这些元件可以直接连接或耦合，或者经由一个或多个中间元件连接或耦合。当使用“或”来组合两个元件a和b时，应理解这公开了所有可能的组合，即仅a、仅b以及a和b。用于相同组合的替代表述是“a和b中的至少一个”。这同样适用于超过2个元件的组合。

在此用于描述特定实例的术语不应对进一步的实例进行限制。当使用单数形式(例如“一个”和“这个、那个”)以及使用仅一个单个元件而没有明确或隐含地作为强制性限定时，进一步的实例也可以使用多个元件，以便实现相同的功能。当下面将功能描述为使用多个元件实现时，进一步的实例可以使用单个元件或单个处理实体来实现相同的功能。还应理解，术语“包括”、“包含”、“具有”和/或“含有”在使用时表明存在所给出的特征、整数、步骤、操作、过程、元件、组件和/或这些所构成的组，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、过程、元件、组件和/或这些所构成的组。

除非另有定义，否则所有术语(包括技术和科学术语)在本文中以其在实例所属领域中的常规含义使用。

磁场传感器例如在增量速度测量和位置测量中被广泛使用。它们探测在由自移动的编码器(例如传感器轮)引起的磁场中的变化。有两种磁编码器。第一种是有源编码器，其包括被不同地极化的磁极。在这种情况下，在编码器的上游放置增量速度传感器并探测所测量到的磁场是否改变其极性。在这种情况下，它产生表示磁极已经经过的输出信号。另一个替代方案是无源编码器(通常是齿轮或由铁磁材料制成的盘，具有在磁场传感器的上游从旁绕过的孔)，其使磁场(例如反偏置磁场back-bias)偏转。变化可通过探测切换点的交叉点来测量出，切换点位于磁场的最小和最大之间。

所提到的原理(有源编码器，无源编码器)在图1中对置地示出。

在图1的左侧实例中，使用差分磁传感器100，以探测可旋转地移动的铁磁齿轮或传动器轮(无源传感器轮)110的位置和/或速度。磁传感器100包括反偏置磁铁102，用于产生受移动的传感器轮(例如传动器轮)110影响的偏置磁场(bias-magnetfeldes)。此外，磁传感器100包括第一和第二磁传感器元件114-1、114-2，用于检测由传感器轮110导致的偏置磁场的变化(感测，捕获)。磁传感器元件的实例是霍尔传感器或磁阻传感器元件。可选的(未示出的)信号处理电路可以进一步处理由磁传感器元件114-1、114-2提供的信号。由于磁传感器元件114-1、114-2的不同结构，还可以探测传动器轮110的旋转方向，例如基于第一和第二磁传感器元件114-1、114-2的信号之间的相位差。磁传感器110的输出信号可以输送给例如车辆的电子控制单元(ecu；ecu＝电子控制单元)。

用于磁增量速度/位置检测的不同结构在图1中右侧示出。在该实例中，磁传感器100用于探测可旋转地移动的磁编码器轮(磁极轮，主动传感器轮)120的位置和速度，磁编码器轮具有在周向方向上交替的磁极。反偏置磁铁在此是不需要的。

图1的实例例如能够应用于车辆应用中，包括角度检测应用或速度检测应用，例如轮速检测、传动速度检测、曲轴和凸轮轴检测。

通常，磁传感器100自我校准，这需要等待直到外部磁场移动经过最大值和最小值为止。在此，可以定义磁场阈值，在磁场阈值处传感器提供输出信号。这在图2中原理上示出。

图2示出了通过传感器轮产生或影响外部磁场的基本流程。通过传感器轮的旋转，磁场强度具有周期曲线200，其具有最大值202和最小值204。在最大值202和最小值204之间，可以定义磁场阈值206，传感器在该磁场阈值处以输出信号脉冲作出反应。通常，基于对磁场信号的最大值和最小值的检测并基于根据这些测量对阈值进行的设定来调整阈值。在图2中，阈值例如处于最小值204和最大值202之间幅度的50％。当然，其他固定的或可变的阈值，如75％，也同样可行。该算法确保了切换点始终保持在信号快速变化的区域中，并确保实现良好的抖动表现。当传感器100要在自校准完成之前提供有效信号时，其可以利用起始值校准，起始值例如存储在eeprom中，然而，这需要大量花费来在所有发生影响的过程中实现准确性，包括信号处理、校准、封装和磁切换。

