(57)【要約】【課題】物理パラメータを測定するように適合されたブリッジセンサ（１００）のエラーを検出する方法（４００）を提供する。【解決手段】この方法は、ブリッジセンサ（１００）の第１の接点対に、第１の方向で少なくとも２回及び第１の方向と反対の第２の方向で少なくとも１回、バイアスをかけること（４１０）と、第１の接点対にバイアスをかけながらブリッジセンサの異なる接点対上の出力信号を測定して（４２０）、それによって、物理パラメータを代表し、かつ時間間隔によって分離された少なくとも３つの出力測定値を得ることと、前記ブリッジセンサのエラーを示す出力値を得るために前記出力測定値を結合する（４３０）ことと、を含み、結合される出力測定値は前記第１の接点対にバイアスがかけられるときに測定される出力測定値のみである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理パラメータを測定するように適合されたブリッジセンサ（１００）のエラーを検出する方法（４００）であって、
前記ブリッジセンサ（１００）の第１の接点対に、第１の方向で少なくとも２回及び前記第１の方向と反対の第２の方向で少なくとも１回、バイアスをかけること（４１０）と、
前記第１の接点対にバイアスをかけながら前記ブリッジセンサの異なる接点対上の出力信号を測定して（４２０）、それによって、前記物理パラメータを代表し、かつ時間間隔によって分離された少なくとも３つの出力測定値を得ることと、
前記出力測定値を結合して（４３０）前記ブリッジセンサのエラーを示す出力値を得ることと、
を含み、前記結合される出力測定値は前記第１の接点対にバイアスがかけられるときに測定される出力測定値のみである、方法（４００）。
【請求項２】
前記出力測定値間の前記時間間隔が等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の接点対にバイアスがかけられるときに得られた連続した出力測定値間の変化が、前記出力測定値を結合する（４３０）ときに前記連続した出力測定値間の対応する時間間隔に関連付けられる、請求項１または２に記載の方法（４００）。
【請求項４】
前記結合すること（４３０）が、前記得られた出力測定値または前記得られた出力測定値間の変化を線形結合することによって前記出力値を得ることを含み、前記出力測定値または前記得られた出力測定値の変化には重み因子が掛けられ、前記時間間隔が前記重み因子を計算するために用いられる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法（４００）。
【請求項５】
第１及び第３の出力測定値が前記第１の接点対に第１の方向でバイアスをかける（４１０）ときに測定され（４２０）、第２の出力測定値が前記第１の接点対に前記第１の方向と反対の第２の方向でバイアスをかける（４１０）ときに測定され（４２０）、前記第２の出力測定値が前記第１の出力測定と前記第３の出力測定との間に測定され、
前記結合すること（４３０）が前記３つの出力測定値を合計することを含み、前記第２の出力測定値の前記重み因子は少なくとも因子２を含む、請求項４に記載の方法（４００）。
【請求項６】
前記ブリッジセンサが磁気センサである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法（４００）。
【請求項７】
前記磁気センサは、磁気ホールセンサ、またはトンネル磁気抵抗ブリッジ配置、または巨大磁気抵抗ブリッジ配置である、請求項６に記載の方法（４００）。
【請求項８】
前記出力信号の測定は前記出力信号をサンプリングすることで行われる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法（４００）。
【請求項９】
ブリッジセンサ（１００）のハードウェアエラーを検出するエラー検出装置（２００）であって、前記ブリッジセンサが、
少なくとも４つの接点を有するセンサ素子（１１０）と、
第１の接点対に第１の方向及び反対の第２の方向でバイアスをかけるように、ならびに、異なる接点対の出力信号を測定できるように配置されたスイッチング回路（１２０）と、
を含み、
前記エラー検出装置（２００）が、前記スイッチング回路（１２０）を用いて前記ブリッジセンサの前記第１の接点対に、前記第１の方向で少なくとも２回及び前記第２の方向で少なくとも１回、バイアスをかけるように適合され、
前記エラー検出装置（２００）が、前記スイッチング回路（１２０）を用いて前記第１の接点対とは異なる接点対の出力信号を前記第１の接点対にバイアスをかけるときに測定し、それによって、前記ブリッジセンサによって感知された物理パラメータを代表する少なくとも３つの出力測定値を得るように適合され、
前記エラー検出装置（２００）が、前記出力測定値を結合して前記ブリッジセンサ（１００）のエラーを示す出力値を得るように適合され、前記結合される出力測定値は前記第１の接点対にバイアスをかけるときに測定される出力測定値のみである、
エラー検出装置（２００）。
【請求項１０】
前記エラー検出装置（２００）が、前記第１の接点対にバイアスを加える場合に得られる連続した出力測定値間の変化を、前記出力測定値を結合する場合の前記連続した測定値間の対応する時間間隔に関連付けるように適合されている、請求項９に記載のエラー検出装置（２００）。
