(57)【要約】  故障検出のために、内部診断構成要素を使用して磁場センサの自己テストを実行するためのシステム及び方法が、本明細書で提供される。磁場センサは、センサバイアシング電流源に結合された磁気感知素子と、磁気感知素子に結合されたスイッチングネットワークとを含む。スイッチングネットワークは、１つ又は複数の診断スイッチと、１つ又は複数の信号スイッチとを含み、１つ又は複数の診断スイッチは、診断入力電流源に結合される。スイッチングネットワークは、磁気信号時間期間での外部磁場に応答的な磁気信号と、診断信号時間期間での診断信号とを有する時間多重信号を生成するように構成される。診断信号は、第１の状態と第２の状態との間のあらかじめ決定されたシーケンスを有するように、中間信号を生み出すように動作可能であり得る。
2019500599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサバイアシング電流源に結合された磁場感知素子と、
前記磁気感知素子に結合されたスイッチングネットワークであって、１つ又は複数の診断スイッチと、１つ又は複数の信号スイッチとを備え、前記１つ又は複数の診断スイッチは、診断入力電流源に結合されている、スイッチングネットワークと
を備え、
前記スイッチングネットワークは、磁気信号時間期間での外部磁場に応答的な磁気信号と、診断信号時間期間での前記診断入力電流源に応答的な診断信号とを含む時間多重信号を生成するように構成され、前記診断信号は、あらかじめ決定されたシーケンスを生み出すための中間信号を強制するように動作可能である、
磁場センサ。
【請求項２】
前記あらかじめ決定されたシーケンスは、第１の状態と第２の状態との間の遷移である、請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項３】
前記スイッチングネットワークは、前記時間多重信号が前記磁気信号と前記診断信号との間で交番するように、前記時間多重信号を生成するように構成される、請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項４】
前記時間多重信号では、前記診断信号が第１に生成され、前記磁気信号が第２に生成される、請求項３に記載の磁場センサ。
【請求項５】
前記時間多重信号では、前記磁気信号が第１に生成され、診断信号が第２に生成される、請求項３に記載の磁場センサ。
【請求項６】
前記磁場感知素子は、前記スイッチングネットワークの前記１つ又は複数の信号スイッチに結合され、前記磁気信号は、前記１つ又は複数の信号スイッチに提供される、請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項７】
前記スイッチングネットワークは、前記センサバイアシング電流源及び前記診断入力電流源を同時に受けるように構成される、請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項８】
前記スイッチングネットワークに結合された比較器をさらに備え、前記比較器は、前記時間多重信号を受信し、前記磁気信号及び前記診断信号に応答的に、第１の状態又は第２の状態で出力信号を出力するように構成される、請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項９】
信号モジュールと、
抵抗モジュールと、
発振器モジュールと、
メモリモジュールと
を備える故障監視モジュールをさらに備える、請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項１０】
前記信号モジュールは、基準診断信号を前記診断信号時間期間での前記診断信号と比較して、前記診断入力電流源の品質を検証するように構成される、請求項９に記載の磁場センサ。
【請求項１１】
前記磁場感知素子は、抵抗素子をさらに備え、前記抵抗モジュールは、前記抵抗素子の抵抗値を、あらかじめ決定された範囲の値と比較するように構成される、請求項９に記載の磁場センサ。
【請求項１２】
前記発振器モジュールは、クロック論理モジュールの出力を監視するように構成され、前記クロック論理モジュールは、前記スイッチングネットワークに対する論理信号を生成するように構成される、請求項９に記載の磁場センサ。
【請求項１３】
前記メモリモジュールは、前記磁場センサに対するメモリ値を監視するように構成される、請求項９に記載の磁場センサ。
【請求項１４】
前記信号モジュール、前記抵抗モジュール、前記発振器モジュール、及び前記メモリモジュールの各々は、前記磁場センサに対する値の初期セットから、値の第２のセットへのパラメトリックシフトを検出するように構成され、値の前記第２のセットは、あらかじめ決定された容認可能な限界の外側である、請求項９に記載の磁場センサ。
【請求項１５】
前記故障検出モジュールに結合された処理回路をさらに備え、前記処理回路は、故障検出を、前記信号モジュール、前記抵抗モジュール、前記発振器モジュール、及び前記メモリモジュールの各々から受信するように構成される、請求項９に記載の磁場センサ。
【請求項１６】
前記処理ユニットは、前記磁場センサを、通常モード、故障モード、及び回復モードの各々の間で遷移させるように構成され、前記通常モードは、前記磁場センサが、容認可能な状況で動作していることを指示し、前記故障モードは、前記磁場センサの中の故障状況を指示し、前記回復モードは、前記磁場センサの中の自己テスト状況を指示する、請求項１５に記載の磁場センサ。
【請求項１７】
前記処理ユニットは、前記信号モジュール、前記抵抗モジュール、前記発振器モジュール、及び前記メモリモジュールの少なくとも１つからの故障検出に応答して、前記磁場センサを故障モードに遷移させるように構成される、請求項１５に記載の磁場センサ。
【請求項１８】
前記処理ユニットは、前記信号モジュール、前記抵抗モジュール、前記発振器モジュール、及び前記メモリモジュールの少なくとも１つからの故障検出に応答して、前記磁場センサを回復モードに遷移させるように構成される、請求項１５に記載の磁場センサ。
【請求項１９】
前記診断入力電流源は、回復モードの間中に、回復シーケンス信号を前記スイッチングネットワークに提供するように構成される、請求項１８に記載の磁場センサ。
【請求項２０】
前記処理ユニットは、合格検出に応答して前記磁場センサを通常モードに遷移させるように構成され、前記合格検出は、前記回復シーケンス信号に応答的に受信される、請求項１９に記載の磁場センサ。
【請求項２１】
磁場センサに対する自己診断テスティングを内部的に実行するための方法であって、
磁気感知素子に対するセンサバイアシング電流源を用意するステップと、
スイッチングネットワークに対する診断入力電流源を用意するステップであって、前記スイッチングネットワークは、１つ又は複数の診断スイッチと、１つ又は複数の信号スイッチとを備える、ステップと、
磁気信号時間期間での外部磁場に応答的な磁気信号と、診断信号時間期間での前記診断入力電流源に応答的な診断信号とを含む時間多重信号を生成するステップであって、前記時間多重信号は、前記スイッチングネットワークにより生成される、ステップと、
前記時間多重信号の前記診断信号に応答的な、あらかじめ決定されたシーケンスを生み出すための中間信号を強制するステップと
を含む、方法。
【請求項２２】
前記あらかじめ決定されたシーケンスは、第１の状態と第２の状態との間の遷移である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記時間多重信号が、前記磁気信号と前記診断信号との間で交番するように、前記時間多重信号を生成するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記時間多重信号では、前記診断信号を第１に生成し、前記磁気信号を第２に生成するステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記時間多重信号では、前記磁気信号を第１に生成し、前記診断信号を第２に生成するステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記時間多重信号を、前記スイッチングネットワークの前記１つ又は複数の信号スイッチに提供するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記スイッチングネットワークにより、前記センサバイアシング電流源及び前記診断入力電流源を同時に受けるステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記スイッチングネットワークに結合された比較器により、前記時間多重信号の前記磁気信号及び前記診断信号に応答的に、第１の状態又は第２の状態で出力信号をさらに生成する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
信号モジュールにより、基準診断信号を前記診断信号と比較して、前記診断入力電流源の品質を検証するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３０】