在一些增量速度传感器中，可以附加地将第三磁场传感器元件放置在两个差分传感器元件114-1、114-2之间的中心。该第三传感器元件允许探测旋转方向。具有三个磁场传感器元件的差分磁场传感器电路300的示意性结构在图3中示出。

差分磁场传感器电路300具有第一磁场传感器元件302-l、第二磁场传感器元件302-r，和在第一和第二磁场传感器元件之间居中的第三磁场传感器元件302-c。磁场传感器元件探测外部磁场，例如由有源或无源传感器轮进行探测。第一差分器304-1基于来自第一和第二磁场传感器元件302-l和302-r的测量信号而得出第一差分信号306-1。第二差分器304-2基于所有三个磁场传感器元件302-l、302-r和302-c的测量信号而得出第二差分信号306-2。从第二差分信号306-2可以得出旋转方向(参见附图标记308)。必要时，可以将偏移值310添加到第一差分信号306-1上。然后，所得到的和信号312可以输送给阈值比较314。根据阈值比较314，调制输出电流316。后者可以例如采用7ma(低)或14ma(高)的值。调制的输出电流可以例如输送给图3中未示出的控制设备(例如ecu)，以进一步评估。

对于编码器或者传感器轮快速旋转的情况，传感器302-l、302-r、302-c的表现就足够了，例如对于abs和esp中的应用。但是针对车辆的缓慢移动的新应用，例如上山辅助，应该探测车辆的小于两个相邻的阈值交叉点之间的距离的移动。对于这些应用，会期望例如1°范围内的分辨率，而对于使用具有60个极或齿的编码器的情况，差分磁场传感器电路300的信号或电流脉冲相应表示6°的步长。因此，期望中间步骤。

asil级别(asil:automotivesafetyintegritylevel汽车安全完整性等级)从a(最低)到d(最高))，并且在系统级别上进行定义并分解为组件级别。abs是asild系统，并且对传感器所推导出的要求是asilb(d)(即从d推导出b，这会对开发过程产生一些额外的要求)。除了被用于探测旋转方向以外，达到asilb的新abs传感器使用了用于方向探测的中间传感器302-c作为冗余信息，其允许决定差分信号是否可靠。该安全措施局限于在磁测量期间出现的诊断错误，并且不能诊断任何类型的有误的信号处理。

为了解决所提及的问题中的至少一些，本公开提出了使用冗余的传感器系统，其在一个公共的壳体中具有至少两个传感器芯片，并且例如在ecu层面上实施测试机制。

为此，图4示出根据本公开的磁场传感器装置400的第一实例。从上部的示意侧视图，可以识别出，磁场传感器装置400具有传感器壳体或者封装410。在传感器壳体410中，布置有第一传感器芯片420-1。第一传感器芯片420-1包括集成的第一差分磁场传感器电路，其具有至少一个第一和第二传感器元件s1和s2。这两个传感器元件s1和s2可以以与传感器轮的齿距或极间距(pitch)对应的距离d来布置。可选地，可以在传感器元件s1和s2之间居中地设置有第三传感器元件sc。在传感器壳体410中，还布置有单独的第二传感器芯片420-2。第二传感器芯片420-1包括集成的第二差分磁场传感器电路，其具有至少一个第一和第二传感器元件s1和s2。可选地，也可以在第二传感器芯片420-2的传感器元件s1和s2之间居中地设置第三传感器元件sc。

传感器元件s1、s2、sc分别可以是霍尔传感器或磁阻传感器。在一些实例中，这两个传感器芯片420-1、420-2可以是构造相同的并且基于相同的传感器技术。但是在其他实例中，这两个传感器芯片420-1、420-2也可以是不同的并且基于不同的传感器技术，在该情况下这还可以进一步增加相互控制并因此增加可靠性。

如图4中示意性所示，第一传感器芯片420-1和第二传感器芯片420-2可以布置在传感器壳体410内的公共的引线框430上。在该实例中，第一传感器芯片420-1位于引线框430的上侧。与此相对，第二传感器芯片420-2翻转地位于引线框430的下侧，以使得在此第二传感器芯片的420-2的这两个传感器元件s1和s2相对于第一传感器芯片420-1左右颠倒地布置。因此，上传感器芯片420-1的s1位于下传感器芯片420-2的s2上方。相应地，上传感器芯片420-1的s2在下传感器芯片420-2的s1上方。在该实例中，这两个传感器芯片420-1、420-2在横向方向也即水平方向上的错位不存在或不显著。