【請求項１１】
物理パラメータを測定するセンサ（３００）であって、
少なくとも４つの接点を有するセンサ素子（１１０）を含むブリッジセンサ（１００）と、
請求項９または請求項１０のいずれか一項に記載のエラー検出装置（２００）と、
前記得られた出力測定値に基づいて前記物理パラメータを示すフィールド値を得るように適合された出力ブロック（３１０）と、
を含む、センサ（３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はブリッジセンサの分野に関する。より具体的には、本発明は、ブリッジセンサのハードウェア障害を検出する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブリッジセンサは一般に、ある１つの接点対にバイアスをかけること及び別の接点対上の出力信号を測定することによって操作される。出力センサは一般に、ブリッジセンサの抵抗値の変化のせいで変化する差動信号である。ブリッジセンサの抵抗値は物理パラメータの変化のせいで変化し得る。物理パラメータは、例えば、外部圧力または外部磁場であってよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ブリッジセンサは、例えば、数多くの用途に使用することができる磁気センサでよい。これらの用途の多くは、例えば、自動車産業用途などの安全に不可欠な用途である。このため、これらのセンサが正しく機能することが極めて重要であり、また、磁気センサの使用開始時だけでなく通常の動作時にもテストできることが好ましい。
【０００４】
磁気センサのハードウェア障害は、例えば、二重モジュール式冗長によって検出することができる。この場合はセンサが二重にされる。そうなれば、２つのセンサうちの一方のエラーが両センサの出力差のために検出可能できるようになる。かかるシステムは、明らかに堅固なものであるが、センサの二重化が必要である。シリコンベースの集積回路の場合、これにより、読み出しチェーンの完全な冗長が原因でシリコン表面がより広くなる結果となる。
【０００５】
したがって、ブリッジセンサのエラーを検出する方法及びシステムを改善する余地がある。
【０００６】
本発明の実施形態の目的は、ブリッジセンサのエラーを検出する良好な方法及びシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的は本発明による方法及び装置によって達成される。
【０００８】
第１の態様では、本発明の実施形態は、物理パラメータを測定するように適合されたブリッジセンサのエラーを検出する方法に関する。本方法は、ブリッジセンサの第１の接点対に、第１の方向で少なくとも２回及び第１の方向と反対の第２の方向で少なくとも１回、バイアスをかけることと、第１の接点対にバイアスをかけながらブリッジセンサの異なる接点対上の出力信号を測定し、それによって、物理パラメータを代表し、かつ時間間隔を置いて分離された少なくとも３つの出力測定値を得ることと、ブリッジセンサのエラーを示す出力値を得るために出力測定値を結合すること、とを含み、結合される出力測定値は第１の接点対にバイアスをかけるときに測定される出力測定値のみである。
【０００９】
本発明の実施形態の利点は、第１の接点対にバイアスをかけているときに測定された出力測定値のみが結合されること、及び少なくとも３つの出力測定が行われることである。ブリッジセンサの出力信号は、物理パラメータを表わす部分を含み、物理パラメータに影響を受けないオフセット部分を含んでよい。同じ接点対にバイアスがかけられるのであるから、出力測定値に関するオフセットは、異なる接触対にバイアスをかけることによって出力信号が得られる場合に比して類似しており、したがって、それが出力値に及ぼす影響を低減させることができ、したがって、ブリッジセンサのエラーにもっと敏感な出力値を得ることができる。さらに、同一の接点対にバイアスをかけられるので、物理パラメータの出力測定値に及ぼす影響は常に同じであり、よって、それが出力値に及ぼす影響を、出力測定値を結合することによって低減させることができ、よって、ブリッジセンサのエラーにもっと敏感であり、かつ／または誤ったエラー検出がより少ない出力値を得ることができる。さらに、少なくとも３回測定することによっても物理パラメータの変動が出力値に及ぼす影響を低減させることができ、よって、ブリッジセンサのエラーにより敏感であり、かつ／または間違ったエラー検出がより少ない出力値を得ることができる。
【００１０】
本発明の実施形態の利点は、ブリッジセンサのエラーを示す出力信号を得るのに３つの測定値で十分であること、及び物理パラメータの変化が出力信号に及ぼす影響は得られた出力測定値に及ぼす影響に比して小さいことである。
【００１１】
本発明の実施形態の利点は、異なる接点対にバイアスをかけるときに出力値に存在するはずのオフセットの差異が、常に同一の接点対にバイアスをかけるときで第１の接点対にバイアスをかけたときに得られる測定値のみを結合するときに生じないことである。したがって、オフセットの差異への依存が少ない出力値を得ることができ、そのため、ブリッジセンサのエラーによって生じる差異がより容易に検出可能である。
【００１２】