抵抗モジュールにより、前記磁場感知素子の抵抗素子の抵抗値を、あらかじめ決定された範囲の値と比較するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３１】
発振器モジュールにより、クロック論理モジュールの出力を監視するステップをさらに含み、前記クロック論理モジュールは、前記スイッチングネットワークに対する論理信号を生成するように構成される、請求項２１に記載の方法。
【請求項３２】
メモリモジュールにより、前記磁場センサに対するメモリ値を監視するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３３】
信号モジュール、抵抗モジュール、発振器モジュール、及びメモリモジュールの各々により、前記磁場センサに対する値の初期セットから、値の第２のセットへのパラメトリックシフトを検出するステップをさらに含み、値の前記第２のセットは、あらかじめ決定された容認可能な限界の外側である、請求項２１に記載の方法。
【請求項３４】
前記磁場センサの処理回路により、故障検出を、信号モジュール、抵抗モジュール、発振器モジュール、及びメモリモジュールの少なくとも１つから受信するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３５】
前記処理ユニットにより、前記磁場センサを、通常モード、故障モード、及び回復モードの各々の間で遷移させるステップをさらに含み、前記通常モードは、前記磁場センサが、容認可能な状況で動作していることを指示し、前記故障モードは、前記磁場センサの中の故障状況を指示し、前記回復モードは、前記磁場センサの中の自己テスト状況を指示する、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記信号モジュール、前記抵抗モジュール、前記発振器モジュール、及び前記メモリモジュールの少なくとも１つからの故障検出に応答して、前記磁場センサを故障モードに遷移させるステップをさらに含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記信号モジュール、前記抵抗モジュール、前記発振器モジュール、及び前記メモリモジュールの少なくとも１つからの故障検出に応答して、前記磁場センサを回復モードに遷移させるステップをさらに含み、前記磁気感知素子への入力電圧は、あらかじめ決定されたレベルに修正される、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記磁場センサをテストするための回復シーケンス信号を生成するステップと、
前記回復信号シーケンスを前記磁気感知素子に提供するステップと、
前記回復信号シーケンスへの前記磁場センサの応答を検出するステップと
をさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
処理回路により、前記回復信号シーケンスへの前記磁場センサの前記応答を受信するステップと、
前記処理回路により、前記磁場センサが、前記回復信号シーケンスに応答的に、診断テストに合格したと決定するステップと、
前記処理回路により、内部リセット信号を生成するステップと
をさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記内部リセット信号に応答して前記磁場センサを通常モードに遷移させるステップをさらに含む、請求項３９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、一般的には磁場センサに関し、より詳細には、自己テスト診断を内部的に実行する磁場センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]知られているように、ホール効果素子、磁気抵抗素子、及び磁気トランジスタを含むがそれらに制限されない、種々のタイプの磁場感知素子が存する。また、同じく知られているように、異なるタイプのホール効果素子、例えば、平面ホール素子、縦型ホール素子、及び円形ホール素子が存する。また、同じく知られているように、異なるタイプの磁気抵抗素子、例えば、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）素子、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）素子、及び磁気トンネル接合（ＭＴＪ）素子が存する。
【０００３】
[0003]ホール効果素子は、磁場に比例する出力電圧を生成する。対照的に、磁気抵抗素子は、磁場に比例して抵抗を変化させる。回路内で、電流が、磁気抵抗素子を通るように方向設定され得るものであり、そのことにより、磁場に比例する電圧出力信号を生成する。
【０００４】
[0004]磁場感知素子を使用する磁場センサは、電流搬送導体により搬送される電流により生成される磁場を感知する電流センサ、強磁性又は磁性物体の近接性を感知する磁気スイッチ（さらには本明細書では近接性検出器と呼称される）、通過する強磁性物品、例えば歯車の歯を感知する回転検出器、及び、磁場の磁場密度を感知する磁場センサを含むが、それらに制限されない、種々の用途で使用される。磁気スイッチが、例として本明細書で使用される。しかしながら、本明細書で説明される回路及び技法は、さらには、任意の磁場センサに適用される。
【０００５】
[0005]診断を実行するために、磁場センサは、外部的に使用可能な診断機能に結合されることがある。外部的に使用可能な診断機能設計では、診断を実行するために、磁場センサがその主要な機能の作動を停止させる必要があることがある。かくして、外部的な診断機能又は要求に対する必要性を伴わずに、診断を実行することが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
[0006]本開示は、故障検出（ｆａｕｌｔ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）のために、内部診断構成要素を使用して、磁場センサの自己テストを実行するためのシステム及び方法を対象とするものである。磁場センサは、複数の信号時間期間の選択されたもの（例えば、１つおきのもの）のバックグラウンドで自己テスト診断を実行することができ、そのことにより、磁気信号時間期間の間中に発生する磁気信号、及び、診断信号時間期間の間中に発生する診断信号は、時間多重配置構成での時間多重信号として発生する。かくして、診断はバックグラウンドプロトコルで実行され得るものであり、一方で、磁場センサはそれでもなお、その主な機能を（すなわち、外部磁場を感知するために）作動させている。磁気信号及び診断信号の両方が、時間多重信号が搬送され得る、磁場センサの信号経路に付与され得るものであり、時間多重信号は、診断が、複数の信号時間期間の選択されたもので（例えば、１つおきの信号時間期間で）絶えず作動しているものであり得るように、磁気信号と診断信号との間で遷移する。一部の実施形態では、診断信号時間期間の間中、磁気信号は中止又は停止され得る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0007]本明細書で説明されるシステムは、以下の特徴の１つ又は複数を、独立的に、又は、別の特徴との組み合わせで含み得る。
[0008]本開示の１つの態様による、自己診断テスティングを内部的に実行するように構成された磁場センサ。磁場センサは、センサバイアシング電流源（ｓｅｎｓｏｒ  ｂｉａｓｉｎｇ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｓｏｕｒｃｅ）に結合された磁気感知素子と、磁気感知素子に結合されたスイッチングネットワークとを含む。スイッチングネットワークは、１つ又は複数の診断スイッチと、１つ又は複数の信号スイッチとを含み、１つ又は複数の診断スイッチは、診断信号源に結合される。実施形態では、磁場感知素子は、磁気信号時間期間での外部磁場に応答的な磁気信号と、診断信号時間期間での診断信号源に応答的な診断信号とを含む時間多重信号を生成するように構成される。診断信号は、第１の状態と第２の状態との間のあらかじめ決定されたシーケンスを、動作の通常モードでの出力信号で生み出すための中間信号を強制するように動作可能であり得る。
【０００８】
[0009]実施形態では、磁場感知素子は、時間多重信号が、１つのサンプリングサイクルで、磁気信号と診断信号との間で交番するように、時間多重信号を生成するように構成される。一部の実施形態では、時間多重信号では、診断信号が第１に生成され得るものであり、磁気信号が第２に生成される。他の実施形態では、時間多重信号では、磁気信号が第１に生成され、診断信号が第２に生成される。磁場感知素子は、スイッチングネットワークの１つ又は複数の信号スイッチに結合され得るものであり、時間多重信号は、１つ又は複数の信号スイッチに提供され得る。一部の実施形態では、スイッチングネットワークは、センサバイアシング電流源及び診断信号源を同時に受けるように構成される。
【０００９】
[0010]磁場センサは、スイッチングネットワークに結合された比較器をさらに含み得るものであり、そのことにより、比較器は、時間多重信号を受信し、磁気信号及び診断信号に応答的に、第１の状態又は第２の状態で出力信号を出力するように構成される。
