(57)【要約】リアルタイムセンサー出力信号の振幅境界値を適応的に追跡するための装置、システム及び方法である。本発明の方法によれば、ピーク又はミニマム振幅値であり、センサー出力信号の現在の振幅境界を表している振幅境界値は、デジタル計数器内に記憶される。２タップ式ＤＡＣを使って、デジタルで記憶されている振幅境界値を、振幅が振幅境界値に相当する基準信号レベルに変換する。ＤＡＣは、更に、振幅境界値を、振幅が、振幅境界値をＤＡＣ解像度の指定された倍数だけオフセットさせたものに相当するオフセット基準信号レベルに変換する。基準信号レベルとオフセット基準信号を、リアルタイムセンサー信号と比較して、デジタルで記憶されている振幅境界値は、基準信号レベルがリアルタイムセンサー信号を超えているか否かによって、調整される。
2007518989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサー信号の振幅境界値を適応的に追跡するための混合信号検出器において、
振幅境界値を記憶するデジタル記憶装置と、
前記デジタルで記憶されている振幅境界値を、振幅が、前記デジタルで記憶されている振幅境界値に相当する基準信号レベルと、前記振幅境界値をｎだけ増分的にオフセットさせたものに相当するオフセット基準信号レベルとに変換するための変換器装置と、
前記基準信号レベルと前記オフセット基準信号レベルを、前記センサー信号と比較し、それに応じて、前記デジタルで記憶されている振幅境界値を調整するための比較器手段と、を備えている混合信号検出器。
【請求項２】
前記振幅境界は、ピーク振幅又はミニマム振幅である、請求項１に記載の混合信号検出器。
【請求項３】
前記変換器装置は、
前記デジタルで記憶されている振幅境界値を受信するための入力と、
前記基準信号レベルを前記比較器手段に出力するための第１出力と、
前記増やされた信号レベルを前記比較器手段に出力するための第２出力と、を備えている２タップ式デジタルツーアナログ変換器（ＤＡＣ）である、請求項１に記載の混合信号検出器。
【請求項４】
前記比較器手段は、
前記センサー信号と前記基準信号レベルを入力として受信する第１比較器と、
前記センサー信号と前記オフセット基準信号を入力として受信する第２比較器と、を備えている、請求項１に記載の混合信号検出器。
【請求項５】
前記振幅境界値はピーク境界値であり、前記デジタル記憶装置は、１ビット増分入力とｍビット増分入力を有する計数器を備えており、ｍは１以上の整数であり、前記第１比較器は、前記１ビット増分入力に連結されている出力を有し、前記第２比較器は、前記ｍビット増分入力に連結されている出力を有している、請求項４に記載の混合信号検出器。
【請求項６】
前記振幅境界値はミニマム境界値であり、前記デジタル記憶装置は、１ビット減分入力とｍビット減分入力を有する計数器を備えており、前記第１比較器は、前記１ビット減分入力に連結されている出力を有し、前記第２比較器は、前記ｍビット減分入力に連結されている出力を有している、請求項４に記載の混合信号検出器。
【請求項７】
センサー信号の振幅境界レベルを適応的に追跡するためのシステムにおいて、
少なくとも１つのリアルタイムセンサー信号を提供する少なくとも１つの入力と、
前記入力に連結されている混合信号検出器であって、
振幅境界値をデジタルで記憶するための計数器手段と、
前記デジタルで記憶されている振幅境界値を、振幅が、前記振幅境界値に相当する基準信号レベルと、振幅が、前記振幅境界値を解像度ステップサイズの整数ｎ倍だけ増分的にオフセットさせたものに相当するオフセット基準信号レベルと、に変換するための指定された解像度ステップサイズを有するデジタルツーアナログ変換器（ＤＡＣ）手段と、
前記入力からの前記センサー信号を入力として受信し、更に、前記ＤＡＣ手段から前記基準信号レベルと前記オフセット基準信号レベルを受信する比較器手段であって、前記センサー信号を前記基準信号及び前記オフセット基準信号と比較し、その比較に応じて、前記振幅境界値を調整するための出力調整信号を前記計数器手段に送る比較器手段と、を備えている混合信号検出器と、を備えているシステム。
【請求項８】
前記混合信号検出器は、
ピーク振幅境界値をデジタルで記憶するための計数器と、