物理パラメータの変化が出力値に及ぼす影響を低減させることができる。なぜなら、少なくとも３つの出力測定値がとられ、かつ、これらの出力測定値は同じ接点対にバイアスをかけるときにとられるからである。同じ接点対にバイアスをかけるときは、物理パラメータが個々の出力測定値に及ぼす影響は、異なる接点対にバイアスをかけるときに比べて類似している。これは、異なる接点対にバイアスをかけるときに得られる出力測定値を用いる場合よりも多くの高次偏差が相殺されるという利点、及び得られる出力値がブリッジセンサの１次または２次近似への依存が少ないという利点を有する。したがって、常に同一接点対にバイアスをかけるときに物理パラメータを変化させる影響をより低減させることができる。
【００１３】
本発明の実施形態の利点は、出力値の差異を生じるハードウェアのエラーを検出できることである。かかる出力値の差異は、例えば、異なる出力測定値の測定間に生じる不具合によって引き起こされ得る。ハードウェアの障害は、例えば、ブリッジセンサ（例えば、ホールセンサ）にもスイッチング回路網にも生じ得る。エラーの検出は、例えば、出力値が上限閾値と下限閾値との間に閉じ込められるかどうかをチェックすることでなされる。閉じ込められていない場合は、ハードウェアのエラーが検出される。したがって、物理パラメータ及びオフセットの出力値に及ぼす影響は、少なくとも３つの出力測定値を採用すること、２方向で１つの接点対にバイアスをかけること、及び、時間間隔を考慮した少なくとも３つの出力測定値を結合することによって低減させることができることが有利である。
【００１４】
本発明の実施形態では、出力測定値間の時間間隔は等しい。
【００１５】
本発明の実施形態の利点は、線形に変化する物理パラメータによって引き起こされる最初の２つの出力測定値間の出力測定値の変化は、第２及び第３の出力測定値間の変化と同じであることである。３つの出力測定値を結合することによって、変化する物理パラメータが出力値に及ぼす影響を低減させることができる。
【００１６】
本発明の実施形態では、第１の接点対にバイアスをかけるときに得られる連続した出力測定値間の変化は、出力測定値を結合する場合の連続した出力測定値間の対応する時間間隔に関連付けられる。
【００１７】
本発明の実施形態の利点は、変化する物理パラメータによる出力測定値の変化が出力値に及ぼす影響を連続する出力測定値間の変化を連続する測定値間の対応する時間間隔に関連付けることによって低減することができることである。
【００１８】
本発明の実施形態では、連続した測定値間の時間間隔が異なってよい。この場合、変化する物理パラメータによって引き起こされた連続した出力測定値間の差異は最初の２つの測定値間のものと第２の測定値と第３の測定値との間のもので異なるであろう（例えば、線形変化する物理パラメータの場合、変化は比例的なものであろう）。しかしながら、これらの変化を対応する時間間隔に関連付けることによって、変化する物理パラメータが出力値に及ぼす影響を低減させることは依然として可能である。
【００１９】
時間間隔は予め定義された時間間隔でよい。それらは、ユーザによって定義されてよい。それらはまた、測定値間で適応制御されてもよい。
【００２０】
本発明の実施形態では、ただ１つの出力対の信号の測定値が結合されて出力値が得られる。本発明の実施形態では、この出力対のうちのただ１つの出力信号のみが測定される。これによって、読み出し回路を単純化することができる。
【００２１】
本発明の実施形態では、結合することは、数学的に結合すること（例えば、得られた出力測定値または得られた出力測定値間の変化を線形結合すること）によって出力値を得ることを含む。本発明の実施形態では、出力測定値または得られた出力測定値間の変化に重み因子を掛け、時間間隔を用いてこの重み因子を計算する。本発明の実施形態では、第１の接点対に第１の方向でバイアスをかけるときに第１及び第３の出力測定値を測定し、第１の接点対に第１の方向と反対の第２の方向でバイアスをかけるときに第２の測定値を測定する。第２の出力測定値を第１の出力測定と第３の出力測定の間に測定し、結合することは３つの出力測定値を合計することを含み、第２の出力測定値の重み因子は２の因子を少なくとも含む。
【００２２】
本発明の実施形態の利点は、変化する物理パラメータ及びオフセットへの依存が低減した出力値を得るには３つ出力測定値で十分なことである。これは、第１の接点対に反対方向でバイアスをかけるときに測定され、かつ第１と第３の出力測定の間に測定された第２の出力測定値に重み因子２を使用することで達成される。
【００２３】
本発明の実施形態では、ブリッジセンサは磁気センサである。
【００２４】
本発明の実施形態では、磁気センサは、磁気ホールセンサ、またはトンネル磁気抵抗ブリッジ配置、または巨大磁気抵抗ブリッジ配置である。
【００２５】
本発明の実施形態では、出力信号の測定は出力信号をサンプリングすることでなされる。
【００２６】