【００１０】
[0011]磁場センサは、診断信号モニタと、抵抗モニタと、論理モニタと、メモリモニタとを有する故障監視モジュールを含み得る。診断信号モニタは、基準診断信号を診断信号時間期間での診断信号と比較して、診断信号源の品質を検証するように構成され得る。磁場感知素子は、抵抗素子をさらに備え、抵抗モニタは、抵抗素子の抵抗値を、あらかじめ決定された範囲の値と比較するように構成される。論理モニタは、クロック論理モジュールの出力を監視するように構成され得るものであり、クロック論理モジュールは、スイッチングネットワークに対する論理信号を生成するように構成される。メモリモニタは、磁場センサに対するメモリ値を監視するように構成され得る。
【００１１】
[0012]一部の実施形態では、磁場センサは、故障検出モジュールに結合された処理ユニットを含む。処理ユニットは、磁場センサを、通常モード、故障モード、及び回復モードの各々の間で遷移させるように構成され得る。実施形態では、処理ユニットは、故障検出に応答して、磁場センサを故障モードに遷移させるように構成される。処理ユニットは、故障検出に応答して、磁場センサを回復モードに遷移させるように構成され得る。処理回路は、故障検出を、診断信号モニタ、抵抗モニタ、論理モニタ、及びメモリモニタの各々から受信するように構成され得る。
【００１２】
[0013]一部の実施形態では、診断信号源は、回復シーケンス信号をスイッチングネットワークに、回復モードの間中に提供するように構成される。処理ユニットは、合格検出に応答して、磁場センサを通常モードに遷移させるように構成され得るものであり、合格検出は、回復シーケンス信号に応答的に受信される。
【００１３】
[0014]本開示の１つの態様によれば、磁場センサに対する自己診断テスティングを内部的に実行するための方法が提供される。方法は、磁気感知素子に対するセンサバイアシング電流源を用意するステップと、スイッチングネットワークに対する診断信号源を用意するステップとを含む。スイッチングネットワークは、１つ又は複数の診断スイッチと、１つ又は複数の信号スイッチとを含み得る。方法は、磁気信号時間期間での外部磁場に応答的な磁気信号と、診断信号時間期間での診断信号源に応答的な診断信号とを有する時間多重信号を生成するステップをさらに含む。実施形態では、時間多重信号は、スイッチングネットワークにより生成される。方法は、診断信号により、第１の状態と第２の状態との間の２状態遷移のあらかじめ決定されたシーケンスを生み出すための中間信号を強制するステップをさらに含む。
【００１４】
[0015]一部の実施形態では、時間多重信号が、１つのサンプリングサイクルで、磁気信号と診断信号との間で交番するように、時間多重信号は生成される。時間多重信号では、診断信号が第１に生成され得るものであり、磁気信号が第２に生成され得る。一部の実施形態では、時間多重信号は、スイッチングネットワークの、１つ又は複数の信号スイッチに提供される。
【００１５】
[0016]実施形態では、方法は、スイッチングネットワークにより、センサバイアシング電流源及び診断入力電流源を同時に受けるステップを含む。スイッチングネットワークに結合された比較器は、時間多重信号の磁気信号及び診断信号に応答的に、第１の状態又は第２の状態で出力信号を生成し得る。
【００１６】
[0017]実施形態では、診断信号モニタは、基準診断信号を診断信号時間期間での診断信号と比較して、診断入力電流源の品質を検証し得る。抵抗モニタは、磁場感知素子の抵抗素子の抵抗値を、あらかじめ決定された範囲の値と比較し得る。論理モニタは、クロック論理モジュールの出力を監視し得るものであり、クロック論理モジュールは、スイッチングネットワークに対する論理信号を生成するように構成される。メモリモニタは、磁場センサに対するメモリ値を監視し得る。
【００１７】
[0018]処理回路は、診断信号モニタ、抵抗モニタ、論理モニタ、及びメモリモニタの各々に結合され得るものであり、故障指示を、それらの各々から受信するように構成され得る。一部の実施形態では、処理ユニットは、磁場センサを、通常モード、故障モード、及び回復モードの各々の間で遷移させる。例えば方法は、故障検出に応答して、磁場センサを故障モードに遷移させるステップを含み得る。さらに磁場センサは、故障検出に応答して回復モードに遷移し得るものであり、そのことにより、磁気感知素子への入力電圧は、あらかじめ決定されたレベルに修正される。
【００１８】
[0019]一部の実施形態では、方法は、磁場センサをテストするための回復シーケンス信号を生成するステップと、回復信号シーケンスをスイッチングネットワークに提供するステップと、回復信号シーケンスへの磁場センサの応答を検出するステップとを含む。一部の実施形態では、処理回路は、回復信号シーケンスへの磁場センサの応答を受信し、磁場センサが、回復信号シーケンスに応答的に、診断テストに合格したと決定し、内部リセット信号を生成し得る。磁場センサは、内部リセット信号に応答して通常モードに遷移し得る。
【００１９】
[0020]本明細書で説明される異なる実施形態の要素が、上記で具体的に論述されない他の実施形態を形成するために組み合わされ得るということが察知されるべきである。単一の実施形態の文脈で説明される様々な要素は、さらには、別々に、又は、適した組み合わせで提供され得る。本明細書で具体的に説明されない他の実施形態が、さらには、以下の特許請求の範囲の範囲内にある。
【００２０】
[0021]上述の特徴は、図面の以下の説明から、より完全に理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】[0022]自己診断テスティングを内部的に実行するように構成された磁場センサの例のブロック線図である。
【図２】[0023]図１の磁場センサなどの磁場センサに対する時間多重信号を生成するための回路の例のブロック線図である。
【図３】[0024]磁気信号と診断信号との間の遷移を例示する時間多重化線図の例を示すグラフである。
【図４】[0025]検出された故障に応答する、図２の回路に対する回復シグナリング方式の例を示すグラフである。
【図５】[0026]磁気信号とともに起動されるパワーオンフェーズの間中のシグナリング方式の例を示すグラフである。
【図６】[0027]診断信号とともに起動されるパワーオンフェーズの間中のシグナリング方式を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
[0028]本発明を説明する前に、若干の導入概念及び専門用語が解説される。
[0029]本明細書で使用される際、用語「磁気信号」は、外部磁場に応答的な電子信号を説明するために使用される。
【００２３】
[0030]本明細書で使用される際、用語「磁気信号時間期間」は、複数の時間期間であり得る時間期間であって、その間中に磁気信号が存在する、時間期間を説明するために使用される。
【００２４】
[0031]本明細書で使用される際、用語「診断信号」は、電子診断信号に応答的な、及び、磁気信号に応答的ではない、電子信号を説明するために使用される。
[0032]本明細書で使用される際、用語「診断信号時間期間」は、複数の時間期間であり得る時間期間であって、その間中に磁気信号が存在する、時間期間を説明するために使用される。
【００２５】
[0033]差動信号が、本明細書で示され説明されるが、同様の回路は、シングルエンド信号を使用し得るということが認識されるべきである。
[0034]本明細書で使用される際、用語「磁場感知素子」は、磁場を感知し得る種々の電子素子を説明するために使用される。磁場感知素子は、ホール効果素子、磁気抵抗素子、又は磁気トランジスタであり得るが、それらに制限されない。知られているように、異なるタイプのホール効果素子、例えば、平面ホール素子、縦型ホール素子、及び円形縦型ホール（ＣＶＨ）素子が存する。さらには知られているように、異なるタイプの磁気抵抗素子、例えば、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）などの半導体磁気抵抗素子、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子、例えばスピンバルブ、異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ）、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子、及び磁気トンネル接合（ＭＴＪ）が存する。磁場感知素子は、単一の素子であり得るものであり、又は代替的に、様々な構成、例えば、ハーフブリッジもしくはフル（ホイートストン）ブリッジで配置構成される、２つ以上の磁場感知素子を含み得る。デバイスタイプ、及び、他の用途要件に依存して、磁場感知素子は、ケイ素（Ｓｉ）もしくはゲルマニウム（Ｇｅ）などのタイプＩＶ半導体材料、又は、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）もしくはインジウム化合物、例えばアンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）に類するタイプＩＩＩ−Ｖ半導体材料で作製されるデバイスであり得る。