前記デジタルで記憶されているピーク振幅境界値を、振幅が、前記ピーク振幅境界値に相当するピーク基準信号レベルと、振幅が、前記ピーク振幅境界値を、ｎを１以上の整数として、前記解像度ステップサイズのｎ倍だけ増やしたものに相当する増やされたピーク基準レベルとに変換するための、指定された解像度ステップサイズを有する２タップ式ＤＡＣと、を含んでいるピーク振幅検出器を備えている、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記ピーク振幅検出器は、更に、前記入力から前記センサー信号を入力として受信し、更に、前記２タップ式ＤＡＣから前記ピーク基準信号レベルを受信する第１比較器を含んでおり、前記第１比較器は、前記センサー信号を前記ピーク基準信号レベルと比較し、前記センサー信号が前記ピーク基準信号レベルを超えている場合は、増分信号を前記計数器の単一ステップ増分入力に送る、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ピーク振幅検出器は、更に、前記入力から前記センサー信号を入力として受信し、更に、前記２タップ式ＤＡＣから前記増やされたピーク基準信号レベルを受信する第２比較器を含んでおり、前記第２比較器は、前記センサー信号を前記増やされたピーク基準信号レベルと比較し、前記センサー信号が前記増やされたピーク基準信号レベルを超えている場合は、増分信号を、ｍをｎ以上として、前記計数器のｍステップ増分入力に送る、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記混合信号検出器は、
ミニマム振幅境界値をデジタルで記憶するための計数器と、
前記デジタルで記憶されているミニマム振幅境界値を、振幅が、前記ミニマム振幅境界値に相当するミニマム基準信号レベルと、振幅が、前記ミニマム振幅境界値を、ｎを１以上の数として、前記解像度ステップサイズのｎ倍だけ減らしたものに相当する減らされたミニマム基準信号レベルとに変換するための、指定された解像度ステップサイズを有する２タップ式ＤＡＣと、を含んでいるミニマム振幅検出器を備えている、請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ミニマム振幅検出器は、更に、前記入力から前記センサー信号を入力として受信し、更に、前記２タップ式ＤＡＣから前記ミニマム基準信号レベルを受信する第１比較器を含んでおり、前記第１比較器は、前記センサー信号を前記ミニマム基準信号レベルと比較し、前記センサー信号が前記ミニマム基準信号レベルを下回っている場合は、減分信号を前記計数器の単一ステップ減分入力に送る、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ミニマム振幅検出器は、更に、前記入力から前記センサー信号を入力として受信し、更に、前記２タップ式ＤＡＣから前記減らされたピーク基準信号レベルを受信する第２比較器を含んでおり、前記第２比較器は、前記センサー信号を前記減らされたミニマム基準信号レベルと比較し、前記センサー信号が前記減らされたミニマム基準信号レベルを下回っている場合は、減分信号を、ｍをｎ以上として、前記計数器のｍステップ減分入力に送る、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
リアルタイムセンサー出力信号の振幅境界値を適応的に追跡するための方法において、
前記センサー出力信号の現在の振幅境界を表す振幅境界値をデジタル計数器内に記憶する段階と、
前記デジタルで記憶されている振幅境界値を、振幅が、前記振幅境界値に相当する基準信号レベルと、振幅が、前記振幅境界値をｎだけオフセットさせたものに相当するオフセット基準信号レベルと、に変換する段階と、
前記基準信号レベルと前記オフセット基準信号を、前記リアルタイムセンサー信号と比較する段階と、
前記比較する段階に従って、前記デジタルで記憶されている振幅境界値を調整する段階と、から成る方法。
【請求項１５】
前記ｎは４である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記変換する段階は、指定された解像度ステップサイズを有する２タップ式デジタルツーアナログ変換器（ＤＡＣ）によって実行され、前記デジタルで記憶されている振幅境界値をオフセット基準信号レベルに変換する前記段階は、前記振幅境界値を、振幅が、前記振幅境界値を前記解像度ステップサイズの整数ｎ倍だけ増分的にオフセットさせたものに相当するオフセット基準信号レベルに変換する段階を更に含んでいる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記基準信号レベルを前記２タップ式ＤＡＣの第１出力から送る段階と、