第２の態様では、本発明の実施形態はブリッジセンサのハードウェアエラーを検出するエラー検出装置に関する。ブリッジセンサは、少なくとも４つの接点を有するセンサ素子と、第１の接点対に第１の方向と反対の第２の方向でバイアスをかけることができ、かつ異なる接点対の出力信号を測定することができるように配置されたスイッチング回路と、を含む。エラー検出装置は、スイッチング回路を用いてブリッジセンサの第１の接点対に、第１の方向で少なくとも２回及び第２の方向で少なくとも１回、バイアスをかけるように適合される。そして、エラー検出装置は、第１の接点対にバイアスをかけているときにスイッチング回路を用いて第１の接点対とは異なる接点対の出力信号を測定するように適合され、これにより、ブリッジセンサによって感知された物理パラメータを代表する少なくとも３つの出力測定値が得られる。さらに、エラー検出装置は、出力測定値のうちの第１の接点対にバイアスをかけるときに測定される出力測定値のみを結合してブリッジセンサのエラーを示す出力値を得るように適合される。
【００２７】
本発明の実施形態では、エラー検出装置は第１の接点対にバイアスをかけるときに得られる連続した出力測定値間の変化を、出力測定値を結合する場合の連続する測定値間の対応する時間間隔に関連付けるように適合される。
【００２８】
第３の態様では、本発明の実施形態は、物理パラメータを測定するセンサに関する。このセンサは、少なくとも４つの接点を有するセンサ素子を含むブリッジセンサと、本発明の実施形態によるエラー検出装置と、得られた出力測定値に基づいて物理パラメータを示すフィールド値を得るように適合された出力ブロックと、を含む。
【００２９】
本発明の実施形態の利点は、センサが動作している場合でもハードウェア障害を検出できることである。さらに、物理パラメータを測定するのに必要なもの以上の追加の出力信号測定値がエラー検出装置に必要とされないことも有利である。追加の測定値が必要ないのでエラー検出装置はセンサのバンド幅あるいは応答時間を制限しない。本発明の実施形態の利点は、エラー検出装置が存在する状態でもセンサの性能を保持することができることである。したがって、その理由はエラー検出装置がセンサの通常動作の際に使用される出力測定値を使用することである。センサの性能は、応答時間、信号対雑音のレベル、及び供給電流のレベルを含む。そのうえ、本発明による実施形態では、エラー検出装置に必要な出力信号を測定するための追加のトランジスタを必要としない。
【００３０】
本発明の実施形態では、ブリッジセンサは、少なくとも４つの接点を有するホール素子を含む磁気ホールセンサでよい。測定は出力信号をサンプリングすることによってなされてよい。物理パラメータはホールセンサが位置する磁場のサイズでよい。
【００３１】
本発明の実施形態の利点は、ブリッジセンサ（例えば、ホール素子）の重複を必要とせずにブリッジセンサ（例えば、ホール素子）または接続回路のエラーを検出することができることである。
【００３２】
本発明の実施形態の利点は、ゼロ磁場の場合もエラー値が得られることである。０Ｂで、ホール電圧は、オフセットまたはブリッジのバイアスのせいでゼロにならない。
【００３３】
本発明の特別な態様及び好ましい態様が添付した独立請求項及び従属請求項に提示される。従属請求項の特徴は独立請求項の特徴及び他の従属請求項の特徴と必要に応じて組み合わされてよく、請求項に単に明示的に提示されなくてもよい。
【００３４】
本発明のこれら及び他の態様は以後に説明される実施形態から明らかでありそれらを参照すれば解明される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態による方法及び／または装置を使用してエラーを検出することができるブリッジセンサの概略図を示す。
【図２】本発明の実施形態によるブリッジセンサと組み合わされたエラー検出装置の図式的外観を示す。
【図３】本発明の実施形態による方法のフロー図を示す。
【図４】ブリッジセンサの第１の接点対のバイアスがけを示した。
【図５】ブリッジセンサの第１の接点対のバイアスがけを示した。
【図６】本発明の実施形態により第１の接点対にバイアスをかけるときの出力測定値の絶対値を示す。
【図７】ドレインとソースノードとの間に寄生抵抗経路を有する欠陥トランジスタのモデルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
特許請求の範囲の任意の参照記号は範囲を限定するものと解釈すべきではない。異なる図面で同一の参照記号は同一または類似の要素を指す。
【００３７】
本発明は特別な実施形態に関してある図面を参照して説明されるが、本発明はこれに限定されず特許請求の範囲のみに限定される。説明した図面は図式的なものにすぎず限定するものではない。図面では、要素のいくつかのものの寸法は、説明のために誇張されて原寸に比例せずに描かれてよい。大きさ及び相対的な大きさは本発明の実施に対する実際の縮減に対応しない。
【００３８】
説明及び特許請求の範囲での用語「第１の、第２のなど」は、類似の要素を区別するために使用されており、必ずしもシーケンスを一時的に、空間的に、ランク付けに、または他の任意のやり方で、のどれかで説明する必要はない。このように使用された用語は適切な環境下で置き換え可能なこと、及び、本明細書で説明された本発明の実施形態は本明細書で説明または図示された以外のシーケンスで実施運用できることを理解すべきである。
【００３９】