图4的下部示出了引线框430的前侧或上侧(左)和后侧或底侧(右)的示意性俯视图。在该实例中，引线框430或者传感器壳体410具有三个端口：对于第一传感器芯片420-1的第一供电信号端口440-1，对于第二传感器芯片420-2的第二供电信号端口440-2，和对于这两个传感器芯片420-1、402-2的公共接地端口。也即，在该实例中，这两个传感器芯片共享接地端口440-3。

这两个传感器芯片420-1、420-2中的每个都提供输出信号(电流或电压)。对于图4中所示的实例，这两个输出信号可以分别经由调制信号(电流或电压)在相应的供应信号端口和接地端口之间被接收。因此，在端口440-1和接地端口440-3之间可以获得第一传感器芯片420-1的输出信号，在端口440-2和接地端口440-3之间可以获得第二传感器芯片420-2的输出信号。在此，其可以是调制的电压或电流，它们具有两个或多个电平。因此可以分接出单独的输出信号。中间传感器sc分别可选地用于方向探测，如在常规传感器中那样。

根据一些实施例，这两个传感器芯片420-1、420-2可以设计用于根据相同的脉冲协议来提供它们的相应的输出信号(例如调制电流)。由此可以使得例如在ecu中的评估变的容易。这将在下面参考图5a和5b进行解释。

图5a的示例性信号图示出了边沿协议，其中例如，所测量的外部磁场的每个过零点对传感器芯片420-1、420-2的输出进行切换。根据图5a的实例，第一传感器芯片420-1的输出(在此其输出信号由s1表示)在测量到正的b场510时提供具有“高”电平(例如14ma)的输出信号520a，并且在测量到负的b场510时，提供具有“低”电平(例如7ma)的输出信号520a。对于引线框430的下侧上的第二传感器芯片420-2(在此，其输出信号由s2表示)，可以或者完全一致地表现(如果它对于反向的极性被编程)，或者完全反向(例如具有与传感器芯片420-1相同的极性时)。如下面要阐述的，当第二传感器芯片420-2具有与第一传感器芯片420-1相反的差分极性并且相应的输出信号因此表现为一致时，这两个输出信号可以有利地组合成共同的输出信号。

图5b示出了替代脉冲协议，其中，每个传感器芯片420-1、420-2提供用于所定义的边沿的磁场过零点的脉冲。在图5b的实例中，传感器芯片420-1针对在上升边沿处的磁场过零点提供脉冲，相反，传感器芯片420-1针对在下降边沿处的磁场过零点的提供脉冲。换言之，第一传感器芯片420-1或者第一差分磁场传感器电路可以设计用于在所测量的磁场有上升边沿时产生第一输出脉冲。第二传感器芯片420-2或第二差分磁场传感器电路可以设计为在所测量的磁场有下降边沿时产生第二输出脉冲。当然也可以设想反向操作。与常规装置相比，利用这种配置可以在预先定义的时间段中将双倍之多的脉冲传递到例如控制设备处。然后，控制设备可以通过评估依次连续的且属于不同传感器芯片的信号脉冲来识别磁场传感器装置400的可能误差。应当提及的是，这两个传感器芯片420-1、420-2也能够分别在所测量的磁场有上升和下降边沿时提供输出脉冲，这甚至可以提高(角)分辨率。

如图5b中所示，在脉冲协议的一些实例中，用于pwm编码(pwm＝脉宽调制)的脉冲长度可以用作附加信息(诸如方向信息或内插位置)，或者其可以附加有数字报文(例如，像ak协议中的一些曼彻斯特调制的比特)。然而，如果第一和第二传感器芯片420-1、420-2的脉冲经由公共的输出或者公共线路来传输，则该报文应保持短于用于传感器的实际脉冲间距的一半，以避免与用于另一个传感器的脉冲或协议冲突。