前記オフセット基準信号レベルを前記２タップ式ＤＡＣの第２出力から送る段階と、を更に含んでいる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記記憶されている振幅境界値はピーク振幅境界値であり、前記デジタルで記憶されている振幅境界値をオフセット基準信号レベルに変換する前記段階は、前記振幅境界値を、前記ＤＡＣ解像度ステップサイズの倍数だけ増やされたオフセット基準信号レベルに変換する段階を更に含んでいる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記記憶されている振幅境界値は、ミニマム振幅境界値であり、前記デジタルで記憶されている振幅境界値をオフセット基準信号レベルに変換する前記段階は、前記振幅境界値を、前記ＤＡＣ解像度ステップサイズの倍数だけ減らされたオフセット基準信号レベルに変換する段階を更に含んでいる、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、概括的には信号の検出及び処理に関する。本発明の実施形態は、磁気抵抗センサーシステム内で生成される信号のような、最大及び最小の差分信号を検出することにも関する。本発明の実施形態は、更に、センサー信号のシングルエンド形振幅のピーク及び／又はミニマム値を調整可能に追跡するための検出器装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気感知装置は、ナビゲーション、位置感知、電流感知、車両検出、及び回転変位を含む多くの用途を有する。数多くの型式の磁気センサーがあるが、基本的に、それらは、全て、装置の感知する磁界を表す少なくとも１つの出力信号を提供する。地球、磁石、電流は、全て磁界を生成することができる。センサーは、磁界の存在、強度及び／又は方向を検出することができる。
【０００３】
磁界の強度は、大きさと極性（即ち正又は負）で表すことができる。磁界の方向は、センサーに対する磁界の角度位置によって記述することができる。磁気センサーは、磁界を測定して、軸の回転、磁気インクの存在、車両進行方向のような位置に関係するパラメーターを判定する。磁気センサーを使用する利点の１つは、センサーの出力が、接点を使用すること無く生成されることである。これは、時間が経過すると接点が劣化してシステムの故障を引き起こすこともあるので、有用である。
【０００４】
多くの従来式の感知用製品に使用されている或る型式の磁気センサーは、磁気抵抗（ＭＲ）センサーである。ＭＲセンサーは、磁気抵抗効果を利用して磁界を検出する型式の磁気センサーである。一般的にはパーマロイとして知られているニッケル−鉄合金のような強磁性金属は、磁界が存在すると、それらの抵抗率が変わる。磁界存在する中で、薄い強磁性フィルムを通して電流を流すと、電圧が変化する。この電圧の変化は、磁界の強度又は方向を表す。例えば、ＭＲセンサーをホイートストン・ブリッジ構成に設計することによって、磁界の強度又は方向を測定することができる。特徴的な高感度及び高精度によって、ＭＲセンサーは、高精度用途に適したものとなる。
【０００５】
磁気抵抗センサーは、多くの自動車及び航空宇宙用途に用いられている。自動車の用途では、例えば、磁気抵抗センサーは、カム・クランク軸の目標を感知するのにしばしば利用される。軸の回転又は直線変位を感知するのに使用される磁気抵抗センサーシステムを図１に示している。具体的に、図１は、一般的には、ＭＲブリッジ２、差分信号増幅及び調整回路４、及び出力信号検出モジュール６を備えた異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）センサーシステムを示している。ホイートストン・ブリッジ配列に構成された複数のＡＭＲ要素を備えたＭＲブリッジ２は、ブリッジを横断して感知された通常はピークツーピーク約３０ｍＶの差分信号を、増幅及び調整回路４へ送り、そこで、感知された信号は、標準的な作動増幅器技法を使って、指定された基準電圧点回りに増幅され、中心決めされる。
【０００６】
出来上がった信号Ｖｏｕｔは、信号調節回路を使用する検出器モジュール６によって処理され、直線又は回転位置の目標位置と変位についての正確な判定を提供する。検出器モジュール６内の信号調節回路の主な機能は、増幅された信号のピーク値とミニマム値を捕捉し、これらの値を使って、捕捉されたピーク／ミニマム値の中間点である閾値電圧信号を生成することである。
【０００７】