特許請求の範囲に使用される用語「含んでいる」はその後に挙げられる手段に限定されると解釈すべきではなく、他の要素またはステップを排除しないことに留意すべきである。したがって、言及されたような述べられた特徴、完全体、ステップ、または構成要素の存在を明記するが、１つまたは複数の他の特徴、完全体、ステップ、もしくは構成要素、またはそれらのグループの存在または追加を除外しないものとして解釈すべきである。したがって、表現「手段Ａ及びＢを含む装置」の範囲は、構成要素Ａ及びＢのみからなる装置に限定されるべきではない。それは、本発明に関して、装置の関連する構成要素がＡ及びＢだけであることを意味する。
【００４０】
本明細書全体を通して「一実施形態」または「ある１つの実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明された特別な特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通して語句「一実施形態」または「ある１つの実施形態」の様々な場所での出現では、必ずしも全てが同一の実施形態に言及しているわけではないが、そうである場合もある。さらに、当業者なら本開示から明らかなように、１つまたは複数の実施形態で特別な特徴、構造、または特性を任意の適切な方法で組み合わせてよい。
【００４１】
同様に、本発明の例示的実施形態の説明では時々、開示を簡素化し様々な発明の態様のうちの１つまたは複数の態様の理解を助ける目的で、本発明の様々な特徴が単一の実施形態、図、またはその説明が一緒にグループ化されることを理解すべきである。しかし、この開示方法は、請求された発明が、各請求項に明示的に詳述された以上の特徴を必要とするという意図を反映しているものと解釈すべきではない。そうではなく、発明の態様は、続く特許請求の範囲が反映しているように前述の開示された単一の実施形態の全ての特徴に連なってあるわけではない。このように、詳細な説明に続く特許請求の範囲は、各請求項が本発明の別々の実施形態として自立した状態で、本明細書でこの詳細な説明に明示的に組み込まれる。
【００４２】
さらに、本明細書で説明したいくつかの実施形態は、他の実施形態に含まれるいくつかの特徴を含むが他の特徴は含まない。他方、当業者には理解されるはずであるが、異なる実施形態の特徴の組み合わせは本発明の範囲内であることを意味しており、異なる実施形態を形成する。例えば、続く特許請求の範囲では、請求された実施形態のどんなものも任意の組み合わせで使用することができる。
【００４３】
本明細書に提供された説明では、数多くの具体的な詳細が述べられている。しかし、本発明の実施形態はこれらの具体的な詳細なしで実施してよいことが理解される。他の例では、この説明の理解を不明瞭にしないために周知の方法、構造、及び技法は詳細に示されていない。
【００４４】
第１の態様では、本発明の実施形態はブリッジセンサ１００のエラーを検出する方法４００に関する。ブリッジセンサは例えば磁場などの物理パラメータを測定するように適合される。かかるブリッジセンサは異なる接点対を含む。物理パラメータを測定するには、一方の接点対にバイアスがかけられ４１０、一方で、他方の接点対上で物理パラメータを示す出力信号が測定される。出力信号の測定は、例えば、出力信号をサンプリングすることで行われる。この測定は、例えば、第１の接点対にバイアスがかけられる相の最後で出力信号が安定な場合に行われる。しかし、本発明はこれに限定されない。出力信号の測定は、例えば、出力信号を積分することで行うこともできる。積分は、例えば、第１の接点対にバイアスがかけられる相の分率にわたって行うことができる。
【００４５】
この方法は、ブリッジセンサ１００の第１の接点対に、第１の方向で少なくとも２回、及び第１の方向と反対の第２の方向で少なくとも１回、バイアスをかけること４１０を含む。電流または電圧に第１の接点対上でバイアスをかけてよい。
【００４６】
本発明の実施形態では、接点対に第１の方向でバイアスをかけることが言及されており、接点対上に第１の極性を有する電流または電圧を印加することが言及されている。本発明の実施形態では、接点対の第１の方向と反対の第２の方向へのバイアスがけが言及されており、第２の極性を有する電流または電圧を接点対上に印加することが言及されており、第２の極性は第１の極性とは逆である。
【００４７】
さらに、この方法は、第１の接点対にバイアスをかけながらブリッジセンサの異なる接点対での出力信号を測定すること４２０を含む。出力信号は電流または電圧でよい。出力信号はディジタル化出力信号でよい。出力信号はディジタル化される前に予備処理（例えば、増幅）されてもよい。第１の接点対に第１の方向で少なくとも２回、及び第２の方向で少なくとも１回バイアスをかけることによって、物理パラメータを代表し、かつ時間間隔で分離された少なくとも３つの出力測定値が得られる。物理パラメータは、例えば、外部磁場であってよい。
【００４８】
本発明の実施形態では、ブリッジセンサに相回転を加えてよい。しかし、ブリッジセンサのエラーを示す出力値を得るために結合される出力測定値は第１の接点対にバイアスをかけるときに測定される出力測定値のみである。
【００４９】
そのうえ、本方法は、出力測定値を結合して４３０、ブリッジセンサのエラーを示す出力値を得るステップを含む。このステップでは、結合される出力測定値は第１の接点対にバイアスをかけるときに測定される出力測定値のみである。
【００５０】
