(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界センサであって、
磁界に応答してそれぞれの磁界感知素子出力信号を生成するように個々に構成される複数の磁界感知素子であって、前記磁界感知素子出力信号が、前記磁界の角度を示す位相を有する測定磁界信号を形成する、複数の磁界感知素子と、
前記測定磁界信号を受け取るように結合され、かつ、前記磁界の前記角度を示す値を有する角度信号を生成するように構成される位相ロックループであって、前記測定磁界信号の周波数に関連する周波数を有するクロック信号に応答し、
前記測定磁界信号に応答する第１の入力、及びそれぞれの位相を有する帰還信号に応答する第２の入力を有する位相検出器であって、前記測定磁界信号の位相と前記帰還信号の位相を比較して、前記測定磁界信号の前記位相と前記帰還信号の前記位相の差を示す差信号を生成するように構成される、位相検出器と、
前記角度信号に応答して前記帰還信号を生成する発振器であって、前記帰還信号が前記差信号を最小にする位相を有する、発振器と
を備える、位相ロックループと
を備える磁界センサ。
【請求項２】
前記発振器が、
前記クロック信号に応答して位相蓄積信号を生成する位相増分蓄積器と、
前記位相蓄積信号及び前記角度信号に応答して加算信号を生成する加算要素と、
前記加算信号に応答して正弦値を提供するように構成されるルックアップテーブルと
を備える、請求項１に記載の磁界センサ。
【請求項３】
前記位相ロックループが、前記差信号を受け取るように結合され、かつ、前記角度信号を提供するように構成される比例−積分コントローラをさらに備える、請求項１に記載の磁界センサ。
【請求項４】
前記比例−積分制御が、シフト機能を実施するように構成される少なくとも１つの利得要素を備える、請求項３に記載の磁界センサ。
【請求項５】
前記位相検出器が、
前記測定磁界信号を受け取るように結合され、かつ、前記磁界の前記角度を示す位相を有する単位利得信号を提供するように構成される自動利得制御回路と、
前記単位利得信号及び前記帰還信号に応答して積信号を提供する掛算器と、
前記積信号に応答して前記差信号を提供する低域通過フィルタと
を備える、請求項１に記載の磁界センサ。
【請求項６】
前記低域通過フィルタが、前記測定磁界信号の前記周波数に関連する１つ又は複数のそれぞれの周波数における１つ又は複数のノッチを備える、請求項５に記載の磁界センサ。
【請求項７】
前記複数の磁界感知素子の各々が、円形垂直ホール（ＣＶＨ）素子として配置されるそれぞれの複数の垂直ホール効果素子を備える、請求項１に記載の磁界センサ。
【請求項８】
前記複数の磁界感知素子出力信号に応答して前記測定磁界信号を生成する高域通過フィルタをさらに備える、請求項１に記載の磁界センサ。
【請求項９】
前記角度信号及び前記測定磁界信号に応答して修正角度値を生成する角度誤差修正回路をさらに備える、請求項１に記載の磁界センサ。
【請求項１０】
前記測定磁界信号が実質的に正弦波形状を有する、請求項１に記載の磁界センサ。
【請求項１１】
前記測定磁界信号が実質的に方形波形状を有する、請求項１に記載の磁界センサ。
【請求項１２】
前記磁界が診断磁界である、請求項１に記載の磁界センサ。
【請求項１３】
前記角度信号が実質的に一定のリフレッシュ速度を有する、請求項１に記載の磁界センサ。
【請求項１４】
磁界に応答してそれぞれの磁界感知素子出力信号を生成するように個々に構成される複数の磁界感知素子を備える磁界センサであって、前記磁界感知素子出力信号が前記磁界の角度を示す位相を有する測定磁界信号を形成する、磁界センサを使用して前記磁界の前記角度を検出する方法であって、
利得調整済み信号を生成するために前記測定磁界信号の利得を調整するステップと、
位相差に比例する差信号を提供するために、前記利得調整済み信号の位相と帰還信号の位相を比較するステップと、
前記磁界の前記角度に比例する値を有する角度信号を提供するために、コントローラを使用して前記差信号を処理するステップと、
前記角度信号に応答する第１の入力、及び前記測定磁界信号の周波数に関連する周波数を有するクロック信号に応答する第２の入力を有する発振器を提供するステップによって前記差信号を最小にする位相を有する前記帰還信号を生成するために前記角度信号を使用するステップであって、前記発振器を提供するステップが、
前記クロック信号に応答して位相蓄積信号を生成する位相増分蓄積器を提供するステップと、
加算信号を生成するために前記位相蓄積信号から前記角度信号を減算するステップと、
前記加算信号に応答してルックアップテーブル内の正弦値をルックアップするステップと
を含む、ステップと
を含む方法。
【請求項１５】
磁界に応答してそれぞれの磁界感知素子出力信号を生成するように個々に構成される複数の磁界感知素子を備える磁界センサであって、前記磁界感知素子出力信号が前記磁界の角度を示す位相を有する測定磁界信号を形成する、磁界センサを使用して前記磁界の前記角度を検出する方法であって、
利得調整済み信号を生成するために前記測定磁界信号の利得を調整するステップと、
位相差に比例する差信号を提供するために、前記利得調整済み信号の位相と帰還信号の位相を比較するステップであって、
積信号を提供するために前記利得調整済み信号と前記帰還信号を掛け合わせるステップと、
前記差信号を提供するために前記積信号をフィルタリングするステップと
によって行う、ステップと、
前記磁界の前記角度に比例する値を有する角度信号を提供するために、コントローラを使用して前記差信号を処理するステップと、
前記角度信号に応答する第１の入力、及び前記測定磁界信号の周波数に関連する周波数を有するクロック信号に応答する第２の入力を有する発振器を提供するステップによって前記差信号を最小にする位相を有する前記帰還信号を生成するために前記角度信号を使用するステップと
を含む方法。
【請求項１６】
前記積信号をフィルタリングするステップが、前記測定磁界信号の前記周波数に関連する周波数におけるノッチを有するフィルタを使用して前記積信号を低域通過フィルタリングするステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記角度信号を提供するためにコントローラを使用して前記差信号を処理するステップが、前記差信号を比例−積分コントローラに結合するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記角度信号を提供するためにコントローラを使用して前記差信号を処理するステップが、前記コントローラの利得を確立するためにシフト機能を実施するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
複数の磁界感知素子を備える磁界センサを使用して磁界の角度を検出するステップが、円形垂直ホール（ＣＶＨ）素子として配置されるそれぞれの複数の垂直ホール効果素子を個々に備える複数の磁界感知素子を備える磁界センサ中の前記磁界の前記角度を検出するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記測定磁界信号を生成するために高域通過フィルタを使用して前記複数の磁界感知素子出力信号をフィルタリングするステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記磁界感知素子出力信号が実質的に正弦波の測定磁界信号を形成する、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記磁界感知素子出力信号が実質的に方形波の測定磁界信号を形成する、請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
前記磁界が診断磁界である、請求項１４に記載の方法。
【請求項２４】
前記角度信号を提供するためにコントローラを使用して前記差信号を処理するステップが、実質的に一定の速度で前記角度信号を提供するために前記差信号を処理するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２５】