図１Ｂは、検出器モジュール６が、感知された出力信号Ｖｏｕｔを調節するために使用する代表的な信号を示す波形図である。図１Ｂに示しているように、センサー出力信号２２は、シングルエンド形信号であり、ピーク振幅とミニマム振幅の間で変動し、増幅されたＡＭＲブリッジ信号を表している。検出器モジュール６は、閾値信号２５を使って、センサー出力２２の値が閾値２５を超えるときは高い信号を出力し、センサー出力２２の値が閾値２５を下回るときは低い信号を出力することによって、センサー出力信号２２を、相当する検出出力信号２８に翻訳する。
【０００８】
閾値信号２５は、最大又はピーク信号２４をミニマム信号２６と平均することによって求められる。ピーク信号２４は、センサー出力２２の感知されたピークに従って求められ、ミニマム信号２６は、ミニマム値に従って求められる。この様に、閾値信号２５はセンサー出力２２に追従することができ、これは、ＭＲセンサー出力が温度変化のような作動及び環境要因によるドリフトを受けるＡＭＲ感知用途においては非常に重要である。なお、各サイクルの間に、ピーク信号２４は、「押し下げられ」、その後、センサー出力２２の次のピークが始まると再捕捉し、逆に、ミニマム信号２６は、「押し上げられ」、センサー出力２２の次のミニマム値が始まると再捕捉することになる。この定期的な再調整は、センサー出力のピークとミニマムを適応的に追跡するのに必要である。
【０００９】
ピーク信号２４を検出して調整可能に追跡するために検出器モジュール６が使用する装置を、図１Ｃに示している。具体的には、図１Ｃは、増幅されたセンサー出力Ｖｏｕｔを目下記憶されているピーク値と比較する比較器１８を一般的には含んでいる信号追跡装置を示している。計数器１４の形態をしたデジタル記憶装置は、ピーク値を記憶するのに用いられ、ＡＭＲセンサー１２からの信号が目下記憶されているピーク値を超えるときに、比較器１８からの出力を使って現在記憶されている計数器の値を増やす。計数器１４は、比較器１８からの出力によって定期的に更新される。記憶されている基準値は、図示の例では、９ビットの出力として９ビットのデジタルツーアナログ変換器（ＤＡＣ）１６へ送られ、そこでデジタルで記憶されている値が相当する出力ピーク境界値に変換され、その値は、次の計数器クロックサイクルのリアルタイムセンサー出力と比較するために比較器１８の入力へ送られる。図示していないが、逐減計数器を使用し、各比較器入力を切り換えることによってミニマム検出器を同様に構成できることは、容易に理解頂けるであろう。
【００１０】
ピーク基準値は、センサー出力のピークとピークの間にデジタルで記憶されるので、図１Ｃに示している混合信号ピーク検出器装置は、アナログ漏洩問題に取り組んでいる。しかしながら、このピーク検出器の設計は、高解像度、高スルーレート追跡の、低電力装置としての実用的な用途に関しては問題がある。ＤＡＣ１６からの出力はデジタル増分に従って個別的に変化するので、ピーク基準信号は、ＤＡＣ設計に従って決まる個別のステップに追従する。９ビットのＤＡＣ１６の図示の例では、ＤＡＣの範囲を２Ｖとすると、ピーク信号の最小解像度は３．９ｍＶである。同じ範囲を有する７ビットのＤＡＣでは、解析度は１５．６ｍＶである。
【００１１】
一般的には、最大のリアルタイム精度でピークを追跡するため、細かい細分性を有する解像度が望まれるが、この解像度は、高いスルー信号を追跡するその能力に関して、クロック速度によって制限される。例えば、クロック速度が１０ＭＨｚで、３．９ｍＶのステップを有する９ビットのＤＡＣが使用されている場合、追跡できる最速のスルーレートは３９，０００Ｖ／秒であるのに対して、７ビットのＤＡＣは、１５６，０００Ｖ／秒で追跡できる。この追跡速度対解像度のトレードオフは、実際の用途では、高速設定のＤＡＣには低いＲＣ時定数が必要で、検出器回路が常駐しているアプリケーション特定の集積回路の低電力要件に適合しないので、クロック速度を上げることでは対処できない。
【００１２】
以上のことから、高スルーレートの追跡でも高解像度性能を提供する低電力センサー出力振幅閾値追跡装置が必要とされていることを理解頂けるであろう。本発明は、そのような要望に取り組んでいる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以下の本発明についての概要は、本発明に固有の新奇な特徴の幾つかについて容易に理解して頂くために提供しており、完全に説明することを目的としてはいない。本発明の様々な態様は、明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全てを全体的に捉えることによって、完全に理解頂けるであろう。