【００２６】
[0035]知られているように、上記で説明された磁場感知素子の一部のものは、磁場感知素子を支持する基板に平行な、最大感度の軸を有する傾向があり、上記で説明された磁場感知素子の他のものは、磁場感知素子を支持する基板に直交する、最大感度の軸を有する傾向がある。特に、平面ホール素子は、基板に直交する、感度の軸を有する傾向があり、一方で、金属ベースの、又は金属性の磁気抵抗素子（例えば、ＧＭＲ、ＴＭＲ、ＡＭＲ）、及び、縦型ホール素子は、基板に平行な、感度の軸を有する傾向がある。
【００２７】
[0036]本明細書で使用される際、用語「磁場センサ」は、磁場感知素子を、一般的には他の回路との組み合わせで使用する回路を説明するために使用される。磁場センサは、磁場の方向の角度を感知する角度センサ、電流搬送導体により搬送される電流により生成される磁場を感知する電流センサ、強磁性物体の近接性を感知する磁気スイッチ、通過する強磁性物品、例えば、環状磁石又は強磁性目標物（例えば、歯車の歯）の磁区を感知することを、磁場センサが、バックバイアスの、又は他の磁石との組み合わせで使用される場合に行う、回転検出器、及び、磁場の磁場密度を感知する磁場センサを含むがそれらに制限されない、種々の用途で使用される。
【００２８】
[0037]本明細書で使用される際、用語「プロセッサ」は、機能、動作、又は、動作のシーケンスを実行する電子回路を説明するために使用される。機能、動作、又は、動作のシーケンスは、電子回路内にハードコーディングされ、又は、メモリデバイス内に保持される命令によってソフトコーディングされ得る。「プロセッサ」は、機能、動作、又は、動作のシーケンスを、デジタル値を使用して、又は、アナログ信号を使用して実行し得る。
【００２９】
[0038]一部の実施形態では、「プロセッサ」は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）で実施され得るものであり、そのＡＳＩＣは、アナログＡＳＩＣ又はデジタルＡＳＩＣであり得る。一部の実施形態では、「プロセッサ」は、関連付けられたプログラムメモリを伴うマイクロプロセッサで実施され得る。一部の実施形態では、「プロセッサ」は、アナログ又はデジタルであり得る、ディスクリート電子回路で実施され得る。
【００３０】
[0039]本明細書で使用される際、用語「モジュール」は、「プロセッサ」を説明するために使用される。
[0040]プロセッサは、プロセッサの機能、動作、又は、動作のシーケンスの一部分を実行する、内部プロセッサ又は内部モジュールを内蔵し得る。同様にモジュールは、モジュールの機能、動作、又は、動作のシーケンスの一部分を実行する、内部プロセッサ又は内部モジュールを内蔵し得る。
【００３１】
[0041]本明細書の図で示される電子回路は、アナログブロック又はデジタルブロックの形式で示されることがあるが、アナログブロックは、同じ又は同様の機能を実行するデジタルブロックにより置換され得るものであり、デジタルブロックは、同じ又は同様の機能を実行するアナログブロックにより置換され得るということが理解されよう。アナログ−デジタル又はデジタル−アナログ変換は、図では明示的に示されないことがあるが、理解されるべきである。
【００３２】
[0042]特に、いわゆる比較器は、入力信号がしきい値レベルより上又は下であることを指し示す、２状態出力信号を有するアナログ比較器からなっていることがあるということが理解されるべきである。しかしながら、比較器はさらには、入力信号がしきい値レベルより上又は下であることを指し示す、少なくとも２つの状態を伴う出力信号を有するデジタル回路からなっていることがある。
【００３３】
[0043]本明細書で使用される際、用語「あらかじめ決定された」は、値又は信号を指すときは、製造の折に工場で、又は、その後に外部手段、例えばプログラミングにより、セット又は固定される、値又は信号を指すために使用される。本明細書で使用される際、用語「決定された」は、値又は信号を指すときは、製造の後、動作の間中に回路により識別される、値又は信号を指すために使用される。
【００３４】
[0044]縦型ホール素子が下記の例で示されるが、同様の回路及び技法は、平面ホール効果素子を含むがそれに制限されない、任意のタイプのホール効果素子に適用され得るということが察知されよう。
【００３５】
[0045]本開示は、内部診断構成要素を使用して自己診断を実行するためのシステム及び方法を対象とするものである。バックグラウンドで自己テスト診断を実行するように構成された磁場センサが提供され、そのことによって、磁気信号は、磁気信号時間期間の間中に発生し、診断信号は、診断信号時間期間の間中に発生し、診断信号は、周期的及び自動的に発生する。実施形態では、時間多重配置構成に起因して、磁場センサは、診断を実行し、さらには、その主な機能を、磁場を感知するために作動させることが同時にできる。
【００３６】
[0046]上記で説明されたように、磁気信号と診断信号との間を往復するように遷移する時間多重信号が生成され得る。一部の実施形態では、時間多重信号は、最初に磁気信号が第１に作動させられるように生成される。代替的に、第１の磁気信号時間期間が作動させられる前に、パワーアップフェーズ（例えば、集積回路パワーアップ）の初期の時機に、診断が作動させられることを、用途が要することがある。かくして、本明細書で説明されるような磁場センサは、診断の１回分を、第１の磁気信号時間期間に先立って作動させ得る。内部診断を実行するように構成された回路網及び構成要素は、磁場センサの中の自己内蔵型のものであり得る。診断信号は電気的であり得るものであり、そのことによって、磁場センサは、診断時間期間の間中に外部磁場により影響を及ぼされない。
【００３７】
[0047]磁気信号からの継続的な出力を要し得る用途に対してなど、一部の実施形態では、２次信号経路が利用可能にされ、そのことによって、一方の信号経路が診断を伝達しているとき、他方の信号経路は、通常に（すなわち、磁気信号を伝達して）動作する。さらに、このプロセスは、第２の経路の適正な診断を可能とするように、逆にされ得る。
【００３８】
[0048]ここで図１を参照すると、磁場センサ２の例示的なブロック線図は、下記で説明される複数の回路要素を含む信号経路１０を含む。磁場センサ２は、４つの診断モジュール：抵抗及びバイアシング診断モジュール８０、信号診断モジュール８２、発振器診断モジュール８４、並びに、メモリ診断モジュール８６を含み得る。さらに、磁場センサ２は、下記でより詳細に論考される、発振器３６、レギュレータ及びバイアシングモジュール４０、プログラミングモジュール５４、並びに、デジタルモジュール６０など、様々な制御及び入力モジュールを含み得る。
【００３９】
[0049]信号経路１０は、縦型ホール素子１４に結合された、バイアシング及びパワースイッチ回路１２を含み得る。縦型ホール素子１４は、スイッチング回路１６に渡される、出力信号１４ａ、１４ｂを生成するように構成される。スイッチング回路１６は、信号１４ａ、１４ｂを受信するように結合され、チョッピングされた信号１６ａ、１６ｂを生成するように構成され得る。スイッチング回路１６はさらには、ｆｃの周波数でのクロックによってスイッチングされ得る。
【００４０】
[0050]一体で、バイアシング及びスイッチング回路１２、並びに、信号スイッチ回路１６は、縦型ホール素子１４の電流スピニングを結果的に生じさせ得るものであり、かくして、チョッピングされた信号１６ａ、１６ｂを結果的に生じさせる。電流スピニングは、知られている技法であり、本明細書ではさらに説明されない。
【００４１】
[0051]増幅器１８は、チョッピングされた信号１６ａ、１６ｂを受信するように結合され、増幅された信号１８ａ、１８ｂを生成するように構成され得る。フィルタ２０は、増幅された信号１８ａ、１８ｂを受信するように結合され、フィルタリングされた信号２０ａ、２０ｂを生成するように構成され得る。一部の実施形態では、フィルタ２０は、ｓｉｎｘ／ｘ（ｓｉｎｃ）フィルタである。例えばフィルタ２０は、周波数ｆｃでの第１のノッチを有するスイッチトキャパシタフィルタであり得る。しかしながら、他の実施形態では、ｓｉｎｃフィルタ２２が、デジタル的に生成される。さらに他の実施形態では、ｓｉｎｃフィルタ２２は、アナログのクロック制御されないフィルタである。一部の実施形態では、フィルタ２２は、ローパスフィルタである。１つの実施形態では、フィルタ２０は、ローパスフィルタ及びｓｉｎｘ／ｘ（ｓｉｎｃ）フィルタの両方を含み、そのことにより、ローパスフィルタは、フィルタリングされた信号を生成し、フィルタリングされた信号をｓｉｎｘ／ｘ（ｓｉｎｃ）フィルタに提供する。
【００４２】
[0052]比較器２２は、フィルタリングされた信号２０ａ、２０ｂを受信するように結合され、比較信号２２ａを生成するように構成され得る。一部の実施形態では、比較器２２は、シュミットトリガである。比較器２２は、フィルタリングされた信号２０ａ、２０ｂを受信し、時間多重配置構成で、磁気信号に応答的な磁気信号時間期間での、及び、診断信号に応答的な診断信号時間期間での、比較信号２２ａを出力するように構成され得る。実施形態では、診断信号時間期間の間中に、診断が、比較信号２２ａに関して実行されることが、磁場センサ２に関する故障又は他の問題点に対してテストするために行われ得る。