前記角度信号を提供するためにコントローラを使用して前記差信号を処理するステップが、前記差信号を比例−積分コントローラに結合するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２６】
前記角度信号を提供するためにコントローラを使用して前記差信号を処理するステップが、前記コントローラの利得を確立するためにシフト機能を実施するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２７】
複数の磁界感知素子を備える磁界センサを使用して磁界の角度を検出するステップが、円形垂直ホール（ＣＶＨ）素子として配置されるそれぞれの複数の垂直ホール効果素子を個々に備える複数の磁界感知素子を備える磁界センサ中の前記磁界の前記角度を検出するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２８】
前記測定磁界信号を生成するために高域通過フィルタを使用して前記複数の磁界感知素子出力信号をフィルタリングするステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２９】
前記磁界感知素子出力信号が実質的に正弦波の測定磁界信号を形成する、請求項１５に記載の方法。
【請求項３０】
前記磁界感知素子出力信号が実質的に方形波の測定磁界信号を形成する、請求項１５に記載の方法。
【請求項３１】
前記磁界が診断磁界である、請求項１５に記載の方法。
【請求項３２】
前記角度信号を提供するためにコントローラを使用して前記差信号を処理するステップが、実質的に一定の速度で前記角度信号を提供するために前記差信号を処理するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]適用せず。
連邦支援研究に関する供述
[0002]適用せず。
【０００２】
[0003]本発明は一般に磁界センサに関し、より詳細には磁界の角度を表す出力信号を提供することができる磁界センサに関する。
【背景技術】
【０００３】
[0004]磁界感知素子は様々なアプリケーションに使用され得る。一アプリケーションでは、磁界感知素子は、磁界の方向、すなわち磁界の方向の角度を検出するために使用され得る。
【０００４】
[0005]平面ホール素子及び垂直ホール素子は、知られているタイプの磁界感知素子である。平面ホール素子には、該平面ホール素子が形成されている基板の表面に対して直角の磁界に応答する傾向がある。垂直ホール素子には、該垂直ホール素子が形成されている基板の表面に平行の磁界に応答する傾向がある。
【０００５】
[0006]他のタイプの磁界感知素子も知られている。例えば複数の垂直ホール素子を含むいわゆる「円形垂直ホール」（ＣＶＨ）感知素子が知られており、また、ＰＣＴ公開第ＷＯ２００８／１４５６６２号として英語言語で公開されている、２００８年５月２８日に出願した「Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  ｉｎ  ａ  Ｐｌａｎｅ（平面内の磁界の方向を測定するための磁界センサ）」という名称のＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５６５１７号に記載されており、この出願及びその公開は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。ＣＶＨ感知素子は、基板内の共通円形打込み及び拡散領域の上に配置された垂直ホール素子の円形構造である。共通打込み及び拡散領域は、半導体隔離構造に隣接する、基板上の共通エピ（エピタキシャル）領域（例えば層）であってもよい。ＣＶＨ感知素子を使用することによって、基板の平面内の磁界の方向（すなわち角度）（及び任意選択で強度）が感知され得る。
【０００６】
[0007]様々なパラメータが、磁界感知素子及び磁界感知素子を使用している磁界センサの性能を特徴付けている。これらのパラメータには、磁気感知素子が遭遇する磁界の変化に応答した磁界感知素子の出力信号の変化である感度、及び磁界感知素子の出力信号が磁界に正比例して変化する程度である直線性を含む。また、これらのパラメータには、磁界感知素子からの出力信号であって、磁界感知素子が磁界に遭遇しなくても磁界をゼロと表さない出力信号によって特徴付けられるオフセットを同じく含む。
【０００７】
[0008]上記ＣＶＨ感知素子は、関連する回路と共に動作して、磁界の方向の角度を表す出力信号を提供することができる。したがって以下で説明されるように、いわゆる「ターゲット対象」、例えばエンジンのカム軸に磁石が配置されるか、さもなければ結合されると、ＣＶＨ感知素子を使用することによって、ターゲット対象の回転の角度を表す出力信号が提供され得る。
【０００８】
[0009]ＣＶＨ感知素子は、磁界の角度を表す出力信号を提供することができる１つの素子、すなわち角度センサにすぎない。例えば角度センサは、複数の個別の垂直ホール素子又は複数の磁気抵抗効果素子から提供され得る。磁界の角度に関連する出力信号を生成する磁界感知素子は、本明細書においては集合的に「角度感知素子」と呼ばれる。
【０００９】
[0010]より多くのパラメータが、角度感知素子、例えばＣＶＨ感知素子の性能を特徴付けることができる。このようなパラメータの１つは、角度感知素子によって生成される出力信号の角精度である。角精度は、すべての磁界指示角度において同じである平均角度誤差、及び異なる磁界角度において異なる角度誤差（すなわち非線形誤差）の両方を有し得る。別のパラメータは、角度リフレッシュ速度と呼ばれることもあるパラメータである、角度感知素子が磁界の角度を知らせ得る速度である。この速度は、磁界の角度が急激に変化する可能性があるアプリケーションの場合、とりわけ重要であることが理解されよう。角度感知素子を特徴付けすることができるいくつかのパラメータには、温度と共に変化する傾向がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、位相ロックループを有する角度検出のための磁界センサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
[0011]本開示は、角度感知素子からの出力信号を速やかに処理して高角度リフレッシュ速度を達成することができる回路及び技法を提供する。一態様によれば、磁界センサは、磁界に応答してそれぞれの磁界感知素子出力信号を生成するように個々に構成される複数の磁界感知素子を含み、磁界感知素子出力信号は、磁界の角度を示す位相を有する測定磁界信号を形成する。測定磁界信号を受け取るように結合される位相ロックループは、磁界の角度を示す値を有する角度信号を生成するように構成される。
【００１２】
[0012]特徴は、以下のうちの１つ又は複数を含み得る。測定磁界信号は周波数を有し、また、位相ロックループは、磁界信号の周波数に関連する周波数を有するクロック信号に応答することができる。位相ロックループは、測定磁界信号に応答する第１の入力、及びそれぞれの位相を有する帰還信号に応答する第２の入力を有する位相検出器を備えることができ、また、測定磁界信号の位相と帰還信号の位相を比較し、かつ、測定磁界信号の位相と帰還信号の位相の差を示す差信号を生成するように構成され得る。位相検出器は、角度信号に応答して、差信号を最小にする位相を有する帰還信号を生成する発振器をさらに備えることができる。発振器は、クロック信号に応答して位相蓄積信号を生成する位相増分蓄積器、位相蓄積信号及び角度信号に応答して加算信号を生成する加算要素、及び加算信号に応答して正弦値を提供するように構成されるルックアップテーブルを備えることができる。
【００１３】
