(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象特徴物幅をもつ強磁性対象物体特徴物を有する強磁性対象物体の動きを検知するための磁場センサであって、
基板と、
前記基板上に配置され、前記強磁性対象物体に近接する第１のフルブリッジ回路と、
を含み、
前記第１のフルブリッジ回路は、
第１の磁気抵抗素子と、
第２の磁気抵抗素子であって、前記第１の磁気抵抗素子と前記第２の磁気抵抗素子とが互いに近接して第１の近接ペアを形成する、第２の磁気抵抗素子と、
第３の磁気抵抗素子と、
第４の磁気抵抗素子であって、前記第３の磁気抵抗素子と前記第４の磁気抵抗素子とが互いに近接して第２の近接ペアを形成する、第４の磁気抵抗素子と、
前記第１、第２、第３、及び第４の磁気抵抗素子のうちの選択された２個を結合する第１の非反転出力ノードと、
前記第１、第２、第３、及び第４の磁気抵抗素子のうちの異なる選択された２個を結合する第１の反転出力ノードと、
を含み、
第１の差動信号が前記第１の非反転出力ノードと前記第１の反転出力ノードとの間で生成され、
前記磁場センサは、さらに、
前記基板上に配置され、前記強磁性対象物体に近接する第２のフルブリッジ回路を含み、
前記第２のフルブリッジ回路は、
第５の磁気抵抗素子と、
第６の磁気抵抗素子であって、前記第５の磁気抵抗素子と前記第６の磁気抵抗素子とが互いに近接して第３の近接ペアを形成する、第６の磁気抵抗素子と、
第７の磁気抵抗素子と、
第８の磁気抵抗素子であって、前記第７の磁気抵抗素子と前記第８の磁気抵抗素子とが互いに近接して第４の近接ペアを形成する、第８の磁気抵抗素子と、
前記第５、第６、第７、及び第８の磁気抵抗素子のうちの選択された２個を結合する第２の非反転出力ノードと、
前記第５、第６、第７、及び第８の磁気抵抗素子のうちの異なる選択された２個を結合する第２の反転出力ノードと、
を含み、
第２の差動信号が前記第２の非反転出力ノードと前記第２の反転出力ノードとの間で生成され、
前記磁場センサは、さらに、
前記第１の差動信号と前記第２の差動信号とを合成して、強磁性対象物体特徴物が前記第１のフルブリッジ回路及び前記第２のフルブリッジ回路の中央にあるときに最大値をとる特徴物信号を生成するように構成される、前記基板上に配置された第１の合成回路と、
前記第１の差動信号と前記第２の差動信号とを合成して、前記第１のフルブリッジ回路が強磁性対象物体特徴物のエッジの一方側にあり前記第２のフルブリッジ回路が同じエッジの反対側にあるときに最大値をとるエッジ信号を生成するように構成される、前記基板上に配置された第２の合成回路と、
を含む、磁場センサ。
【請求項２】
前記第１、第２、第３、及び第４の近接ペアは、前記強磁性対象物体の動きの方向に対する接線に平行なライン上に配置される、
請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項３】
前記第１及び第４の近接ペアは、前記強磁性対象物体の動きの方向に対する接線に平行な第１のライン上に配置され、前記第２及び第３の近接ペアは、前記第１のラインに平行な第２のライン上に配置され、前記第２のラインは、前記第１のラインより前記強磁性対象物体から遠くにある、
請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項４】
前記第１、第２、第３、及び第４の近接ペアは、円弧上に配置される、
請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項５】
前記第２の近接ペアは、前記第１及び第３の近接ペア間に配置され、前記第３の近接ペアは、前記第２及び第４の近接ペア間に配置される、
請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項６】
前記第１及び第３の近接ペア間の間隔は、前記対象特徴物幅の約１／２から約２倍の間になるように選択され、前記第２及び第４の近接ペア間の間隔は、前記対象特徴物幅の約１／２から約２倍の間になるように選択される、
請求項５に記載の磁場センサ。
【請求項７】
前記第１の磁気抵抗素子及び前記第２の磁気抵抗素子のそれぞれにおいて磁場を生成するための磁石をさらに含み、前記強磁性対象物体は、前記強磁性対象物体の動きが前記第１の磁気抵抗素子及び前記第２の磁気抵抗素子において前記磁場の変化をもたらすような位置に配置される、
請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項８】
前記強磁性対象物体は、交互のＮ極及びＳ極を有するリング磁石を含み、前記リング磁石は、前記第１の磁気抵抗素子及び前記第２の磁気抵抗素子のそれぞれにおいて磁場を生成し、前記リング磁石は、前記強磁性対象物体の動きが前記第１の磁気抵抗素子及び前記第２の磁気抵抗素子において前記磁場の変化をもたらすような位置に配置される、
請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項９】
前記基板上に配置され、前記特徴信号及び前記エッジ信号を受信するために結合され、前記特徴信号と前記エッジ信号との間の位相差の符号を計算して前記強磁性対象物体の動きの方向のインジケーションを生成するように構成される電子回路をさらに含む、
請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項１０】
前記基板上に配置され、前記特徴信号及び前記エッジ信号を受信するために結合された電子回路をさらに含み、前記電子回路は、前記エッジ信号を１又は複数の閾値と比較して第１の２値信号を生成するよう動作可能であり、前記特徴信号を他の１又は複数の閾値と比較して第２の２値信号を生成するよう動作可能であり、前記磁場センサによって生成された出力信号は、前記第１の２値信号又は前記第２の２値信号の選択された一方の状態遷移の整合を特定する信号エンコーディングを含む、
請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項１１】
前記出力信号は、前記対象物体の前記動きの速度を表すパルスレート、及び、前記第１の２値信号又は前記第２の２値信号の前記選択された一方の前記状態遷移に整合するパルスエッジ、を有するパルスを含む、
請求項１０に記載の磁場センサ。
【請求項１２】
前記第１の２値信号と前記第２の２値信号との間の相対位相は、前記強磁性対象物体の前記動きの方向を表し、前記パルスは、前記強磁性対象物体の前記動きの方向を表すパルス幅を含む、
請求項１０に記載の磁場センサ。
【請求項１３】
前記基板は、第１及び第２の平行な最大面を含み、前記第１の磁気抵抗素子、前記第２の磁気抵抗素子、前記第３の磁気抵抗素子、前記第４の磁気抵抗素子、前記第５の磁気抵抗素子、前記第６の磁気抵抗素子、前記第７の磁気抵抗素子、及び前記第８の磁気抵抗素子は、前記基板の前記第１の最大面内又は前記基板の前記第１の最大面上に配置され、前記強磁性対象物体は、第１及び第２の平行な最大面を有し、前記基板の前記第１の最大面は、前記強磁性対象物体の前記第１の最大面に対して実質的に平行である、
請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項１４】
前記第２の近接ペアは、前記第１及び第３の近接ペア間に配置され、前記第３の近接ペアは、前記第２及び第４の近接ペア間に配置され、前記第１及び第２の近接ペア間の間隔は、前記対象特徴物幅の約１／２から約２倍の間になるように選択され、前記第３及び第４の近接ペア間の間隔は、前記対象特徴物幅の約１／２から約２倍の間になるように選択される、
請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項１５】
前記第１の磁気抵抗素子及び前記第２の磁気抵抗素子のそれぞれにおいて磁場を生成するための磁石をさらに含み、前記強磁性対象物体は、前記強磁性対象物体の動きが前記第１の磁気抵抗素子及び前記第２の磁気抵抗素子において前記磁場の変化をもたらすような位置に配置される、
請求項１４に記載の磁場センサ。
【請求項１６】
前記強磁性対象物体は、交互のＮ極及びＳ極を有するリング磁石を含み、前記リング磁石は、前記第１の磁気抵抗素子及び前記第２の磁気抵抗素子のそれぞれにおいて磁場を生成し、前記リング磁石は、前記強磁性対象物体の動きが前記第１の磁気抵抗素子及び前記第２の磁気抵抗素子において前記磁場の変化をもたらすような位置に配置される、
請求項１４に記載の磁場センサ。
【請求項１７】
前記基板上に配置され、前記特徴信号及び前記エッジ信号を受信するために結合され、前記特徴信号と前記エッジ信号との間の位相差の符号を計算して前記強磁性対象物体の動きの方向のインジケーションを生成するように構成される電子回路をさらに含む、
請求項１４に記載の磁場センサ。
【請求項１８】
前記基板上に配置され、前記特徴信号及び前記エッジ信号を受信するために結合された電子回路をさらに含み、前記電子回路は、前記エッジ信号を１又は複数の閾値と比較して第１の２値信号を生成するよう動作可能であり、前記特徴信号を他の１又は複数の閾値と比較して第２の２値信号を生成するよう動作可能であり、前記磁場センサによって生成された出力信号は、前記第１の２値信号又は前記第２の２値信号の選択された一方の状態遷移の整合を特定する信号エンコーディングを含む、
請求項１４に記載の磁場センサ。
【請求項１９】
前記出力信号は、前記対象物体の前記動きの速度を表すパルスレート、及び、前記第１の２値信号又は前記第２の２値信号の前記選択された一方の前記状態遷移に整合するパルスエッジ、を有するパルスを含む、
請求項１８に記載の磁場センサ。
【請求項２０】
前記第１の２値信号と前記第２の２値信号との間の相対位相は、前記強磁性対象物体の前記動きの方向を表し、前記パルスは、前記強磁性対象物体の前記動きの方向を表すパルス幅を含む、
請求項１８に記載の磁場センサ。
【請求項２１】
前記基板は、第１及び第２の平行な最大面を含み、前記第１の磁気抵抗素子、前記第２の磁気抵抗素子、前記第３の磁気抵抗素子、前記第４の磁気抵抗素子、前記第５の磁気抵抗素子、前記第６の磁気抵抗素子、前記第７の磁気抵抗素子、及び前記第８の磁気抵抗素子は、前記基板の前記第１の最大面内又は前記基板の前記第１の最大面上に配置され、前記強磁性対象物体は、第１及び第２の平行な最大面を有し、前記基板の前記第１の最大面は、前記強磁性対象物体の前記第１の最大面に対して実質的に平行である、
請求項１４に記載の磁場センサ。
【請求項２２】
前記特徴物信号及び前記エッジ信号はアナログ信号である、
請求項１に記載の磁場センサ。
【請求項２３】
対象特徴物幅をもつ強磁性対象物体特徴物を有する強磁性対象物体の動きを検知するための磁場センサであって、
基板と、
前記基板上に配置され、前記強磁性対象物体に近接する第１のフルブリッジ回路と、
を含み、
前記第１のフルブリッジ回路は、
第１の磁気抵抗素子と、
第２の磁気抵抗素子であって、前記第１の磁気抵抗素子と前記第２の磁気抵抗素子とが互いに近接して第１の近接ペアを形成する、第２の磁気抵抗素子と、
第３の磁気抵抗素子と、
第４の磁気抵抗素子であって、前記第３の磁気抵抗素子と前記第４の磁気抵抗素子とが互いに近接して第２の近接ペアを形成する、第４の磁気抵抗素子と、
前記第１、第２、第３、及び第４の磁気抵抗素子のうちの選択された２個を結合する第１の非反転出力ノードと、
前記第１、第２、第３、及び第４の磁気抵抗素子のうちの異なる選択された２個を結合する第１の反転出力ノードと、
を含み、
第１の差動信号が前記第１の非反転出力ノードと前記第１の反転出力ノードとの間で生成され、
前記磁場センサは、さらに、
前記基板上に配置され、前記強磁性対象物体に近接する第２のフルブリッジ回路を含み、
前記第２のフルブリッジ回路は、
第５の磁気抵抗素子と、
第６の磁気抵抗素子であって、前記第５の磁気抵抗素子と前記第６の磁気抵抗素子とが互いに近接して第３の近接ペアを形成する、第６の磁気抵抗素子と、
第７の磁気抵抗素子と、
第８の磁気抵抗素子であって、前記第７の磁気抵抗素子と前記第８の磁気抵抗素子とが互いに近接して第４の近接ペアを形成する、第８の磁気抵抗素子と、
前記第５、第６、第７、及び第８の磁気抵抗素子のうちの選択された２個を結合する第２の非反転出力ノードと、
前記第５、第６、第７、及び第８の磁気抵抗素子のうちの異なる選択された２個を結合する第２の反転出力ノードと、
を含み、
第２の差動信号が前記第２の非反転出力ノードと前記第２の反転出力ノードとの間で生成され、
前記磁場センサは、さらに、
前記第１の差動信号と前記第２の差動信号とを合成して、強磁性対象物体特徴物が前記第１のフルブリッジ回路及び前記第２のフルブリッジ回路の中央にあるときに最大値をとる特徴物信号を生成するように構成される、前記基板上に配置された第１の合成回路と、
前記第１の差動信号と前記第２の差動信号とを合成して、前記第１のフルブリッジ回路が強磁性対象物体特徴物のエッジの一方側にあり前記第２のフルブリッジ回路が同じエッジの反対側にあるときに最大値をとるエッジ信号を生成するように構成される、前記基板上に配置された第２の合成回路と
を含み、
前記第２の近接ペアは前記第１の近接ペアと前記第３の近接ペアとの間に配置され、前記第３の近接ペアは前記第２の近接ペアと前記第４の近接ペアとの間に配置され、前記第１の近接ペアと前記第３の近接ペアとの間の間隔は、前記対象特徴物幅の約１／２から約２倍の間になるように選択され、前記第２の近接ペアと前記第４の近接ペアとの間の間隔は、前記対象特徴物幅の約１／２から約２倍の間になるように選択され、前記磁場センサは、
前記基板上に配置され、前記特徴信号及び前記エッジ信号を受信するために結合された電子回路をさらに含み、前記電子回路は、前記エッジ信号を１又は複数の閾値と比較して第１の２値信号を生成するよう動作可能であり、前記特徴信号を他の１又は複数の閾値と比較して第２の２値信号を生成するよう動作可能であり、前記磁場センサによって生成された出力信号は、前記第１の２値信号又は前記第２の２値信号の選択された一方の状態遷移の整合を特定する信号エンコーディングを含む、
磁場センサ。
【請求項２４】
前記出力信号は、前記対象物体の前記動きの速度を表すパルスレート、及び、前記第１の２値信号又は前記第２の２値信号の前記選択された一方の前記状態遷移に整合するパルスエッジ、を有するパルスを含む、
請求項２３に記載の磁場センサ。
【請求項２５】
前記第１の２値信号と前記第２の２値信号との間の相対位相は、前記強磁性対象物体の前記動きの方向を表し、前記パルスは、前記強磁性対象物体の前記動きの方向を表すパルス幅を含む、
請求項２３に記載の磁場センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して磁場センサに関し、より詳細には、基板及び基板上に配置され、様々な相対的位置に全てが配置される強磁性物体の動きを検知する磁場検知素子を有する磁場センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホール効果素子及び磁気抵抗素子など、様々な種類の磁場検知素子が知られる。一般に、磁場センサは、磁場検知素子及び他の電子部品を含む。また、ある種の磁場センサは、以下でより詳細に説明される「バックバイアス」配置と呼ばれる永久磁石（ハード強磁性物体）をも含む。他の磁場センサは、磁石の動きを検知する。
【０００３】
磁場センサは、検知した磁場を表す電気信号を提供する。磁石（バックバイアス配置）を有するいくつかの実施形態において、検知された磁場は磁石によって生成された磁場であり、この場合、動いている強磁性物体が存在すると、磁石によって生成され磁場センサによって検知された磁場は、動作中の強磁性物体の形状又は輪郭に応じて変化する。これに対して、動作中の磁石を直接検知する磁場センサは、磁石の動きから生じる磁場の大きさ及び方向の変化を検知する。
【０００４】
磁場センサ（バックバイアス）は、ギア歯及び／又はギアスロット又は谷などの強磁性ギアの特徴物の動きを検出するために用いられることが多い。この用途における磁場センサは、一般に、「ギア歯」センサと称される。
【０００５】
ある種の構成において、ギアは、例えば、エンジン内のカムシャフトなどの強磁性対象物体（ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｔａｒｇｅｔ  ｏｂｊｅｃｔ）上に配置される。このようにして、ギアの動作する特徴物を検出することにより、強磁性対象物体（例えば、カムシャフト）の回転が検知される。ギア歯センサは、例えば、点火時期制御、燃料管理、アンチロックブレーキシステム、車輪速度センサ、及び他の動作のためのエンジン制御プロセッサに情報を提供するために、自動車分野において利用される。
【０００６】
ギア歯センサによりエンジン制御プロセッサへと提供される情報は、強磁性対象物体（例えば、カムシャフト）が回転する際の絶対回転角、回転速度、及び回転方向を含み得るが、これに限定されるものではない。この情報により、エンジン制御プロセッサは、点火システムの点火時期、及び燃料噴射システムの燃料噴射時期を調整可能である。
【０００７】
多くのタイプの磁場センサは、パワーアップの直後に、ゼロ回転速度からの強磁性対象物体の移動の直後に、及び／又は、ゼロ回転速度へと遅くなる移動の直後に、正確な出力信号（例えば、回転の絶対角度、速度、又は方向のインジケーション）を提供しないが、その代わりに、強磁性対象物体がかなりの回転で移動したときだけ、又は、かなりの速度で移動しているときだけ、正確な出力信号を提供する。例えば、２００３年２月２５日発行の「Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐａｓｓｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ  ｗｈｉｌｅ  Ａｄａｐｔｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ（検出閾値を適合させつつ通過する磁性物品を検出すること）」という名称の米国特許第６，５２５，５３１号に説明される１つのタイプの磁場センサでは、プラスのデジタルアナログコンバータ（ＰＤＡＣ）及びマイナスのデジタルアナログコンバータ（ＮＤＡＣ）が、それぞれ、閾値信号を発生させる際の使用のために、磁場信号のプラスピーク及びマイナスピークをトラッキングする。変動する磁場信号が、閾値信号と比較される。しかし、ＰＤＡＣ及びＮＤＡＣの出力は、信号のいくつかのサイクル（すなわち、信号ピーク）が起こるまでは（すなわち、いくつかのギア歯が通過するまでは）、磁場信号のプラスピーク及びマイナスピークの正確なインジケーションであることはできない。このタイプの磁場センサは、一般的に、十分に正確になるための時間を必要とし、本明細書で、いわゆる「精密回転検出器」と称される。
【０００８】
それとは対照的に、「トゥルーパワーオンステート」（ＴＰＯＳ）検出器は、ゼロ回転速度、もしくは、いくつかの用途では例えば、１００ｒｐｍ未満の低い回転速度からの強磁性対象物体（例えば、カムシャフト）の移動の直後に、又は、ゼロ回転速度へと遅くなる移動の少し前にも、正確な出力信号を提供することが可能である。そのうえ、強磁性対象物体が移動していないときでも、ＴＰＯＳ検出器は、ＴＰＯＳ検出器がギアの歯又は谷の前にいるかどうかというインジケーションを提供することが可能である。しかし、強磁性対象物体が静止しているときには、従来のＴＰＯＳ検出器は、強磁性対象物体の回転の絶対的な角度又は相対的な角度を識別することができない。ＴＰＯＳ検出器は、共通の集積回路の中の精密回転検出器と関連して使用され得、それぞれが、異なる時間に、エンジン制御プロセッサに情報を提供する。簡単にするために、ＴＰＯＳ検出器及び精密回転検出器は、本明細書では、共通の集積回路の中に示される。しかし、ＴＰＯＳ検出器又は精密回転検出器は、別々の回路の中で単独で使用することも可能である。
【０００９】
上記に述べたように、従来のＴＰＯＳ検出器は、精密回転検出器が正確な出力信号を提供することができる前に、強磁性対象物体の小さな最初の回転だけに関して正確な出力信号を提供する。ＴＰＯＳ検出器は、強磁性対象物体の回転の始め及び終わりの期間の間（例えばエンジン及びカムシャフトの開始及び停止の期間の間）、精密回転検出器によって提供される情報より正確であり得る情報をエンジン制御プロセッサに提供することができるが、しかしその情報は、物体がスピードを出して回転しているとき、それほど正確でないことがある。ＴＰＯＳ検出器及び精密回転検出器の両方を共通の集積回路内に有する磁場センサ配置にとって、物体が回転していないか遅く回転しているときには、エンジン制御プロセッサはＴＰＯＳ検出器を使用することができる。物体がスピードを出して回転しているとき、エンジン制御プロセッサは、精密回転検出器によって提供される回転情報を主として使用することができる。ほとんどの従来の用途では、一度磁場センサが精密回転検出器の使用に切り替わると、磁場センサは、強磁性対象物体が回転を停止するまで、又は回転をほぼ停止するまで、ＴＰＯＳ検出器の使用に戻らない。
【００１０】
従来のＴＰＯＳ検出器は、２００８年４月２２日発行の「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ａｒｔｉｃｌｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ（磁性物品検出のための方法及び装置）」という名称の米国特許第７，３６２，０９４号に記載される。従来のＴＰＯＳ検出器は、磁場信号を固定された、しばしば調整された閾値信号と比較するための比較器を含む。従来のＴＰＯＳ検出器は、ＴＰＯＳカム（歯車と同様の）とともに使用して、それについての回転情報を検出することができ、その検出器は、強磁性対象物体、例えば回転するように構成されたエンジンのカムシャフト上に配置される。
【００１１】
従来のＴＰＯＳ検出器からの出力信号の例は、少なくとも２つの状態、通常ハイ状態及びロー状態を有する。従来のＴＰＯＳ出力信号の状態は、強磁性対象物体が回転するにつれて、強磁性対象物体に取り付けられたＴＰＯＳカム（又はギア）上の特徴物に従って、ある時点でハイであり、他の時点ではローである。
【００１２】
同様に、従来の精密回転検出器からの出力信号は、少なくとも２つの状態、通常ハイ状態及びロー状態を有する。従来の精密回転検出器出力信号の状態は、強磁性対象物体が回転するにつれて、強磁性対象物体に取り付けられたＴＰＯＳカム（又はギア）上の特徴物に従って、ある時点でハイであり、他の時点ではローである。