【００１４】
リアルタイムセンサー出力信号の振幅境界値を適応的に追跡するための装置、システム及び方法をここに開示している。本発明の方法によれば、ピーク又はミニマム振幅値であり、センサー出力信号の最新の振幅境界を表している振幅境界値は、デジタル計数器内に記憶されている。２タップ式ＤＡＣを使って、デジタルで記憶されている振幅境界値を、振幅が振幅境界値に相当する基準信号レベルに変換する。ＤＡＣは、更に、振幅境界値を、振幅が、振幅境界値をＤＡＣ解像度の指定倍数だけオフセットさせたものに相当するオフセット基準信号レベルに変換する。基準信号レベルとオフセット基準信号を、リアルタイムセンサー信号と比較して、デジタルで記憶されている振幅境界値は、基準信号レベルがリアルタイムセンサー信号を超えているか否かによって、調整される。
【００１５】
本発明の全ての目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明で明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
添付図面では、同様の参照番号は各図を通して同一又は機能的に同様の要素を指し、添付図面は、仕様書に組み込まれ、その一部を形成しており、本発明を説明し、本発明の詳細な説明と一体になって、本発明の原理を説明する役目を果たしている。
【００１７】
以下に説明する例で論じている具体的な値及び構成は変更することができ、本発明の少なくとも１つの実施形態を分かり易くするために引用しているに過ぎず、本発明の範囲を限定する意図はない。
【００１８】
本発明は、感知した信号をリアルタイムで検出し、追跡するための電子装置、システム及び方法に着目している。以下に図面を参照しながら更に詳細に説明するように、本発明は、変動又はドリフトを受けるセンサー出力信号の閾値を追跡するために、磁気抵抗感知システムで用いられるような、感知した信号の最大振幅又はピーク、及び／又は最小振幅又は「ミニマム」を追跡する検出器システムに着目している。そのようなシステムで行われているように、感知した信号のピークとミニマムは、動的に調整できる振幅境界として追跡され、そこから、リアルタイムの中間信号閾値と、増幅され／調整された差分信号（即ち、高レベルと低レベルの間で変動する信号）を導き出すことができる。
【００１９】
異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）センサーと共に適用することのできる或る実施形態では、本発明の改良された検出器は、２台の比較器を使う設計を利用し、低スルーの期間は解像度が高く、高スルーの期間は高速追跡に切り替わる動的に調整可能なピーク／ミニマム追跡を可能とする「先回り制御」機能を実現している。本発明のピーク・ミニマム検出器の機能と構造が、同じ本発明の原理を共有しており、信号レベルと極性が異なるだけであることを前提に、「ピーク基準値」と「ミニマム基準値」という用語を、ここでは、包括的に「振幅境界値」と呼ぶことにする。
【００２０】
各図面を通して、同様の参照番号は、同様な部分及び対応する部分を示しており、図２に関して具体的に言えば、この図は、本発明の好適な実施形態による異方性磁気抵抗感知システム内で実施される信号境界追跡システムを示している。図２に示しているように、信号境界追跡システムは、ピーク検出器４０とミニマム検出器５０を含んでおり、各検出器は、ＡＭＲセンサー３２から感知された出力信号Ｖｏｕｔを受信する。ピーク検出器４０とミニマム検出器５０は、それぞれＶｏｕｔのピーク及びミニマム振幅値の変化を検出し追跡して、そこからセンサー信号の平均又は閾値をリアルタイムで導き出し、最終的な信号検出に用いられるようにする。
【００２１】
このために、各検出器は、リアルタイムのセンサー出力Ｖｏｕｔを、計数器内に記憶されデジタル・ツー・アナログ変換器（ＤＡＣ）によって相当する信号レベルに変換されている、記憶されている振幅境界値（即ち、ピーク検出器４０用のピーク境界値とミニマム検出器５０用のミニマム境界値）から導き出される複数の基準値と比較するために、比較器機能を含んでいる。所与の比較が振幅境界値を超える（ピーク境界より上、又はミニマム境界より下に伸びている）場合、各検出器は、それに応えて、計数器の記憶装置を逐増させる（ピーク検出器４０の場合）か、又は逐減させる（ミニマム検出器５０の場合）ことによって、その記憶されている基準値を然るべく調整する。その後、検出器内のＤＡＣ手段は、次の比較に備えて、個別に調整された基準信号を比較器手段に送る。