[0013]位相ロックループは、差信号を受け取るように結合され、かつ、角度信号を提供するように構成される比例−積分コントローラをさらに備えることができる。比例−積分制御は、シフト機能を実施するように構成される少なくとも１つの利得要素を備えることができる。位相検出器は、測定磁界信号を受け取るように結合され、かつ、磁界の角度を示す位相を有する単位利得信号を提供するように構成される自動利得制御回路、単位利得信号及び帰還信号に応答して積信号を提供する掛算器、及び積信号に応答して差信号を提供する低域通過フィルタを備えることができる。一実施形態では、測定磁界信号は周波数を有し、また、低域通過フィルタは、測定磁界信号の周波数に関連する１つ又は複数のそれぞれの周波数における１つ又は複数のノッチを備えている。複数の磁界感知素子は、円形垂直ホール（ＣＶＨ）素子として配置されるそれぞれの複数の垂直ホール効果素子を備えることができる。センサは、複数の磁界感知素子出力信号に応答して測定磁界信号を生成する高域通過フィルタ、及び／又は角度信号及び測定磁界信号に応答して修正角度値を生成する角度誤差修正回路をさらに備えることができる。測定磁界信号は、実質的に正弦波形状であっても、あるいは方形波形状であってもよい。磁界は、自己試験目的のために提供され得る診断磁界であってもよい。角度信号は、実質的に一定のリフレッシュ速度を有することができる。
【００１４】
[0014]別の態様によれば、磁界に応答してそれぞれの磁界感知素子出力信号を生成するように個々に構成される複数の磁界感知素子を備える磁界センサであって、磁界感知素子出力信号が、磁界の角度を示す位相を有する測定磁界信号を形成する磁界センサを使用して磁界の角度を検出する方法は、利得調整済み信号を生成するために測定磁界信号の利得を調整するステップと、位相差に比例する差信号を提供するために、利得調整済み信号の位相と帰還信号の位相を比較するステップと、磁界の角度に比例する値を有する角度信号を提供するために、コントローラを使用して差信号を処理するステップと、差信号を最小にする位相を有する帰還信号を生成するために角度信号を使用するステップとを含む。
【００１５】
[0015]特徴は、以下のうちの１つ又は複数を含み得る。測定磁界信号は周波数を有し、帰還信号を生成するために角度信号を使用するステップは、角度信号に応答する第１の入力、及び測定磁界信号の周波数に関連する周波数を有するクロック信号に応答する第２の入力を有する発振器を提供するステップを含むことができる。発振器を提供するステップは、クロック信号に応答して位相蓄積信号を生成する位相増分蓄積器を提供するステップと、加算信号を生成するために、位相蓄積信号から角度信号を減算するステップと、加算信号に応答してルックアップテーブルの正弦値をルックアップするステップとを含むことができる。差信号を提供するために、利得調整済み信号の位相と帰還信号の位相を比較するステップは、積信号を提供するために利得調整済み信号と帰還信号を掛け合わせるステップと、差信号を提供するために積信号をフィルタリングするステップとを含むことができる。積信号をフィルタリングするステップは、測定磁界信号の周波数に関連する周波数におけるノッチを有するフィルタを使用して積信号を低域通過フィルタリングするステップを含むことができる。角度信号を提供するためにコントローラを使用して差信号を処理するステップは、差信号を比例−積分コントローラに結合するステップ、及び／又はコントローラの利得を確立するためにシフト機能を実施するステップを含むことができる。
【００１６】
[0016]磁界センサを使用して磁界の角度を検出するステップは、円形垂直ホール（ＣＶＨ）素子として配置されるそれぞれの複数の垂直ホール効果素子を個々に備える複数の磁界感知素子を備える磁界センサ中の磁界の角度を検出するステップを含むことができる。方法は、測定磁界信号を生成するために、高域通過フィルタを使用して複数の磁界感知素子出力信号をフィルタリングするステップをさらに含むことができる。磁界感知素子出力信号は、実質的に正弦波の測定磁界信号又は実質的に方形波の測定磁界信号を形成することができる。磁界は、自己試験目的のために提供され得る診断磁界であってもよい。角度信号を提供するためにコントローラを使用して差信号を処理するステップは、実質的に一定の速度で角度信号を提供するために差信号を処理するステップを含むことができる。
【００１７】
本発明の上記特徴並びに本発明自体は、図面についての以下の詳細な説明からより十分に理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】[0017]基板上の共通打込み領域の上に円形に配置された複数の垂直ホール素子を有する円形垂直ホール（ＣＶＨ）感知素子、及びＣＶＨ感知素子の近傍に配置された２極磁石を示す図である。
【図１Ａ】[0018]複数の磁界感知素子を示す図である。
【図２】[0019]図１のＣＶＨ感知素子又は図１Ａの複数の磁界感知素子によって生成され得る出力信号を示すグラフである。
【図３】[0020]ＣＶＨ感知素子、電流回転（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｓｐｉｎｎｉｎｇ）シーケンス選択モジュール、ＰＬＬを含む角度計算モジュール及び角度誤差修正モジュールを有する一例示的磁界センサのブロック図である。
【図４】[0021]４つの電流回転位相（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｐｈａｓｅｓ）であって、個々の位相が図３のＣＶＨ感知素子の垂直ホール素子のうちの１つの動作に関連する４つの電流回転位相中に結合された場合の図３のＣＶＨ感知素子の垂直ホール素子を示すブロック図である。
【図４Ａ】４つの電流回転位相（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｐｈａｓｅｓ）であって、個々の位相が図３のＣＶＨ感知素子の垂直ホール素子のうちの１つの動作に関連する４つの電流回転位相中に結合された場合の図３のＣＶＨ感知素子の垂直ホール素子を示すブロック図である。
【図４Ｂ】４つの電流回転位相であって、個々の位相が図３のＣＶＨ感知素子の垂直ホール素子のうちの１つの動作に関連する４つの電流回転位相中に結合された場合の図３のＣＶＨ感知素子の垂直ホール素子を示すブロック図である。
【図４Ｃ】４つの電流回転位相であって、個々の位相が図３のＣＶＨ感知素子の垂直ホール素子のうちの１つの動作に関連する４つの電流回転位相中に結合された場合の図３のＣＶＨ感知素子の垂直ホール素子を示すブロック図である。
【図５】[0022]位相検出器、比例−積分（ＰＩ）コントローラ及び発振器を有する一例示的角度計算モジュールを示すブロック図である。
【図６】[0023]自動利得制御（ＡＧＣ）回路を有する図５の一例示的位相検出器のブロック図である。
【図６Ａ】[0024]図６の一例示的ＡＧＣ回路のブロック図である。
【図７】[0025]図５の一例示的ＰＩコントローラのブロック図である。
【図８】[0026]図５の角度計算モジュールの動作を示す流れ図である。
【図９】[0027]図３の磁界センサの理想動作及び非理想動作を示すグラフである。
【図１０】[0028]磁界強度及び温度に基づいて測定磁界角度を修正するための方法を示す流れ図である。
【図１０Ａ】[0029]図１０における磁界強度を測定するための方法を示す流れ図である。
【図１０Ｂ】[0030][0031]図１０における温度を測定するための方法を示す流れ図である。
【図１０Ｃ】[0032]図１０Ａ及び１０Ｂの方法を利用して測定された磁界角度を修正するための方法を示す流れ図である。
【図１１】[0033]平面ホール素子を１つだけ有し、かつ、電流回転位相を制御するための電流回転／フィルタ制御モジュールを有する磁界センサのブロック図である。
【図１２】[0034]反復電流回転位相シーケンスで動作する場合の図１１の磁界センサの動作の周波数領域を示すグラフである。
【図１３】[0035]可変電流回転位相シーケンスで動作する場合の図１１の磁界センサの動作の周波数領域を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