本発明の実施形態による方法ステップの例示的な実施形態が図３のフロー図に示される。先ず、バイアスをかける４１０ステップ及び測定４２０ステップが少なくとも３つの出力測定値が得られるまで繰り返される。次に、出力測定値を結合して４３０、ブリッジセンサのエラーを示す出力値を得る。
【００５１】
以下に示すように、オフセットが出力値に及ぼす影響及び物理パラメータの変化が出力値に及ぼす影響は、本発明の実施形態によるブリッジセンサの第１の接点対にバイアスをかけることによって得られる少なくとも３つの出力測定値を結合することによって低減されることができる。この方法の利点は、一次編差のみを補正することができる既存の方法と比べて間違ったエラー検出の機会が低減されることである。
【００５２】
本発明の実施形態による方法のさらなる詳細及び可能な実装形態は、本発明の実施形態によるエラー検出装置をやはり論じる場合に以下のパラグラフで詳細に述べられる。
【００５３】
第２の態様では、本発明の実施形態は、ブリッジセンサ１００のハードウェアエラーを検出するエラー検出装置２００に関する。ブリッジセンサは、例えば、ホールセンサ、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗）、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗）、または圧力センサでよい。ブリッジセンサは少なくとも４つの接点を有するセンサ素子１１０を含む。
【００５４】
さらに、ブリッジセンサは、第１の接点対（例えば、ｄ／ｂ）に第１の方向及び反対の第２の方向でバイアスをかけることができるように、ならびに異なる接点対（例えば、ａ／ｃ）の出力信号を測定することができるように配置されたスイッチング回路１２０を含む。それによって、ブリッジセンサ１００により感知された物理パラメータを代表する出力測定値を得ることができる。
【００５５】
図１は、本発明の実施形態による方法及び／または装置を用いてエラーを検出することができるブリッジセンサ１００の概略図を示す。この例では、ブリッジセンサ１００は磁気ホールセンサであり、センサ素子１１０はホール素子である。センサ素子は４つの接点（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を含む。しかし、センサ素子はより多くの接点を含んでよい。接点は、第１の接点対（例えば、ｄ／ｂ）にバイアスをかけて、バイアスがかけられた第１の接点対の一方の接点から他方の接点に電流を生じさせることができ、物理パラメータを代表する出力信号を測定する対応する第２の接点対（例えば、ａ／ｃ）を選択することができるように配置される。ホール素子の場合、この物理パラメータは磁場である。
【００５６】
図１は、センサ素子１１０上の接点で接続された複数のトランジスタ（Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、Ｍ１４、Ｍ２１、Ｍ２２、Ｍ２２、Ｍ２３、Ｍ２４、Ｍ３１、Ｍ３２、Ｍ３２、Ｍ３３、Ｍ３４、Ｍ４１、Ｍ４２、Ｍ４２、Ｍ４３、Ｍ４４）を含むスイッチング網１２０も示す。これらのトランジスタのゲートを制御することによって、センサ素子１１０の具体的な接点対にバイアスをかけることができ、別の接点対の出力信号を測定することができる。本発明の特別な実施形態では、センサ素子のバイアス対及び読み出し対は、順次かつ長時間繰り返されて、またはランダムに読むことができる。ブリッジセンサのエラーを示す出力値は、具体的な接点対（両方向でバイアスをかけられる）にバイアスをかけるときに測定される出力測定値を結合することによって得られる。センサ素子は半導体チップであってよい。ホール素子は、例えば、シリコンまたはＧａＡｓなどの異なる材料で作製することができる。
【００５７】
エラー検出装置２００は、スイッチング回路１２０を用いて、ブリッジセンサの第１の接点対（例えば、ｄ／ｂ）に、第１の方向で少なくとも２回及び第２の方向で少なくとも１回、バイアスをかけるように適合される。
【００５８】
さらに、エラー検出装置２００は、第１の接点対にバイアスをかけたときの、第１の接点対とは異なる接点対（例えば、ａ／ｃ）の出力信号を測定し、それによって、少なくとも３つの出力測定値を得るように適合される。したがって、モニタ回路はスイッチング回路１２０を用いてよい。出力測定値は、例えば、接点対（第１の接点対とは異なる）上の電圧または接点対を通過する電流でよい。
【００５９】
エラー検出装置２００は、センサ素子の接点対にバイアスをかけるためにスイッチング回路１２０を制御し、かつ異なる接点対の出力信号を測定することができるようにスイッチング回路１２０を制御するマルチプレクサを含んでよい。これによって、第１の接点対に２方向でバイアスをかけることが可能になる。出力値の読み出しを毎回、同じ接点対上で行うことができる。反対の方向でバイアスをかけるとき、出力信号を測定するための読み出し接点対を交換する必要がない。この場合、出力測定を反転させるだけで十分である。
【００６０】
本発明の実施形態によるブリッジセンサ１００と組み合わされたエラー検出装置２００の図式的外観を図２に示す。
【００６１】
エラー検出装置２００は、出力測定値を結合してブリッジセンサ１００のエラーを示す出力値を得るように適合されており、結合される出力測定値は第１の接点対にバイアスをかけるときに測定される出力測定値である。