【００２２】
本発明の構造及び作動について、ピーク検出器４０に関連付けて説明する。図示の実施形態に示しているように、ピーク検出器４０は、図示の実施形態では９ビット値である基準ピーク振幅値を記憶する計数器３８を含む混合信号装置である。計数器３８の出力は、２タップ式ＤＡＣ３９に送られ、そこでデジタル値が基準信号レベルに変換され、それが一対の比較器３４と３６の入力に送られる。具体的には、ＤＡＣ３９は、デジタル振幅ピーク値を、デジタルで記憶されたピーク値に直接相当する第１信号レベルと、所望の「先回り制御」増分だけ進められたピーク値に相当する第２信号レベルに変換する。信号レベル値とＤＡＣ変換に付随する増分は、ＤＡＣ設計次第である。２ＶのＤＡＣ値域とすると、９ビットのＤＡＣ３９は、約３．９ｍＶの増分解像度を有する。
【００２３】
図２に示すように、比較器３６は、入力としてリアルタイムに感知された出力Ｖｏｕｔと、計数器３８によって記憶されているピーク振幅値に直接相当する信号レベルである増えていないＤＡＣ出力Ｐｅａｋｒｅｆとを受信する。ＶｏｕｔがＰｅａｋｒｅｆを越えるのに応えて、比較器３６は、増分信号を、計数器３８の単一ステップ増分入力に送る。ここでも２ＶのＤＡＣ範囲とすると、計数器３８からＤＡＣ出力に変換された値Ｐｅａｋｒｅｆは、先のＰｅａｋｒｅｆより３．９ｍＶだけ増えている。この様に、Ｖｏｕｔのピーク値は、比較的高い解像度で周期的に検出され、追跡される。
【００２４】
これも図２に示しているように、ＤＡＣ３９は、第２タップ出力を含んでおり、そこから第２基準信号値が基準入力として比較器３４に送られ、比較器は、第２基準信号値をリアルタイムに感知された出力Ｖｏｕｔと比較する。本発明によれば、この第２基準信号は、「先回り制御」機能として作用し、現在のピーク基準値を、ＤＡＣ解像ステップサイズの所与の倍数だけ増すことによって導き出される。図示の実施形態では、第２基準信号は、ｎを１以上の整数として、解像度ステップサイズの「ステップ」のｎ倍だけ増やされる。
【００２５】
増やされた第２基準信号を超えるセンサー出力に応えて、比較器３９は、計数器３８の第２増分入力に増分信号を送り、そこで、第２増分入力は、ｍをｎ以上の整数として、現在の計数器値を数ｍだけ増やす。センサー信号が増えた基準信号と増えていない基準の両方を超えると、第２のｍビット増分入力は、計数器３８への単一ビット増分入力に優先する。先回り制御増分値ｎは、１以上であればどの様な数でもよいが、９ビットの計数器／ＤＡＣで約３．９ｍＶのステップサイズの好適な実施形態では、ｎは４であるのが望ましい。上記のように、比較器３６は、細かい解像度の調整機能を実行し、一方、比較器３４は、センサー出力のスルーレートが高い期間を検出し、現在のピーク値を然るべく適応的に調整して、最終的に検出されるピーク値「ピーク」がＤＡＣ３９のＰｅａｋｒｅｆ出力で提供されるようにする。
【００２６】
図１Ｂに示すように、比較器を２台使うピーク検出器４０の機能は、以下のように作動する。比較的低スルーの期間２１の間は、比較器３６は、最大ピーク点検出のため単一ステップ解像度で、計数器３８のピーク値を増やし、一方、高スルーレートの期間２３の間は、比較器２３は、急勾配で上向きに傾斜するセンサー出力の高速追跡を実行する。
【００２７】
ミニマム検出器５０の構成要素は、ピーク検出器４０と構造的及び作動的に似ており、センサー出力のミニマム値を検出及び追跡するために、二重の比較を実行するように設計されている。ミニマム検出器５０も、図示の実施形態では９ビット値である基準ミニマム振幅値を記憶する計数器４６を含む混合信号装置である。計数器４６の出力は、２タップ式ＤＡＣ４８に送られ、そこでデジタル値が基準信号レベルに変換され、それが一対の比較器４２と４４の入力に送られる。ＤＡＣ４８は、デジタル振幅ミニマム値を、デジタルで記憶されているミニマム値に直接相当する第１信号レベルと、所望の「先回り制御」減分だけ減らされたミニマム値に相当する第２信号レベルに変換する。ピーク検出器４０の場合と同様に、ミニマム追跡時の解像度の増分ステップサイズは、電圧範囲に関するＤＡＣの設計によって決まる。
【００２８】