[0036]本明細書において使用されているように、「磁界感知素子」という用語は、磁界を感知することができる様々な電子要素を記述するために使用されている。磁界感知素子は、以下のものに限定されないが、ホール効果素子、磁気抵抗効果素子又は磁気トランジスタであってもよい。知られているように、異なるタイプのホール効果素子が存在しており、例えば平面ホール素子、垂直ホール素子及び円形ホール（ＣＶＨ）素子が存在している。同じく知られているように、異なるタイプの磁気抵抗効果素子が存在しており、例えばアンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）などの半導体磁気抵抗効果素子、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子及び磁気トンネル接合（ＭＴＪ）が存在している。磁界感知素子は単一の素子であってもよく、あるいは別法として、様々な構成、例えば半ブリッジ又は全（ホイートストン）ブリッジで配置される２つ又はそれ以上の磁界感知素子を含むことも可能である。デバイスタイプ及び他のアプリケーション要求事項に応じて、磁界感知素子は、ケイ素（Ｓｉ）又はゲルマニウム（Ｇｅ）などのＩＶ族半導体材料、又は化合物、例えばヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）あるい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ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料でできたデバイスであってもよい。
【００２０】
[0037]知られているように、上で説明した磁界感知素子のいくつかには、磁界感知素子を支持している基板に平行の最大感度の軸を有する傾向があり、また、上で説明した磁界感知素子の別のものには、磁界感知素子を支持している基板に対して直角の最大感度の軸を有する傾向がある。詳細には、平面ホール素子には、基板に対して直角の感度の軸を有する傾向があり、一方、金属をベースとする、すなわち金属磁気抵抗効果素子（例えばＧＭＲ、ＴＭＲ、ＡＭＲ）及び垂直ホール素子には、基板に平行の感度の軸を有する傾向がある。
【００２１】
[0038]本明細書において使用されているように、「磁界センサ」という用語は、磁界感知素子を使用している、一般的には他の回路と組み合わせた回路を記述するべく使用されている。磁界センサは、以下のものに限定されないが、磁界の方向の角度を感知する角度センサ、導電体によって搬送される電流によって発生させる磁界を感知する電流センサ、強磁性体の近接を感知する磁気スイッチ、強磁性物品、例えば輪形磁石又は強磁性ターゲット（例えば歯車の歯）の磁気領域の通過を感知する、磁界センサがバックバイアス磁石又は他の磁石と組み合わせて使用される回転検出器、及び磁界の磁界密度を感知する磁界センサを始めとする様々なアプリケーションで使用されている。
【００２２】
[0039]以下の例では、複数の垂直ホール素子を有する円形垂直ホール（ＣＶＨ）素子が説明されているが、磁界の指示方向の角度、例えば磁石が取り付けられるターゲット対象の回転角度を検出するように配置される任意のタイプの磁界感知素子にも、同じ又は同様の技法及び回路が適用されることを認識されたい。
【００２３】
[0040]図１を参照すると、円形垂直ホール（ＣＶＨ）素子１２は、基板（図示せず）内の円形打込み及び拡散領域１８を含む。ＣＶＨ感知素子１２は複数の垂直ホール素子を有しており、そのうちの垂直ホール素子１２ａは一例にすぎない。いくつかの実施形態では、共通打込み及び拡散領域１８は、半導体隔離構造に隣接する、基板上の共通エピタキシャル領域として特徴付けられ得る。
【００２４】
[0041]個々の垂直ホール素子は、複数のホール素子コンタクト（例えば４個又は５個のコンタクト）、例えば１２ａａを有している。個々の垂直ホール素子コンタクトは、共通打込み及び拡散領域１８中に拡散したコンタクト拡散領域（ピックアップ）上の金属コンタクトからなっていてもよい。
【００２５】
[0042]ＣＶＨ感知素子１２内の、例えば５個の隣接するコンタクトを有することができる特定の垂直ホール素子（例えば１２ａ）は、これらの５個のコンタクトのうちのいくつか、例えば４個を隣の垂直ホール素子（例えば１２ｂ）と共有することができる。したがって隣の垂直ホール素子は、先行する垂直ホール素子から１つのコンタクト分だけシフトされ得る。このような１つのコンタクト分のシフトの場合、垂直ホール素子の数は、垂直ホール素子コンタクトの数、例えば３２個又は６４個に等しいことが理解されよう。しかしながら隣の垂直ホール素子は、先行する垂直ホール素子から複数のコンタクト分だけシフトされることも可能であり、その場合、垂直ホール素子はＣＶＨ感知素子内に存在している垂直ホール素子コンタクトより少ないことも同じく理解されよう。
【００２６】
[0043]図に示されているように、垂直ホール素子０の中心はｘ軸２０に沿って配置されることが可能であり、また、垂直ホール素子８の中心はｙ軸２２に沿って配置されることが可能である。例示的ＣＶＨ感知素子１２には、３２個の垂直ホール素子及び３２個の垂直ホール素子コンタクトが存在している。しかしながらＣＶＨは、３２個より多い、あるいは３２個より少ない垂直ホール素子を有することができ、また、３２個より多い、あるいは３２個より少ない垂直ホール素子コンタクトを有することができる。
【００２７】
[0044]いくつかのアプリケーションでは、北側１４ｂ及び南側１４ａを有する円形磁石１４がＣＶＨ１２の上に配置され得る。この円形磁石１４には、北側１４ｂから南側１４ａに向かう方向を有する磁界１６を発生させる傾向があり、ここでは、この方向は、ｘ軸２０に対して約４５度の方向に示されている。
【００２８】
[0045]いくつかのアプリケーションでは、円形磁石１４は、回転するターゲット対象、例えば自動車ステアリング軸又は自動車カム軸に機械的に結合され、ＣＶＨ感知素子１２に対して回転する。この構造の場合、ＣＶＨ感知素子１２は、以下で説明される電子回路と相俟って、磁石１４の回転の角度、すなわち磁石が結合されるターゲット対象の回転の角度に関連する信号を生成することができる。
【００２９】
[0046]いくつかのアプリケーションでは、磁界１６は、感知素子１２に関連付けられる磁界センサのすべて又は一部を試験するための自己試験目的で発生させる診断磁界であってもよい。１つのこのような例では、電流源（例えば図３の電流源１０３）を提供することができ、診断磁界を発生させるためにこの電流源を使用することによってＣＶＨ感知素子１２に電流が注入され得る。
【００３０】
[0047]次に図１Ａを参照すると、複数の磁界感知素子３０ａ〜３０ｈは、一般的には任意のタイプの磁界感知素子であってもよい。磁界感知素子３０ａ〜３０ｈは、例えば、基板３４の表面に平行の最大応答の軸を個々に有する個別の垂直ホール素子又は個別の磁気抵抗効果素子であってもよい。他の代替として、米国特許第８，９２２，２０６号に記載されている円形平面ホール（ＣＰＨ）構成が使用されることが可能であり、あるいは米国特許第８，７４９，００５号に記載されている多角形形状の垂直ホール素子が使用されることが可能であり、これらの米国特許は、いずれも本主題開示の譲受人に譲渡されており、また、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。これらの磁界感知素子は、以下で説明される電子回路と同じ電子回路又は同様の電子回路に結合され得る。また、磁界感知素子３０ａ〜３０ｈの近傍に配置された、図１の磁石１４と同じ磁石又は同様の磁石を存在させることも可能である。
【００３１】
[0048]次に図２を参照すると、グラフ５０は、ＣＶＨ感知素子、例えば図１のＣＶＨ感知素子１２の周りのＣＶＨ垂直ホール素子位置ｎの単位のスケールの水平軸を有している。また、グラフ５０は、ミリボルトの単位の大きさのスケールの垂直軸を同じく有している。垂直軸は、ＣＶＨ感知素子のコンタクトの輪の周りに、一度に１つずつ連続的に取った、ＣＶＨ感知素子の複数の垂直ホール素子からの出力信号レベルを表している。
【００３２】
[0049]グラフ５０は、４５度の方向を指示している図１の磁界を使用して取ったＣＶＨの複数の垂直ホール素子からの出力信号レベルを表す信号５２を含む。
[0050]図１を簡単に参照すると、上で説明したように垂直ホール素子０の中心はｘ軸２０に沿っており、また、垂直ホール素子８の中心はｙ軸２２に沿っている。例示的ＣＶＨ感知素子１２には、３２個の垂直ホール素子コンタクト及び対応する３２個の垂直ホール素子が存在しており、個々の垂直ホール素子は、複数の垂直ホール素子コンタクト、例えば５個のコンタクトを有している。他の実施形態では、６４個の垂直ホール素子コンタクト及び対応する６４個の垂直ホール素子が存在している。