【００４３】
[0053]例えば、４つの診断モジュール、抵抗及びバイアシング診断モジュール８０、信号診断モジュール８２、発振器モジュール８４、並びに、メモリ診断モジュール８６は、磁場センサ２の様々な構成要素に関する自己テスト診断を実行するように構成される。４つの診断モジュール８０、８２、８４、８６は、単一の故障監視モジュールの部分であり得るものであり、又は、個々の別々のモジュールであり得る。
【００４４】
[0054]信号診断モジュール８２は、信号経路１０に結合され、信号診断モジュール８２は、比較信号２２ａを受信するように構成される。一部の実施形態では、信号診断モジュール８２は、上記で説明された診断信号時間期間の１つ又は複数の間中に発生する比較信号２２ａを、基準（すなわち、あらかじめ決定された）診断信号、すなわち、診断信号の複製と比較して、合格又は不合格状況を識別するように構成される。基準診断信号は、故障状況を検出するために比較信号２２ａと比較され得る、あらかじめ決定されたシーケンスを有し得る。あらかじめ決定されたシーケンスは、出力信号での所望される数の遷移に基づくものであり得る。例えば基準診断信号は、故障状況を検出するために、比較信号２２ａでのいくつかの（又は、ない）遷移と比較され得る、あらかじめ決定された数の遷移（例えば、２つ以上の遷移）を含み得る。他の実施形態では、故障は、出力信号での遷移の位置が、正しい位置のあらかじめ決定されたパーセンテージ誤差範囲の中にあるかどうか、又は、遷移が、あらかじめ決定された時間期間の中で発生する（例えば、遷移が、容認可能な時間期間の中で発生する）かどうかに基づいて検出され得る。診断信号の例は、図３との連関で、下記で説明される。
【００４５】
[0055]抵抗及びバイアシング診断モジュール８０は、図２に関して、下記でより詳細に論考されるように、バイアシング及びパワースイッチ回路１２に結合され得る。抵抗及びバイアシング診断モジュール８０は、縦型ホール素子１４の抵抗値を、あらかじめ決定された範囲の抵抗値と比較して、故障状況を検出する、又は、縦型ホール効果素子１４が、抵抗値のあらかじめ決定された範囲の中の抵抗を有することを検証するように構成され得る。一部の実施形態では、抵抗及びバイアシング診断モジュール８０は、縦型ホール素子１４の抵抗値を、抵抗値の初期セットと比較して、パラメトリックシフトを検出する。抵抗値のあらかじめ決定された範囲は、個別の構成要素の、異なるレベルの品質（例えば、悪化のレベル）を各々のしきい値レベルが指示するように、１つ又は複数のしきい値レベルを含み得る。例えば、第１のしきい値レベルは、構成要素に対する障害を指示し得るが、構成要素はそれでもなお、容認可能な範囲で動作する。一方で、第２のしきい値レベルは、構成要素の完全な誤動作を指示し得る。
【００４６】
[0056]発振器診断モジュール８４は、発振器３６に、及び、診断バス９０に結合され得る。実施形態では、発振器診断モジュール８４は、発振器３６により生み出される電子信号を受信するように、並びに、発振器３６により生み出される電子信号の品質、例えば、周波数及び／又は振幅を検証するように構成される。したがって発振器診断モジュール８４は、発振器３６に関連付けられた合格又は不合格状況を識別し得るものであり、合格又は不合格状況を診断バス９０上で伝達し得る。
【００４７】
[0057]一部の実施形態では、発振器３６は、磁場センサ２のスイッチングネットワーク及びスイッチング回路に対する、クロックバス９２上の論理信号及びクロック信号を生成するように構成された、クロック論理デジタルモジュール６０に結合され得る。
【００４８】
[0058]実施形態では、メモリ診断モジュール８６は、診断を実行して、磁場センサ２の構成要素のメモリ記憶能力をテストするように構成され得る。一部の実施形態では、メモリ診断モジュール８６は、パリティビットチェックを実行して、磁場センサ２のメモリ記憶デバイスをテストする。一部の実施形態では、メモリ診断モジュール８６は、磁場センサ２に対するメモリ値を監視するように構成され得る。
【００４９】
[0059]出力回路３０は、診断バス９０に結合され得るものであり、診断バス９０を経由して、４つの診断モジュール、すなわち、抵抗及びバイアシング診断モジュール８０、信号診断モジュール８２、発振器診断モジュール８４、並びに、メモリ診断モジュール８６の、各々のものにより決定された合格及び不合格状況を受信するように構成され得る。出力回路３０は、プリドライバ３２と、出力ドライバ３４とを含む。一部の実施形態では、クロックバス９２は、制御信号を提供して、縦型ホール素子１４、信号スイッチ１６、増幅器１８、ｓｉｎｃフィルタ２０、比較器２２、プリドライバ回路３２、及び出力ドライバ回路３４を制御する。一部の実施形態では、出力ドライバ回路３４は、例えば図４で表される電流出力信号を生成する。
【００５０】
[0060]メモリ診断モジュール８６は、プログラミングモジュール５４に結合され得る。動作中、プログラミングモジュール５４は、外部信号を受信して、プログラミングモジュール５４の中のヒューズ５８をプログラムし得る。プログラムされると、ヒューズ５８は、磁場センサ２の種々の動作を制御し得る。実施形態では、プログラミングモジュール５４は、デジタルモジュール６０に結合され、デジタルモジュール６０の構成要素の動作をプログラム及び制御するように構成される。プログラミングモジュール５４は、メモリ診断モジュール８６に結合され得る。メモリ診断モジュール８６は、デジタルモジュール６０のメモリステータスを検証するように構成され得る。プログラムされたヒューズ５８で識別される様々なパラメータが、デジタルモジュール６０に渡され、プログラミングバス９４を経由して、磁場センサ２の至る所に伝達され得る。
【００５１】
[0061]レギュレータ及びバイアシングモジュール４０は、ＥＳＤ４６と、ＬＤＯレギュレータ４８と、ＰＯＲ）回路５０と、バイアシング回路５２とを含み得る。レギュレータ及びバイアシングモジュール４０は、電圧（ＶＣＣ）及び接地を受けるように結合され得る。ＥＳＤ４６は、静電放電保護回路であり得る。ＬＤＯレギュレータ４８は、低ドロップアウトレギュレータであり得るものであり、出力電圧を調節するように構成され得る。ＰＯＲ回路５０は、磁場センサ２内の様々な電圧及び電流レベルを検出し、リセットパルスを生成して、磁場センサ２の中の様々な回路をリセットすることを、パワーオン状況が検出されるときに行うように構成された、パワーオンリセット回路であり得る。バイアシング回路５０は、磁場センサ２の様々なポイントでのあらかじめ決定された電圧又は電流を、バイアシングバス９６上で生成するように構成され得る。一部の実施形態では、バイアシング回路５０は、適正な動作状況を確立するために使用される。
【００５２】
[0062]デジタルモジュール６０は、アナログ信号経路クロック６２と、発振器ゲーティング６４と、トリミング信号６６と、プログラミングのための源電圧（ＶＣＣ）シリアルプロトコル６８と、ＢＩＳＴ７０と、故障検出モニタ７２とを含み得る。ＢＩＳＴ７０は、ビルトイン自己テスト回路であり、信号経路１０の、及び／又は、デジタルモジュール６０内の構成要素に対する自己テストを実行するように構成され得る。一部の実施形態では、デジタルモジュール６０は、処理回路と呼称され得る。デジタルモジュール６０は、診断モジュール（抵抗及びバイアシング診断モジュール８０、信号診断モジュール８２、発振器診断モジュール８４、並びに、メモリ診断モジュール８６）の各々に、診断バス９０を経由して結合され得る。診断モジュール６０は、磁場センサ２の中の故障状況の指示（例えば、フラグ）を、診断モジュールの各々から受信するように構成され得る。
【００５３】
[0063]デジタルモジュール６０は、出力ドライバ回路３４に、診断バス９０を経由して結合され得る。故障検出に応答して、デジタルモジュール６０は、コマンド信号を生成し、出力ドライバ回路３４に、診断バス９０を経由して送信し得る。実施形態では、デジタルモジュール６０は、あらかじめ決定された出力（例えば、出力信号）を出力して、磁場センサ２の中の故障状況を指示するように、出力ドライバ回路３４に指令するように構成される。
【００５４】
[0064]一部の実施形態では、故障検出モニタ７２は、磁場センサ２の中の故障状況の指示（例えば、フラグ）を各々、診断モジュールの各々から受信する。故障検出モニタ７２は、上記で説明された４つの自己テストモジュールの各々の、故障又は合格状況を、検出及び調整するように構成され得る。故障検出モニタ７２は、コマンド信号を生成し、出力ドライバ回路３４に、診断バス９０を経由して送信して、磁場センサ２の中の故障状況を指示するように構成され得る。
【００５５】
[0065]発振器３６は、周期的な発振信号を生み出すように構成された、任意の一般的な電子回路であり得る。一部の実施形態では、発振器３６は、直流（ＤＣ）信号を交流（ＡＣ）信号に変換する。発振器３６は、デジタルモジュール６０に結合され得る。
【００５６】
[0066]ここで図２を参照すると、回路１５０は、図１の縦型ホール素子１４、バイアシング及びパワースイッチ回路１２、信号スイッチ１６、信号診断モジュール８２の中の診断信号注入器回路、並びに、抵抗及びバイアシング診断モジュール８０と、同じ又は同様であり得る。しかしながら、上記で説明された電流スピニングは、図２では示されないが、理解されよう。