【００１３】
上述の通り、従来のＴＰＯＳ検出器は、ギア歯をギア谷と区別することが可能であり、ギアが回転しているとき及びギアが回転していないときにそのような検出を行うことができる。これに対して、ある種の従来の精密回転検出器は、ギアが回転しているときにはギア歯をギア谷と区別することが可能であるが、ギアが静止しているときにはできない。ギア歯をギア谷と区別することが可能な検出器は、「歯検出器」と呼ばれることがある。したがって、ＴＰＯＳ検出器は通常、歯検出器である。ある種の精密回転検出器もまた歯検出器であり得る。
【００１４】
他のいくつかの従来の精密回転検出器は、ギア歯をギア谷と区別することができないが、その代わり、ギア歯のエッジを歯又は谷と区別することができる。このような検出器は、「エッジ検出器」と呼ばれることがある。通常、ＴＰＯＳ検出器はエッジ検出器ではない。しかしながら、ある種の精密回転検出器はエッジ検出器であり得る。
【００１５】
従来の磁場センサは、たとえ磁場センサとギアとの間に組み立て状態又はその時々によって変化し得る空隙が存在したとしてもギア歯とギア谷を正確に区別する正確な出力信号を実現しなければならなかった。さらに、従来の磁場センサは、磁場センサ内の磁石及び磁場検知素子の位置に関するユニット間のばらつきが存在したとしてもこのような区別を実現しなければならなかった。さらに、従来の磁場センサは、磁石によって生成される磁場のユニット間のばらつきが存在したとしてもこのような区別を実現しなければならなかった。さらに、従来の磁場センサは、ギアに対する磁場センサの軸回転のばらつきが存在したとしてもこのような区別を実現しなければならなかった。さらに、従来の磁場センサは、磁場センサの雰囲気温度のばらつきが存在したとしてもこのような区別を実現しなければならなかった。
【００１６】
上記の影響によって高価な設計選択を迫られる。特に、上記のいくつかの影響によって図１において以下説明される高価な磁石を使用することになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
簡素でかつ低価格の磁石を使用してギア歯をギア谷と正確に区別する正確な出力信号を実現することができる磁場センサを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
磁場センサは、簡素でかつ低価格の磁石を使用してギア歯をギア谷と正確に区別する正確な出力信号を実現する。このような区別は、磁場センサに関する機械的及び熱的パラメータのばらつきが存在したとしても実現される。
【００１９】
本発明の態様を理解するために役立つ例において、対象特徴物幅（ｔａｒｇｅｔ  ｆｅａｔｕｒｅ  ｗｉｄｔｈ）をもつ強磁性対象物体特徴物（ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｔａｒｇｅｔ  ｏｂｊｅｃｔ  ｆｅａｔｕｒｅｓ）を有する強磁性対象物体の動きを検知するための磁場センサは、基板を備える。磁場センサは、さらに、基板上に配置され、強磁性対象物体に近接する第１のフルブリッジ回路を備える。第１のフルブリッジ回路は、第１の磁気抵抗素子と、第２の磁気抵抗素子であって、第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子とが互いに近接して第１の近接ペアを形成する、第２の磁気抵抗素子と、第３の磁気抵抗素子と、第４の磁気抵抗素子であって、第３の磁気抵抗素子と第４の磁気抵抗素子とが互いに近接して第２の近接ペアを形成する、第４の磁気抵抗素子と、を備える。第１のフルブリッジ回路は、さらに、第１、第２、第３、及び第４の磁気抵抗素子のうちの選択された２個を結合する第１の非反転出力ノードと、第１、第２、第３、及び第４の磁気抵抗素子のうちの異なる選択された２個を結合する第１の反転出力ノードと、を備える。第１の差動信号が第１の非反転ノードと第１の反転ノードとの間で生成される。磁場センサは、さらに、基板上に配置され、強磁性対象物体に近接する第２のフルブリッジ回路を備える。第２のフルブリッジ回路は、第５の磁気抵抗素子と、第６の磁気抵抗素子であって、第５の磁気抵抗素子と第６の磁気抵抗素子とが互いに近接して第３の近接ペアを形成する、第６の磁気抵抗素子と、第７の磁気抵抗素子と、第８の磁気抵抗素子であって、第７の磁気抵抗素子と第８の磁気抵抗素子とが互いに近接して第４の近接ペアを形成する、第８の磁気抵抗素子と、を備える。第２のフルブリッジ回路は、さらに、第５、第６、第７、及び第８の磁気抵抗素子のうちの選択された２個を結合する第２の非反転出力ノードを備える。第２のフルブリッジ回路は、さらに、第５、第６、第７、及び第８の磁気抵抗素子のうちの異なる選択された２個を結合する第２の反転出力ノードを備える。第２の差動信号が第２の非反転ノードと第２の反転ノードとの間で生成される。磁場センサは、さらに、第１の差動信号と第２の差動信号とを合成して、強磁性対象物体特徴物が第１のフルブリッジ回路及び第２のフルブリッジ回路の中央にあるときに最大値をとる特徴物信号を生成するように構成される、基板上に配置された第１の合成回路（ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ  ｃｉｒｃｕｉｔ）を備える。磁場センサは、さらに、第１の差動信号と第２の差動信号とを合成して、第１のフルブリッジ回路が強磁性対象物体特徴物のエッジの一方側にあり第２の磁気抵抗素子が同じエッジの反対側にあるときに最大値をとるエッジ信号を生成するように構成される、基板上に配置された第２の合成回路を備える。
【００２０】
いくつかの実施形態において、上記の磁場センサは、１又は複数の以下の態様を任意の組み合わせで備え得る。
上記の磁場センサのいくつかの実施形態において、第１、第２、第３、及び第４の近接ペアは、強磁性対象物体の動きの方向に対する接線に平行なライン上に配置される。
【００２１】
上記の磁場センサのいくつかの実施形態において、第１及び第４の近接ペアは、強磁性対象物体の動きの方向に対する接線に平行な第１のライン上に配置され、第２及び第３の近接ペアは、強磁性対象物体の動きの方向に対する接線に平行な第２のライン上に配置され、第２のラインは、第１のラインより強磁性対象物体から遠くにある。
【００２２】
上記の磁場センサのいくつかの実施形態において、第１、第２、第３、及び第４の近接ペアは、円弧上に配置される。
上記の磁場センサのいくつかの実施形態において、第２の近接ペアは、第１及び第３の近接ペア間に配置され、第３の近接ペアは、第２及び第４の近接ペア間に配置される。
【００２３】
上記の磁場センサのいくつかの実施形態において、第１及び第３の近接ペア間の間隔は、対象特徴物幅の約１／２から約２倍の間になるように選択され、第２及び第４の近接ペア間の間隔は、対象特徴物幅の約１／２から約２倍の間になるように選択される。
【００２４】
いくつかの実施形態において、上記の磁場センサは、第１の磁気抵抗素子及び第２の磁気抵抗素子のそれぞれにおいて磁場を生成するための磁石をさらに備えることができ、強磁性対象物体は、強磁性対象物体の動きが第１の磁気抵抗素子及び第２の磁気抵抗素子において磁場の変化をもたらすような位置に配置される。
【００２５】
上記の磁場センサのいくつかの実施形態において、強磁性対象物体は、交互のＮ極及びＳ極を有するリング磁石を含み、第１の磁気抵抗素子及び第２の磁気抵抗素子のそれぞれにおいて磁場を生成し、強磁性対象物体は、強磁性対象物体の動きが第１の磁気抵抗素子及び第２の磁気抵抗素子において磁場の変化をもたらすような位置に配置される。
【００２６】
いくつかの実施形態において、上記の磁場センサは、基板上に配置され、特徴信号及びエッジ信号を受信するために結合され、特徴信号とエッジ信号との間の位相差の符号を計算して強磁性対象物体の動きの方向のインジケーションを生成するようになっている電子回路をさらに備えることができる。
【００２７】
いくつかの実施形態において、上記の磁場センサは、基板上に配置され、特徴信号及びエッジ信号を受信するために結合された電子回路をさらに備えることができ、電子回路は、エッジ信号を１又は複数の閾値と比較して第１の２値信号を生成するよう動作可能であり、特徴信号を他の１又は複数の閾値と比較して第２の２値信号を生成するよう動作可能であり、磁場センサによって生成された出力信号は、第１の２値信号又は第２の２値信号の選択された一方の状態遷移との整合を特定する信号エンコーディングを含む。
【００２８】
上記の磁場センサのいくつかの実施形態において、出力信号は、対象物体の動きの速度を表すパルスレート、及び、第１の２値信号又は第２の２値信号の選択された一方の状態遷移に整合するパルスエッジ、を有するパルスを含む。
【００２９】
上記の磁場センサのいくつかの実施形態において、第１の２値信号と第２の２値信号との間の相対位相は、強磁性対象物体の動きの方向を表し、パルスは、強磁性対象物体の動きの方向を表すパルス幅を含む。
【００３０】
上記の磁場センサのいくつかの実施形態において、基板は、第１及び第２の平行な最大面を含み、第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子、第４の磁気抵抗素子、第５の磁気抵抗素子、第６の磁気抵抗素子、第７の磁気抵抗素子、及び第８の磁気抵抗素子は、基板の第１の最大面内又は基板の第１の最大面上に配置され、強磁性対象物体は、第１及び第２の平行な最大面を有し、基板の第１の最大面は、強磁性対象物体の第１の最大面に対して実質的に平行である。
【００３１】
上記の磁場センサのいくつかの実施形態において、第２の近接ペアは、第１及び第３の近接ペア間に配置され、第３の近接ペアは、第２及び第４の近接ペア間に配置され、第１及び第２の近接ペア間の間隔は、対象特徴物幅の約１／２から約２倍の間になるように選択され、第３及び第４の近接ペア間の間隔は、対象特徴物幅の約１／２から約２倍の間になるように選択される。
【００３２】
いくつかの実施形態において、上記の磁場センサは、第１の磁気抵抗素子及び第２の磁気抵抗素子のそれぞれにおいて磁場を生成するための磁石をさらに備えることができ、強磁性対象物体は、強磁性対象物体の動きが第１の磁気抵抗素子及び第２の磁気抵抗素子において磁場の変化をもたらすような位置に配置される。
【００３３】
上記の磁場センサのいくつかの実施形態において、強磁性対象物体は、交互のＮ極及びＳ極を有するリング磁石を含み、第１の磁気抵抗素子及び第２の磁気抵抗素子のそれぞれにおいて磁場を生成し、強磁性対象物体は、強磁性対象物体の動きが第１の磁気抵抗素子及び第２の磁気抵抗素子において磁場の変化をもたらすような位置に配置される。
【００３４】
いくつかの実施形態において、上記の磁場センサは、基板上に配置され、特徴信号及びエッジ信号を受信するために結合され、特徴信号とエッジ信号との間の位相差の符号を計算して強磁性対象物体の動きの方向のインジケーションを生成するように構成される電子回路をさらに備えることができる。
【００３５】
いくつかの実施形態において、上記の磁場センサは、基板上に配置され、特徴信号及びエッジ信号を受信するために結合された電子回路をさらに備えることができ、電子回路は、エッジ信号を１又は複数の閾値と比較して第１の２値信号を生成するよう動作可能であり、特徴信号を他の１又は複数の閾値と比較して第２の２値信号を生成するよう動作可能であり、磁場センサによって生成された出力信号は、第１の２値信号又は第２の２値信号の選択された一方の状態遷移との整合を特定する信号エンコーディングを含む。
【００３６】
上記の磁場センサのいくつかの実施形態において、出力信号は、対象物体の動きの速度を表すパルスレート、及び、第１の２値信号又は第２の２値信号の選択された一方の状態遷移に整合するパルスエッジ、を有するパルスを含む。
【００３７】
上記の磁場センサのいくつかの実施形態において、第１の２値信号と第２の２値信号との間の相対位相は、強磁性対象物体の動きの方向を表し、パルスは、強磁性対象物体の動きの方向を表すパルス幅を含む。
【００３８】
上記の磁場センサのいくつかの実施形態において、基板は、第１及び第２の平行な最大面を含み、第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子、第４の磁気抵抗素子、第５の磁気抵抗素子、第６の磁気抵抗素子、第７の磁気抵抗素子、及び第８の磁気抵抗素子は、基板の第１の最大面内又は基板の第１の最大面上に配置され、強磁性対象物体は、第１及び第２の平行な最大面を有し、基板の第１の最大面は、強磁性対象物体の第１の最大面に対して実質的に平行である。
【００３９】
本発明自体はもちろん、本発明の上記の特徴は、以下の図面の詳細な説明からより理解される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】磁場検知素子、電子回路、及び磁石を有する従来技術の磁場センサのブロック図である。
【図１Ａ】図１の電子回路として用い得る電子回路の例のブロック図である。
【図２】３個の磁場検知素子、電子回路、及び磁石を有する他の従来技術の磁場センサのブロック図である。
【図２Ａ】図２の電子回路として用い得る電子回路の例のブロック図である。
【図３】両方とも基板に配置された磁場検知素子及び電子回路、並びに磁石も有し、強磁性ギアの形式の強磁性物体に近接して配置された磁場センサの例を示すブロック図である。
【図４】強磁性物体に重ねて配置された図３の磁場センサの例を示すブロック図である。
【図５】強磁性物体に近接して配置されるが異なる方向の図３の磁場センサの例を示すブロック図である。
【図６】両方とも基板に配置された磁場検知素子及び電子回路、並びに異なる磁石も有し、強磁性物体に近接して配置された磁場センサの他の例を示すブロック図である。
【図７】両方とも基板に配置された磁場検知素子及び電子回路を有し、磁石を有さず、リング磁石の形式の異なる強磁性物体に近接して配置された磁場センサの他の例を示すブロック図である。
【図８】強磁性物体に重ねて配置された図７の磁場センサの例を示すブロック図である。
【図９】強磁性物体に近接して配置されるが異なる方向の図７の磁場センサの例を示すブロック図である。
【図１０】基板上に配置された２個の磁気抵抗素子及び電子回路を示し、全て強磁性物体に近接して配置された上記の図３〜９の任意の磁場検知素子を表し得るブロック図である。
【図１１】上記の図３〜９の任意の磁場検知素子の磁場検知素子として用いられ得、また図１０の２個の磁気抵抗素子として用いられ得る２個の磁気抵抗素子のブロック図である。
【図１２】ブリッジ配置された２個の磁気抵抗素子の例を示す模式図であり、２個の磁気抵抗素子は図３〜９の任意の磁場検知素子及び図１０〜１１の２個の磁気抵抗素子として用いられ得る。
【図１３】ブリッジ配置された２個の磁気抵抗素子の他の例を示す模式図であり、２個の磁気抵抗素子は図３〜９の任意の磁場検知素子及び図１０〜１１の２個の磁気抵抗素子として用いられ得る。
【図１４】基板上に配置された４個の磁気抵抗素子及び電子回路の例を示し、全て強磁性物体に近接して配置された上記の図３〜９の任意の磁場検知素子を表し得るブロック図である。
【図１５】基板上に配置された４個の磁気抵抗素子及び電子回路の他の例を示し、全て強磁性物体に近接して配置された上記の図３〜９の任意の磁場検知素子を表し得るブロック図である。
【図１６】別々に配置された４個の磁気抵抗素子の例を示す模式図であり、４個の磁気抵抗素子は図３〜９の任意の磁場検知素子及び図１４〜１５の４個の磁気抵抗素子として用いられ得る。
【図１７】ブリッジ配置された４個の磁気抵抗素子の例を示す模式図であり、４個の磁気抵抗素子は図３〜９の任意の磁場検知素子及び図１４〜１５の４個の磁気抵抗素子として用いられ得る。
【図１８】ブリッジ配置された４個の磁気抵抗素子の他の例を示す模式図であり、４個の磁気抵抗素子は図３〜９の任意の磁場検知素子及び図１４〜１５の４個の磁気抵抗素子として用いられ得る。
【図１９】ブリッジ配置された４個の磁気抵抗素子の例を示す模式図であり、４個の磁気抵抗素子は図３〜９の任意の磁場検知素子及び図１４〜１５の４個の磁気抵抗素子として用いられ得る。
【図２０】ブリッジ配置された４個の磁気抵抗素子の例を示す模式図であり、４個の磁気抵抗素子は図３〜９の任意の磁場検知素子及び図１４〜１５の４個の磁気抵抗素子として用いられ得る。
【図２１】基板上に配置された８個の磁気抵抗素子及び電子回路の例を示し、全て強磁性物体に近接して配置された上記の図３〜９の任意の磁場検知素子を表し得るブロック図である。
【図２２】基板上に配置された８個の磁気抵抗素子及び電子回路の他の例を示し、全て強磁性物体に近接して配置された上記の図３〜９の任意の磁場検知素子を表し得るブロック図である。
【図２３】２個のブリッジに配置された８個の磁気抵抗素子の例を示す模式図であり、８個の磁気抵抗素子は図３〜９の任意の磁場検知素子及び図２１〜２２の８個の磁気抵抗素子として用いられ得る。
【図２４】２個のブリッジに配置された８個の磁気抵抗素子の他の例を示す模式図であり、８個の磁気抵抗素子は図３〜９の任意の磁場検知素子及び図２１〜２２の８個の磁気抵抗素子として用いられ得る。
【図２５】２個のブリッジに配置された８個の磁気抵抗素子の例を示す模式図であり、８個の磁気抵抗素子は図３〜９の任意の磁場検知素子及び図２１〜２２の８個の磁気抵抗素子として用いられ得る。
【図２６】２個のブリッジに配置された８個の磁気抵抗素子の例を示す模式図であり、８個の磁気抵抗素子は図３〜９の任意の磁場検知素子及び図２１〜２２の８個の磁気抵抗素子として用いられ得る。
【図２７】上記の任意の磁場センサによって生成された２個の信号を処理するために用いられ得る電子回路を示す模式図である。
【図２８】上記の任意の磁場センサによって生成された２個の信号の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明について説明する前に、前置きとしていくつかのコンセプト及び用語の説明を行う。
本明細書で使用される用語「磁場検知素子」は、磁場を検知することができる様々な電子的要素を述べるために使用される。磁場検知素子は、ただしこれらに限定されないが、ホール効果素子、磁気抵抗素子又は磁気トランジスタとすることができる。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）素子が存在する。また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）、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子などの半導体磁気抵抗素子、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）が存在する。磁場検知素子は、単一素子とすることができる、又は代替で、様々な構成で、例えばハーフブリッジ又はフル（ホイートストン）ブリッジで配置された２つ以上の磁場検知素子を含むことができる。デバイスタイプ及び他の用途の要件に応じて、磁場検知素子は、シリコン（Ｓｉ）又はゲルマニウム（Ｇｅ）などのタイプＩＶ半導体材料、又はガリウムヒ素（ＧａＡｓ）又はインジウム化合物、例えばアンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）のようなタイプＩＩＩ−Ｖ半導体材料から作られるデバイスとすることができる。
【００４２】
知られているように、上記に述べた磁場検知素子のいくつかは、磁場検知素子を支持する基板に対して平行な軸が最大感度を有する傾向があり、上記に述べた磁場検知素子の他は、磁場検知素子を支持する基板に対して垂直な軸が最大感度を有する傾向がある。具体的には、平面ホール素子は、基板に対して垂直な軸が感度を有する傾向があり、一方金属ベースの、又は金属を含む磁気抵抗素子（例えばＧＭＲ、ＴＭＲ、ＡＭＲ）及び縦型ホール素子は、基板に対して平行な軸が感度を有する傾向がある。
【００４３】
本明細書で使用される用語「磁場センサ」は、一般に他の回路と組み合わせて磁場検知素子を使用する回路を記述するために使用される。磁場センサは、様々な用途で使用され、ただしこれらに限定されないが、磁場の方向の角度を検知する角度センサ、通電導体を流れる電流によって生成された磁場を検知する電流センサ、強磁性物体の近接を検知する磁気スイッチ、通過する強磁性品物、例えばリング磁石又は強磁性対象（例えばギアの歯）の磁気領域を検知する回転検出器を含み、磁場センサは、逆バイアスされた、又は他の磁石及び磁場の磁場密度を検知する磁場センサとの組み合わせで使用される。
【００４４】
本明細書で使用される用語「正確性」は、磁場センサを参照する際に、磁場センサの様々な側面を参照するために使用される。これらの側面は、ギアが回転していない及び／又はギアが回転しているときに（又は、より一般的には、強磁性物体が動いているか又は動いていないときに）、ギア歯をギア谷と区別する（又は、より一般的には、強磁性物体の存在を強磁性物体の不存在と区別する）磁場センサの能力、ギア歯のエッジをギア歯又はギア谷（又は、より一般的には、強磁性物体のエッジ又はハード強磁性物体の磁化方向の変化）と区別する磁場センサの能力、及び、ギア歯のエッジとともに特定される回転の正確性（又は、より一般的には、強磁性物体又はハード強磁性物体のエッジとともに特定され得る位置の正確性）を含むが、これらには限定されない。最終的には、正確性は、出力信号のエッジ配置の正確性、及び、磁場センサを通り過ぎるギア歯のエッジに対する一貫性、を参照する。
【００４５】
用語「平行」及び「垂直」は、本明細書において様々な文脈で使用される。平行及び垂直という用語は、精密な垂直又は精密な平行を必要とせず、その代わり、通常の製造許容誤差が適用され、許容誤差は用語が使用される文脈に依存することを理解すべきである。ある例では用語「実質的に」は、用語「平行」又は「垂直」を修正するために使用される。一般的に、「実質的に」という用語の使用は、例えば＋／−１０度以内という製造許容誤差を超える角度を反映する。
【００４６】