【００３３】
[0051]図２では、正の４５度で指示している図１の磁界１６に対して、最大正信号は、位置４を中心とする垂直ホール素子から達成され、この垂直ホール素子は、位置４における垂直ホール素子の垂直ホール素子コンタクト（例えば５個のコンタクト）間で引かれる線が磁界に対して直角になるよう、図１の磁界１６と整列している。最大負信号は、位置２０を中心とする垂直ホール素子から達成され、この垂直ホール素子も、位置２０における垂直ホール素子の垂直ホール素子コンタクト（例えば５個のコンタクト）間で引かれる線が磁界に対して同じく直角になるよう、図１の磁界１６と同じく整列している。
【００３４】
[0052]正弦波５４は、信号５２の理想的な挙動をより明確に示すために提供されている。信号５２は、垂直ホール素子オフセットに起因する変化を有しており、これは、個々の素子のオフセット誤差に応じて、出力信号を正弦波５４に対して過剰に大きくし、又は過剰に小さくする出力信号の対応する変化を引き起こす傾向がある。オフセット信号誤差は望ましくない。
【００３５】
[0053]図１のＣＶＨ感知素子１２の全動作及び図２の信号５２の生成については、上で参照した、ＰＣＴ公開第ＷＯ２００８／１４５６６２号として英語言語で公開されている、２００８年５月２８日に出願した「Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  ｉｎ  ａ  Ｐｌａｎｅ（平面内の磁界の方向を測定するための磁界センサ）」という名称のＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５６５１７号により詳細に記載されている。
【００３６】
[0054]個々の垂直ホール素子のコンタクトのグループは、個々の垂直ホール素子から裁断出力信号（ｃｈｏｐｐｅｄ  ｏｕｔｐｕｔ  ｓｉｇｎａｌｓ）を生成するための裁断構造（本明細書においては電流回転とも呼ばれる）に使用することができる。次に、隣接する垂直ホール素子コンタクトの新しいグループが選択されることが可能であり（すなわち新しい垂直ホール素子）、この新しいグループは、前のグループから１素子分だけオフセットされ得る。新しいグループは、次のグループから別の裁断出力信号を生成するための裁断構造に使用されることが可能であり、以下、同様である。
【００３７】
[0055]信号５２の個々のステップは、非裁断出力信号、すなわち１つのそれぞれのグループの垂直ホール素子コンタクトからの、すなわち１つのそれぞれの垂直ホール素子からの非裁断出力信号を表す。したがって連続的に取られた３２個の垂直ホール素子を有するＣＶＨ感知素子の場合、電流回転が使用されない場合、３２個のステップが信号５２中に存在する。しかしながら電流回転が使用される実施形態の場合、信号５２の個々のステップは、いくつかのサブステップ（図には示されていないが、例えば４つのサブステップ）からなることが可能であり、個々のサブステップは電流回転「位相」を示す。
【００３８】
[0056]電流回転及び電流回転位相については、図４〜４Ｃに関連して以下でより十分に説明される。
[0057]信号５２の位相は、ＣＶＨ感知素子１２の位置ゼロに対する図１の磁界１６の角度に関連することが理解されよう。また、信号５２のピーク振幅は、通常、磁界１６の強度を表すことも同じく理解されよう。ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５６５１７号に記載されている電子回路技法を使用して、又は以下で説明される他の技法を使用することによって、信号５２の位相（例えば信号５４の位相）が見出されることが可能であり、また、この位相を使用することによって、ＣＶＨ感知素子１２に対する図１の磁界１６の指示角度が識別され得る。
【００３９】
[0058]次に図３を参照すると、磁界センサ１００は、複数の垂直ホール素子を有するＣＶＨ感知素子１０２を含み、個々の垂直ホール素子は、垂直ホール素子コンタクト（例えば５個の垂直ホール素子コンタクト）のグループを備えている。いくつかの実施形態では、ＣＶＨ感知素子１０２は、図１に関連して上で説明したＣＶＨ感知素子１２と同じＣＶＨ感知素子又は同様のＣＶＨ感知素子であってもよく、また、ターゲット対象１４６に結合された、図１の磁石１４と同じ磁石又は同様の磁石であってもよい２極磁石１４４の近傍に配置され得る。しかしながらいくつかの実施形態では、ＣＶＨ感知素子１０２は、図１Ａに関連して上で説明したＣＶＨ感知素子と同じ磁界感知素子又は同様の磁界感知素子のグループに置き換えられ得る。
【００４０】
[0059]ＣＶＨ感知素子１０２は、ＣＶＨ感知素子１０２の垂直ホール素子を介して順番に配列して、図２の順番に配列された信号５２と同じ信号又は同様の信号であってもよい出力信号１０４ａを提供するシーケンススイッチ１０４に結合され得る。
【００４１】
[0060]また、ＣＶＨ感知素子１０２は、シーケンススイッチ１０４を介してＣＶＨ感知素子１０２に結合され得る電流回転スイッチ１０５に同じく結合され得る。
[0061]電流源１０３は、１つ又は複数の電流信号１０３ａを生成するように構成され得る。電流回転スイッチ１０５は、１つ又は複数の電流信号１０３ａを受け取り、かつ、電流信号を信号１０４ｂとして、ＣＶＨ感知素子１０２内の選択された垂直ホール素子に提供するように結合され得る。
【００４２】
[0062]上で説明したように、裁断とも呼ばれる電流回転は、電流源、例えば電流源１０３が、電流回転スイッチ１０５を使用することによって、ＣＶＨ感知素子１０２内の選択された垂直ホール素子（シーケンススイッチ１０４を介して選択される）の選択された異なるノードに連続的に結合されるプロセスである。それと同時に、また、それと同期して、電流回転スイッチ１０５は、いわゆる電流回転位相に応じて選択される垂直ホール素子の選択された出力ノードへの結合を提供する。電流回転については、図４〜４Ｃに関連して以下でさらに説明される。
【００４３】
[0063]電流回転シーケンス選択モジュール１１９は、発振器及び論理モジュール１２０によって受け取られる電流回転シーケンス制御信号１１９ａを生成することができる。発振器及び論理モジュール１２０は、ＣＶＨ感知素子１０２の垂直ホール素子のうちの選択された垂直ホール素子の電流回転位相シーケンスを制御するために、クロック信号の形態を取り得る制御信号１２０ｂを電流回転スイッチ１０５に提供するように結合され得る。また、発振器及び論理１２０は、ＣＶＨ感知素子１０２内の垂直ホール素子の連続的な選択を提供し、また、その選択に応じてＣＶＨ感知素子１０２の垂直ホール素子からの連続的な出力信号１０４ａを提供するために、クロック信号の形態を取り得る制御信号１２０ａをシーケンススイッチ１０４に提供するように同じく結合され得る。
【００４４】
[0064]いくつかの実施形態では、電流回転は使用されない。
[0065]増幅器１０８は、信号１０５ａを受け取るように結合され、また、増幅信号１０８ａを生成するように構成され得る。アナログ−デジタル変換器１１２は、増幅信号１０８ａを受け取るように結合され、また、デジタル信号である変換信号１１２ａを生成するように構成され得る。高域通過フィルタ１１０は、変換信号１１２ａを受け取るように結合され、また、フィルタ信号１１０ａを生成するように構成され得る。フィルタ信号１１０ａは測定磁界強度Ｂを示し、また、測定磁界信号１１０ａと呼ばれ得る。
【００４５】
[0066]角度計算モジュール１１８は、フィルタ信号１１０ａを受け取るように結合され、また、磁石１４４によって発生させる磁界の角度を示す未修正ｘ−ｙ角度値θ、１１８ａを生成するように構成され得るが、以下でより十分に説明される角度誤差を有する。また、角度計算モジュール１１８は、発振器及び論理モジュール１２０からの信号の周波数に関連する周波数を有することができるクロック信号１２０ｃを受け取るように同じく結合され得る。角度計算モジュール１１８については、以下でより十分に説明される。
【００４６】