图6示出了根据本公开的磁场传感器装置的另一实例600，其与图4的实例的区别主要在于壳体端口数量不同。在图4的实例中设置有三个端口，在这些端口处可以分接出单独的输出信号，而在图6的实例中只设置有两个端口440-1(用于供应电压vdd)和440-3(用于接地)。也就是说，两个传感器芯片420-1、420-2在此被一起供电。此外，由于这种配置，也仅存在一个公共输出端，如下面参考图7a、b所述。图6的具有2引脚壳体的实例特别适合于电流调制的通信。在这种情况下，两个传感器芯片420-1、420-2的供电并联连接，并且输出信号是两个调制电流的总和。

图7a再次示出了边沿协议，其中，所测量的外部磁场的每个过零点对传感器芯片420-1、420-2的输出进行切换。当第二传感器芯片420-2具有相对于第一传感器芯片420-1反向的差分极性并且相应的输出电流因此基本上表现相同时，这两个输出端可以加和成共同的输出电流。然后，该共同的输出电流例如可以采取两种电流水平14ma和28ma，或者通过适当的接线也可以采取常规的7ma和14ma。所连接的控制设备可以通过对相加后的共同的输出电流进行评估来识别出磁场传感器装置600的可能误差，例如由于不可信的信号水平而引起。由于制造公差、磁场中的不同位置和芯片定位时的不准确性，切换事件可能看起来不一定是精确同步的，并且电流信号的总和可能提供阶梯形信号。

图7b再次示出了替代脉冲协议，其中，每个传感器芯片420-1、420-2针对所定义的边沿的磁场过零点的提供脉冲。在图7b的实例中，传感器芯片420-1针对在上升边沿处的磁场过零点提供脉冲，相反，传感器芯片420-1针对在下降边沿处的磁场过零点提供脉冲。利用这种配置，与常规的2引脚壳体相比，可以传递双倍之多的电流脉冲。然后，控制设备可以通过对依次连续的且属于不同传感器芯片的信号脉冲进行评估来识别磁场传感器装置600的可能误差。

图8示出了根据本公开的另一个实施例。其中示出的磁场传感器装置800与先前描述的实例的区别一方面在于端口数量。在此，传感器壳体410具有至少四个端口，以便为第一和第二传感器芯片420-1、420-2提供单独的供电信号端口和接地端口。传感器芯片420-1在此分配有端口440-1(vdd1)和440-3(地1)，传感器芯片420-2分配有端口440-2(vdd2)和440-4(地2)。因此，在该实施方式中也可以设置单独的输出端。另一个区别在于，绝缘层805布置在引线框430和下传感器芯片420-2之间，以避免这两个传感器芯片420-1、420-2之间的任何电接触。这可以有助于这两个传感器在电耦合效应方面的独立性。

在此所介绍的冗余设计也可以用于在应用集电极开路或漏极开路的下拉开关的情况下的传感器，而不是电流调制下的传感器。这样的传感器的框图在图9中示出。它与图3的区别主要在于，使用开关916替代调制的电流源316。在这种情况下，所使用的传感器壳体410可以具有附加的漏极开路(od)端口440-2。在壳体具有三个连接引脚的示例性情况下，如在图10中示意性示出那样，这两个传感器芯片420-1、420-2可以并联地供电经由端口440-1(vdd)、440-3(gnd)，并且漏极开路开关916可以在同一线路440-2上工作。

对于图10的实施例的示例性信号协议在图11中示出，其中例如所测量的外部磁场的每个过零点对传感器芯片420-1、420-2的od输出端进行切换。在两个并联的漏极开路开关并且它们在相同的线路上以上拉方式工作的情况下，组合的信号导致了下拉的布线的“或”功能。

每个前面所示的磁场传感器装置例如也可以以两个传感芯片420-1、420-2之间的半个间距的错位来实现。换言之，第一传感器芯片420-1和第二传感器芯片420-2也可以利用相对彼此的横向错位布置在传感器壳体410之内。

在图12中示出了与图4类似、但在两个传感器芯片之间具有横向错位的实施方式。与图4的区别主要在于两个传感器芯片420-1和420-2的横向错位，该横向错位例如可以是半间距(齿距)d/2，从而下传感器芯片420-2的传感器元件s2布置在上传感器芯片420-1的(可选的)中央第三传感器元件sc下方，并且下传感器芯片420-2的(可选的)中央第三传感器元件sc布置在上传感器芯片420-1的第二传感器元件s2下方。