磁場センサとギアとの間に組み立て状態又はその時々によって変化し得る空隙の変動が存在したとしても、磁場センサは所定のレベル又は量の正確性を実現することが望まれる。磁場センサ内で磁石と磁場検知素子の相対位置の変動が存在したとしても、磁場センサは正確性を実現することもまた望まれる。磁場センサ内の磁石によって生成される磁場のユニット間のばらつきが存在したとしても、磁場センサは正確性を実現することもまた望まれる。ギアに対する磁場センサの軸回転のばらつきが存在したとしても、磁場センサは正確性を実現することもまた望まれる。磁場センサの温度のばらつきが存在したとしても、磁場センサは正確性を実現することもまた望まれる。
【００４７】
以下の実施例では、エンジンのカムシャフトの強磁性対象物体上で使用することができるような特定のギア（又は特定のリング磁石）を述べる。しかし、同様の回路及び技法は、エンジンのカムシャフト上に、又はエンジンの他の回転部分（例えばクランクシャフト、トランスミッションギア、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ：ａｎｔｉ−ｌｏｃｋ  ｂｒａｋｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ））上に、又はエンジンでない装置の回転部分上に配置される他のカム又はギア又はリング磁石に関して使用することができる。他の用途は、線形移動センサ又は対象が回転ギアではない他のセンサを含み得る。
【００４８】
ギア（又は対象）又はリング磁石は、以下に説明される磁場センサの一部ではない。ギアは、一般的にソフト強磁性物体であるが、しかしハード強磁性物体でもあり得る強磁性ギア歯、パターン、又は、形状が実際に物理的に変化したり変化しなかったりする磁区を有し得る。
【００４９】
また、回転するように構成されるギア上の強磁性ギア歯又はギア歯エッジを検知することができる磁場センサの例が以下に示されるが、磁場センサは他の用途でも使用することができる。他の用途は、線形に移動するように構成された構造上の強磁性物体を検知することを含むが、これに限定されない。
【００５０】
本明細書で使用される用語「ベースライン」及び語句「ベースラインレベル」は、磁場センサがシステム内で動作しているときに磁場センサ内の磁場検知素子にかかる磁場の最も低い大きさ（ゼロ付近であり得るか又はいくつかの他の磁場であり得る）を説明するために用いられる。いくつかのシステムにおいて、この最も低い磁場は、磁場センサがギア歯と対照的なギア谷に近接した際に生じる。
【００５１】
一般的に、ベースラインレベルとより高く実現されたレベルとの間の差は、例えばギア歯が磁場センサに近接した際に、ギア歯と谷とを区別するための磁場センサの能力に関係し、磁場センサの正確性に関係するということが理解されるであろう。
【００５２】
ベースラインレベルは磁場センサがギア谷に近接した際に生成され、より高いレベルは磁場センサがギア歯に近接した際に実現されるということが上記で説明されたが、他の物理的な配置、例えば、ベースラインレベルは磁場センサがギア歯に近接した際に生成され、より高いレベルは磁場センサがギア谷に近接した際に実現されるという逆の配置も可能である。
【００５３】
本明細書で使用される「プロセッサ」という用語は、機能、動作、又は、一連の動作を行う電子回路を説明するために使用される。機能、動作、又は、一連の動作は、電子回路の中へハードコード化されるか、又は、メモリデバイスの中に保持されているインストラクションによってソフトコード化され得る。「プロセッサ」は、デジタル値を使用して、又は、アナログ信号を使用して、機能、動作、又は、一連の動作を行うことが可能である。
【００５４】
いくつかの実施形態では、「プロセッサ」は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の中に具現化され得、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）は、アナログＡＳＩＣ又はデジタルＡＳＩＣであることが可能である。いくつかの実施形態では、「プロセッサ」は、関連のプログラムメモリとともにマイクロプロセッサの中に具現化され得る。いくつかの実施形態では、「プロセッサ」は、ディスクリート電子回路の中に具現化され得、ディスクリート電子回路は、アナログ又はデジタルであることが可能である。
【００５５】
本明細書で使用される「モジュール」という用語は、「プロセッサ」を説明するために使用される。
プロセッサは、内部プロセッサ又は内部モジュールを含むことができ、それは、プロセッサの機能、動作又は一連の動作の一部を果たす。同様に、モジュールは、内部プロセッサ又は内部モジュールを含むことができ、それは、モジュールの機能、動作又は一連の動作の一部を果たす。
【００５６】
アナログ機能として以下に説明され得る電子機能は、デジタル回路、プロセッサ、又はモジュール内において実現されてもよいことを理解すべきである。例えば、比較器は、アナログ電圧を比較するアナログ比較器として、デジタル値を比較するデジタル比較器として、又はデジタル値を比較するプロセッサ又はモジュールとして、実現され得ることが理解されるであろう。アナログ例として本明細書に示される例示は、アナログの実施形態として説明される実施形態のみの範囲に限定されない。
【００５７】
本明細書で使用される用語「所定の」は、値又は信号を参照する際に、工場において製造のときに、又は製造後に例えばプログラミングなどの外部手段によって設定又は固定された値又は信号を参照するために使用される。本明細書で使用される用語「決定された」は、値又は信号を参照する際に、動作中、製造後に回路によって特定された値又は信号を参照するために使用される。
【００５８】
本明細書で使用される用語「能動電子部品」は、少なくとも１つのｐ−ｎ接合を有する電子部品を説明するために使用される。トランジスタ、ダイオード、及び論理ゲートは、能動電子部品の一例である。これに対して、本明細書で使用される用語「受動電子部品」は、少なくとも１つのｐ−ｎ接合を有さない電子部品を説明するために使用される。コンデンサ及び抵抗は、受動電子部品の一例である。
【００５９】
いくつかの実施形態において、用語「磁場検知素子」及び用語「磁気抵抗素子」は、１個の磁場検知素子及び１個の磁気抵抗素子のそれぞれを説明するために使用される。しかしながら、いくつかの実施形態において、用語「磁場検知素子」及び用語「磁気抵抗素子」は、磁場に応答する１個の信号を生成するように相互に結合された２個以上の物理的な半導体構造（例えば、２個以上の磁気抵抗素子ヨーク）を説明するために使用される。したがって、以下の図面に示された個々の磁気抵抗素子はそれぞれ、２個以上の磁気抵抗素子であってもよい。
【００６０】
図１を参照すると、一例の磁場センサ１０は、例えばギア歯２２ａ、２２ｂ、２２ｃなどの強磁性ギア歯を有するギア２２に応答する。ギア２２は、磁場センサ１０が応答し得る「強磁性対象物体」又は単なる「対象」の一種にすぎないことを理解すべきである。
【００６１】
磁場センサ１０は、電子回路１６に結合された磁場検知素子１２を備える。磁場検知素子１２及び電子回路１６は、基板１４上（すなわち、基板１４内に統合されるか又は基板１４上）に配置され得る。明確にするために、磁場検知素子１２は誇張されたサイズでホール素子として示され、基板１４の平面から離れて回転する。さらに、明確にするために、ホール素子１２は基板１４の上部に示されるが、ホール素子は通常、統合された回路の基板の面上又は面内に配置されると理解される。
【００６２】
磁場センサ１０は、磁石１８（例えば、永久磁石又はハード材強磁性体）を備え得る。磁石１８は、磁場を生成するように構成され、磁場は、磁場検知素子１２の場所において全体的に軸２４に沿って方向づけられ、磁場センサ１０に対するギア歯２２ａ、２２ｂ、２２ｃの位置に応じた方向及び振幅変化に依存する。しかしながら、磁石１８の表面における磁場の構造は、コア２０に起因してより複雑化し得る。
【００６３】
電子回路１６は、（図示しない）出力信号を生成するように構成される。ギアが動いていないときに、出力信号は、磁場センサ１０がギア歯の上にあるのかギアの谷にあるのかを示す。したがって、磁場センサ１０は「エッジ検出器」と対比される「歯検出器」として参照されることもある。ギアが回転しているときに、出力信号は、エッジレート又はギアの回転速度の周波数表示を有する。出力信号のエッジ又は状態の遷移は、磁場センサを通り過ぎるギア歯のエッジの位置を特定するために用いられ得る。
【００６４】
磁石１８は、磁石１８内に配置されたソフト材強磁性体に含まれる中央コア２０を備えることができる。コアを有する磁石の一例は、２００１年８月２１日発行の「Ｍａｇｎｅｔ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ（磁石構造）」という名称の米国特許第６，２７８，２６９号に記述され、この特許は本発明の譲受人に譲渡され、記載内容の全体が本明細書に援用される。米国特許第６，２７８，２６９号に記載されるように、コア２０を有する磁石１８によって提供される磁極構成は、ギア２２の谷が磁場センサ１０に近接したときに、コア２０の表面上（例えば、示されるようにコアの左側）のいくつかのポイントにおいて、磁場の磁束密度のベースフィールド（又はベースライン）を低下させる。磁場検知素子１２における所定のベースライン（例えば、約＋／６００ガウスの範囲内）、及び結果として生じるゼロに近い差動磁場信号１２ａ、１２ｂ（すなわちアナログ差動近接信号）は、適切な設計で得られ得る。
【００６５】
これに対して、ギア２２のギア歯が磁場検知素子１２に近接すると、磁場検知素子１２は、より高い磁場を感じてより高い値の差動磁場信号１２ａ、１２ｂを生成する。上記の通り、ベースライン磁場とより高い磁場との間の差は、磁場センサ１０の最終的な正確性に関連する。
【００６６】
磁場センサ１０がギア２２の谷に近接したときに生じ得るベースライン磁場は、ギア２２と磁場センサ１０との間の空隙が変化したとしても、変化が小さく比較的低いままである。実質的に空隙とは無関係な低いベースラインのこの有利な結果は、コア２０の動作によって得られ、これによって、特に磁場検知素子１２がギア２２の谷に近接するときに、磁場検知素子１２に近接するコア２０の表面（すなわち図示されるように左側）に反対磁極が現れるという結果をもたらす。この効果は、１９９８年７月１４日発行の「Ｈａｌｌ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ−Ａｒｔｉｃｌｅ−Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｓｅｎｓｏｒ（ホール効果鉄物品近接センサ）」という名称の米国特許第５，７８１，００５号にも記述され、この特許は本発明の譲受人に譲渡され、記載内容の全体が本明細書に援用される。
【００６７】
磁場センサがギアの谷に近接したときに生じる上記の低いベースラインは、ギア歯の存在をギアの谷と識別する電子回路１６の性能を強化するという結果をもたらす。
ベースライン磁場は比較的小さく、これにより磁場センサ１０がギア２２の谷に近接したときに温度によって生じる回路変動の影響を少なくすることができるので、上記の低いベースラインは、温度効果をより容易に補償する性能も提供する。本質的に、（ゼロ付近の）エラーの増加は小さいので、回路におけるエラーは、ベースライン磁場レベル又はベースライン磁場範囲の近くで十分に修正され得る。したがって、温度又は湿度などの動作状態によるシステムのノイズ又はエラーが少ないので、歯を谷と区別するために用いられる磁場閾値は、正確性を維持している間は小さく設定され得る。
【００６８】
上記に記載された、コア２０を有する磁石１８によって提供される磁場は、磁場センサ１０の正確性を向上させるという結果をもたらす。例えば、低いベースラインによれば、磁場センサ１０の正確性を犠牲にすることなく、ユニット間の機械的位置合わせのばらつきによって磁場検知素子１２が磁石１８の中心から静的に多少ずれることを許容する。正確性については、上記で議論される。
【００６９】
図１Ａを参照すると、例示の従来技術の電子回路５０は、図１の電子回路１６と同一又は同様であり得る。電子回路５０は、図１の磁場検知素子１２によって生成された差動信号１２ａ、１２ｂと同一又は同様であり得る差動信号５２ａ、５２ｂを受信するために結合された増幅器５４を含み得る。増幅器５４は、増幅された信号５４ａを生成するように構成され、いくつかの実施形態では、増幅された信号５４ａは、ＴＰＯＳ検出チャネル及び精密回転検出チャネルという２個のチャネルに分割され得る。
【００７０】
真のパワーオン状態（ＴＯＰＳ：ｔｒｕｅ  ｐｏｗｅｒ  ｏｎ  ｓｔａｔｅ）チャネルにおいて、ＴＰＯＳ検出器５６は、増幅された信号５４ａを受信するために結合され、ＴＰＯＳ出力信号５６ａを生成するように構成され得る。ある実施形態では、ＴＰＯＳ検出器５６は、増幅された信号５４ａを固定された（及び調整された）閾値と比較するように構成された（図示されない）比較器を備え得る。これらの実施形態では、ＴＰＯＳ出力信号５６ａは、２個の状態の２進信号であってもよく、高状態はギア歯が図１の磁場センサ１０に近接していることを示し、低状態はギアの谷が磁場センサ１０に近接していることを示し、又はこの逆であってもよい。
【００７１】
精密回転検出チャネルにおいて、自動利得制御（ＡＧＣ）５８は、増幅された信号５４ａを受信するために結合され、利得制御信号５８ａを生成するように構成され得る。精密回転検出器６０は、利得制御信号５８ａを受信するために結合され、精密回転検出器出力信号６０ａを生成するように構成され得る。ＴＰＯＳ出力信号５６ａと同様に、精密回転検出器出力信号６０ａは、２個の状態の２進信号であってもよく、高状態はギア歯が図１の磁場センサ１０に近接していることを示し、低状態はギアの谷が磁場センサ１０に近接していることを示し、又はこの逆であってもよい。したがって、ＴＰＯＳ検出器５６及び精密回転検出器６０の両者は、「歯検出器」であり得る。しかしながら、精密回転検出チャネルはＡＧＣ５８を使用し、ＡＧＣ５８は、ギア２２が回転していないときに望ましくない利得を安定させ、ギア２２が回転し始めたら、利得が不正確でありかつ正確な回転検出を十分に精度高く行えない期間を生じさせるということを理解すべきである。たとえＡＧＣ５８が使用されなかったとしても、精密回転検出器６０は、ギア２２が回転しているときにのみ適切に更新される内部閾値を使用する。しかしながら、他の実施形態においては、閾値は電子回路５０の外部から供給され得る。
【００７２】
いくつかの代替の実施形態においては、精密回転検出器６０は、特にギアが動いていないときに磁場センサ１２がギア歯又はギア谷に近接しているかを特定することができないが、磁場センサ１０を通り過ぎるギア歯のエッジを検知することが可能な「エッジ検出器」であり得る。
【００７３】
精密回転検出器、例えば精密回転検出器６０は、様々な形態を有することができる。いくつかの形態は上記の米国特許第６，５２５，５３１号に記載される。しかしながら、２個以上の磁場検知素子を含むものなど、他の形態の精密回転検出器も知られている。
【００７４】
一般的に、上記の議論から、ＴＰＯＳ出力信号５６ａは、たとえギア、例えば図１のギア２２が静止しているときにも、磁場検知素子１２がギア歯又はギアの谷に近接しているかを示すことが理解される。しかしながら、ＴＰＯＳ検出器５６はいくつかの実施形態において電源投入時に限定された調整を有する固定の閾値を使用するので、ＴＰＯＳ出力信号５６ａにおけるエッジ配置の変動が、これらに限定されるものではないが、温度変化及び磁場検知素子１２とギア２２との間の空隙の変化を含む様々な要因に起因して生じ得る。
【００７５】
固定の閾値を用いるＴＰＯＳ検出器５６とは異なり、精密回転検出器６０は、ギア歯の物理的な位置に対する精密回転検出器出力信号６０ａのエッジ配置の正確性を高めた精密回転検出器出力信号６０ａを供給するために断続的に閾値の調整を行う。上記の通り、これらの調整は、部分的には、最初に電源が投入されたとき又はギア２２が最初に回転し始めたときに精密回転検出器の正確性を低くする。
【００７６】
ＴＰＯＳ検出器５６及び精密回転検出器６０が共通の基板に統合されたいくつかの実施形態において、マルチプレクサ／出力モジュール６２は、ＴＰＯＳ出力信号５６ａ及び精密回転検出器出力信号６０ａを受信するために結合され得る。選択ロジック６４は、マルチプレクサ／出力モジュール６２によって受信される選択信号６４ａを供給し得る。選択信号６４ａの状態に応じて、マルチプレクサ／出力モジュール６２は、ＴＰＯＳ出力信号５６ａ又は精密回転検出器出力信号６０ａのうちの選択された一方を示す出力信号６２ａを生成するように構成される。出力信号６２ａは、これらに限定されるものではないが、ＳＥＮＴフォーマット、Ｉ２Ｃフォーマット、ＰＷＭフォーマット、又はＴＰＯＳ出力信号５６ａ及び精密回転検出器出力信号６０ａで元々用いられる二状態フォーマット、を含む様々な信号形態で供給され得る。
【００７７】
いくつかの実施形態において、選択ロジック６４は、ギア２２が回転し始めた後ＴＰＯＳ出力信号５６ａによって示された所定の時間はＴＰＯＳ出力信号５６ａを表す出力信号６２ａを選択する。その後、選択ロジック６４は、精密回転検出器出力信号６０ａを表す出力信号６２ａを選択する。
【００７８】
図２を参照すると、他の例の従来技術の磁場センサ２００は、例えばギア歯２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃなどのギア歯を有するギア２１４に応答する。磁場センサ２００は、電子回路２１０に結合された３個の磁場検知素子２０２、２０４、２０６を備える。いくつかの実施形態において、磁場検知素子２０２、２０４は、軸２１６に直交する方向に約１．５ミリメートルから約３．０ミリメートルの距離だけ離れており、磁場検知素子２０６は、磁場検知素子２０２、２０４の中間に配置される。
【００７９】
３個の磁場検知素子２０２、２０４、２０６及び電子回路２１０は、基板２０８上（すなわち基板２０８内に統合されるか又は基板２０８上）に配置され得る。明確にするために、磁場検知素子２０２、２０４、２０６は誇張されたサイズでホール素子として示され、基板２０８の平面から離れて回転する。さらに、明確にするために、ホール素子２０２、２０４、２０６は基板２０８の上部に示されるが、ホール素子は通常、統合された回路の基板の面上又は面内に配置されると理解される。
【００８０】
磁場センサ２００は、磁石２１２も備え得る。磁石２１２は、磁場を生成するように構成され、磁場は、磁場検知素子２０２、２０４、２０６の場所において全体的に軸２１６に沿って方向づけられる。
【００８１】
電子回路２１０は、（図示しない）出力信号を生成するように構成される。例示の電子回路２１０は、図２Ａと合わせて以下に記載される。ここでは電子回路は信号の相違を生成するというだけで十分である。したがって、磁場センサ２００は、エッジ検出器であり、歯検出器ではないということが理解される。
【００８２】
ギア２１４が回転しているときに、出力信号は、ギア２１４の回転速度を表し、ギア歯のエッジの位置も表す。磁場センサ２００は、ＴＰＯＳ機能を提供することはできず、ギア２１４が静止しているときに、磁場検知素子２０２、２０４、２０６がギア歯又はギア２１４の谷に近接しているかを特定することができない。
【００８３】
磁石２１２は、単一の材料によって構成されてもよく、図１に合わせて図示され説明された中央コアを備えなくてもよい。しかしながら、他の実施形態においては、磁石２１２は、図１に合わせて図示され説明された中央コアと同一又は同様の中央コアを備え得る。
【００８４】
磁場センサ２００は、３個の差動信号２０２ａ、２０２ｂと、２０４ａ、２０４ｂと、２０６ａ、２０６ｂとをそれぞれ生成するために３個の磁場検知素子２０２、２０４、２０６を使用する。単純な磁石２１２は、コアを有する磁石の低いベースラインを提供しないが、上記の差動信号の差は、低いベースラインの効果をもたらす。本質的には、３個の磁場検知素子２０２、２０４、２０６に同じ磁場がかかったときに、上記の差動信号の相違が電気信号においてゼロになる。
【００８５】
図２Ａを参照すると、例示の従来技術の電子回路２５０は、図２の電子回路２１０と同一又は同様であり得る。電子回路２５０は、差動信号２５２ａ、２５２ｂと、２５４ａ、２５４ｂと、２５６ａ、２５６ｂとをそれぞれ受信するために結合された増幅器２５８、２６０、２６２を含み得る。差動信号２５２ａ、２５２ｂと、２５４ａ、２５４ｂと、２５６ａ、２５６ｂとは、図２の磁場検知素子２０２、２０４、２０６によってそれぞれ生成された差動信号２０２ａ、２０２ｂと、２０４ａ、２０４ｂと、２０６ａ、２０６ｂと同一又は同様であり得る。増幅器２５８、２６０、２６２はそれぞれ、増幅された信号２５８ａ、２６０ａ、２６２ａを生成するように構成される。
【００８６】
増幅された信号２５８ａ、２６０ａは、第１の差異信号２６４ａを生成するように構成された第１の差異モジュール２６４によって受信される。増幅された信号２６０ａ、２６２ａは、第２の差異信号２６６ａを生成するように構成された第２の差異モジュール２６６によって受信される。
【００８７】
電子回路２５０は、図１Ａに合わせて説明された２個の精密回転検出チャネルを備える。ＡＧＣ２７０、２７６は、図１ＡのＡＧＣ５６と同一又は同様であり得る。精密回転検出器２７２、２７８は、図１Ａの精密回転検出器６０と同一又は同様であり得る。精密回転検出器２７２は、精密回転検出器出力信号２７２ａを生成することができ、精密回転検出器２７８は、精密回転検出器出力信号２７８ａを生成することができる。精密回転検出器出力信号２７２ａ、２７８ａは、図１Ａの精密回転検出器出力信号６０ａと同一又は同様であり得る。
【００８８】
速度及び方向モジュール２７４は、精密回転検出器出力信号２７２ａ、２７８ａを受信するために結合され得る。
精密回転検出器出力信号２７２ａ、２７８ａは、ギア２１４の回転方向によって決定される相対位相であることは明らかである。精密回転検出器出力信号２７２ａ、２７８ａの状態遷移レートはギア２１４の回転速度を表すことも明らかである。
【００８９】
速度及び方向モジュールは、ギア２１４の回転速度又は回転方向の少なくとも一方を表し得る出力信号を生成するように構成される。いくつかの実施形態において、出力信号６２ａは、回転速度及び回転方向の両方を表す。
【００９０】
図３を参照すると、磁場センサ３００は、例えばギア歯３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃなどのギア歯を有するギア３２２に応答する。ギア３２２は、強磁性ギア、すなわち強磁性歯を有する強磁性対象物体、また強磁性対象であり得、本明細書において対象特性として参照される。磁場センサ３００は、主面３０２ａを有する基板３０２を備え得る。