[0067]動作中、角度信号１１８ａ（別法としては未修正ｘ−ｙ角度値）は、第１の角度誤差を有し得る。第１の角度誤差については、図９に関連して以下でより十分に説明される。ここでは、この第１の角度誤差は、磁石１４４によって発生させる磁界の真の角度を未修正ｘ−ｙ角度値１１８ａに完全には表現させない角度誤差である、としておくことで十分としておく。
【００４７】
[0068]角度誤差修正モジュール１３８を含む角度誤差修正回路１３７は、未修正ｘ−ｙ角度値１１８ａ及び磁界信号１１０ａを受け取るように結合され、また、未修正ｘ−ｙ角度値１１８ａ内の第１の角度誤差を示す角度誤差値
【００４８】
【数１】
0006530089.tif 000002
【００４９】
１３８ａを生成するように構成される。ここでは加算ノードであるとして示されている結合モジュール１２６は、未修正ｘ−ｙ角度値１１８ａを受け取るように結合され、角度誤差値１３８ａを受け取るように結合され、また、修正ｘ−ｙ角度値１２６ａを生成するように構成され得る。修正ｘ−ｙ角度値１２６ａは、未修正ｘ−ｙ角度値１１８ａの第１の角度誤差より小さい第２の角度誤差を有し得る。したがって修正ｘ−ｙ角度値１２６ａは、磁石１４４によって発生させる磁界の真の角度をより正確に表し、また、第２の角度誤差成分がゼロであるか、又はほぼゼロである、磁界の真の角度の正確な表現であり得る。
【００５０】
[0069]また、角度修正モジュール１３８は、温度センサ１３６によって生成される温度信号１３６ａを受け取るように同じく結合され得る。また、角度修正モジュール１３８は、ここでは２つの正弦値１４８ａ、１４８ｂとして示されている正弦値を正弦ルックアップテーブル（ＬＵＴ）１４８から受け取るように同じく結合され得る。いくつかの実施形態では、正弦値１４８ａは、図２の信号５２の周波数、すなわち信号１０４ａ及び信号１０５ａの周波数と同じか、又は関連する基本周波数における正弦値を表す。いくつかの実施形態では、正弦値１４８ｂは、基本周波数の第２の調波における正弦値を表す。しかしながら正弦ルックアップテーブル１４８は、基本周波数の任意の数の調波を表す任意の数の正弦値を提供することができる。正弦ルックアップテーブル１４８は、未修正ｘ−ｙ角度値１１８ａを受け取るように結合されることが可能であり、また、その未修正ｘ−ｙ角度値１１８ａに応じて、あるいはより詳細には、未修正ｘ−ｙ角度値１１８ａと以下で説明される位相修正項ｈ１ｐＴ、ｈ２ｐＴの加算に応じて索引が付けられ得る。
【００５１】
[0070]磁界センサ１００は、磁界センサ１００の外部から制御信号１４２を受け取るように結合され得る。詳細には、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）は、１つ又は複数の修正係数を有する制御信号１４２を受け取るように結合され、また、１つ又は複数の修正係数を修正係数１４０ａとして角度修正モジュール１３８に供給するように構成され得る。
【００５２】
[0071]角度修正モジュール１３８については、以下でより詳細に説明される。しかしながらここでは、この角度修正モジュール１３８は、温度信号１３６ａ、磁界信号１１０ａ、未修正角度値１１８ａ及び修正係数１４０ａに応答して角度誤差値１３８ａを生成する、としておくことで十分としておく。
【００５３】
[0072]また、磁界センサ１００は、それぞれ修正ｘ−ｙ角度値１２６ａを受け取るように結合された回転速度モジュール１３０及び／又は回転方向モジュール１３２を同じく含むことができる。修正ｘ−ｙ角度値１２６ａは変化し得ること、したがって磁石１４４が回転すると、回転磁界を表すことができることが理解されよう。
【００５４】
[0073]回転速度モジュール１３０は、磁石の回転速度を示す回転速度信号すなわち値１３０ａを生成するように構成される。回転方向モジュール１３２は、磁石１４４の回転方向を示す方向信号すなわち値１３２ａを生成するように構成される。
【００５５】
[0074]出力プロトコルモジュール１３４は、修正ｘ−ｙ角度値１２６ａ、回転速度値１３０ａ及び回転方向値１３２ａを受け取るように結合される。出力プロトコルモジュール１３４は、磁石１４４によって発生させる磁界の角度を表し、磁石１４４の回転の速度を表し、また、磁石１４４の回転の方向を表す出力信号１３４ａを生成するように構成される。出力信号１３４ａは、様々な従来のフォーマット、例えばＳＰＩフォーマット、ＣＡＮフォーマット、Ｉ２Ｃフォーマット又はＭａｎｃｈｅｓｔｅｒフォーマット、あるいはＡＢＩ、ＵＶＷ又はＰＷＭなどのモータ制御出力信号フォーマットのうちの１つで提供され得る。
【００５６】
[0075]図４〜４Ｃは、５個のコンタクトを有する垂直ホール素子に対して使用され得る４つの位相電流回転すなわち裁断を表したものである。したがってこのような電流回転は、図１のＣＶＨ感知素子１２及び図３のＣＶＨ感知素子１０２内の個々の選択された垂直ホール素子に対して使用され得ることを認識されたい。また、このような電流回転は、個別の磁界感知素子、例えば図１Ａの磁界感知素子３０ａ〜３０ｈに対して同じく使用されることが可能であり、磁界感知素子３０ａ〜３０ｈは、一度に１つずつ選択され、かつ、裁断されることを同じく認識されたい。
【００５７】
[0076]次に図４を参照すると、図３のＣＶＨ感知素子１０２の垂直ホール素子２００は、５個の垂直ホール素子コンタクト、すなわちそれぞれ第１、第２、第３、第４及び第５の垂直ホール素子コンタクト２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ、２０２ｅからなっている。第１の裁断すなわち電流回転位相では、図３の電流源１０３と同じ電流源又は同様の電流源であってもよい電流源２０８は、それぞれ第１の垂直ホール素子及び第５の垂直ホール素子コンタクト２０２ａ、２０２ｅに結合されることが可能であり、これらの垂直ホール素子コンタクトは１つに結合され、また、総電流Ｉを提供することができ、電流の半分であるＩ／２は第１の垂直ホール素子コンタクト２０２ａへ流れ、また、電流の半分であるＩ／２は第５の垂直ホール素子コンタクト２０２ｅへ流れる。第３の垂直ホール素子コンタクト２０２ｃは、電圧基準２１０、例えば接地に結合される。電流源２０８からの電流は、鎖線で示されているように、それぞれ第１の垂直ホール素子コンタクト及び第５の垂直ホール素子コンタクト２０２ａ、２０２ｅから、ＣＶＨ感知素子２００の基板２０６を介して（例えば基板上のエピタキシャル層を介して）第３の垂直ホール素子コンタクト２０２ｃへ流れる。
【００５８】
[0077]外部磁界に応答する信号Ｖｍは、それぞれ第２の垂直ホール素子コンタクト２０２ｂと第４の垂直ホール素子コンタクト２０２ｄの間に得られる。したがって第１の電流回転位相では、図３の電流回転スイッチ１０５は、第２の垂直ホール素子コンタクト及び第４の垂直ホール素子コンタクト２０２ｂ、２０２ｄを選択して出力信号１０５ａを提供することができ、また、これらのコンタクトが図３の電流源１０３に結合されると、それぞれ第１の垂直ホール素子コンタクト、第５の垂直ホール素子コンタクト及び第３の垂直ホール素子コンタクト２０２ａ、２０２ｅ、２０２ｃを選択することができる。以下で説明される他の電流回転位相の間の結合については明らかであろう。
【００５９】
[0078]次に、図４と同様の要素は同様の参照指示で示されている図４Ａを参照すると、ＣＶＨ感知素子１０２の同じ垂直ホール素子２００（同じ５個の垂直ホール素子コンタクト）の第２の電流回転位相では、図３の電流回転スイッチ１０５によって結合が変更される。第２の位相では、電流源２０８は第３の垂直ホール素子コンタクト２０２ｃに結合され、また、それぞれ第１の垂直ホール素子コンタクト及び第５の垂直ホール素子コンタクト２０２ａ、２０２ｅが１つに結合され、かつ、基準電圧２１０に結合される。したがって電流は、基板２０６を介して、図４に示されている方向とは逆方向に流れる。
【００６０】
[0079]図４の場合と同様、外部磁界に応答する信号Ｖｍは、それぞれ第２の垂直ホール素子コンタクト２０２ｂと第４の垂直ホール素子コンタクト２０２ｄの間に得られる。図４Ａの信号Ｖｍは図４の信号Ｖｍと同様である。しかしながら信号内のオフセット電圧は異なっていてもよく、例えば符号が異なっていてもよい。