两个传感器芯片420-1、420-2的横向错位的实施方案可以提供以下优点。首先，(角)分辨率可以提高2倍。另外，取决于传感器芯片420-1、420-2的这两个输出信号的正的或负的相移，可以在外部实现方向探测。这允许从两个传感器420-1、420-2中移除可选的中心位置传感器和方向电路装置308，这进而又能够引起面积和成本节约。备选地，外部的方向探测可以作为附加的安全措施而被实施，由此可以提高功能可靠性的诊断覆盖范围。

图13a的示例性信号图示出了一个边沿协议，其中，再次指出，由传感器芯片420-1、420-2分别测量的外部磁场的每个过零点对传感器芯片420-1、420-2的输出端进行切换。由于横向错位，使得传感器芯片420-1、420-2分别“看到”略微不同的磁场。根据图13a的实例，第一传感器芯片420-1的输出(在此，输出信号由s1表示)在测量到正的b场510时，提供具有“高”电平(例如14ma)的输出信号，并且在测量到负的b场时，提供具有“低”电平(例如7ma)的输出信号。对于在引线框430的下侧的横向推移的第二传感器芯片420-2，可以或者完全一致地表现(如果它对于反向的极性被编程)，或者完全反向(例如具有与传感器芯片420-1相同的极性时)。

图13b示出了替代脉冲协议，其中，每个传感器芯片420-1、420-2提供用于所定义的边沿的磁场过零点的脉冲。在图13b的实例中，传感器芯片420-1针对在上升边沿处的磁场过零点提供脉冲。在该实例中，同样，横向错位的传感器芯片420-2针对在上升边沿处的磁场过零点提供脉冲。与常规装置相比，利用这种配置可以提高角分辨率。另外，控制设备可以通过对依次连续的且属于不同传感器芯片的信号脉冲进行评估来识别磁场传感器装置1200的可能误差。本领域技术人员会直接意识到，传感器芯片420-1、420-2还可以被配置为在相应的所测量的磁场有上升和下降边沿时都提供信号脉冲。

虽然上文中专注于这样的实施例，即，第一传感器芯片420-1布置在公共的引线框430的上侧并且第二传感器芯片420-2布置在公共的引线框430的下侧，但还提出了以下实施例，其中这两个芯片都固定在引线框430的同一侧上。这种具有与图4中类似的端口的变体在图14中示意性地示出。在磁场传感器装置1400中，第一传感器芯片420-1和第二传感器芯片420-2并排布置在公共的引线框430的同一侧。然而这种布置需要增加壳体尺寸，其在水平方向上与壳体的在常规应用中常见的几乎标准的尺寸相比大概翻倍。但有利的是，该冗余在磁回路上得到扩展，在此意义下，这两个传感器芯片420-1、420-2监控传感器轮的不同极对，并且完全落在说明书的范畴内的是，铁磁颗粒附着在极轮处并使相关极对的磁场短路。

上述各种实施例涉及壳体中的冗余传感器系统。测试机制可以例如在ecu层面上实现。为此，图15示出了系统1500，其具有带有两个传感器芯片的、根据本公开的磁场传感器装置1505。磁场传感器装置1505包括：布置在公共的传感器壳体1510中的第一传感器芯片1520-1，其具有集成的第一差分磁场传感器电路；和布置在公共的传感器壳体1510中的第二传感器芯片1520-2，其具有集成的第二差分磁场传感器电路。磁场传感器装置1505或壳体1510包括至少一个输出信号端口1540，用于第一和第二传感器芯片的与外部磁场相关的输出信号。此外，系统1500包括控制设备1550，其与磁场传感器装置1505的输出信号端口1540耦合。

如所描述的那样，至少一个输出信号端口1540可以包括一个端口或多个单独的端口，以便经由一个或多个单独的线路将传感器芯片1520-1、1520-2的信号脉冲传输给控制设备。

图16示出了用于测量外部磁场的方法1600的示意流程图。该方法包括：响应于外部磁场，利用布置在公共的传感器壳体中的第一传感器芯片产生1610第一输出信号分量，第一传感器芯片具有集成的第一差分磁场传感器电路；和，响应于外部磁场，利用布置在公共的传感器壳体中的第二传感器芯片产生1620第二输出信号分量，第二传感器芯片具有集成的第二差分磁场传感器电路。经由传感器壳体的至少一个输出信号端口输出1630第一和第二输出信号分量。