【００６２】
ブリッジセンサ１００には様々なハードウェアエラーが存在し得る。センサ素子１１０自体のハードウェアエラーが存在し得、センサ素子との接点のエラーが存在し得、スイッチング回路１２０のエラーが存在し得る。
【００６３】
可能性のあるブリッジセンサのハードウェア障害はトランジスタの故障であり得る。トランジスタのドレインとソースノードとの間の寄生抵抗路につながるハードウェア欠陥は、図７に示すようにモデル化することができる。この寄生抵抗路７２０はトランジスタ７１０が切り替えられるとき（即ち、チャネルが開いているとき）に漏洩を起こす。
【００６４】
これらの漏洩は出力値の差異につながり得る、そのために、本発明の実施形態による装置及び方法を用いて検出することができる。
【００６５】
本発明の実施形態によるエラー検出装置は、エラーが出力値を変化させる場合は、これらのエラーのどんなものも検出することができる。この変化を検出するために、エラー検出装置は、上側及び／または下側の閾値を含んでよい。エラー検出装置は、出力値がかかる閾値を横切るや否や、エラー信号を発する。本発明の実施形態では、これらの閾値は、ブリッジセンサの設計によって定義してよく、それらは、較正してよく、あるいは、それらは、ブリッジセンサの操作時に動的に補償して（例えば、センサの温度依存性を補償すること、応力を補償すること、電圧及び／または電流のバイアスを補償すること）さえよい。本発明の実施形態では、ブリッジセンサが磁気ホールセンサの場合、エラーの閾値を磁場の単位で計算してよい。本発明の実施形態による実施形態では、エラー値は欠陥のないセンサではゼロ前後でよい。
【００６６】
図４は、バイアスがけ回路１２０のトランジスタＭ１３及びＭ３３が第１の接点対（ｄｂ）に第１の方向でバイアスをかけるように切り替えられる、ブリッジセンサを示す。トランジスタＭ２３及びＭ４３は、異なる接点対（ａｃ）の出力信号を測定することができるように切り替えられる。
【００６７】
図５は、バイアスがけ回路１２０のトランジスタＭ１２及びＭ３２が第１の接点対（ｄｂ）に第１の方向と反対の第２の方向でバイアスをかけるように切り替えられる、ブリッジセンサを示す。トランジスタＭ２２及びＭ４２は、異なる接点対（ａｃ）の出力信号を測定することができるように切り替えられる。本発明の実施形態では、トランジスタＭ２３及びＭ４３は、出力信号を測定するために用いられ得る。
【００６８】
第１の方向でバイアスをかけ、対応する出力測定を行うとき、または反対の第２の方向でバイアスをかけ、対応する出力測定を行うときに用いられる１つまたは複数のトランジスタに故障が発生した場合は、これらの出力測定値を結合することによって得られる出力値の変化につながり得る。
【００６９】
磁気ホールセンサの場合、出力測定値は磁場Ｂに依存する電圧でよい。以下のパラグラフで示す例示的な実施形態では、出力測定値は電圧である。この電圧は、磁場に依存する第１の項及びオフセットである第２の項を含む。オフセット値は、製作公差、機械的な応力、及び感知素子内の温度勾配などの様々な原因を有し得る。読み出しのオフセット値は様々な読み出し構成で非対称に現われ得る。
【００７０】
ブリッジセンサの第１の接点対に、第１の時間ｔ１、第１の方向でバイアスをかけるとき、以下の出力測定値が得られる。
【００７１】
バイアスｂｄ：ＶＳｅｎｃｅ，ａｃ（ｔ１）＝Ｖａｃ（Ｂ（ｔ１），ｔ１）＋ＶＯＦＦ，ａｃ
【００７２】
第１の接点対に、第２の時間ｔ２、第２の方向でバイアスをかけ、以前と同一の接点対上の出力電圧を測定するとき、以下の出力電圧が得られる。
【００７３】
バイアスｄｂ：ＶＳｅｎｃｅ，ａｃ（ｔ２）＝−Ｖａｃ（Ｂ（ｔ２），ｔ２）−ＶＯＦＦ，ａｃ
【００７４】
第１の接点対に、第２の方向でバイアスをかけ、同一の接点対だが反転された後の接点対上の出力電圧を測定するとき、以下の出力電圧が得られる。
【００７５】
バイアスｄｂ：ＶＳｅｎｃｅ，ｃａ（ｔ２）＝Ｖｃａ（Ｂ（ｔ２），ｔ２）＋ＶＯＦＦ，ｃａ
【００７６】
ブリッジセンサの第１の接点対に、第３の時間ｔ３、第１の方向でバイアスをかけるとき、以下の出力測定値が得られる。
【００７７】
バイアスｂｄ：ＶＳｅｎｃｅ，ａｃ（ｔ３）＝Ｖａｃ（Ｂ（ｔ３），ｔ３）＋ＶＯＦＦ，ａｃ
【００７８】
線形変化する磁場の存在下で、電圧Ｖａｃの絶対値は線形に増加する。この結果、ｔ１、ｔ２、ｔ３の間で一定の時間間隔で以下の出力測定値がもたらされる。
【００７９】
Ｖａｃ（Ｂ（ｔ２），ｔ２）＝−Ｖａｃ（Ｂ（ｔ１），ｔ１）−ΔＶ
Ｖａｃ（Ｂ（ｔ３），ｔ３）＝Ｖａｃ（Ｂ（ｔ１），ｔ１）＋２．ΔＶ
【００８０】
式中、ΔＶは、線形変化する磁場が原因の一定の時間間隔にわたる出力測定値の変化である。
【００８１】
図６は、第１の接点対に（時点ｔ１及びｔ３で）第１の方向で２回及び（時点ｔ２で）反対の第２の方向で１回バイアスをかけ、線形に増大する磁場の存在下で対応する第２の接点対上の電圧を読み取るときの出力測定値の絶対値を示す。Ｘ軸は時間軸であり、Ｙ軸は電圧軸である。測定された電圧は、線形に増大する磁場のせいで線形に増大している。
【００８２】