【００９１】
磁場センサ３００は、基板３０２の主面３０２ａに配置された磁場検知素子３０４を備え得る。磁場検知素子３０４のさらなる詳細は以下に記載される。しかしながら、ここでは磁場検知素子３０４が少なくとも２個の磁気抵抗素子を備え得るというだけで十分である。
【００９２】
磁場検知素子３０４は、基板３０２の主面３０２ａに配置された電子回路３１４に、又は電子回路３１４内に結合され得る。
磁場センサ３００は、磁石３３２も備えることもできる。磁石３３２は、磁場を生成するように構成され、磁場は、磁場検知素子３０４の場所において全体的に軸３０８に沿って方向づけられ、基板３０２の主面３０２ａに全体的に平行である。
【００９３】
磁場検知素子３０４は、基板３０２の主面３０２ａに平行なそれぞれの最大応答軸を有する。いくつかの実施形態において、最大応答軸は互いに平行である。いくつかの実施形態において、最大応答軸は、軸３０８に実質的に平行である。いくつかの実施形態において、最大応答軸は、軸３０８に実質的に直交する。
【００９４】
基板の主面３０２ａに直交するライン（すなわちページ内へのライン）は、磁石３３２と交差し、ギア３２２と交差しない。さらに、いくつかの実施形態において、磁場検知素子３０４は、磁場検知素子３０４間の（すなわち通過する）軸（例えば軸３０８）がギア３２２と交差しない位置に配置される。いくつかの実施形態において、磁場検知素子３０４間の（すなわち通過する）軸（例えば軸３０８）は、ギア３２２の移動方向例えば３２６に対する接線３３０に実質的に平行である。
【００９５】
示される実施形態において、磁石３３２の北（Ｎ）極と南（Ｓ）極との間のラインは、基板３０２の主面３０２ａに対して実質的に平行であり、２個の磁場検知素子３０４、３０６間の（すなわち通過する）軸（例えば軸３０８）に対して実質的に平行である。いくつかの実施形態において、磁石３３２のＮ極とＳ極との間のラインは、ギア３２２に交差せず、ギア３２２の方向に向いていない。
【００９６】
電子回路３１４は、（図示されない）出力信号を生成するように構成される。例示の電子回路３１４は、図２６と合わせて以下に記載される。ここでは電子回路３１４は信号の相違及び信号の合計を生成するというだけで十分である。したがって、磁場センサ３００は、エッジ検出器及び歯検出器の両方であるということが明らかである。
【００９７】
ギア３２２が回転しているときに、出力信号は、ギア３２２の回転速度を表し、ギア歯のエッジの位置も表す。磁場センサ３００は、歯検出（例えばＴＰＯＳ）機能を提供することができ、ギア３２２が静止しているときに、磁場検知素子３０４がギア歯又はギア３２２の谷に近接しているかを特定することができる。
【００９８】
磁石３３２は、単一の材料によって構成されてもよく、図１と合わせて図示され説明された中央コアを備えなくてもよい。しかしながら、他の実施形態においては、磁石３３２は、図１と合わせて図示され説明された中央コアと同一又は同様の中央コアを備え得る。このようなコアは軸３２４と整列された軸を有し得る。
【００９９】
磁場センサ３００は、性能を低下させることなく、図示される位置から離れて方向３１６において次の位置へ３６０度回転し得る。しかしながら、中間回転は性能の低下を生じ得る。
【０１００】
磁場センサ３００は、実質的に性能を低下させることなく、ライン３２４に沿った任意の場所の回転中心に対して矢印３１８の方向に＋／−２０度の範囲で回転し得る。
いくつかの実施形態において、磁場検知素子３０４は、磁気抵抗素子である。
【０１０１】
図４を参照すると、図３と同様の参照符号が付された同様の要素が示され、磁場センサ３００は、基板３０２、及び基板３０２上の磁場検知素子３０４がギア３２２に重なる配置で図示される。基板の面３０２ａに直交し磁場検知素子３０４を通過するラインは、ギア３２２に交差する。
【０１０２】
図５を参照すると、図３と同様の参照符号が付された同様の要素が示され、磁場センサ３００は、図３に示された配置と比べるとｘ軸の周りに９０度ページの外側又はページの内側へ回転した配置で図示される。磁場検知素子３０４はギア３２２に近接したまま配置される。
【０１０３】
図６を参照すると、図３と同様の参照符号が付された同様の要素が示され、磁場センサ６００は、図３の磁場センサ３００と同様であるが、磁場センサ６００は、異なる磁石６０２を有する。磁場センサ６００は、磁石６０２の北（Ｎ）極と南（Ｓ）極との間のラインが基板３０２の主面３０２ａに対して実質的に平行であるが、磁場検知素子間の（すなわち通過する）軸（例えば軸３０８）に対して実質的に直交する、異なる磁石６０２を有する。いくつかの実施形態において、磁石６０２のＮ極とＳ極との間のラインは、ギア３２２の方向に向く。
【０１０４】
いくつかの実施形態において、磁石６０２は、図１と合わせて説明されたようなコアを有さない単純な磁石である。他の実施形態において、磁石６０２は、ライン３２４に沿った軸を有するコアを有する。
【０１０５】
上記に図示され説明された磁場センサは、ギア又はカムの形態の強磁性対象物体の動きを検知するために示された。しかしながら、以下に記載される図７〜９は、リング磁石の動きを検知するための同一又は同様の磁場センサを示す。エッジ検出器、歯検出器、及びＴＰＯＳ機能に関して上記でなされたコメントは、リング磁石を検知する際に同様に適用される。
【０１０６】
図７を参照すると、図３〜６と同様の参照符号が付された同様の要素が示され、磁場センサ７００は、図３の磁場センサ３００と同様である。しかしながら、磁場センサ７００は、内部磁石を有さない。その代わり、磁場センサ７００は、リング磁石７０２の例えば７０２ａの通過する磁区に応答する。
【０１０７】
いくつかの実施形態において、リング磁石７０２の磁区は、ページに平行に分極される。いくつかの他の実施形態において、リング磁石７０２の磁区はページに直交して分極される。
【０１０８】
図８を参照すると、図３〜７と同様の参照符号が付された同様の要素が示され、磁場センサ７００は、基板３０２、及び基板３０２上の磁場検知素子３０４がリング磁石７０２に重なる配置で図示される。磁場センサ７００は、磁場検知素子３０４がなおリング磁石７０２の例えば７０２ａの磁区に重なるようにｙ軸の周りに１８０度回転し得ることは明らかである。基板３０２の面３０２ａに直交し磁場検知素子３０４を通過するラインは、リング磁石７０２に交差する。
【０１０９】
図９を参照すると、図３〜８と同様の参照符号が付された同様の要素が示され、磁場センサ７００は、図５に示された配置と比べるとｘ軸の周りに９０度ページの外側又はページの内側へ回転した配置で図示される。磁場検知素子３０４はリング磁石７０２に近接したまま配置される。
【０１１０】
以下の図では、符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は、磁気抵抗素子を表す符号として示される。これらの符号は、同様の図面における同様に符合間の論理関係を表すことを理解すべきである。しかしながら、これらの符号は、１図面において示された磁気抵抗素子が他の図面において同じ符号が付されたものと同じ磁気抵抗素子であることを意味しない。
【０１１１】
同様に、以下の図面では、符号Ｖ１、Ｖ２は、２個の信号を表す符号として示される。これらの符号は、同様の図面における同様の符合間の論理関係を表すことを理解すべきである。しかしながら、これらの符号は、１図面において示された信号が他の図面において同じ符号が付されたものと同じ信号であることを意味しない。
【０１１２】
同様に、以下の図面では、符号Ｒ１、Ｒ２は、２個の固定抵抗を表す符号として示される。これらの符号は、同様の図面における同様の符合間の論理関係を表すことを理解すべきである。しかしながら、これらの符号は、１図面において示された抵抗が他の図面において同じ符号が付されたものと同じ抵抗であることを意味しない。
【０１１３】
図１０を参照すると、磁場センサ１０００は、面１００２ａを有する基板１００２を備えることができ、面１００２ａは、基板１００２の２個の平行な主面のうちの一方である。
【０１１４】
２個の磁気抵抗素子１００４、１００６（本明細書では磁気抵抗素子Ａ及びＢとしても参照される）は、軸１０１０に沿って面１００２ａ上に配置され得る。２個の磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）は、基板１００２の面１００２ａ上又は面１００２ａ内に配置された電子回路１００８の一部であるか又は電子回路１００８に結合され得る。２個の磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）は、図３〜９の磁場検知素子３０４と同一又は同様であり得る。軸１０１０は、図３〜９の軸３０８と平行であり得る。
【０１１５】
磁気抵抗素子、例えば１００４、１００６（Ａ、Ｂ）は、Ｃ形状（又は反転Ｃ形状）を有する「ヨーク」と呼ばれる形態で本明細書の全ての実施形態で示される。いくつかの実施形態において、ヨークは、軸１０１０に実質的に直交する最も長いヨーク軸を有することができる。ヨーク形状の利点は知られている。本明細書の実施形態で用いられる他の磁気抵抗素子は、例えば、ライン状、ポリライン状、又は矩形状などの他の形状を有し得ることが理解される。
【０１１６】
磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）の最大応答軸は、軸１０１０に沿って同じ方向に軸１０１０と平行であり得る。軸１０１０に平行な最大応答軸を有する磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）もまた、基板１００２の平面において（かつ基板１００２の平面外において）他の角度で磁場に応答することが理解される。磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）が軸１０１０に平行ではない（かつ最も長いヨーク軸に直交しない）他の角度において磁場に応答する角度は、軸１０１０上の他の角度における磁場の幾何放射の大きさによって決定される。したがって、「放射磁場」という用語は、以下、この放射を説明するために使用される。
【０１１７】
他のいくつかの実施形態において、磁気抵抗素子１００４、１００６のヨーク形状は、最も長いヨーク軸が軸１０１０に直交しないように回転することができ、磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）が軸１０１０に平行ではない他の角度において磁場に応答する角度は、ヨーク形状の最も長い軸に直交する軸上の他の角度における磁場の幾何放射の大きさによって決められる。これは本明細書において放射磁場としても参照される。
【０１１８】
磁場センサ１０００は、幅１０１４をもつ特徴物、例えば１０１２ａを有する強磁性対象物体１０１２の動きに応答する。強磁性対象物体１０１２は、図３〜６のギア３２２と同一又は同様であってもよく、又は図７〜９のリング磁石７０２と同一又は同様であってもよい。例えば１０１２ａの特徴物は、図３〜６の例えば３２２ａのギア歯と同一又は同様であってもよく、又は図７〜９のリング磁石７０２の例えば７０２ａの磁区と同一又は同様であってもよい。
【０１１９】
磁場センサ１０００は、図３〜５の磁場センサ３００、図６の磁場センサ６００、及び図７〜９の磁場センサ７００と同一又は同様であってもよい。しかしながら、磁場センサ１０００は、上記の図５及び図９と合わせて説明された回転位置では図示されない。それにもかかわらず、磁場センサ１０００は、同様にページの内側又は外側に回転することができる。
【０１２０】
いくつかの実施形態において、２個の磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）は、例えば強磁性ギアのギア歯又は強磁性リング磁石の磁区などの対象特徴物１０１２ａの幅１０１４の約１／２から約１．５倍の間の間隔１０１６を有する。いくつかの他の実施形態において、２個の磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）は、対象特徴物１０１２ａの幅１０１４の約１／２から約２倍の間の間隔１０１６を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔１０１６は、例えば、幅１０１４の百分の一のように幅１０１４の半分よりももっと小さく、又は幅１０１４の２倍よりも大きい。
【０１２１】
以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔１０１６は、例えば強磁性ギアのギア歯又は強磁性リング磁石の磁区などの対象特徴物１０１２ａの幅１０１４と略等しい。
【０１２２】
動作中において、２個の磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）は、２個の出力信号を生成することができる。以下に示され説明される図面は、２個の磁場検知素子１００４、１００６が２個の出力信号を生成し得る様々な方法を表す。
【０１２３】
例示として２個の磁気抵抗素子１００４、１００６間の間隔１０１６と等しい幅１０１４を有する対象特徴物１０１２ａを用いると、対象特徴物１０１２ａが２個の磁気抵抗素子１００４、１００６の中央（すなわちこれらの間）にあるときに、対象特徴物１０１２ａの中央の片側上のいかなる磁気抵抗素子（例えば１００４（Ａ））にも軸１０１０に沿って一方向に向けられた放射磁場がかかり、対象特徴物１０１２ａの中央の反対側上のいかなる磁気抵抗素子（例えば１００６（Ｂ））にも反対方向に向けられた放射磁場がかかることが示され得る。
【０１２４】
したがって、対象特徴物１０１２ａが２個の磁気抵抗素子１００４、１００６の中央にあるときに、対象特徴物１０１２ａの中央の片側上のいかなる磁気抵抗素子（例えば１００４（Ａ））も一方向に抵抗が変化し、対象特徴物１０１２ａの中央の反対側上のいかなる磁気抵抗素子（例えば１００６（Ｂ））も反対方向に抵抗が変化する。
【０１２５】
これに対して、対象特徴物１０１２ａのエッジが２個の磁気抵抗素子１００４、１００６の中央（すなわちこれらの間）にあるときには、２個の磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）に軸１０１０に沿って同じ方向に向けられた放射磁場がかかることが示され得る。したがって、２個の磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）の両方の抵抗は同じ方向に変化する。
【０１２６】
図３の磁石３３２のような磁石は図示されないが、いくつかの実施形態において、磁場センサ１０００は磁石を備え得ることが理解される。
図１１を参照すると、図１０と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、２個の磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）は、それぞれの電流源１１０２、１１０４とグラウンドとの間に結合される。２個の出力信号１１０６＝Ｖ１と１１０８＝Ｖ２が生じる。以下、上記の説明を明確にするために符号Ｖ１及びＶ２が用いられる。
【０１２７】
２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の処理は図２６と合わせてより詳細に説明される。しかしながら、ここでは、この配置において、図１０の対象特徴物１０１２ａが２個の磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）の中央にあるときに、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２が（正又は負の）最大の瞬時値をとるというだけで十分である。上記の通り、対象特徴物１０１２ａは、図３のギア３２２の例えば３２２ａの歯（又は代替では谷）、又は図７のリング磁石７０２の例えば７０２ａの磁区（北又は代替で南）であり得る。したがって、差Ｖ１−Ｖ２は、歯の近接又は磁区の近接を表し、それゆえ強磁性対象物体の「特徴物」を表す。
【０１２８】
これに対して、２個の磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）が図１０の対象特徴物１０１２ａのエッジ１０１２ａの反対側にあるときに、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２は、（正又は負の）最大の瞬時値をとる。したがって、和Ｖ１＋Ｖ２はエッジの近接を表し、それゆえ強磁性対象物体の「エッジ」を表す。
【０１２９】
２個の信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２及び２個の信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２の両方を用いる磁場センサは、それぞれ歯検出器及びエッジ検出器の両方として動作することができる。いくつかの実施形態において、歯検出器の性能により、図示のように結合された２個の磁気抵抗素子１００４、１００６を用いる磁場センサは、真のパワーオン状態（ＴＰＯＳ）機能を備えて動作することが可能となる。
【０１３０】
以下の図２７、２８と合わせて説明するように、ここでの、及び以下の図面における２個の信号Ｖ１、Ｖ２は、移動する強磁性物体の速度及び方向の両方を決定するために用いられる。以下の議論から２個の信号の和Ｖ１＋Ｖ２は２個の信号の差Ｖ１−Ｖ２から９０度離れていることも明らかになるはずである。
【０１３１】
図１２を参照すると、図１０と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、２個の磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）は、本明細書において抵抗Ｒ１、Ｒ２としても参照される固定抵抗１２０２、１２０４を有するブリッジ配置１２００内に結合される。いくつかの実施形態において、固定抵抗１２０２、１２０４（Ｒ１、Ｒ２）は、例えば２０１０年８月１７日に発行され、本出願の譲受人に譲渡され、記載内容の全体が本明細書に援用される米国特許第７，７７７，６０７号に記載される磁気抵抗素子のようないくつかの層を有する磁気不感要素（又は感度が低い要素）であり得る。このような磁気不感要素は、２個の磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）と同一の温度係数を有する傾向にあり、したがって、ブリッジ１２００は実質的に温度変化に不感とすることができる。
【０１３２】
ブリッジ１２００は、電圧源１２０６によって電源を供給され得る。２個の出力信号１２０８＝Ｖ１、１２１０＝Ｖ２が生じる。以下、上記の説明を明確にするために符号Ｖ１及びＶ２が用いられる。
【０１３３】
ブリッジ配置においてはしばしば、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２は、１個の差動信号Ｖ１、Ｖ２として扱われる。しかしながら、ここでは、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２は、別々に扱われる。
【０１３４】
２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の処理は、以下の図２６と合わせて詳細に説明される。しかしながら、ここでは、この配置において、図１０の対象特徴物１０１２ａが２個の磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）の中央にあるときに、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２が（正又は負の）最大の瞬時値をとるというだけで十分である。上記の通り、対象特徴物１０１２ａは、図３のギア３２２の例えば３２２ａの歯（又は代替では谷）、又は図７のリング磁石７０２の例えば７０２ａの磁区（北又は代替で南）であり得る。したがって、差Ｖ１−Ｖ２は、歯の近接又は磁区の近接を表し、それゆえ強磁性対象物体の「特徴物」を表す。
【０１３５】
これに対して、２個の磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）が図１０の対象特徴物１０１２ａのエッジ１０１２ａの反対側にあるときに、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２は、（正又は負の）最大の瞬時値をとる。したがって、和Ｖ１＋Ｖ２はエッジの近接を表し、それゆえ強磁性対象物体の「エッジ」を表す。
【０１３６】
２個の信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２及び２個の信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２の両方を用いる磁場センサは、それぞれ歯検出器及びエッジ検出器の両方として動作することができる。いくつかの実施形態において、歯検出器の性能により、図示のように結合された２個の磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）を用いる磁場センサは、真のパワーオン状態（ＴＰＯＳ）機能を備えて動作することが可能となる。
【０１３７】
図１３を参照すると、図１０と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、２個の磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）は、（本明細書においてＲ１、Ｒ２としても参照される）固定抵抗１３０２、１３０４を有するブリッジ配置１３００内に結合される。いくつかの実施形態において、固定抵抗１３０２、１３０４は、例えば２０１０年８月１７日発行の米国特許第７，７７７，６０７号に記載されている磁気抵抗素子のようないくつかの層を有する磁気不感要素であり得る。
【０１３８】
ブリッジ１３００は、電圧源１３０６によって電源を供給され得る。２個の出力信号１３０８＝Ｖ１、１３１０＝Ｖ２が生じる。以下、上記の説明を明確にするために符号Ｖ１及びＶ２が用いられる。
【０１３９】