【００５７】
[0067]信号経路１２０は、図１の信号経路１０と同じ又は同様であり得る。
[0068]回路１５０は、電流を縦型ホール素子１０８内に駆動するように動作可能な、信号電流源（すなわち、センサバイアシング電流源）１１０を含み得る。一部の実施形態では、信号電流源１１０は、電流を縦型ホール素子１０８内に継続的に出力する。縦型ホール素子１０８は、５つの端子を有し得るが、５つの端子のうちの２つは、慣習的に一体に結合されるので、４つの実際上の端子、すなわち、第１の、第２の、第３の、及び第４の端子１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄそれぞれが、ブリッジ配置構成を結果的に生じさせる。信号電流源１１０は、第１の端子１０８ａを駆動し得るものであり、外部磁場に応答的である、差動出力信号１０９ｂ、１０９ｄ（磁気信号）が結果的に生じ得る。
【００５８】
[0069]ホール効果素子１０８の端子１０８ｂ、１０８ｄは、信号スイッチ１１６のスイッチ１１６ａ、１１６ｂに結合され得る。信号スイッチ１１６は、磁気信号１１６ｃ、１１６ｄを生成し得る。実施形態では、信号電流源１１０は、電流を縦型ホール素子１０８内に継続的に出力するが、信号スイッチ１１６ａ、１１６ｂは、診断が磁場センサ２の様々な構成要素に関して実行されることを可能とするように、開放になり得る。
【００５９】
[0070]回路１５０はさらには、第１の抵抗器１３０に結合された、診断電流源（すなわち、診断入力電流源）１１２を含み得る。第１の抵抗器１３０は、接合ノードで第２の抵抗器１２８に結合され得るものであり、第２の抵抗器１２８は、基準電圧、例えば接地で終端となり得る。接合ノードは、縦型ホール素子１０８の端子１０８ｄに結合され得る。
【００６０】
[0071]信号電流源１１０及び診断電流源１１２の両方からの電流が、第２の抵抗器１２８を通過するということが察知されよう。かくして、第１の抵抗器１３０の両端で感知される電圧は部分的に、縦型ホール素子１０８を通した抵抗を表し得る。
【００６１】
[0072]第１の抵抗器１３０は、第１の抵抗器１３０の第１の端部で、診断スイッチ１１４の中のスイッチ１１４ａに、及び、第１の抵抗器１３０の第２の端部で、診断スイッチ１１４の中のスイッチ１１４ｂに結合され得る。診断スイッチ１１４は、診断信号１１４ｃ、１１４ｄを生成し得る。個々に、又は一体で取り上げられる、診断スイッチ１１４及び信号スイッチ１１６は、本明細書ではスイッチングネットワークと呼称され得る。
【００６２】
[0073]実施形態では、診断スイッチ１１４から提供される診断信号１１４ｃ、１１４ｄは、信号電流源１１０に、及び、診断電流源１１２に応答的であるが、縦型ホール素子１０８により感知される外部磁場に応答的ではない。かくして、診断信号１１４ｃ、１１４ｄは本質的には、縦型ホール素子１０８の抵抗に応答的である。
【００６３】
[0074]実施形態では、診断スイッチ１１４は、信号スイッチ１１６が開放であるときに閉成され、その逆も同様である。かくして、信号経路１２０により受信される、及び、信号経路１２０により生成される信号は、一部の時間での診断信号１１４ｃ、１１４ｄ、及び、他の時間での、外部磁場に応答的な磁気信号１１６ｃ、１１６ｄのいずれかである。
【００６４】
[0075]手短に図１を参照すると、診断モジュール８０及び８２は、診断スイッチ１１４及び信号スイッチ１１６の、開放及び閉成を調節することを、磁気信号又は診断信号のいずれかを信号経路１０に付与するために行い得る。
【００６５】
[0076]動作中、診断スイッチ及び信号スイッチ１１４、１１６はそれぞれ、複数の時間期間の一部のものでの、外部磁場信号に応答的な磁気信号１１６ｃ、１１６ｄと、複数の時間期間の他のものでの応答的な診断信号１１４ｃ、１１４ｄとを含む、時間多重信号１５２ａ、１５２ｂを生成するように構成され得る。診断信号は、動作の診断モードでの第１の状態と第２の状態との間の、あらかじめ決定された遷移パターンを有し得る。かくして、診断は絶えず作動しているものであり得、回路１５０は、診断をバックグラウンドで提供することを、例えば、第１の時間期間での磁気信号、及び、第１の時間期間に対する近隣の時間期間であり得る第２の時間期間での診断信号などと、複数の時間期間の１つおきの時間期間の間中に行うように構成され得る。
【００６６】
[0077]診断電流源１１２は、第１及び第２の診断スイッチ１１４ａ、１１４ｂの第１の端子に結合され得る。上記で説明されたように、診断抵抗性素子（Ｒｄｉａｇ）（第１の抵抗器）１３０は、第１の診断スイッチ１１４ａの第１の端子と、第２の診断スイッチ１１４ｂの第１の端子との間に結合され得るものであり、診断スイッチ１１４により生成される診断信号１１４ｃ、１１４ｄを結果的に生じさせる。実施形態では、診断電流源１１２は、第１の診断スイッチ１１４ａの第１の端子、及び、第２の診断スイッチ１１４ｂの第１の端子の動作（例えば、開放又は閉成）を制御するために、少なくとも２つの異なる値の間で変えられ得る、又は遷移させられ得る。例えば、制御ポート（示されない）が、診断電流源１１２に結合され得るものであり、制御ポートは、診断電流源１１２の出力を、異なる値の間で、制御する、及び遷移させるように構成され得る。かくして、診断抵抗性素子（Ｒｄｉａｇ）１３０を通る電流（例えば、診断電流源１１２）は、第１の診断スイッチ１１４ａの第１の端子、及び、第２の診断スイッチ１１４ｂの第１の端子の動作を制御する（例えば、スイッチを開放又は閉成する）ために変えられ得る。例えば、診断信号を信号経路１２０に付与するために、診断抵抗性素子（Ｒｄｉａｇ）１３０を通る電流は、診断スイッチ１１４ａ、１１４ｂを閉成するために変えられ得る。代替的に、信号経路１２０への診断信号の付与を終了するために、診断抵抗性素子（Ｒｄｉａｇ）１３０を通る電流は、診断スイッチ１１４ａ、１１４ｂを開放するために変えられ得る。
【００６７】
[0078]実施形態では、診断抵抗性素子（Ｒｄｉａｇ）１３０は、縦型ホール素子１０８の抵抗が適正であるときに、比較器２２の上方しきい値又は下方しきい値の一方を横切る、図１の信号経路１０での、結果的に生じる電気信号２０ａ、２０ｂ値を結果的に生じさせる抵抗を有する。かくして、縦型ホール素子１０８の抵抗のテストが実行され得る。
【００６８】
[0079]一部の実施形態では、第１及び第２の診断スイッチ１１４ａ、１１４ｂの位置を（示されない他のスイッチによって）変化させることにより、反対符号の信号が生成され得るものであり、図１の信号経路１０での、結果的に生じる電気信号２０ａ、２０ｂ値は、縦型ホール素子１０８の抵抗が適正であるときに、比較器２２の上方しきい値又は下方しきい値の他方のものを横切る。第１及び第２の診断スイッチ１１４ａ、１１４ｂの２つの結合方向が、図１の信号経路１０を通過する、実際上の２状態信号を結果的に生じさせる。この２状態信号は、図４との連関で、下記でさらに説明される。しかしながら、ここでは、診断信号１１４ｃ、１１４ｄのスイッチングの使用が、正しい時間でのスイッチング及び正しいシーケンスでのスイッチングの２つの異なる形であるときに、比較器２２の適正なスイッチングは、縦型ホール素子１０８が適正な抵抗を有することを指し示し得、また図１の信号経路１０全体の適正な動作をも指し示し得ると言うに止めよう。
【００６９】
[0080]他の実施形態では、第１及び第２の診断スイッチの位置を変化させて、２状態信号を実現する代わりに、診断電流源１１２は、２つの状態を有するＡＣ電流源であり得る。
【００７０】
[0081]診断電流源１１２は、接地に、コモンモード抵抗性素子（Ｒｃｍ）（第２の抵抗器）１２８を通して結合される。実施形態では、コモンモード抵抗性素子（Ｒｃｍ）１２８は、信号経路１０でのコモンモード電圧を適正な電圧にセットするために使用され得る。一部の実施形態では、コモンモード抵抗性素子（Ｒｃｍ）１２８の値は、選択され得る。
【００７１】
[0082]上記で説明されたように、縦型ホール素子１０８は、内部抵抗性素子を含み得る縦型ホール素子であり得る。一部の実施形態では、例えば図２で示されるように、縦型ホール素子１０８は、４つの抵抗性素子１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄと、４つの端子１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄとを有するホイートストンブリッジとして表され得る。縦型ホール素子１０８は、外部磁場に応答的である、及び、本明細書では磁気信号と呼称され得る、端子１０８ｂ、１０８ｄでの差動出力信号１０９ｂ、１０９ｄを生成し得る。
【００７２】
[0083]例えばホールセンサ１０８は、差動出力信号（磁気信号）１０９ｂ、１０９ｄを、端子１０８ｂ、１０８ｄで生成するように構成される。縦型ホール素子１０８の２つの端子１０８ｂ、１０８ｄは、信号スイッチ１１６に結合される。実施形態では、端子１０８ａは、第１の信号スイッチ１１６ａの第１の端子に結合され、端子１０８ｄは、第２の信号スイッチ１１６ｂの第１の端子に結合される。
【００７３】