比較器４４は、入力として、感知された出力Ｖｏｕｔと、計数器４６に記憶されているミニマム振幅値に直接相当する信号レベルである減らされていないＤＡＣ出力Ｍｉｎｒｅｆを受け取る。比較器４４は、ＶｏｕｔがＭｉｎｒｅｆより振幅が低いと判定すると、計数器４６の単一ステップ減分入力に減分信号を送る。２ＶのＤＡＣ範囲と仮定すると、計数器４６からＤＡＣ出力Ｍｉｎｒｅｆに変換された結果の値は、前のＭｉｎｒｅｆより３．９ｍＶ減っている。この様に、Ｖｏｕｔのミニマム値は、Ｖｏｕｔのスルーレートが低い期間の間は、比較的高い解像度で検出され、追跡される。
【００２９】
ＤＡＣ４８は、第２タップ出力を含んでおり、そこから第２基準信号値が、基準入力として比較器４２に送られる。本発明によれば、この第２基準信号は、「先回り制御」機能として作用し、現在のミニマム基準値を、ＤＡＣ解像度ステップサイズの所与の倍数だけ減らすことによって導き出される。図示の実施形態では、第２基準信号は、ｎを１以上の整数として、解像度ステップサイズ「ステップ」のｎ倍減らされる。比較器４２は、減らされた第２基準信号がセンサー出力より下に伸張している場合は、計数器４６の第２減分入力に減分信号を送り、そこで第２減衰入力は、ｍをｎ以上として、現在の計数器値をｍビットだけ減らす。この様にして、比較器４４は、細かい解像度の最小調整機能を実行し、一方、比較器４２は、センサー出力の高スルーレートの期間を予測し、現在記憶されているミニマム値を適応的に然るべく減らす。
【００３０】
図１Ｂに示すように、比較器を２台使うミニマム検出器５０の機能は、以下のように作動する。比較的低スルーのミニマム期間２７の間は、比較器４４は、最大ミニマム点検出のため単一ステップ解像度で、計数器４６のミニマム値を減らし、一方、高スルーレートの期間２９の間は、比較器４２は、急勾配で下向きに傾斜する傾斜センサー出力の高速追跡を実行する。
【００３１】
図３は、本発明による、信号境界追跡の間に実行される各段階を説明する高レベルのフローチャートを示している。以下の作動原理は、ピーク及び／又はミニマム振幅境界検出及び追跡に等しく当てはまるものと理解頂きたい。このプロセスは、段階５２に示しているように、所与の計数器クロックサイクルで始まり、段階５４に示しているように、増幅されたリアルタイムセンサー出力信号を第１比較器手段が受信する。段階５６と５８に進むと、二重比較を実行して、受信したセンサー出力振幅の変化を判断する。具体的には、段階５６に示すように、センサー出力を、現在記憶されている振幅境界基準値に相当する信号レベルと比較する。段階５６での比較と同時に、段階５８に示すように、センサー出力を、現在記憶されている振幅境界基準値をＤＡＣ解像度ステップサイズのｎ倍だけ増やしたものに相当する信号レベルと比較する。
【００３２】
段階５９と６２に示しているように、段階５６と５８の比較によって、センサー出力が増やされた振幅境界値を超えている（即ち、センサー値が、記憶されているピーク値を、解像度ステップサイズのｎ倍だけ増やしたものより大きいか、又は、記憶されているミニマム値を、解像度ステップサイズのｎ倍だけ減らしたものより小さい）と判断される場合は、記憶されている振幅の境界基準値が、ｍをｎ以上として、ｍだけ増やされる。増やした／減らしたデジタル値は、段階７０に示しているように、計数器のクロックサイクルの最後まで維持される。
【００３３】
段階５６と５８の比較によって、センサー出力が、増やされていない振幅境界基準値を超えているが、増やされた境界値を超えていないと判断される場合、記憶されている振幅境界値が、段階５９、６４、６６に示しているように、単一ステップ分だけ増やされる。最後に、センサー出力が、振幅境界基準も、増やされた振幅境界基準も超えていない場合は、現在記憶されている振幅境界基準は、段階５９、６４、６８、７０に示しているように、クロックサイクルの最後まで維持される。
【００３４】
以上のように、本発明は、センサーシステム、具体的には、振幅境界値を正確に追跡して信号検出に用いる最終的な閾値平均を求めなければならない磁気センサーシステムのための、シングルエンド形振幅境界値を適応的に追跡するためのシステム及び方法を提供している。
【００３５】
ここに記載している実施形態及び事例は、本発明及びその実際の用途を良く説明して、当業者が本発明を作り、使用することができるようにするために呈示している。しかしながら、当業者には理解頂けるように、以上の説明と事例は、説明と事例紹介のみを目的としている。当業者には、本発明のこの他の変更及び修正が自明であろうし、そのような変更及び修正は特許請求の範囲に包含されるものである。
【００３６】