ブリッジ配置においてはしばしば、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２は、１個の差動信号Ｖ１、Ｖ２として扱われる。しかしながら、ここでは、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２は、別々に扱われる。
【０１４０】
２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の処理は、以下の図２６と合わせて詳細に説明される。しかしながら、ここでは、この配置において、図１０の対象特徴物１０１２ａが２個の磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）の中央にあるときに、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２が（正又は負の）最大の瞬時値をとるというだけで十分である。上記の通り、対象特徴物１０１２ａは、図３のギア３２２の例えば３２２ａの歯（又は代替では谷）、又は図７のリング磁石７０２の例えば７０２ａの磁区（北又は代替で南）であり得る。したがって、和Ｖ１＋Ｖ２は、歯の近接又は磁区の近接を表し、それゆえ強磁性対象物体の「特徴物」を表す。
【０１４１】
これに対して、２個の磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）が図１０の対象特徴物１０１２ａのエッジ１０１２ａの反対側にあるときに、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２は、（正又は負の）最大の瞬時値をとる。したがって、差Ｖ１−Ｖ２はエッジの近接を表し、それゆえ強磁性対象物体の「エッジ」を表す。
【０１４２】
２個の信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２及び２個の信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２の両方を用いる磁場センサは、それぞれ歯検出器及びエッジ検出器の両方として動作することができる。いくつかの実施形態において、歯検出器の性能により、図示のように結合された２個の磁気抵抗素子１００４、１００６（Ａ、Ｂ）を用いる磁場センサは、真のパワーオン状態（ＴＰＯＳ）機能を備えて動作することが可能となる。
【０１４３】
上記の図１２及び図１３は、特にブリッジ配置について示したが、明らかになるはずである他のブリッジ配置の可能性もある。例えば、磁場検知素子１００４、１００６は、位置が置き換わってもよい。
【０１４４】
図１４を参照すると、磁場センサ１４００は、面１４０２ａを有する基板１４０２を備えることができ、面１４０２ａは、基板１４０２の２個の平行な主面のうちの一方である。
【０１４５】
４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（本明細書ではＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとしても参照される）は、面１４０２ａ上に配置され得る。４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、基板１４１２の面１４０２ａ上又は面１４０２ａ内に配置された電子回路１４１２の一部であるか又は電子回路１４１２に結合され得る。４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、図３〜９の磁場検知素子３０４と同一又は同様であり得る。
【０１４６】
磁気抵抗素子１４０４、１４１０（Ａ、Ｄ）の最大応答軸は、軸１４１４に沿って軸１４１４と平行であり得る。磁気抵抗素子１４０６、１４０８（Ｂ、Ｃ）の最大応答軸は、軸１４１６に沿って軸１４１６と平行であり得る。軸１４１４、１４１６は、図３〜９の軸３０８と平行であり得る。
【０１４７】
磁場の角度は図１０において上記で議論された。上記に記載の通り、「放射磁場」という用語は、軸１４１４、１４１６上の磁場の幾何放射を説明するために使用される。
磁場センサ１４００は、幅１４２４をもつ特徴物、例えば１４１８ａを有する強磁性対象物体１４１８の動きに応答する。強磁性対象物体１４１８は、図３〜６のギア３２２と同一又は同様であってもよく、又は図７〜９のリング磁石７０２と同一又は同様であってもよい。例えば１４１８ａの特徴物は、図３〜６の例えば３２２ａのギア歯と同一又は同様であってもよく、又は図７〜９のリング磁石７０２の例えば５０２ａの磁区と同一又は同様であってもよい。
【０１４８】
磁場センサ１４００は、図３〜５の磁場センサ３００、図６の磁場センサ６００、及び図７〜９の磁場センサ７００と同一又は同様であってもよい。しかしながら、磁場センサ１４００は、上記の図５及び図９と合わせて説明された回転位置では図示されない。それにもかかわらず、磁場センサ１４００は、同様にページの内側又は外側に回転することができる。
【０１４９】
いくつかの実施形態において、磁気抵抗素子１４０４、１４１０は、軸１４１４に沿って強磁性対象物体１４１８に近接して配置され、磁気抵抗素子１４０６、１４０８は、軸１４１６に沿って強磁性対象物体１４１８からより距離を離して配置される。
【０１５０】
軸１４１４、１４１６は、図３〜９の軸３０８と平行であってもよい。
いくつかの実施形態において、２個の磁気抵抗素子１４０４、１４０８（Ａ、Ｃ）は、例えば強磁性ギアのギア歯又は強磁性リング磁石の磁区などの対象特徴物１４１８ａの幅１４２４の約１／２から約１．５倍の間の間隔１４２０を有する。いくつかの他の実施形態において、２個の磁気抵抗素子１４０４、１４０８（Ａ、Ｃ）は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４の約１／２から約２倍の間の間隔１４２０を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔１４２０は、例えば、幅１４２４の百分の一のように幅１４２４の半分よりももっと小さく、又は幅１４２４の２倍よりも大きい。
【０１５１】
以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔１４２０は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４と略等しい。
同様に、いくつかの実施形態において、２個の磁気抵抗素子１４０６、１４１０（Ｂ、Ｄ）は、例えば強磁性ギアのギア歯又は強磁性リング磁石の磁区などの対象特徴物１４１８ａの幅１４２４の約１／２から約１．５倍の間の間隔１４２２を有する。いくつかの他の実施形態において、２個の磁気抵抗素子１４０６、１４１０（Ｂ、Ｄ）は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４の約１／２から約２倍の間の間隔１４２２を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔１４２２は、例えば、幅１４２４の百分の一のように幅１４２４の半分よりももっと小さく、又は幅１４２４の２倍よりも大きい。
【０１５２】
以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔１４２２は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４と略等しい。
いくつかの他の実施形態において、２個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６（Ａ、Ｂ）は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４の約１／２から約１．５倍の間の間隔１４２８を有する。いくつかの他の実施形態において、２個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６（Ａ、Ｂ）は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４の約１／２から約２倍の間の間隔１４２８を有する。以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔１４２８は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４と略等しい。しかしながら、他の実施形態においては、間隔１４２８は、例えば、幅１４２４の百分の一のように幅１４２４の半分よりももっと小さく、又は幅１４２４の２倍よりも大きい。
【０１５３】
以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔１４２８は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４と略等しい。
同様に、いくつかの他の実施形態において、２個の磁気抵抗素子１４０８、１４１０（Ｃ、Ｄ）は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４の約１／２から約１．５倍の間の間隔１４３０を有する。いくつかの他の実施形態において、２個の磁気抵抗素子１４０８、１４１０（Ｃ、Ｄ）は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４の約１／２から約２倍の間の間隔１４３０を有する。以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔１４３０は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４と略等しい。しかしながら、他の実施形態においては、間隔１４３０は、例えば、幅１４２４の百分の一のように幅１４２４の半分よりももっと小さく、又は幅１４２４の２倍よりも大きい。
【０１５４】
以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔１４３０は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４と略等しい。
動作中において、４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、少なくとも２個の出力信号を生成することができる。以下に示され説明される図面は、４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）が少なくとも２個の出力信号を生成し得る様々な方法を表す。
【０１５５】
例示として間隔１４２０、１４２２と等しい幅１４２４を有する対象特徴物１４１８ａを用いると、対象特徴物１４１８ａが４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の中央（すなわちこれらの間）にあるときに、対象特徴物１４１８ａの中央の片側上のいかなる磁気抵抗素子（例えば１４０４、１４０６（Ａ、Ｂ））にも軸１４１４、１４１６に沿って一方向に向けられた放射磁場がかかり、対象特徴物１４１８ａの中央の反対側上のいかなる磁気抵抗素子（例えば１４０８、１４１０（Ｃ、Ｄ））にも反対方向に向けられた放射磁場がかかることが示され得る。
【０１５６】
したがって、対象特徴物１４１８ａが４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の中央にあるときに、対象特徴物１４１８ａの中央の片側上のいかなる磁気抵抗素子（例えば１４０４、１４０６（Ａ、Ｂ））も一方向に抵抗が変化し、対象特徴物１４１８ａの中央の反対側上のいかなる磁気抵抗素子（例えば１４０８、１４１０（Ｃ、Ｄ））も反対方向に抵抗が変化する。しかしながら、４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）のこの特定の物理的な配置において、対象特徴物１４１８ａから離れている２個の磁気抵抗素子１４０６、１４０８（Ｂ、Ｃ）には、強磁性対象物体１４１８が移動すると比較的小さな磁場変動が生じ、比較的小さな抵抗変化が生じることを理解すべきである。
【０１５７】
これに対して、対象特徴物１４１８ａのエッジが４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の中央（すなわちこれらの間）にあるときには、２個の磁気抵抗素子１４０４、１４１０（Ａ、Ｄ）に軸１４１４に沿って同じ方向に向けられた放射磁場がかかることが示され得る。したがって、２個の磁気抵抗素子１４０４、１４１０（Ａ、Ｄ）の両方の抵抗は同じ方向に変化する。
【０１５８】
同時に、対象特徴物１４１８ａのエッジが中央にあるときには、２個の磁気抵抗素子１４０６、１４０８（Ｂ、Ｃ）に軸１４１６に沿って同じ方向に向けられた放射磁場がかかるが、２個の磁気抵抗素子１４０４、１４１０（Ａ、Ｄ）にかかる放射磁場の方向とは反対である。したがって、２個の磁気抵抗素子１４０６、１４０８（Ｂ、Ｃ）の両方の抵抗は、同じ方向に変化するが、２個の磁気抵抗素子１４０４、１４１０（Ａ、Ｄ）の抵抗変化とは反対である。しかしながら、上記の通り、２個の磁気抵抗素子１４０６、１４０８（Ｂ、Ｃ）の抵抗変化はたとえあったとしても小さい。
【０１５９】
対象特徴物１４１８ａの幅１４２４に対する間隔１４２０、１４２２及び、１４２８、１４３０の特定の例が上記に記載されたが、他の相対寸法において、４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）における磁場は正確に上記の通りになるわけではなく、いくつかの抵抗変化は他の方向にも生じ得ることを理解すべきである。しかしながら、特徴信号及びエッジ信号の両方を実現するために以下の図面に示された等式をどのように修正するかは明らかになるはずである。
【０１６０】
図３の磁石３３２のような磁石は図示されないが、いくつかの実施形態において、磁場センサ１４００は磁石を備え得ることが理解される。
図１５を参照すると、図１４と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、磁場センサ１５００は、面１５０２ａを有する基板１５０２を備えることができ、面１５０２ａは、基板１５０２の２個の平行な主面のうちの一方である。
【０１６１】
４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、軸１５１４に沿って面１５０２ａ上に配置され得る。４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、基板１５０２の面１５０２ａ上又は面１５０２ａ内に配置された電子回路１４１２の一部であるか又は電子回路１４１２に結合され得る。４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、図３〜９の磁場検知素子３０４と同一又は同様であり得る。軸１５１４は、図３〜９の軸３０８と同一又は同様であり得る。
【０１６２】
４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の最大応答軸は、軸１５１４に沿って同じ方向に軸１５１４と平行であり得る。磁場の角度は図１０と合わせて上記で議論された。上記に記載の通り、「放射磁場」という用語は、軸１５１４上の磁場の幾何放射を説明するために使用される。
【０１６３】
磁場センサ１５００は、強磁性対象物体１４１８の動きに応答する。
いくつかの実施形態において、４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、軸１５１４に沿って強磁性対象物体１４１８に近接して配置される。
【０１６４】
磁場センサ１５００は、図３〜５の磁場センサ３００、図６の磁場センサ６００、及び図７〜９の磁場センサ７００と同一又は同様であってもよい。しかしながら、磁場センサ１５００は、上記の図５及び図９と合わせて説明された回転位置では図示されない。それにもかかわらず、磁場センサ１５００は、同様にページの内側又は外側に回転することができる。
【０１６５】
図１４において上記で説明したように、４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、図３〜９の磁場検知素子３０４と同一又は同様であり得る。
【０１６６】
また、図１４において上記で説明したように、強磁性対象物体１４１８は、図３〜６のギア３２２又は図７〜９のリング磁石７０２と同一又は同様であり得る。
軸１５１４は、図３〜９の軸３０８と平行であってもよい。
【０１６７】
いくつかの実施形態において、２個の磁気抵抗素子１４０４、１４０８（Ａ、Ｃ）は、例えば強磁性ギアのギア歯又は強磁性リング磁石の磁区などの対象特徴物１４１８ａの幅１４２４の約１／２から約１．５倍の間の間隔１５２０を有する。いくつかの他の実施形態において、２個の磁気抵抗素子１４０４、１４０８（Ａ、Ｃ）は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４の約１／２から約２倍の間の間隔１５２０を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔１５２０は、例えば、幅１４２４の百分の一のように幅１４２４の半分よりももっと小さく、又は幅１４２４の２倍よりも大きい。
【０１６８】
以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔１５２０は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４と略等しい。
同様に、いくつかの実施形態において、２個の磁気抵抗素子１４０６、１４１０（Ｂ、Ｄ）は、例えば強磁性ギアのギア歯又は強磁性リング磁石の磁区などの対象特徴物１４１８ａの幅１４２４の約１／２から約１．５倍の間の間隔１５２２を有する。いくつかの実施形態において、２個の磁気抵抗素子１４０６、１４１０（Ｂ、Ｄ）は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４の約１／２から約２倍の間の間隔１５２２を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔１５２２は、例えば、幅１４２４の百分の一のように幅１４２４の半分よりももっと小さく、又は幅１４２４の２倍よりも大きい。
【０１６９】
以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔１５２２は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４と略等しい。
いくつかの他の実施形態において、２個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６（Ａ、Ｂ）は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４の約１／２から約１．５倍の間の間隔１５２４を有する。いくつかの他の実施形態において、２個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６（Ａ、Ｂ）は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４の約１／２から約２倍の間の間隔１５２４を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔１４２４は、例えば、幅１４２４の百分の一のように幅１４２４の半分よりももっと小さく、又は幅１４２４の２倍よりも大きい。
【０１７０】
以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔１５２４は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４と略等しい。
同様に、いくつかの他の実施形態において、２個の磁気抵抗素子１４０８、１４１０（Ｃ、Ｄ）は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４の約１／２から約１．５倍の間の間隔１５２６を有する。いくつかの他の実施形態において、２個の磁気抵抗素子１４０８、１４１０（Ｃ、Ｄ）は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４の約１／２から約２倍の間の間隔１５２６を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔１５２６は、例えば、幅１４２４の百分の一のように幅１４２４の半分よりももっと小さく、又は幅１４２４の２倍よりも大きい。
【０１７１】
以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔１５２６は、対象特徴物１４１８ａの幅１４２４と略等しい。
動作中において、４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、少なくとも２個の出力信号を生成することができる。以下に示され説明される図面は、４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）が少なくとも２個の出力信号を生成し得る様々な方法を表す。
【０１７２】
例示として間隔１５２０、１５２２と等しい幅１０１４を有する対象特徴物１０１２ａを用いると、対象特徴物１４１８ａが４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の中央（すなわちこれらの間）にあるときに、対象特徴物１４１８ａの中央の片側上のいかなる磁気抵抗素子（例えば１４０４、１４０６（Ａ、Ｂ））にも軸１５１４に沿って一方向に向けられた放射磁場がかかり、対象特徴物１４１８ａの中央の反対側上のいかなる磁気抵抗素子（例えば１４０８、１４１０（Ｃ、Ｄ））にも反対方向に向けられた放射磁場がかかることが示され得る。
【０１７３】
したがって、対象特徴物１４１８ａが４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の中央にあるときに、対象特徴物１４１８ａの中央の片側上のいかなる磁気抵抗素子（例えば１４０４、１４０６（Ａ、Ｂ））も一方向に抵抗が変化し、対象特徴物１４１８ａの中央の反対側上のいかなる磁気抵抗素子（例えば１４０８、１４１０（Ｃ、Ｄ））も反対方向に抵抗が変化する。