[0084]一部の実施形態では、信号スイッチ１１６は、差動信号（磁気信号）１０９ｂ、１０９ｄを受信し、診断スイッチ１１４は、同じ時間に診断信号１３０ａ、１３０ｂを受信する。
【００７４】
[0085]診断スイッチ１１４及び信号スイッチ１１６の第２の端子（すなわち、出力）は、図１の信号経路１０など、磁場センサの信号経路１２０の入力で、一体に結合される。診断スイッチ１１４又は信号スイッチ１１６の第１の端子が閉成される（すなわち、対応する第２の端子に接続される）とき、それぞれのスイッチは、閉成され、信号経路１２０にフィードする。
【００７５】
[0086]スイッチ１１４、１１６を調節するために、信号スイッチ１１６は、クロック信号ＣＫｓｉｇｎａｌにより制御され、診断信号スイッチ１１４は、クロック信号ＣＫｄｉａｇにより制御され、それらのクロック信号は、図１のクロックバス９２で発出し得る。実施形態では、診断スイッチ１１４が閉成され、診断信号を信号経路１２０内へと生成しているとき、信号スイッチ１１６は開放である。代替的に、信号スイッチ１１６が閉成され、磁場信号を信号経路１２０内へと生成しているとき、診断スイッチ１１４は開放である。
【００７６】
[0087]再び手短に図１を参照すると、信号経路１０の出力（例えば、比較信号２２ａ）が次いで、図１の出力モジュール３０に、及び、図１の信号診断モジュール８２に提供され得る。実施形態では、信号経路１０の出力は、時間多重信号であり得る。一部の実施形態では、診断スイッチ１１４及び信号スイッチ１１６は、時間多重信号が、１つの時間期間での磁気信号と、別の時間期間での診断信号との間で交番するように、時間多重信号を生成するように構成される。１つの実施形態では、磁場センサ２の第１のパワーアップにおいて、時間多重信号では、診断信号が第１に生成され、磁気信号が第２に生成される。代替的に、磁気信号が第１に生成され得るものであり、診断信号が第２に生成され得る。
【００７７】
[0088]実施形態では、バイアシング又はコモンモード電圧を検証するために、及びさらには、縦型ホール素子１０８の抵抗の別のテストとして、回路１５０は、比較モジュール１１８を含み得る。比較モジュール１１８は、縦型ホール素子１０８の端子１０８ｂでの（経路１０９ｂを経由した）信号電圧を、基準ハイ電圧（ＲＥＦＨｄｉａｇ）と、及び、基準ロー電圧（ＲＥＦＬｄｉａｇ）と比較して、端子１０８ｂでの電圧が、あらかじめ決定された容認可能な範囲の中にあるかどうかを決定するように構成される。
【００７８】
[0089]比較モジュール１１８は、論理ゲート１１９（例えば、ＯＲ論理ゲート）に結合された、少なくとも２つの比較器１１８ａ、１１８ｂを含み得る。第１及び第２の比較器１１８ａ、１１８ｂは、信号１０９ｂを受信するために、ホールセンサ１０８の１つの端子、例えば端子１０８ｂに結合され得る。実施形態では、第１の比較器１１８ａは、差動出力１０９ｂを基準ハイ電圧（ＲＥＦＨｄｉａｇ）値と比較し、第２の比較器１１８ｂは、差動出力１０９ｂを基準ロー電圧（ＲＥＦＬｄｉａｇ）と比較する。第１及び第２の比較器１１８ａ、１１８ｂｂの出力は、論理ゲート１１９を使用して組み合わされ得る。論理ゲート１１９は、図２ではＯＲゲートとして例示されるが、任意のタイプの論理ゲートが、個別の用途に依存して使用され得るということが察知されるべきである。論理ゲート１１９の出力は次いで、回路１２のバイアシングが、あらかじめ決定された容認可能なものの中にあるかどうかを決定するために、図１の、抵抗及びバイアシング診断モジュール８０に、並びに、信号経路１２０を迂回して提供される。実施形態では、信号スイッチ１１６は、抵抗及びバイアシング診断モジュール８０が、バイアシングもしくはコモンモード電圧を検証する、又は、縦型ホール素子１０８の抵抗のテストを実行するときに、開放位置にある。
【００７９】
[0090]ここで図３を参照すると、グラフ２００、２１０は、任意単位でのボルトの単位でのスケールを伴う垂直軸と、任意単位での時間の単位でのスケールを伴う水平軸とを有する。図３は、磁気信号（図２の磁気信号スイッチ１１６により生成され得るようなもの）と、診断信号（図２の診断信号スイッチ１１４により生成され得るようなもの）との間の遷移を例示する。実施形態では、図３は、図１の磁場センサ２のシグナリング方式を例示する。複数の時間期間は、磁気信号時間期間２０２及び診断信号時間期間２０４の両方を含み得る。１つの実施形態では、複数の時間期間の各々のものは、図３で示されるように、約２００マイクロ秒であり得る。しかしながら、時間期間は、個別の用途によって、２００マイクロ秒より大きい、又は小さいものであり得るということが察知されるべきである。
【００８０】
[0091]全体的な概観では、信号時間期間（例えば、２０２ａ）は、磁気信号（例えば、図２の磁場信号１１６ａ、１１６ｂ）が、信号経路１０に付与され、図１の比較器２２の入力での磁気信号（例えば、２０２ａａ）を結果的に生じさせる、時間期間を指す。診断信号時間期間（例えば、２０４ａ）は、診断信号（例えば、診断信号１１４ａ、１１４ｂ）が、信号経路１０に付与され、図１の比較器２２の入力での診断信号２０４ａａを結果的に生じさせる、時間期間を指す。
【００８１】
[0092]ＢＯＰは、図１の比較器２２の動作点しきい値を指す。ＢＲＰは、比較器２２の解放点しきい値を指す。比較器出力２１２は、図１の比較器２２の比較信号２２ａと同じ又は同様であり得る。文字参照（例えば、Ａ〜Ｉ）が、シグナリング方式を説明する一助となるように、図３にさらに加えられる。
【００８２】
[0093]時間期間２０２ａ、２０４ａ、２０２ｂの間中の、磁気信号２０２ａａ、２０２ｂａ、及び診断信号２０４ａａは、図１のフィルタリングされた信号２０ａ、２０ｂを指し示す。
【００８３】
[0094]点Ａで指示されるパワーオンフェーズの間中などの、例示的な実施形態では、外部磁場が、最初に図１の磁場センサ２により受けられ、それにより磁気信号時間期間２０２ａでの磁気信号２０２ａａが上昇する。磁場センサ２は、最初は磁気信号時間期間２０２ａで、又は、診断信号時間期間２０４ａで開始し得る。図３は、磁気信号時間期間（例えば、２０２ａ）が第１に発生する、１つの実施形態を提供する。
【００８４】
[0095]図３で示されるように、比較信号２１２（例えば、図１の比較信号２２ａ）は、最初はオフであり、磁気信号時間期間２０２ａでの磁気信号２０２ａａが、動作点しきい値Ｂｏｐより大きくなるまで、オンにならない。かくして、点Ｂで、磁気信号時間期間２０２ａでの磁気信号２０２ａａは、動作点しきい値Ｂｏｐに達し、比較信号２１２はオンになる。
【００８５】
[0096]点ＢとＣとの間で、磁気信号時間期間２０２ａでの磁気信号２０２ａａは、しきい値Ｂｏｐより上であり、比較信号２１２はオンにとどまる。点Ｃで、診断信号（例えば、図２のスイッチ１１４により、又は、診断電流源１１２により生成される方形波診断信号１１４ａ、１１４ｂ）の第１の状態が、診断時間期間２０４ａの間中に付与され、信号経路１０を、図１の比較器２２へと通過する。診断時間期間２０４ａの始まりでは、診断信号２０４ａａは、解放点しきい値ＢＲＰより下で始まり、比較信号２１２をオフにする。診断信号１１４ａ、１１４ｂ（図１）が、第１の状態で、診断時間期間２０４ａの間中に存続するとき、診断信号２０４ａａは、動作点しきい値Ｂｏｐより上に遷移し、比較信号２１２はハイ状態を実現する。診断信号１１４ａ、１１４ｂ（図１）が、第２の異なる状態に、診断時間期間２０４ａの間中に遷移するとき、診断信号２０４ａａは、解放点しきい値Ｂｒｐより下に遷移し、比較信号２１２はロー状態を実現する。
【００８６】
[0097]かくして、比較信号２１２は、１つ又は複数の電子遷移を、診断信号時間期間２０４ａの間中に行い、比較ｒ信号２１２の対応する正しい遷移は、信号経路１０の合格状況を指し示し得る。
【００８７】
[0098]一部の実施形態では、診断信号１１４ａ、１１４ｂが診断時間期間２０４ａの間中に注入されるとき、磁気信号時間期間２０２ａで表される磁気信号１１６ａ、１１６ｂは中止される。
【００８８】
[0099]実施形態では、磁気信号時間期間（例えば、２０２ａ）と診断信号時間期間（例えば、２０４ａ）との間で遷移するときに、両方の信号の間中の適正な信号整定を可能とするために、タイムスロットが設けられ得る。遷移の間のタイムスロットは、スロット間結合を防止するために使用され得る。
【００８９】
[00100]最初には、診断信号時間期間２０４ａの間中の診断信号２０４ａａは、動作点しきい値Ｂｏｐより下である。かくして、比較器出力２１２は、診断信号時間期間２０４ａの間中の診断信号２０４ａａが、点Ｄで、動作しきい値ＢＯＰより上に上昇するまで、オフのままである。磁気信号時間期間２０２ａの間中の磁気信号２０２ａａとは違い、診断信号時間期間２０４ａの間中の診断信号２０４ａａは、２つの遷移を強制して（すなわち、比較器出力２１２をオン及びオフにさせ）、回路経路１０（図１）の出力を、オン状態及びオフ状態の両方で検証するように構成される。換言すれば、診断時間期間２０４ａの間中の診断信号２０４ａａは、比較信号２１２をオンに、及び次いでオフにすることを、単一のもの、又は、複数の診断信号時間期間（例えば、２０４ａａ）で行うように構成される。時間期間の間のチャネルリセット（すなわち、２状態遷移）は、遷移を強制し、スロット間結合を防止するために使用され得る。
【００９０】