【００６１】
[0080]次に、図４及び４Ａと同様の要素は同様の参照指示で示されている図４Ｂを参照すると、ＣＶＨ感知素子１０２の同じ垂直ホール素子２００（同じ５個の垂直ホール素子コンタクト）に対する第３の電流回転位相では、電流回転スイッチ１０５によって結合が再び変更される。第３の位相では、電流源２０８は第２の垂直ホール素子コンタクト２０２ｂに結合され、また、第４の垂直ホール素子コンタクト２０２ｄが基準電圧２１０に結合される。したがって電流は、第２の垂直ホール素子コンタクト２０２ｂから基板２０６を介して第４の垂直ホール素子コンタクト２０２ｄへ流れる。
【００６２】
[0081]それぞれ第１の垂直ホール素子コンタクト及び第５の垂直ホール素子コンタクト２０２ａ、２０２ｅは１つに結合される。電流の一部は、第２の垂直ホール素子コンタクト２０２ｂから基板２０６を介して第１の垂直ホール素子コンタクト２０２ａへ同じく流れ、また、相互結合を介して第５の垂直ホール素子コンタクト２０２ｅへ同じく流れる。また、電流の一部は、第５の垂直ホール素子コンタクト２０２ｅから基板２０６を介して第４の垂直ホール素子コンタクト２０２ｄへ同じく流れる。
【００６３】
[0082]外部磁界に応答する信号Ｖｍは、第１の垂直ホール素子コンタクト２０２ａ（及び第５の垂直ホール素子コンタクト２０２ｅ）と第３の垂直ホール素子コンタクト２０２ｃの間に得られる。図４Ｂの信号Ｖｍは、図４及び４Ａの信号Ｖｍと同様である。しかしながら信号内のオフセット電圧は異なっていてもよい。
【００６４】
[0083]次に、図４〜４Ｂと同様の要素は同様の参照指示で示されている図４Ｃを参照すると、ＣＶＨ感知素子１０２の同じ垂直ホール素子２００（同じ５個の垂直ホール素子コンタクト）に対する第４の裁断位相では、電流回転スイッチ１０５によって結合が再び変更される。第４の位相では、電流は、図４Ｂに示されている方向から反転される。電流源２０８は第４の垂直ホール素子コンタクト２０２ｄに結合され、また、第２の垂直ホール素子コンタクト２０２ｂが基準電圧２１０に結合される。したがって電流は、第４の垂直ホール素子コンタクト２０２ｄから基板２０６を介して第２の垂直ホール素子コンタクト２０２ｂへ流れる。
【００６５】
[0084]それぞれ第１の垂直ホール素子コンタクト及び第５の垂直ホール素子コンタクト２０２ａ、２０２ｅは１つに結合される。電流の一部は、第４の垂直ホール素子コンタクト２０２ｄから基板２０６を介して第５の垂直ホール素子コンタクト２０２ｅへ同じく流れ、相互結合を介して第１の垂直ホール素子コンタクト２０２ａへ同じく流れる。また、電流の一部は、第１の垂直ホール素子コンタクト２０２ａから基板２０６を介して第２の垂直ホール素子コンタクト２０２ｂへ同じく流れる。
【００６６】
[0085]外部磁界に応答する信号Ｖｍは、第１の垂直ホール素子コンタクト２０２ａ（及び第５の垂直ホール素子コンタクト２０２ｅ）と第３の垂直ホール素子コンタクト２０２ｃの間に得られる。図４Ｃの信号Ｖｍは、図４〜４Ｂの信号Ｖｍと同様である。しかしながら信号内のオフセット電圧は異なっていてもよい。
【００６７】
[0086]図４〜４Ｃの裁断の４つの位相によって提供される信号Ｖｍは外部磁界に応答する。
[0087]上で説明したように、図３のシーケンススイッチ１０４の逐次動作によって、ＣＶＨ感知素子１０２内の任意の１つの垂直ホール素子に対する４つの電流回転位相を生成した後、図４〜４Ｃの電流回転構造は、図４〜４Ｃに示されている５個の垂直ホール素子コンタクトから、次の垂直ホール素子、例えば１個の垂直ホール素子コンタクト分だけオフセットされた５個の垂直ホール素子コンタクトへ移動することができ、また、４つの電流回転位相は、図３の電流回転スイッチ１０５の動作によって新しい垂直ホール素子上で実施され得る。
【００６８】
[0088]しかしながらいくつかの実施形態では、図４〜４Ｃの４つの電流回転位相によって表される位相（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）のシーケンスは、様々な方法のうちの１つで変更され得る。例えばいくつかの実施形態では、（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）位相のシーケンスは、ＣＶＨ感知素子１０２内の選択された垂直ホール素子の個々の１つに対してランダムに選択され得る。いくつかの実施形態では、ランダム選択は完全にランダムであり、また、いくつかの他の実施形態では、ランダム選択は疑似ランダム選択である。いくつかの実施形態では、ランダム選択又は疑似ランダム選択は、ＣＶＨ感知素子の周りの個々の回転内であり、また、他の実施形態では、ランダム選択又は疑似ランダム選択は、ＣＶＨ感知素子の周りの複数の回転の間である。
【００６９】
[0089]いくつかの他の実施形態では、ＣＶＨ感知素子１０２内の垂直ホール素子は、垂直ホール素子の少なくとも２つのグループすなわちセットに仕切られることが可能であり、シーケンススイッチ１０４がＣＶＨ感知素子１０２の周りをシーケンスする毎に、垂直ホール素子の第１のセットは、電流回転位相の第１のシーケンス、例えばＡＢＣＤを使用し、また、垂直ホール素子の第２のセットは、電流回転位相の第２の異なるシーケンス、例えばＣＤＡＢを使用する。垂直ホール素子の少なくとも２つのセットの各々のセットには、１つ又は複数の垂直ホール素子が存在し得る。例えば、垂直ホール素子の任意の可能な数のセット、例えば垂直ホール素子の２４個のそれぞれのセットを含む、３つ、４つ、５つ、又はそれ以上のセットに対して、シーケンススイッチ１０４がＣＶＨ感知素子１０２の周りをシーケンスする毎に異なる位相シーケンスを使用する、位相シーケンスの他の変形形態も同じく可能である。
【００７０】
[0090]いくつかの実施形態では、垂直ホール素子の上で説明した異なるセットは、ＣＶＨ感知素子の周りの個々の回転内で選択される、上で説明したランダムに選択される、あるいは疑似ランダムに選択される位相シーケンスを受け取り、また、他の実施形態では、ランダム選択又は疑似ランダム選択は、ＣＶＨ感知素子の周りの複数の回転の間である。
【００７１】
[0091]したがって一般的には、ＣＶＨ感知素子１０２内の複数の垂直ホール素子の間には、電流回転位相シーケンスにおける変形形態、すなわち電流回転位相シーケンスにおける差が存在し得る。
【００７２】
[0092]図５を参照すると、図３のセンサ１００に使用するのに適したタイプの一例示的角度計算モジュール１１８が、位相検出器２２０、比例−積分（ＰＩ）コントローラ２２４及び発振器２２８を含む位相ロックループ（ＰＬＬ）の形態で提供されている。ＰＬＬ角度計算モジュール１１８は、測定磁界信号と呼ばれ得る、Ｖｉで表されている信号１１０ａ（図３）を受け取り、また、未修正ｘ−ｙ角度値と呼ばれ得る、Ｖｏで表されている角度信号１１８ａ（図３）を生成するように構成されている。角度信号１１８ａは、測定磁界信号１１０ａの位相に比例する値を有しており、したがって磁界の角度を示す。測定磁界信号１１０ａは、いくつかの実施形態では、正弦波のような形状又は実質的に正弦波の形状を有することになることが認識されよう。しかしながら他の実施形態では、測定磁界信号は、実質的に方形波の形状を有することができる。
【００７３】
[0093]図６及び６Ａに一例示的位相検出器２２０が示されており、以下で説明される。ここでは、位相検出器２２０は、測定磁界信号１１０ａに応答する第１の入力、及び帰還信号２２８ａに応答する第２の入力を有し、また、測定磁界信号１１０ａの位相と帰還信号２２８ａの位相を比較して、比較された位相の差を示す値を有する差信号２２０ａ、Ｖｄを生成するように構成される、としておくことで十分とする。
【００７４】
[0094]コントローラ２２４は、図に示されているように、差信号２２０ａを受け取るように結合されており、また、角度信号１１８ａを生成するように構成されている。コントローラ２２４は、閉ループシステムの安定性を保証するのに適した様々な形態を取ることができる。一実施形態では、コントローラ２２４は比例−積分（ＰＩ）コントローラである。図７に一例示的ＰＩコントローラ２２４が示されており、図７に関連して説明される。