【０１７４】
これに対して、対象特徴物１４１８ａのエッジが４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の中央（すなわちこれらの間）にあるときには、２個の磁気抵抗素子１４０４、１４１０（Ａ、Ｄ）に軸１５１４に沿って同じ方向に向けられた放射磁場がかかることが示され得る。したがって、２個の磁気抵抗素子１４０４、１４０１０の両方の抵抗は同じ方向に変化する。
【０１７５】
同時に、対象特徴物１４１８ａのエッジが中央にあるときには、２個の磁気抵抗素子１４０６、１４０８（Ｂ、Ｃ）に軸１５１４に沿って同じ方向に向けられた放射磁場がかかるが、２個の磁気抵抗素子１４０４、１４１０（Ａ、Ｄ）にかかる放射磁場の方向とは反対である。したがって、２個の磁気抵抗素子１４０６、１４０８（Ｂ、Ｃ）の両方の抵抗は、同じ方向に変化するが、２個の磁気抵抗素子１４０４、１４１０（Ａ、Ｄ）の抵抗変化とは反対である。
【０１７６】
対象特徴物１４１８ａの幅１４２４に対する間隔１５２０、１５２２及び１５２４、１５２６の特定の例が上記に記載されたが、他の相対寸法において、４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）における磁場は正確に上記の通りになるわけではなく、いくつかの抵抗変化は他の方向にも生じ得ることを理解すべきである。しかしながら、特徴信号及びエッジ信号の両方を実現するために以下の図面に示された等式をどのように修正するかは明らかになるはずである。
【０１７７】
図３の磁石３３２のような磁石は図示されないが、いくつかの実施形態において、磁場センサ１４００は磁石を備え得ることが理解される。
以下の図面は上記の例で用いた間隔を使用する。
【０１７８】
図１６を参照すると、図１４、１５と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０は、それぞれの電流源１６０２、１６０４、１６０６、１６０８に結合され、本明細書において全体的にそれぞれ信号ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤとしても参照されるそれぞれの信号１６１０、１６１２、１６１４、１６１６を生じさせる。
【０１７９】
いくつかの実施形態において、Ｖ１＝ＶＡ−ＶＣでありＶ２＝ＶＢ−ＶＤである。他の実施形態においては、Ｖ１＝ＶＡ＋ＶＢでありＶ２＝−（ＶＣ＋ＶＤ）である。
２個の信号Ｖ１、Ｖ２の処理は、以下の図２６と合わせて詳細に説明される。しかしながら、ここでは、この配置において、図１４、１５の対象特徴物１４１８ａが４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の中央にあるときに、２個の信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２が（正又は負の）最大の瞬時値をとるというだけで十分である。したがって、和Ｖ１＋Ｖ２は、特徴信号を提供する。
【０１８０】
これに対して、対象特徴物１４１８ａのエッジが４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の中央（すなわちこれらの間）にあるときに、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２は、（正又は負の）最大の瞬時値をとる。間隔１５２０、１５２２が間隔１４２４と等しいときに最大信号が得られ得る。
【０１８１】
４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を用い、かつ、２個の信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２及び２個の信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２の両方を用いる磁場センサは、それぞれ歯検出器及びエッジ検出器の両方として動作することができる。いくつかの実施形態において、歯検出器の性能により、４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を用いる磁場センサは、真のパワーオン状態（ＴＰＯＳ）機能を備えて動作することが可能となる。
【０１８２】
図１７を参照すると、図１４、１５と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、ブリッジ配置１７００内に結合される。
【０１８３】
ブリッジ１７００は、電圧源１７０２によって電源を供給される。２個の出力信号１７０４＝Ｖ１、１７０６＝Ｖ２が生じる。以下、明確にするために符号Ｖ１及びＶ２が用いられる。
【０１８４】
ブリッジ配置においてはしばしば、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２は、１個の差動信号Ｖ１、Ｖ２として扱われる。しかしながら、ここでは、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２は、別々に扱われる。
【０１８５】
２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の処理は、以下の図２６と合わせて詳細に説明される。しかしながら、ここでは、この配置において、図１４、１５、特に図１４の対象特徴物１４１８ａが４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の中央にあるときに、２個の信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２が（正又は負の）最大の瞬時値をとるというだけで十分である。したがって、差Ｖ１−Ｖ２は、特徴信号を提供する。
【０１８６】
これに対して、対象特徴物１４１８ａのエッジが４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の中央（すなわちこれらの間）にあるときに、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２は、（正又は負の）最大の瞬時値をとる。
【０１８７】
ブリッジ１７００とともに２個の信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２及び２個の信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２の両方を用いる磁場センサは、それぞれ歯検出器及びエッジ検出器の両方として動作することができる。いくつかの実施形態において、歯検出器の性能により、４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を用いる磁場センサは、真のパワーオン状態（ＴＰＯＳ）機能を備えて動作することが可能となる。
【０１８８】
ブリッジ１７００は、図１４の配置に最も適しているが、図１５の配置でも機能することができる。
図１８を参照すると、図１４、１５と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、ブリッジ配置１８００内に結合される。
【０１８９】
ブリッジ１８００は、電圧源１８０２によって電源を供給される。２個の出力信号１８０４＝Ｖ１、１８０６＝Ｖ２が生じる。以下、明確にするために符号Ｖ１及びＶ２が用いられる。
【０１９０】
ブリッジ配置においてはしばしば、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２は、１個の差動信号Ｖ１、Ｖ２として扱われる。しかしながら、ここでは、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２は、別々に扱われる。
【０１９１】
２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の処理は、以下の図２６と合わせて詳細に説明される。しかしながら、ここでは、この配置において、図１４、１５の対象特徴物１４１８ａが４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の中央にあるときに、２個の信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２が（正又は負の）最大の瞬時値をとるというだけで十分である。したがって、差Ｖ１−Ｖ２は、特徴信号を提供する。
【０１９２】
これに対して、対象特徴物１４１８ａのエッジが４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の中央（すなわちこれらの間）にあるときに、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２は、（正又は負の）最大の瞬時値をとる。
【０１９３】
ブリッジ１７００とともに２個の信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２及び２個の信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２の両方を用いる磁場センサは、それぞれ歯検出器及びエッジ検出器の両方として動作することができる。いくつかの実施形態において、歯検出器の性能により、４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を用いる磁場センサは、真のパワーオン状態（ＴＰＯＳ）機能を備えて動作することが可能となる。
【０１９４】
ブリッジ１８００は、図１４、１５の配置によく適している。
図１９を参照すると、図１４、１５と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、ブリッジ配置１９００内に結合される。
【０１９５】
ブリッジ１９００は、電圧源１９０２によって電源を供給される。２個の出力信号１９０４＝Ｖ１、１９０６＝Ｖ２が生じる。以下、明確にするために符号Ｖ１及びＶ２が用いられる。
【０１９６】
ブリッジ配置においてはしばしば、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２は、１個の差動信号Ｖ１、Ｖ２として扱われる。しかしながら、ここでは、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２は、別々に扱われる。
【０１９７】
２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の処理は、以下の図２６と合わせて詳細に説明される。しかしながら、ここでは、この配置において、図１４、１５、特に図１４の対象特徴物１４１８ａが４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の中央にあるときに、２個の信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２が（正又は負の）最大の瞬時値をとるというだけで十分である。したがって、和Ｖ１＋Ｖ２は、特徴信号を提供する。
【０１９８】
これに対して、対象特徴物１４１８ａのエッジが４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の中央（すなわちこれらの間）にあるときに、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２は、（正又は負の）最大の瞬時値をとる。
【０１９９】
ブリッジ１９００とともに２個の信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２及び２個の信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２の両方を用いる磁場センサは、それぞれ歯検出器及びエッジ検出器の両方として動作することができる。いくつかの実施形態において、歯検出器の性能により、ブリッジ１９００を用いる磁場センサは、真のパワーオン状態（ＴＰＯＳ）機能を備えて動作することが可能となる。
【０２００】
ブリッジ１９００は、図１４の配置に最も適しているが、図１５の配置でも機能することができる。
図２０を参照すると、図１４、１５と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、ブリッジ配置２０００内に結合される。
【０２０１】
ブリッジ２０００は、電圧源２００２によって電源を供給され得る。２個の出力信号２００４＝Ｖ１、２００６＝Ｖ２が生じる。以下、明確にするために符号Ｖ１及びＶ２が用いられる。
【０２０２】
ブリッジ配置においてはしばしば、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２は、１個の差動信号Ｖ１、Ｖ２として扱われる。しかしながら、ここでは、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２は、別々に扱われる。
【０２０３】
２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の処理は、以下の図２６と合わせて詳細に説明される。しかしながら、ここでは、この配置において、図１４、１５の対象特徴物１４１８ａが４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の中央にあるときに、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２が（正又は負の）最大の瞬時値をとるというだけで十分である。したがって、和Ｖ１＋Ｖ２は、特徴信号を提供する。
【０２０４】
これに対して、対象特徴物１４１８ａのエッジが４個の磁気抵抗素子１４０４、１４０６、１４０８、１４１０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の中央（すなわちこれらの間）にあるときに、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２は、（正又は負の）最大の瞬時値をとる。
【０２０５】
ブリッジ２０００とともに２個の信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２及び２個の信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２の両方を用いる磁場センサは、それぞれ歯検出器及びエッジ検出器の両方として動作することができる。いくつかの実施形態において、歯検出器の性能により、ブリッジ２０００を用いる磁場センサは、真のパワーオン状態（ＴＰＯＳ）機能を備えて動作することが可能となる。
【０２０６】
ブリッジ２０００は、図１４、１５の配置によく適している。
図１７〜２０において様々なブリッジ配置が示されたが、特徴信号及びエッジ信号を生成するために用いられ得る他の同様のブリッジ配置もあり得る。
【０２０７】
図２１を参照すると、磁場センサ２１００は、面２１０２ａを有する基板２１０２を備えることができ、面２１０２ａは、基板２１０２の２個の平行な主面のうちの一方である。
【０２０８】
８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（本明細書ではＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２としても参照される）は、面２１０２ａ上に配置され得る。８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）は、近接ペアＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４として配置され得る。
【０２０９】
８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）は、基板２１０２の面２１０２ａ上又は面２１０２ａ内に配置された電子回路２１１２の一部であるか又は電子回路２１１２に結合され得る。８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）は、図３〜９の磁場検知素子３０４と同一又は同様であり得る。
【０２１０】
磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｄ１、Ｄ２）の最大応答軸は、軸２１１４に沿って軸２１１４と平行であり得る。磁気抵抗素子２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ（Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２）の最大応答軸は、軸２１１６に沿って軸２１１６と平行であり得る。軸２１１４、２１１６は、図３〜９の軸３０８と平行であり得る。
【０２１１】
磁場の角度は図１０と合わせて上記で議論された。上記に記載の通り、「放射磁場」という用語は、軸２１１４、２１１６上の磁場の幾何放射を説明するために使用される。
磁場センサ２１００は、幅２１２４をもつ特徴物、例えば２１１８ａを有する強磁性対象物体２１１８の動きに応答する。強磁性対象物体２１１８は、図３〜６のギア３２２と同一又は同様であってもよく、又は図７〜９のリング磁石７０２と同一又は同様であってもよい。例えば２１１８ａの特徴物は、図３〜６の例えば３２２ａのギア歯と同一又は同様であってもよく、又は図７〜９のリング磁石７０２の例えば５０２ａの磁区と同一又は同様であってもよい。
【０２１２】
磁場センサ２１００は、図３〜５の磁場センサ３００、図６の磁場センサ６００、及び図７〜９の磁場センサ７００と同一又は同様であってもよい。しかしながら、磁場センサ２１００は、上記の図５及び図９と合わせて説明された回転位置では図示されない。それにもかかわらず、磁場センサ２１００は、同様にページの内側又は外側に回転することができる。
【０２１３】
いくつかの実施形態において、磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｄ１、Ｄ２）は、軸２１１４に沿って強磁性対象物体２１１８に近接して配置され、磁気抵抗素子２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ（Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２）は、軸２１１６に沿って強磁性対象物体２１１８からより距離を離して配置される。
【０２１４】
軸２１１４、２１１６は、図３〜９の軸３０８と平行であってもよい。
いくつかの実施形態において、２個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ（Ａ１、Ａ２）は、２個の磁気抵抗素子２１０８ａ、２１０８ｂ（Ｃ１、Ｃ２）に対して、例えば強磁性ギアのギア歯又は強磁性リング磁石の磁区などの対象特徴物２１１８ａの幅２１２４の約１／２から約１．５倍の間の間隔２１２０を有する。いくつかの実施形態において、２個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ（Ａ１、Ａ２）は、２個の磁気抵抗素子２１０８ａ、２１０８ｂ（Ｃ１、Ｃ２）に対して、対象特徴物２１１８ａの幅２１２４の約１／２から約２倍の間の間隔２１２０を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔２１２０は、例えば、幅２１２４の百分の一のように幅２１２４の半分よりももっと小さく、又は幅２１２４の２倍よりも大きい。
【０２１５】
以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔２１２０は、対象特徴物２１１８ａの幅２１２４と略等しい。
同様に、いくつかの実施形態において、２個の磁気抵抗素子２１０６ａ、２１０６ｂ（Ｂ１、Ｂ２）は、２個の磁気抵抗素子２１１０ａ、２１１０ｂ（Ｄ１、Ｄ２）に対して、例えば強磁性ギアのギア歯又は強磁性リング磁石の磁区などの対象特徴物２１１８ａの幅２１２４の約１／２から約１．５倍の間の間隔２１２２を有する。いくつかの実施形態において、２個の磁気抵抗素子２１０６ａ、２１０６ｂ（Ｂ１、Ｂ２）は、２個の磁気抵抗素子２１１０ａ、２１１０ｂ（Ｄ１、Ｄ２）に対して、対象特徴物２１１８ａの幅２１２４の約１／２から約２倍の間の間隔２１２２を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔２１２２は、例えば、幅２１２４の百分の一のように幅２１２４の半分よりももっと小さく、又は幅２１２４の２倍よりも大きい。
【０２１６】
以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔２１２２は、対象特徴物２１１８ａの幅２１２４と略等しい。
いくつかの他の実施形態において、２個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ（Ａ１、Ａ２）は、２個の磁気抵抗素子２１０６ａ、２１０６ｂ（Ｂ１、Ｂ２）に対して、対象特徴物２１１８ａの幅２１２４の約１／２から約１．５倍の間の間隔２１２４を有する。いくつかの他の実施形態において、２個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ（Ａ１、Ａ２）は、２個の磁気抵抗素子２１０６ａ、２１０６ｂ（Ｂ１、Ｂ２）に対して、対象特徴物２１１８ａの幅２１２４の約１／２から約２倍の間の間隔２１２４を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔２１２４は、例えば、幅２１２４の百分の一のように幅２１２４の半分よりももっと小さく、又は幅２１２４の２倍よりも大きい。
【０２１７】
以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔２１２４は、対象特徴物２１１８ａの幅２１２４と略等しい。