结合一个或多个前面详述的实例和附图所描述的方面和特征，也可以与一种或多种其它实例组合，以代替其它实例的相同特征或者以便额外添加其它实例的特征。

必要时，一些实施例还可以是或者涉及具有程序代码的计算机程序，当计算机程序在计算机或处理器上执行时，该程序代码用于执行上述方法中的一个或多个。上述各种方法的步骤、操作或过程可以由编程的计算机或处理器来实施。实例也可以覆盖程序存储设备，例如，数字数据存储介质，其是机器可读的、处理器或计算机可读的并且从指令编码成机器可执行的、处理器可执行的或计算机可执行的程序。指令执行或导致执行上述方法的一些或所有步骤。程序存储器设备可以例如包括或者是数字存储器、诸如磁盘和磁带的磁存储介质、硬盘驱动器或光学可读数字数据存储介质。另外的实例还可以是计算机、处理器或控制单元，它们被编程以用于执行上述方法的步骤，或(现场)可编程逻辑阵列((f)pla＝(field)programmablelogicarrays)或(现场)可编程门阵列((f)pga＝(field)programmablegatearrays)，它们被编程以执行上述方法的步骤。

说明书和附图仅示出了本公开的原理。另外，在此所列举的所有实例基本上明确地旨在仅用于教导目的，以便帮助读者理解本公开的原理和发明人为推进现有技术所贡献的设计方案。本文所有与原理、方面和本公开的实例以及它们的具体实例有关的陈述包括相同的对应内容。

被称为“用于执行特定功能的装置”的功能块可以指代设计用于执行特定功能的电路。因此，“用于什么的装置”可以实现为“涉及用于什么或适用于什么的装置”，例如，设计或适用于相应任务的构件或电路。

附图中所示的包括每个被称为“装置”、“用于提供信号的装置”、“用于产生信号的装置”等的功能块在内的各种元件的功能，可以实现为专用硬件的形式，例如“信号提供者”、“信号处理单元”、“处理器”、“控制器”等，以及能够结合所属的软件执行软件的硬件。在通过处理器实现提供时，功能可以通过单个的专用处理器、单个的联合使用的处理器或多个单独的处理器来提供，它们中一些或全部可以被联合使用。然而，术语“处理器”或“控制器”到目前为止不仅限于能够执行软件的硬件，而是可以包括数字信号处理器硬件(dsp硬件；dsp＝digitalsignalprocessor)、网络处理器、专用集成电路(asic＝applicationspecificintegratedcircuit)、现场可编程门阵列(fpga＝fieldprogrammablegatearrays)，用于存储软件的只读存储器(rom＝readonlymemory)、随机存取存储器(ram＝randomaccessmemory)和非易失性存储器(storage)。还可以包括其他硬件、常规的和/或客户定制的。

例如，框图可以表示实现本公开的原理的粗略电路图。以类似的方式，流程图、过程图、状态过渡图可以代表伪码和类似的各种过程、操作或步骤，它们例如基本上在计算机可读介质中示出并且因此通过计算机或处理器执行，无论这种计算机或处理器是否明确示出。说明书或权利要求中公开的方法可以通过具有用于执行该方法的每个相应步骤的装置的构件来实现。

应当理解，本公开不应被解释为以特定顺序实施在说明书或权利要求书中公开的多个步骤、过程、操作或功能，只要这没有另外明确地或隐含地，例如出于技术原因给出。因此，除非由于技术原因而不可交换这些步骤或功能，否则这些通过本公开给出的多个步骤或功能不局限于特定的顺序。此外，在一些实例中，单个的步骤、功能、过程或操作可以包括和/或分成多个子步骤、子功能、子过程或子操作。除非明确排除，否则可以包括这种子步骤并且这种子步骤可以是该单个步骤的公开内容的一部分。

此外，权利要求在此并入详细的说明中，其中每个权利要求可以作为单独的实例独立存在。在每个权利要求可以作为单独的实例独立存在的情况下，应注意的是-虽然从属权利要求可以在权利要求书中涉及与一种或多种其它权利要求的特定组合-其它实例也可以包括从属权利要求与每个其他从属或独立权利要求的主题的组合。这种组合在本文中是明确提出的，除非声明不是如此。此外，对于每个其他独立权利要求，还应包括没有直接从属于该独立权利要求的权利要求的特征。