[00101]図３で例示されるように、診断信号時間期間２０４ａの間中の診断信号２０４ａａは、最初は、動作点しきい値ＢＯＰより上に上昇し、次いで点Ｅで下降し始め、ついには点Ｆで、その診断信号２０４ａａは、解放点しきい値ＢＲＰより下に下降し、比較信号２１２をオフにさせる。診断信号時間期間２０４ａの間中の診断信号２０４ａａは、下降し続け、ついには点Ｇで、入力信号は、診断信号時間期間２０４ａの間中の診断信号２０４ａａから、磁気信号時間期間２０２ｂの間中の磁気信号２０２ｂａに遷移する。
【００９１】
[00102]点Ｇで、タイムスロットが、遷移の間中の適正な信号整定を可能とするために発生する。さらに、比較信号２１２は、信号が動作点しきい値ＢＯＰより上に上昇するまで、オフのままである。磁気信号時間期間２０２ｂの間中の磁気信号２０２ｂａは上昇し、ついには点Ｈで、磁気信号２０２ｂａは、動作点しきい値ＢＯＰより大きくなる。点Ｈで、比較信号２１２は、オンになり、磁気信号２０２ｂａが動作点しきい値ＢＯＰより大きい間は、オンのままである。
【００９２】
[00103]ここで図４を参照すると、グラフ４００は、任意単位での磁場の単位でのスケールを伴う垂直軸と、任意単位での時間の単位でのスケールを伴う水平軸とを有する。グラフ４１０は、任意単位でのボルトの単位でのスケールを伴う垂直軸と、任意単位での時間の単位でのスケールを伴う水平軸とを有する。図４は、図１の磁場センサ２での検出された故障を指し示すとともに、検出された故障に応答した回復シグナリング方式を指し示す、信号４１２を例示する。信号４１２は、図１の出力ドライバ回路３４により生成され得る。
【００９３】
[00104]デジタルモジュールは、磁場センサを、通常モード、故障モード、及び回復モードの少なくとも１つの間で遷移させるように構成され得る（すなわち、クロックバス９２の手立てによる、図１のデジタルモジュール６０）。例えばデジタルモジュールは、上記で説明された４つの診断モジュールの１つ又は複数により行われる故障検出に応答して、磁場センサを故障モードに遷移させるように構成され得る。一部の実施形態では、デジタルモジュールは、故障検出に応答して、磁場センサを回復モードに遷移させるように構成され得る。デジタルモジュールは、回復シーケンス信号をスイッチングネットワーク（すなわち、図２の診断スイッチ１１４及び信号スイッチ１１６）に、回復モードの間中に提供するように構成され得るものであり、デジタルモジュールは、合格検出に応答して、磁場センサを通常モードに遷移させるように構成され得るものであり、合格検出は、回復シーケンス信号に応答的に受信される。
【００９４】
[00105]全体的な概観では、ＩＤＤ（ｈｉｇｈ）は、ハイレベル出力電流（例えば、図１の出力ダイバー３４のドレイン端子での）であり、ＩＤＤ（ｌｏｗ）は、ローレベル出力電流（ドレイン端子での）であり、ＩＤＤ（ＡＶＧ）ＦＡＵＬＴは、セーフモードの間中の（すなわち、故障状況の間中の）さらに低い出力電流である。文字参照（例えば、Ａ、Ｂが、シグナリング方式を説明する一助となるように、図４にさらに加えられる。信号４０６は、図１の磁場センサ２により経験される磁気信号を指し示す。
【００９５】
[00106]最初は、パワーオンフェーズにおいて、磁気信号４０６は、図１のフィルタリングされた信号２０ａ、２０ｂが動作点しきい値ＢＯＰより小さくなるように、磁場を実現し、かくして、出力ドライバ回路３４により生成される出力信号４１２は、（例えば、ＩＤＤ（ｌｏｗ）で）オフである。磁気信号４０６が、フィルタリングされた信号２０ａ、２０ｂが動作点しきい値ＢＯＰより大きくなるように、磁場を実現するとき、出力信号４１２は、オンになり、ＩＤＤ（ｈｉｇｈ）へとハイに移行する。出力信号４１２は、フィルタリングされた信号２０ａ、２０ｂが解放点しきい値より下に下降するように、磁気信号４０６が磁場を実現するまでハイにとどまり、その下降する時間に、出力信号はオフになり、ＩＤＤ（ｌｏｗ）へと移行する。
【００９６】
[00107]点Ａで、磁気信号４０６は、フィルタリングされた信号２０ａ、２０ｂが動作点しきい値ＢＯＰより上に上昇するように、磁場を実現するものであり、出力信号４１２は、オンになり、ＩＤＤ（ｈｉｇｈ）へと上昇するはずである。しかしながら、この例示的な実施形態では、代わりに出力信号４１２は、（例えば、ＩＤＤ（ｌｏｗ）で）オフのままである。このことは故障状況を指示し、応答して回路は、新しい診断信号時間期間が点Ａの後に生成される際に、回復シーケンスへと移行する。
【００９７】
[00108]磁場センサ２は、第１の回復シーケンスを起動して、故障状況を除去し得る。例えば処理ユニットは、故障検出に応答して磁場センサ２を回復モードに遷移させるように構成され得るものであり、診断電流源（例えば、図２の１０６ａ、１０６ｂ）が、回復シーケンスを提供するように構成され得る。
【００９８】
[00109]実施形態では、回復シーケンスは、点Ａ及びＢにわたる、第１の診断信号時間期間、その後に続く待機時間期間、その後に続く別の診断信号時間期間を含む。磁気信号時間期間は、回復シーケンスの間中、点ＡとＢとの間で中断される。回復シーケンスは、磁場センサのそれぞれの回路又は構成要素が診断テストに合格するまで、待機時間期間が後に続く診断信号時間期間を継続する。他の実施形態では、回復シーケンスは、あらかじめ決定された数の試行の間継続し得る。
【００９９】
[00110]回路が回復シーケンスに合格するならば、磁場センサ２は、システムリセットを、例えば点Ｂで実行し得る。一部の実施形態では、磁場センサ２の処理ユニットは、その後に磁場センサ２を通常モード（磁気信号時間期間及び診断信号時間期間が、上記で説明された時間多重配置構成で継続する）に、合格検出に応答して遷移させるように構成され、そのことにより、合格検出は、回復シーケンス信号に応答的に受信される。例えば点Ｂで、診断合格が指示され、回路は、出力信号４１２にハイを、ある時間期間の間強制することを、故障が除去されており、回路がオフ状態及びオン状態の両方で稼働していることを検証するために行う。出力信号４１２は、磁気信号４０６が動作点しきい値ＢＯＰより小さいにもかかわらず、ハイを強制される。
【０１００】
[00111]ある時間期間が経過してしまうと、出力信号４１２は、オフになり、磁気信号４０６と再び歩調を合わせるために、ＩＤＤ（ｌｏｗ）に下がる。実施形態では、出力信号４１２は、磁気信号４０６と、次の磁気信号時間期間の間中に（すなわち、診断時間期間の後に）再び歩調を合わせる。
【０１０１】
[00112]ここで図５〜６を参照すると、パワーオンフェーズの間中に、磁場センサ２は、最初は磁気信号時間期間とともに開始することがあり（図５）、又は、最初は診断信号時間期間とともに開始することがある（図６）。例えば図５で、回路がパワーアップされるとき、付与される第１の信号は磁気信号である。出力電流ＩＤＤは、出力電圧ＶＤＤが電圧出力最小値ＶＤＤＭＩＮに達するまで、定められないものであり得る。出力電圧（ＶＤＤ）が最小値に達すると、第１の磁気サンプルが付与され得るものであり、診断サンプルが後に続く。
【０１０２】
[00113]代替的に図６では、付与される第１の信号は診断信号である。実施形態では、図６は、診断が、磁気サンプルが作動した後の代わりに、図６でのように、最初にパワーオンの間中に作動させられるということを除いて、図５と同様であり得る。かくして、第１の磁気サンプルをサンプリングサイクルで作動させる前に、診断サンプルの１回分が作動させられる。
【０１０３】
[00114]実施形態では、第１の時間期間が、磁気信号時間期間であろうと、診断信号時間期間であろうと、ラッチ出力は、各々第１の磁気信号時間期間（ｔｓａｍｐｌｅ）の終わりでから測定されることになる。例えば図５では、第１のラッチ出力は、第１の磁気信号時間期間の終わりで、及び、診断サンプル時間期間に先立ってとられる。しかしながら図６では、第１のラッチ出力は、診断サンプルの後に、及びさらには、第１の磁気信号時間期間の後にとられる。第１に、磁気信号時間期間を作動させるべきか、それとも診断信号時間期間を作動させるべきかの間の判断は、個別の用途の必要性に依存して変動し得る。
【０１０４】
[00115]本明細書で引用されるすべての参照文献は、ここに、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれている。
[00116]本特許の主題である、様々な概念、構造、及び技法を例示するのに役立つ、好ましい実施形態を説明したが、ここで、これらの概念、構造、及び技法を組み込む他の実施形態が使用され得るということが、明らかになることになる。したがって、本特許の範囲は、説明された実施形態に制限されるべきではなく、むしろ、単に、以下の特許請求の範囲の趣旨及び範囲により制限されるべきであるということが提言される。
【図１】
2019500599.tif 000003
【図２】
2019500599.tif 000004
【図３】
2019500599.tif 000005
【図４】
2019500599.tif 000006
【図５】
2019500599.tif 000007
【図６】
2019500599.tif 000008
【国際調査報告】
2019500599.tif 000009
2019500599.tif 000010