同様に、いくつかの他の実施形態において、２個の磁気抵抗素子２１０８ａ、２１０８ｂ（Ｃ１、Ｃ２）は、２個の磁気抵抗素子２１１０ａ、２１１０ｂ（Ｄ１、Ｄ２）に対して、対象特徴物２１１８ａの幅２１２４の約１／２から約１．５倍の間の間隔２１２６を有する。いくつかの他の実施形態において、２個の磁気抵抗素子２１０８ａ、２１０８ｂ（Ｃ１、Ｃ２）は、２個の磁気抵抗素子２１１０ａ、２１１０ｂ（Ｄ１、Ｄ２）に対して、対象特徴物２１１８ａの幅２１２４の約１／２から約２倍の間の間隔２１２６を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔２１２６は、例えば、幅２１２４の百分の一のように幅２１２４の半分よりももっと小さく、又は幅２１２４の２倍よりも大きい。
【０２１８】
以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔２１２６は、対象特徴物２１１８ａの幅２１２４と略等しい。
動作中において、８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）は、少なくとも２個の出力信号を生成することができる。以下に示され説明される図面は、８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）が少なくとも２個の出力信号を生成し得る様々な方法を表す。
【０２１９】
例示として間隔２１２０、２１２２と等しい幅２１２４を有する対象特徴物２１１８ａａを用いると、対象特徴物２１１８ａが８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）の中央（すなわちこれらの間）にあるときに、対象特徴物２１１８ａの中央の片側上のいかなる磁気抵抗素子（例えば２１０４ａ、４１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２））にも軸２１１４、２１１６に沿って一方向に向けられた放射磁場がかかり、対象特徴物２１１８ａの中央の反対側上のいかなる磁気抵抗素子（例えば２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２））にも反対方向に向けられた放射磁場がかかることが示され得る。
【０２２０】
したがって、対象特徴物２１１８ａが８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）の中央にあるときに、対象特徴物２１１８ａの中央の片側上のいかなる磁気抵抗素子（例えば２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２））も一方向に抵抗が変化し、対象特徴物２１１８ａの中央の反対側上のいかなる磁気抵抗素子（例えば２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２））も反対方向に抵抗が変化する。しかしながら、８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）のこの特定の物理的な配置において、対象特徴物２１１８ａから離れている４個の磁気抵抗素子２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ（Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２）には、強磁性対象物体２１１８が移動すると比較的小さな磁場変動が生じ、比較的小さな抵抗変化が生じることを理解すべきである。
【０２２１】
これに対して、対象特徴物２１１８ａのエッジが８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）の中央（すなわちこれらの間）にあるときには、４個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｄ１、Ｄ２）に軸２１１４に沿って同じ方向に向けられた放射磁場がかかることが示され得る。したがって、４個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｄ１、Ｄ２）の抵抗は同じ方向に変化する。
【０２２２】
同時に、対象特徴物２１１８ａのエッジが中央にあるときには、４個の磁気抵抗素子２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ（Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２）に軸２１１６に沿って同じ方向に向けられた放射磁場がかかるが、４個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｄ１、Ｄ２）にかかる放射磁場の方向とは反対である。したがって、４個の磁気抵抗素子２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ（Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２）の抵抗は、同じ方向に変化するが、４個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｄ１、Ｄ２）の抵抗変化とは反対である。しかしながら、上記の通り、２個の磁気抵抗素子１４０６、１４０８（Ｂ、Ｃ）の抵抗変化はたとえあったとしても小さい。
【０２２３】
対象特徴物２１１８ａの幅２１２４に対する間隔２１２０、２１２２及び２１２４、２１２６の特定の例が上記に記載されたが、他の相対寸法において、８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）における磁場は正確に上記の通りになるわけではなく、いくつかの抵抗変化は他の方向にも生じ得ることを理解すべきである。しかしながら、特徴信号及びエッジ信号の両方を実現するために以下の図面に示された等式をどのように修正するかは明らかになるはずである。
【０２２４】
図３の磁石３３２のような磁石は図示されないが、いくつかの実施形態において、磁場センサ２１００は磁石を備え得ることが理解される。
図２２を参照すると、図２１と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、磁場センサ２２００は、面２２０２ａを有する基板２２０２を備えることができ、面２２０２ａは、基板２２０２の２個の平行な主面のうちの一方である。
【０２２５】
８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）は、軸２２１４に沿って面２２０２ａ上に配置され得る。８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）は、基板２２０２の面２２０２ａ上又は面２２０２ａ内に配置された電子回路２１１２の一部であるか又は電子回路２１１２に結合され得る。８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）は、図３〜９の磁場検知素子３０４と同一又は同様であり得る。軸２２１４は、図３〜９の軸３０８と同一又は同様であり得る。
【０２２６】
８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）の最大応答軸は、軸２２１４に沿って同じ方向に軸２２１４と平行であり得る。磁場の角度は図１０と合わせて上記で議論された。上記に記載の通り、「放射磁場」という用語は、軸２２１４上の磁場の幾何放射を説明するために使用される。
【０２２７】
磁場センサ２２００は、強磁性対象物体２１１８の動きに応答する。
いくつかの実施形態において、８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）は、軸２２１４に沿って強磁性対象物体２１１８に近接して配置される。
【０２２８】
磁場センサ２２００は、図３〜５の磁場センサ３００、図６の磁場センサ６００、及び図７〜９の磁場センサ７００と同一又は同様であってもよい。しかしながら、磁場センサ１５００は、上記の図５及び図９と合わせて説明された回転位置では図示されない。それにもかかわらず、磁場センサ２２００は、同様にページの内側又は外側に回転することができる。
【０２２９】
図２１と合わせて上記で説明したように、８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）は、図３〜９の磁場検知素子３０４と同一又は同様であり得る。
【０２３０】
また、図２１と合わせて上記で説明したように、強磁性対象物体２１１８は、図３〜６のギア３２２又は図７〜９のリング磁石７０２と同一又は同様であり得る。
軸２２１４は、図３〜９の軸３０８と平行であってもよい。
【０２３１】
いくつかの実施形態において、２個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ（Ａ１、Ａ２）は、２個の磁気抵抗素子２１０８ａ、２１０８ｂ（Ｃ１、Ｃ２）に対して、例えば強磁性ギアのギア歯又は強磁性リング磁石の磁区などの対象特徴物２１１８ａの幅２１２４の約１／２から約１．５倍の間の間隔２２２０を有する。いくつかの実施形態において、２個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ（Ａ１、Ａ２）は、２個の磁気抵抗素子２１０８ａ、２１０８ｂ（Ｃ１、Ｃ２）に対して、対象特徴物２１１８ａの幅２１２４の約１／２から約２倍の間の間隔２２２０を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔２２２０は、例えば、幅２１２４の百分の一のように幅２１２４の半分よりももっと小さく、又は幅２１２４の２倍よりも大きい。
【０２３２】
以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔２２２０は、対象特徴物２１１８ａの幅２１２４と略等しい。
同様に、いくつかの実施形態において、２個の磁気抵抗素子２１０６ａ、２１０６ｂ（Ｂ１、Ｂ２）は、２個の磁気抵抗素子２１１０ａ、２１１０ｂ（Ｄ１、Ｄ２）に対して、例えば強磁性ギアのギア歯又は強磁性リング磁石の磁区などの対象特徴物２１１８ａの幅２１２４の約１／２から約１．５倍の間の間隔２２２２を有する。いくつかの実施形態において、２個の磁気抵抗素子２１０６ａ、２１０６ｂ（Ｂ１、Ｂ２）は、２個の磁気抵抗素子２１１０ａ、２１１０ｂ（Ｄ１、Ｄ２）に対して、対象特徴物２１１８ａの幅２１２４の約１／２から約２倍の間の間隔２２２２を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔２２２１は、例えば、幅２１２４の百分の一のように幅２１２４の半分よりももっと小さく、又は幅２１２４の２倍よりも大きい。
【０２３３】
以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔２２２２は、対象特徴物２１１８ａの幅２１２４と略等しい。
いくつかの他の実施形態において、２個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ（Ａ１、Ａ２）は、２個の磁気抵抗素子２１０６ａ、２１０６ｂ（Ｂ１、Ｂ２）に対して、対象特徴物２１１８ａの幅２１２４の約１／２から約１．５倍の間の間隔２２２４を有する。いくつかの他の実施形態において、２個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ（Ａ１、Ａ２）は、２個の磁気抵抗素子２１０６ａ、２１０６ｂ（Ｂ１、Ｂ２）に対して、対象特徴物２１１８ａの幅２１２４の約１／２から約２倍の間の間隔２２２４を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔２２２４は、例えば、幅２１２４の百分の一のように幅２１２４の半分よりももっと小さく、又は幅２１２４の２倍よりも大きい。
【０２３４】
以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔２２２４は、対象特徴物２１１８ａの幅２１２４と略等しい。
同様に、いくつかの他の実施形態において、２個の磁気抵抗素子２１０８ａ、２１０８ｂ（Ｃ１、Ｃ２）は、２個の磁気抵抗素子２１１０ａ、２１１０ｂ（Ｄ１、Ｄ２）に対して、対象特徴物２１１８ａの幅２１２４の約１／２から約１．５倍の間の間隔２２２６を有する。いくつかの他の実施形態において、２個の磁気抵抗素子２１０８ａ、２１０８ｂ（Ｃ１、Ｃ２）は、２個の磁気抵抗素子２１１０ａ、２１１０ｂ（Ｄ１、Ｄ２）に対して、対象特徴物２１１８ａの幅２１２４の約２倍の間の間隔２２２６を有する。しかしながら、他の実施形態においては、間隔２２２６は、例えば、幅２１２４の百分の一のように幅２１２４の半分よりももっと小さく、又は幅２１２４の２倍よりも大きい。
【０２３５】
以下の例で用いられるいくつかの実施形態において、間隔２２２６は、対象特徴物２１１８ａの幅２１２４と略等しい。
動作中において、８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）は、少なくとも２個の出力信号を生成することができる。以下に示され説明される図面は、８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）が少なくとも２個の出力信号を生成し得る様々な方法を表す。
【０２３６】
例示として間隔２２２０、２２２２と等しい幅２１２４を有する対象特徴物２１１８ａａを用いると、対象特徴物２１１８ａが８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）の中央（すなわちこれらの間）にあるときに、対象特徴物２１１８ａの中央の片側上のいかなる磁気抵抗素子（例えば２１０４ａ、４１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２））にも軸２１１４に沿って一方向に向けられた放射磁場がかかり、対象特徴物２１１８ａの中央の反対側上のいかなる磁気抵抗素子（例えば２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２））にも反対方向に向けられた放射磁場がかかることが示され得る。
【０２３７】
したがって、対象特徴物２１１８ａが８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）の中央にあるときに、対象特徴物２１１８ａの中央の片側上のいかなる磁気抵抗素子（例えば２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２））も一方向に抵抗が変化し、対象特徴物２１１８ａの中央の反対側上のいかなる磁気抵抗素子（例えば２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２））も反対方向に抵抗が変化する。
【０２３８】
これに対して、対象特徴物２１１８ａのエッジが８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）の中央（すなわちこれらの間）にあるときには、４個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｄ１、Ｄ２）に軸２１１４に沿って同じ方向に向けられた放射磁場がかかることが示され得る。したがって、４個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｄ１、Ｄ２）の抵抗は同じ方向に変化する。
【０２３９】
同時に、対象特徴物２１１８ａのエッジが中央にあるときには、４個の磁気抵抗素子２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ（Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２）に軸２１１６に沿って同じ方向に向けられた放射磁場がかかるが、４個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｄ１、Ｄ２）にかかる放射磁場の方向とは反対である。したがって、４個の磁気抵抗素子２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ（Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２）の抵抗は、同じ方向に変化するが、４個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｄ１、Ｄ２）の抵抗変化とは反対である。
【０２４０】
対象特徴物２１１８ａの幅２１２４に対する間隔２２２０、２２２２及び２２２４、２２２６の特定の例が上記に記載されたが、他の相対寸法において、８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）における磁場は正確に上記の通りになるわけではなく、いくつかの抵抗変化は他の方向にも生じ得ることを理解すべきである。しかしながら、特徴信号及びエッジ信号の両方を実現するために以下の図面に示された等式をどのように修正するかは明らかになるはずである。
【０２４１】
図３の磁石３３２のような磁石は図示されないが、いくつかの実施形態において、磁場センサ２２００は磁石を備え得ることが理解される。
図２３〜２６を参照すると、図２１、２２の８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）の４種類の異なる配置が示される。それぞれの配置において、８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）は、２個の異なるブリッジ回路内に結合される。ブリッジから信号Ｖ１、Ｖ２を２個の別々の信号として扱う上記のブリッジとは異なり、図２３〜２６においては、信号Ｖ１、Ｖ２は、差動信号として扱われ、信号Ｖ１、Ｖ２の任意の和又は差は差動信号として扱われる。
【０２４２】
差動信号Ｖ１、Ｖ２の極性はプラス及びマイナスシンボルで示される。プラス及びマイナスシンボルの反転は、図面に示された等式の変更という結果をもたらす。
図２３を参照すると、図２１、２２と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）は、ブリッジ配置２３００ａ、２３００ｂ内に結合される。
【０２４３】
ブリッジ２３００ａは、電圧源２３０２ａによって電源を供給され、ブリッジ２３００ｂは、電圧源２３０２ｂによって電源を供給され得る。２個の差動出力信号２３０４ａ、２３０６ａ＝Ｖ１、２３０４ａ、２３０６ｂ＝Ｖ２が生じる。以下、明確にするために符号Ｖ１及びＶ２が用いられる。
【０２４４】
２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２は、２個の差動信号Ｖ１、Ｖ２として扱われる。
２個の差動信号Ｖ１、Ｖ２の処理は、以下の図２７と合わせて詳細に説明される。しかしながら、ここでは、この配置において、図２１、２２の対象特徴物２１１８ａが８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）の中央にあるときに、２個の信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２が（正又は負の）最大の瞬時値をとるというだけで十分である。したがって、和Ｖ１＋Ｖ２は、特徴信号を提供する。
【０２４５】
これに対して、対象特徴物２１１８ａのエッジが８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）の中央（すなわちこれらの間）にあるときに、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２は、（正又は負の）最大の瞬時値をとる。
【０２４６】
２個のブリッジ２３００ａ、２３００ｂとともに２個の信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２及び２個の信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２の両方を用いる磁場センサは、それぞれ歯検出器及びエッジ検出器の両方として動作することができる。いくつかの実施形態において、歯検出器の性能により、２個のブリッジ２３００ａ、２３００ｂを用いる磁場センサは、真のパワーオン状態（ＴＰＯＳ）機能を備えて動作することが可能となる。
【０２４７】
２個のブリッジ２３００ａ、２３００ｂを用いる磁場センサは、図２１、２２の配置によく適している。
図２４を参照すると、図２１、２２と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）は、ブリッジ配置２４００ａ、２４００ｂ内に結合される。
【０２４８】
ブリッジ２４００ａは、電圧源２４０２ａによって電源を供給され、ブリッジ２４００ｂは、電圧源２４０２ｂによって電源を供給され得る。２個の差動出力信号２４０４ａ、２４０６ａ＝Ｖ１、２４０６ａ、２４０６ｂ＝Ｖ２が生じる。以下、明確にするために符号Ｖ１及びＶ２が用いられる。
【０２４９】
２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２は、２個の差動信号Ｖ１、Ｖ２として扱われる。
２個の差動信号Ｖ１、Ｖ２の処理は、以下の図２７と合わせて詳細に説明される。しかしながら、ここでは、この配置において、図２１、２２の対象特徴物２１１８ａが８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）の中央にあるときに、２個の信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２が（正又は負の）最大の瞬時値をとるというだけで十分である。したがって、和Ｖ１＋Ｖ２は、特徴信号を提供する。
【０２５０】
これに対して、対象特徴物２１１８ａのエッジが８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）の中央（すなわちこれらの間）にあるときに、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２は、（正又は負の）最大の瞬時値をとる。間隔２１２０、２１２２が間隔２１２４と等しいときに最大信号が得られ得る。