記載した説明は、本発明の範囲を網羅するものでも限定するものでもない。上記教示に照らし、特許請求の範囲に述べる内容から逸脱することなく、多くの修正及び変更を施すことができる。本発明の使用には、異なる特性を有する構成要素を包含し得るものと考えている。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって定義しており、等価物も全ての点で認識の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１Ａ】図１Ａは、単純化した磁気抵抗感知及び検出システムを示している。
【図１Ｂ】図１Ｂは、感知された出力信号を調整し、検出するために、磁気抵抗システムを使用している代表的な信号を示す波形図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、ピーク信号値を追跡するための感知システムによって用いられる装置を示している。
【図２】本発明の好適な実施形態による、異方性磁気抵抗感知システム内に実装される信号境界追跡システムを示している。
【図３】本発明による、信号境界追跡の間に実行される各段階を示す高レベルのフローチャートである。
【図１Ａ】
2007518989.tif 000003
【図１Ｂ】
2007518989.tif 000004
【図１Ｃ】
2007518989.tif 000005
【図２】
2007518989.tif 000006
【図３】
2007518989.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月7日(2006.9.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサー信号の振幅境界値を適応的に追跡するための混合信号検出器において、
振幅境界値を記憶するデジタル記憶装置と、
前記デジタルで記憶されている振幅境界値を、振幅が、前記デジタルで記憶されている振幅境界値に相当する基準信号レベルと、前記振幅境界値をｎだけ増分的にオフセットさせたものに相当するオフセット基準信号レベルとに変換するための変換器装置と、
前記基準信号レベルと前記オフセット基準信号レベルを、前記センサー信号と比較し、それに応じて、前記デジタルで記憶されている振幅境界値を調整するための比較器手段と、を備えている混合信号検出器。
【請求項２】
前記変換器装置は、
前記デジタルで記憶されている振幅境界値を受信するための入力と、
前記基準信号レベルを前記比較器手段に出力するための第１出力と、
前記増やされた信号レベルを前記比較器手段に出力するための第２出力と、を備えている２タップ式デジタルツーアナログ変換器（ＤＡＣ）である、請求項１に記載の混合信号検出器。
【請求項３】
センサー信号の振幅境界レベルを適応的に追跡するためのシステムにおいて、
少なくとも１つのリアルタイムセンサー信号を提供する少なくとも１つの入力と、
前記入力に連結されている混合信号検出器であって、
振幅境界値をデジタルで記憶するための計数器手段と、
前記デジタルで記憶されている振幅境界値を、振幅が、前記振幅境界値に相当する基準信号レベルと、振幅が、前記振幅境界値を解像度ステップサイズの整数ｎ倍だけ増分的にオフセットさせたものに相当するオフセット基準信号レベルと、に変換するための指定された解像度ステップサイズを有するデジタルツーアナログ変換器（ＤＡＣ）手段と、
前記入力からの前記センサー信号を入力として受信し、更に、前記ＤＡＣ手段から前記基準信号レベルと前記オフセット基準信号レベルを受信する比較器手段であって、前記センサー信号を前記基準信号及び前記オフセット基準信号と比較し、その比較に応じて、前記振幅境界値を調整するための出力調整信号を前記計数器手段に送る比較器手段と、を備えている混合信号検出器と、を備えているシステム。
【請求項４】
リアルタイムセンサー出力信号の振幅境界値を適応的に追跡するための方法において、
前記センサー出力信号の現在の振幅境界を表す振幅境界値をデジタル計数器内に記憶する段階と、
前記デジタルで記憶されている振幅境界値を、振幅が、前記振幅境界値に相当する基準信号レベルと、振幅が、前記振幅境界値をｎだけオフセットさせたものに相当するオフセット基準信号レベルと、に変換する段階と、
前記基準信号レベルと前記オフセット基準信号を、前記リアルタイムセンサー信号と比較する段階と、
前記比較する段階に従って、前記デジタルで記憶されている振幅境界値を調整する段階と、から成る方法。
【国際調査報告】
2007518989.tif 000008
2007518989.tif 000009