グラフは、第１の測定電圧の絶対値と第２の測定電圧の絶対値との間の差異が第２の測定電圧の絶対値と第３の測定電圧の絶対値との間の差異に等しいことを示す。したがって、磁場の線形変化に無反応な出力値を得ることができる。
【００８３】
この例の出力測定値を以下のように結合してブリッジセンサのエラーを示す出力値が得られる。
【００８４】
出力値＝ＶＳｅｎｃｅ，ａｃ（ｔ１）＋２．ＶＳｅｎｃｅ，ａｃ（ｔ２）＋ＶＳｅｎｃｅ，ａｃ（ｔ３）
【００８５】
線形変化する場の存在下で、かつ測定値間に一定の時間間隔が存在するときに、この式は以下のように再構築することができる。
【００８６】
出力値
＝Ｖａｃ（Ｂ（ｔ１），ｔ１）＋ＶＯＦＦ，ａｃ＋２．（−Ｖａｃ（Ｂ（ｔ１），ｔ１）
−ΔＶ−ＶＯＦＦ，ａｃ）＋Ｖａｃ（Ｂ（ｔ１），ｔ１）＋２．ΔＶ＋ＶＯＦＦ，ａｃ
【００８７】
この式からわかるように、この式の異なる項は互いに打ち消し合う。これは、変化する磁場が線形変化し、かつオフセットが測定値間で等しい理想的な場合である。しかし、理想的でない場合でも、出力測定値に比してオフセット値及び磁場への依存が低減した出力値を得ることができる。
【００８８】
この低減した依存性は、同一の接点対に常にバイアスをかけることによって達成できる。この場合、異なる出力測定値のオフセット間の差異は、異なる入力対にバイアスがかけられた場合に比して小さい。さらに、印加された場が出力測定値に及ぼす効果も異なる接点対にバイアスをかけるときに比して類似している。加えて、低減した依存性は、時間間隔で分離された少なくとも３つの出力測定値を得ることによって達成することができる。
【００８９】
時間間隔は必ずしも等しくなる必要はない。出力測定値間の変化を、出力測定値を結合するときの出力測定値間の対応する時間間隔に関連付けることによって、変化する磁場への依存性が低減した出力値を得ることができる。例を以下に示す。しかし、本発明はこの例に限定されない。
【００９０】
Ｖａｃ（Ｂ（ｔ２），ｔ２）＝−Ｖａｃ（Ｂ（ｔ１），ｔ１）−ΔＶ．Δｔ１
Ｖａｃ（Ｂ（ｔ３），ｔ３）＝Ｖａｃ（Ｂ（ｔ１），ｔ１）＋ΔＶ．（Δｔ１＋Δｔ２）
【００９１】
式中、ΔＶは線形変化する磁場が原因の単位時間当たりの出力測定値の変化である。
【００９２】
したがって、以下の変化を得ることができる。
【００９３】
ＶＳｅｎｃｅ，ａｃ（ｔ１）＋ＶＳｅｎｃｅ，ａｃ（ｔ２）＝−ΔＶ．Δｔ１
ＶＳｅｎｃｅ，ａｃ（ｔ２）＋ＶＳｅｎｃｅ，ａｃ（ｔ３）＝ΔＶ．Δｔ２
【００９４】
出力測定値を結合するときにこれらの変化を対応する時間間隔に関連付けることによって、変化する磁場が出力値に及ぼす影響を低減させることができる。これは、例えば、以下の例に示したように行うことができる。
【００９５】
出力値
＝（ＶＳｅｎｃｅ，ａｃ（ｔ１）＋ＶＳｅｎｃｅ，ａｃ（ｔ２））／Δｔ１
＋（ＶＳｅｎｃｅ，ａｃ（ｔ２）＋ＶＳｅｎｃｅ，ａｃ（ｔ３））／Δｔ２
＝０
【００９６】
出力値の変化につながるブリッジセンサのエラーは、例えば、出力が閾値を横切る場合に検出することができる。本発明の実施形態の利点は、このことで閾値を下げることができるので、変化する磁場及びオフセットが出力値に及ぼす影響が低減されることである。閾値を下げることはブリッジセンサのエラーの感度を増大させるが、誤ったエラー検出の危険性を増大させ得る。誤ったエラー検出は、変化する磁場が原因で発生し得る。本発明の実施形態の利点は、このことで誤ったエラー検出の機会を低減させることもできるので、変化する磁場が出力値に及ぼす影響が低減されることである。ただ１つの接点対に２方向でバイアスをかけ、かつ測定値間の変化を対応する時間間隔に関連付けることによってこれが達成されることは利点である。
【００９７】
本発明の実施形態では、出力値が、得られた出力測定値または得られた出力測定値間の変化を線形結合することによって得られ、出力測定値または得られた出力測定値間の変化には重み因子が掛けられ、時間間隔が重み因子を計算するために用いられる。
【００９８】
本発明の実施形態では、測定値間の時間間隔は設定で変えてよい。例えば、時間間隔を外部磁場の動態に応じて変えることができてよい。出力測定値間の時間間隔は、例えば、変化する物理パラメータの最大周波数の半周期より短く設定してよい。
【００９９】
本発明の実施形態では、第１の接点対に、３回以上第１の方向で及び２回以上第１の方向と反対の第２の方向で、バイアスをかけてよい。これによって、出力測定値を増加することが可能になり、出力値の信号対雑音比を増大させることが可能になる。
【０１００】
第３の態様では、本発明の実施形態は、物理パラメータを測定するセンサ３００に関する。物理パラメータは、例えば、磁場でよい。センサは、少なくとも４つの接点を有するセンサ素子１１０を含むブリッジセンサ１００を含む。さらに、センサは、本発明の実施形態によるエラー検出装置２００と、得られた出力測定値に基づいて物理パラメータを示すフィールド値を得るように適合された出力ブロック３１０と、を含む。かかるセンサの概略図を図２示す。エラー検出装置は、得られた出力値に基づいてエラービット及び／またはエラー信号を生成する手段を含んでよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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