【０２５１】
２個のブリッジ２４００ａ、２４００ｂとともに２個の信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２及び２個の信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２の両方を用いる磁場センサは、それぞれ歯検出器及びエッジ検出器の両方として動作することができる。いくつかの実施形態において、歯検出器の性能により、２個のブリッジ２４００ａ、２４００ｂを用いる磁場センサは、真のパワーオン状態（ＴＰＯＳ）機能を備えて動作することが可能となる。
【０２５２】
２個のブリッジ２４００ａ、２４００ｂを用いる磁場センサは、図２１、２２の配置によく適している。
図２５を参照すると、図２１、２２と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）は、ブリッジ配置２５００ａ、２５００ｂ内に結合される。
【０２５３】
ブリッジ２５００ａは、電圧源２５０２ａによって電源を供給され、ブリッジ２５００ｂは、電圧源２５０２ｂによって電源を供給され得る。２個の差動出力信号２５０４ａ、２５０６ａ＝Ｖ１、２５０６ａ、２５０６ｂ＝Ｖ２が生じる。以下、明確にするために符号Ｖ１及びＶ２が用いられる。
【０２５４】
２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２は、２個の差動信号Ｖ１、Ｖ２として扱われる。
２個の差動信号Ｖ１、Ｖ２の処理は、以下の図２７と合わせて詳細に説明される。しかしながら、ここでは、この配置において、図２１、２２の対象特徴物２１１８ａが８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）の中央にあるときに、２個の信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２が（正又は負の）最大の瞬時値をとるというだけで十分である。したがって、和Ｖ１＋Ｖ２は、特徴信号を提供する。
【０２５５】
これに対して、対象特徴物２１１８ａのエッジが８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）の中央（すなわちこれらの間）にあるときに、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２は、（正又は負の）最大の瞬時値をとる。
【０２５６】
２個のブリッジ２５００ａ、２５００ｂとともに２個の信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２及び２個の信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２の両方を用いる磁場センサは、それぞれ歯検出器及びエッジ検出器の両方として動作することができる。いくつかの実施形態において、歯検出器の性能により、２個のブリッジ２５００ａ、２５００ｂを用いる磁場センサは、真のパワーオン状態（ＴＰＯＳ）機能を備えて動作することが可能となる。
【０２５７】
２個のブリッジ２６００ａ、２６００ｂを用いる磁場センサは、図２１の配置に最も適しているが、図２２の配置でも機能することができる。
図２６を参照すると、図２１、２２と同様の要素が同様の参照符号とともに示され、８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）は、ブリッジ配置２６００ａ、２６００ｂ内に結合される。
【０２５８】
ブリッジ２６００ａは、電圧源２６０２ａによって電源を供給され、ブリッジ２６００ｂは、電圧源２６０２ｂによって電源を供給され得る。２個の差動出力信号２６０４ａ、２６０６ａ＝Ｖ１、２３０６ａ、２３０６ｂ＝Ｖ２が生じる。以下、明確にするために符号Ｖ１及びＶ２が用いられる。
【０２５９】
２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２は、２個の差動信号Ｖ１、Ｖ２として扱われる。
２個の差動信号Ｖ１、Ｖ２の処理は、以下の図２７と合わせて詳細に説明される。しかしながら、ここでは、この配置において、図２１、２２の対象特徴物２１１８ａが８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）の中央にあるときに、２個の信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２が（正又は負の）最大の瞬時値をとるというだけで十分である。したがって、和Ｖ１＋Ｖ２は、特徴信号を提供する。
【０２６０】
これに対して、対象特徴物２１１８ａのエッジが８個の磁気抵抗素子２１０４ａ、２１０４ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１１０ａ、２１１０ｂ（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２）の中央（すなわちこれらの間）にあるときに、２個の出力信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２は、（正又は負の）最大の瞬時値をとる。
【０２６１】
２個のブリッジ２６００ａ、２６００ｂとともに２個の信号Ｖ１、Ｖ２の和Ｖ１＋Ｖ２及び２個の信号Ｖ１、Ｖ２の差Ｖ１−Ｖ２の両方を用いる磁場センサは、それぞれ歯検出器及びエッジ検出器の両方として動作することができる。いくつかの実施形態において、歯検出器の性能により、２個のブリッジ２６００ａ、２６００ｂを用いる磁場センサは、真のパワーオン状態（ＴＰＯＳ）機能を備えて動作することが可能となる。
【０２６２】
２個のブリッジ２６００ａ、２６００ｂを用いる磁場センサは、図２１の配置に最も適しているが、図２２の配置でも機能することができる。
図２３〜２６において様々な２個のブリッジ配置が示されたが、特徴信号及びエッジ信号を生成するために用いられ得る他の同様のブリッジ配置もあり得る。
【０２６３】
図２７を参照すると、例示の磁場センサ２７００は、図３〜９の電子回路３１４、図１０の電子回路１００６、図１４、１５の電子回路１４１２、及び図２１、２２の電子回路２１２２と同一又は同様であり得る電子回路２７０１を備え得る。電子回路２７００は、図１０〜２６と合わせて上記で説明した磁気抵抗素子と同一又は同様であり得る磁気抵抗素子２７０２に結合され得る。上記の通り、図１０〜２６の磁気抵抗素子は、シングルエンド又は差動信号であり得る２個の信号Ｖ１＝２７０４、Ｖ２＝２７０６を生成する。
【０２６４】
第１のチャネルにおいて、合成回路２７０８は、２個の信号２７０４、２７０６（Ｖ１、Ｖ２）を受信するために結合され、差動特徴信号２７０８ａ、２７０８ｂを生成するように構成される。差動特徴信号２７０８、２７０８は、強磁性対象物体特徴物が近接していることを示す特徴信号である。特徴信号は、図１０〜２６と合わせて上記で説明される。差動特徴信号２７０８ａ、２７０８ｂが図示されるが、特徴信号は、シングルエンドであってもよい。
【０２６５】
磁気抵抗素子２７０２の配置に依存して、第１の合成回路２７０８は、和回路又は差回路であってもよい。第１の合成回路２７０８の種類は、図１０〜２６で用いられた用語体系から明らかになるはずである。
【０２６６】
アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２７１０は、差動合成信号２７０８ａ、２７０８ｂを受信するために結合され、変換信号を生成するように構成される。
デジタルローパスフィルタ２７１２は、変換信号を受信するために結合され、ローパスフィルタ信号を生成するように構成される。例えばデジタルノッチフィルタなどの他のデジタルフィルタ２７１４は、ローパスフィルタ信号を受信するために結合され、ノッチフィルタ信号２７１４ａを生成するように構成され得る。しかしながら、いくつかの他の実施形態においては、デジタルフィルタ２７１４は、デジタルローパスフィルタであってもよい。
【０２６７】
第２のチャネルにおいて、第２の合成回路２７１８は、２個の信号２７０４、２７０６（Ｖ１、Ｖ２）を受信するために結合され、差動エッジ信号２７１８ａ、２７１８ｂを生成するように構成される。差動エッジ信号２７１８ａ、２７１８ｂは、強磁性対象物体特徴物のエッジが近接していることを示すエッジ信号である。特徴信号は、図１０〜２６と合わせて上記で説明される。差動エッジ信号２７１８ａ、２７１８ｂが図示されるが、エッジ信号は、シングルエンドであってもよい。
【０２６８】
磁気抵抗素子２７０２の配置に依存して、第２の合成回路２７１８は、和回路又は差回路であってもよい。第２の合成回路２７１８の種類は、図１０〜２６で用いられた用語体系から明らかになるはずである。
【０２６９】
アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２７２０は、差動合成信号２７１８ａ、２７１８ｂを受信するために結合され、変換信号を生成するように構成される。
デジタルローパスフィルタ２７２２は、変換信号を受信するために結合され、ローパスフィルタ信号を生成するように構成される。例えばデジタルノッチフィルタなどの他のデジタルフィルタ２７２４は、ローパスフィルタ信号を受信するために結合され、ノッチフィルタ信号２７２４ａを生成するように構成され得る。
【０２７０】
速度、方向、振動プロセッサ２７１６は、ノッチフィルタ信号２７１４ａ及びノッチフィルタ信号２７２４ａを生成するために結合される。速度、方向、振動プロセッサは、磁気抵抗素子２７０２が近接している強磁性対象物体の動きの速度、強磁性対象物体の動きの方向、及び、いくつかの実施形態においては強磁性対象物体の振動、を表す信号２７１６ａを生成するように構成される。速度及び方向の検出は、図２８と合わせて以下で説明される。
【０２７１】
速度及び方向処理は、さらに図２８と合わせて説明される。振動処理は、例えば２０１０年８月１０日発行の米国特許第７，７７２，８３８号、２０１３年５月２８日発行の米国特許第８，４５０，９９６号、又は２００７年８月７日発行の米国特許第７，２５３，６１４号に記述され、これらの特許は本出願の譲受人に譲渡され、記載内容の全体が本明細書に援用される。
【０２７２】
電子回路はまた、磁場センサ２７００の１又は複数の自己テストを実施するように構成され自己テスト結果を表す自己テスト信号２７１９ａを生成するように構成される組み込み自己テスト（ＢＩＳＴ）モジュール２１７９を備えてもよい。自己テスト結果は、信号２７１６ａが強磁性対象物体の動きの速度、強磁性対象物体の動きの方向、又は自己テスト結果の少なくとも１つを表すように、信号２７１６ａに組み込まれ得る。この目標を達成するために、速度、方向、振動プロセッサ２７１６は、信号２７１６ａをフォーマット信号として提供するように構成される出力フォーマットモジュール２７１７を備えるか、又は出力フォーマットモジュール２７１７に結合され得る。フォーマット信号は、２００６年４月１１日発行の米国特許第７，０２６，８０８号又は上記の特許及び特許出願のいずれかに記載された種類の信号であり得、これらの特許は本出願の譲受人に譲渡され、記載内容の全体が本明細書に援用される。
【０２７３】
いくつかの実施形態において、信号２７１６ａは、電子回路２７０１からの出力信号として提供される。しかしながら、図示された例では、電子回路２７０１は、「２線配置」と呼ばれる２個の結合ノード、信号／電源ノード２７０１ａ、及びグラウンドノード２７０１ｂのみを有する。
【０２７４】
２線配置において、出力電流生成器２７２８は、信号２７１６ａを受信するために結合され、ターミナル２７２８ａと２７２８ｂとの間を流れる電流信号を生成するように構成される。同時に、出力電流生成器２７２８は、電子回路２７０１の外部に配置された電源（Ｖｃｃ）２７３８から電圧信号を受信するために結合される。結果信号２７３８は、電圧供給信号及び電流信号の両方であり、本明細書において電圧／電流信号２７３８ａとして参照される。電圧／電流信号２７３８ａから電流信号をどのように取り出すかは明らかである。
【０２７５】
電圧調節器２７４０は、電圧／電流信号２７３８ａを受信するために結合され、電子回路２７０１を介して分配される調節電圧２７４０ａを生成するように構成される。
電子回路２７０１は、信号２７２６ａとして速度、方向、振動プロセッサ２７１６へ供給する設定値を保持するように構成される電気的消去再書き込み可能な読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２７２６を備えることができる。ＥＥＰＲＯＭ２７２６に記憶された値は、これらに限られないが、静的又は計算された閾値（例えば図２８の２８１０ａ、２８１０ｂ、２８１２ａ、２８１２ｂ参照）、アクションが行われたときに決定され得るピークの回数及び谷の値、及びＰＯＳＣＯＭＰ信号（図２８の２８０６、２８０８参照）の遷移に関連するエッジカウント値、及び／又は以下で説明されるピーク間の値を特定するために用いられる上記のエッジ及び特徴信号の信号値、を含み得る。いくつかの実施形態において、ＥＥＰＲＯＭ２７２６は、上記のエッジ信号又は上記の特徴信号のどちらが信号２７１６ａにおいて出力パルスのためにタイミングマーカを提供するのに使用されるかを表す値も記憶し得る。出力パルスは、図２８と合わせて以下により詳細に説明される。
【０２７６】
出力電流生成器２７２８は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２７３０を備え得る。
２個のツェナーダイオード２７３４、２７３６は、出力電流生成器２７２８をまたいで直列に結合され、静電（ＥＳＤ）保護を提供する。
【０２７７】
いくつかの実施形態において、電子回路は、例えば合成回路２７９８、２７１８の利得などの電子回路の特性を制御するために温度補償制御信号２７２１ａ、２７２３ａを提供するように構成された温度補償モジュール２７２１、２７２３を備え得る。
【０２７８】
図２８を参照すると、グラフ２８００は、任意単位の時間単位又は任意単位の強磁性対象物体の動きの位置単位のスケールの水平軸を有する。グラフ２８００は、任意単位の電圧単位のスケールの垂直軸を有する。
【０２７９】
信号２８０２は、回転する強磁性対象物体に近接したときに、上記の図３〜２６と合わせて説明された任意の磁場センサ、ブリッジ、又は個々の磁気抵抗素子の組み合わせによって生成され得る特徴信号を表す。例えば、信号２８０２は、図２７の差動特徴信号２７０８ａ、２７０８ｂを表す。上記で説明したように、特徴信号は、強磁性対象物体特徴物が上記に示され説明された磁気抵抗素子に近接した（すなわち、磁気抵抗素子の中央にある）ときに、（正又は負の）最大値をとる。
【０２８０】
信号２８０４は、回転する強磁性対象物体に近接したときに、上記の図３〜２６と合わせて説明された任意の磁場センサ、ブリッジ、又は個々の磁気抵抗素子の組み合わせによって生成され得るエッジ信号を表す。例えば、信号２８０２は、図２７の差動エッジ信号２７１８ａ、２７１８ｂを表す。上記で説明したように、エッジ信号は、強磁性対象物体特徴物のエッジが上記に示され説明された磁気抵抗素子に近接した（すなわち、磁気抵抗素子の中央にある）ときに、（正又は負の）最大値をとる。
【０２８１】
特徴信号２８０２及びエッジ信号２８０４は、既知の位相差を有し、位相の符号は強磁性対象物体の回転方向によって決定される。特徴物がない箇所の幅と同じ幅の特徴物を有する強磁性対象物体（例えば、ギアの谷と同じ幅のギア歯、又はＳ極と同じ幅のＮ極）において、既知の位相関係は９０度となる。
【０２８２】
回転方向の変化は、ライン２８１４において発生するように示され、その時刻に、特徴信号２８０２とエッジ信号２８０４（２８０６、２８０８もまた）との間の位相差は反転する。
【０２８３】
図２７の速度、方向、振動プロセッサ２７１６が、強磁性対象物体の回転速度を決定するために、特徴信号２８０２又はエッジ信号２８０４の一方の周波数又はレートを計算することができるということは明らかである。図２７の速度、方向、振動プロセッサ２７１６が、強磁性対象物体の回転方向を決定するために、特徴信号２８０２とエッジ信号２８０４との間の位相差の符号を計算することができるということもまた明らかである。
【０２８４】
この目的を達成するため、図２７の速度、方向、振動プロセッサ２７１６は、デジタル信号であり得るいわゆるＰＯＳＣＯＭＰ信号２８０６、２８０８を内部で生成することができる。ここで信号として表されるが、図２７の磁場センサ２７００は、むしろＰＯＳＣＯＭＰ信号２８０６、２８０８として示されるエッジのそれぞれにおいて単にバイナリ状態遷移を生成するだけである。
【０２８５】
信号２８０６は、信号２８０２を上閾値２８１０ａ、下閾値２８１０ｂに対して比較することによって生成され得る。信号２８０８は、信号２８０４を上閾値２８１２ａ、下閾値２８１２ｂに対して比較することによって生成され得る。
【０２８６】
この目的を達成するために、閾値２８１０ａ、２８１０ｂ、２８１２ａ、２８１２ｂは、様々な方法で図２７の速度、方向、振動プロセッサ２７１６によって計算され得る。いくつかの実施形態において、閾値２８１０ａ、２８１０ｂは、信号２８０２の検出されたピークツーピーク値に従って計算され得る。同様に、閾値２８１２ａ、２８１２ｂは、信号２８０４の検出されたピークツーピーク値に従って計算され得る。例えば、いくつかの実施形態において、上閾値は、対応する信号２８０２又は信号２８０４のピークツーピーク値の約６０％であり、下閾値は、対応する信号２８０２又は信号２８０４のピークツーピーク値の約４０％であり得る。閾値を生成し得る他の方法は、以下に説明される。
【０２８７】
信号２８０６、２８０８が時間２８１４において方向が変化する強磁性対象物体の回転方向のそれぞれにおいて約９０度の位相差を維持することは明らかである。
図２７の速度、方向、振動プロセッサ２７１６によって生成された信号２７１６ａは、速度、方向、並びに任意で振動、及び／又は自己テスト結果を様々な異なる方法で１つの信号にエンコードすることができる。いくつかの方法は、例えば、２００６年４月１１日発行の米国特許第７，０２６，８０８号、２０１４年８月１０日発行の米国特許第７，７７２，８３８号、２０１４年１月７日発行の米国特許第８，６２４，５８８号において説明され、これらの特許は本出願の譲受人に譲渡され、記載内容の全体が本明細書に援用される。他のフォーマットも可能である。
【０２８８】
１つのエンコーディング（例えば、米国特許７，０２６，８０８参照）がパルス２８１６ａ〜２８１６ｅによって表され、信号２８０６の立ち上がりエッジは、強磁性対象物体が時間２８１４の前に第１の方向に回転するか又は移動したら、例えば４５ミリ秒の第１のパルス幅を有するパルス２８１６ａ〜２８１６ｃを生じさせる。時間２８１４の後、強磁性対象物体が他の方向に回転するか又は移動したら、信号２８０６の立ち上がりエッジは、例えば９０ミリ秒又は１８０ミリ秒の第２の異なるパルス幅を有するパルス２８１６ｄ、２８１６ｅを生じさせる。
【０２８９】
同じ種類のエンコーディング（例えば、米国特許第７，０２６，８０８号参照）の他の異なるタイミングはパルス２８１８ａ〜２８１６ｆによって表され、信号２８０８の立ち上がりエッジは、強磁性対象物体が時間２８１４の前に第１の方向に回転するか又は移動したら、例えば４５ミリ秒の第１のパルス幅を有するパルス２８１８ａ〜２８１８ｃを生じさせる。時間２８１４の後、強磁性対象物体が他の方向に回転するか又は移動したら、信号２８０８の立ち上がりエッジは、例えば９０ミリ秒又は１８０ミリ秒の第２の異なるパルス幅を有するパルス２８１８ｄ〜２８１８ｆを生じさせる。
【０２９０】
パルスを整合させるために用いられる信号２８０６、２８０８の一方を表す値は、図２７のＥＥＰＲＯＭ２７２６に記憶され得る。いくつかの実施形態において、ユーザは値を選択することができる。しかしながら、他の実施形態において、図２７の磁場センサ２７００は、一方又は他方の信号を使用するよう製造され得る。
【０２９１】
図２７の磁場センサ２７００が用いられる用途に応じて、特徴信号２８０２のピーク、エッジ信号２８０４のピーク、特徴信号２８０２のゼロクロス、又はエッジ信号２８０４のゼロクロスと整合された例えば２８１６ａ〜２８１６ｅ、２８１８ａ〜２８１６ｆ（又は他のエンコーディング）のパルスとともに信号２７１６ａを生成することが望ましいことが理解される。パルスを整合させる信号２８０６の遷移又は信号２８０８の遷移を用いるか否かの上記に記載した選択又はオプションは、選択された整合を提供するための１つの方法である。また、閾値２８１０ａ、２８１０ｂ、２８１２ａ、２８１２ｂの選択は、整合に影響し得る。
【０２９２】
上記の閾値２８１０ａ、２８１０ｂ、２８１２ａ、２８１２ｂは、閾値（ピークツーピークパーセンテージ）検出器によって決定された閾値に対応するが、他の実施形態では、閾値が信号２８０２、２８０４のピーク値に非常に近くなりやすいピーク（ピーク参照）検出器を用いることができる。上記の通り、閾値の操作は、信号２７１６ａにおけるパルス（又は他のエンコーディング）の整合の操作も招き得る。
【０２９３】
閾値検出器のいくつかの種類は、例えば、２００３年２月２５日発行の米国特許第６，５２５，５３１号において説明され、ピーク検出器のいくつかの種類は、例えば、２００８年５月６日発行の米国特許第７，３６８，９０４号及び２００４年２月１７日発行の米国特許第６，６９３，４１９号において説明され、これらの特許は本出願の譲受人に譲渡され、記載内容の全体が本明細書に援用される。
【０２９４】
本明細書で引用された全ての参考文献は、記載内容の全体が本明細書に援用される。本特許の主題である様々なコンセプト、構造、及び技術を提供する好ましい実施形態を説明し、これらのコンセプト、構造、及び技術を組み込む他の実施形態が用いられ得ることが明らかとなった。したがって、特許の範囲を記載された実施形態に限定すべきではなく、むしろ以下の特許請求の精神及び範囲によってのみ限定すべきであることが提言される。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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