【００７５】
[0095]角度信号１１８ａは発振器２２８に結合されており、詳細には帰還信号２２８ａを生成するために発振器の制御入力に結合されている。通常、帰還信号２２８ａは、差信号２２０ａを最小にする位相を有しており、あるいは言い換えると、測定磁界信号１１０ａの位相にロックされる位相を有している。発振器２２８は、帰還信号２２８ａが測定磁界信号１１０ａの周波数に関連する周波数を有することをクロック信号１２０ｃが保証するよう、発振器及び論理回路１２０に結合された分周器１１１（図３）によって提供され得るクロック信号１２０ｃにさらに応答する（例えばクロック信号周波数は、測定信号１１０ａの周波数の倍数であってもよく、詳細には測定磁界信号１１０ａの周波数の２倍を超える周波数であってもよい）。この構造の場合、ＰＬＬ角度計算モジュール１１８は、角度信号１１８ａの位相を調整して測定信号１１０ａの位相に一致させるように機能する。したがって発振器に制御入力を提供する角度信号１１８ａは、測定磁界信号の位相を示す（したがって磁界の角度を示す）値を有している。
【００７６】
[0096]発振器２２８は、図に示されているように位相蓄積器２２２、加算要素２２６及び正弦ルックアップテーブル２１８を含むことができる。発振器２２８の動作については以下で説明される。
【００７７】
[0097]一実施形態では、ＰＬＬ１１８は、信号がサンプルされたデータ信号の形態になり得るよう、デジタル回路機構及び技法を使用して実現され得る。例えば信号は、ｎ個のサンプルを含むデジタル語を含むことができる。ｎの典型的な値は１６又は３２である。しかしながらアナログ回路機構及び技法を使用することによってＰＬＬ１１８の一部又は全体が提供され得ることを認識されたい。
【００７８】
[0098]同じく図６を参照すると、図５のＰＬＬ１１８に使用するのに適したタイプの一例示的位相検出器２２０は、自動利得制御（ＡＧＣ）回路２３０、掛算器２３２及び低域通過フィルタ２３４を含む。図６Ａに一例示的ＡＧＣ回路２３０が示されている。ここでは、ＡＧＣ回路２３０は、ＡＧＣ出力信号２３０ａを比較的一定のピーク−ピーク振幅に維持するために、基準信号２３０ｂに応答して測定磁界信号１１０ａの利得を調整する、としておくことで十分とする。一例として、ＡＧＣ回路２３０の出力信号２３０ａは単位利得信号であってもよい。
【００７９】
[0099]ＡＧＣ回路２３０への入力（すなわち測定磁界信号１１０ａ）は、
ｖｉ＝Ｖｉｓｉｎ（ωＣＶＨｔ）    （１）
によって与えられ得る。
【００８０】
[0100]掛算器２３２は、ｓｉｎ（ωＣＶＨｔ）によって与えられる利得調整済み信号２３０ａを、
ｖｏ＝Ｖｏｃｏｓ（ωＣＶＨｔ−θｅ）    （２）
によって与えられ得る発振器出力信号２２８ａと掛け合わせるように動作する。
【００８１】
[0101]ωＣＶＨは測定磁界信号１１０ａの周波数であり（クロック信号１２０ｃによって表され得る）、また、θｅは測定磁界信号１１０ａの位相である。したがって掛算器２３２の出力は、以下のように積信号２３２ａである。
【００８２】
【数２】
0006530089.tif 000003
【００８３】
[0102]以下の恒等式を使用すると、
ｓｉｎ（Ａ）ｃｏｓ（Ｂ）≡０．５ｓｉｎ（Ａ−Ｂ）＋０．５ｓｉｎ（Ａ＋Ｂ）    （４）
[0103]積信号２３２ａは、
【００８４】
【数３】
0006530089.tif 000004
【００８５】
として表現され得る。
[0104]２ωＣＶＨにおける成分を除去する低域通過フィルタ２３４の動作により、差信号２２０ａは、
ｖｄ＝０．５ｓｉｎ（θｅ）≒０．５θｅ    （６）
として表現され得る。
【００８６】
[0105]これは、小さいθｅに対しては、ｓｉｎ（θｅ）＝θｅであるためである。
[0106]したがって位相検出器２２０によって提供される差信号２２０ａは、発振器出力信号２２８ａの位相と測定磁界信号１１０ａの位相の差に関連する値（例えば差の倍数）である。ＰＬＬループは、この位相の差をゼロにするように作用する。
【００８７】
[0107]低域通過フィルタ２３４を実現するための様々な回路及び技法が可能である。一例として、低域通過フィルタ２３４は第４次楕円フィルタであってもよい。
[0108]同じく図６Ａを参照すると、図６の位相検出器２２０に使用するのに適したタイプの一例示的ＡＧＣ回路２３０は、図に示されているように、測定磁界信号１１０ａ及び基準信号２３０ｂに応答して、利得調整済み単位利得信号２３０ａを生成する。図解されている実施形態では、掛算器２３８は、測定磁界信号１１０ａに帰還信号２５０ａを掛け合わせる。帰還信号２５０ａは、絶対値要素２４０を使用してＡＧＣ出力信号２３０ａの絶対値を取り、かつ、絶対値要素の出力２４０ａを低域通過フィルタ２４２でフィルタリングすることによって生成される。フィルタ出力信号２４２ａと基準信号２３０ｂの差を示す信号２４４ａは、加算要素２４４によって生成される。基準信号２３０ｂは、信号２４４ａが所望の磁界信号振幅と実際の測定磁界信号レベルの差を表すことになるよう、単位利得信号２３０ａの所望の振幅を確立するように選択された値を有している。信号２４４ａのさらなる処理は、図に示されているように、帰還信号２５０ａを生成するために比例−積分（ＰＩ）コントローラ２４６、遅延要素２４８及び利得制限要素２５０によって実施され得る。ＰＩコントローラ２４６は様々な形態を取ることができる。一例として、比例経路は利得要素ＫＰ２４６ｆを含むことができ、また、積分経路は、利得要素ＫＩ２４６ｂ、並びに加算要素２４６ｃ及び遅延要素２４６ｄによって形成される積分器を含むことができ、これらの経路は、図に示されているように加算要素２４６ｅに結合されている。
【００８８】
[0109]図７に示されている、図５のＰＬＬ１１８に使用するのに適したタイプの一例示的ＰＩコントローラ２２４は、差信号２２０ａ（図５）に応答し、また、角度信号１１８ａを生成する。図解されているＰＩコントローラ２２４は、比例信号経路２２４ａ及び積分信号経路２２４ｂの２つの並列信号経路を含む。比例経路２２４ａは、利得がＫＰである利得要素２５２を有しており、また、積分経路２２４ｂは、離散時間積分器２５８及び利得がＫＰである利得要素を有している。積分経路２２４ｂは、ここでは図に示されているように構成された遅延要素２５８及び加算要素２６０の形態の積分器をさらに含む。比例経路２２４ａ及び積分経路２２４ｂの出力は、加算要素２５４によって加算される。角度信号１１８ａを生成するために、追加積分器２５６が加算要素２５４の出力に結合されている。磁石１４４（図３）の回転の速度が速くなると、測定磁界信号１１０ａと磁界角度の間の関係の遅れが長くなる可能性があり、積分器は、長くなった遅れの影響を打ち消すため、積分器２５６の使用は、磁界センサ１００においては望ましい。
【００８９】
[0110]利得要素２５２の利得ＫＰは、ＰＬＬ１１８の帯域幅を調整するために変化させられ得る。特定の一実施形態では、利得要素はシフト機能として実現される。この構造によれば、利得要素、したがってＰＬＬ帯域幅の外部制御が単純化され、それにより信号雑音に対する応答速度の最適化を単純化する。ループ安定性及び帯域幅最適化をさらに達成するために、図７に示されているＰＩコントローラ２２４に対する様々な代替が使用され得ることを認識されたい。
【００９０】
[0111]もう一度図５を参照すると、角度信号１１８ａは、発振器２２８への入力に結合されている。クロック信号１２０ｃは、ωＣＶＨの少なくとも２倍（すなわち測定信号１１０ａの周波数の２倍）の周波数を有している。
【００９１】
[0112]位相増分蓄積器２２２は、ωＣＶＨｔを表す出力信号２２２ａを加算要素２２６に提供し、位相増分はクロック信号１２０ｃに基づいている。したがって加算要素の出力信号２２６ａは、ωＣＶＨｔ−θｅとして表現され得る。
【００９２】
[0113]正弦ルックアップテーブル２１８は、入力信号２２６ａに応答して、Ｖｏｃｏｓ（ωＣＶＨｔ−θｅ）によって与えられる値を生成する（式（２）を参照されたい）。利得Ｖｏの値は単一として選択され、したがって位相検出器掛算器２３２（図６）への入力は、いずれも単位利得を有している。この構造は、差信号２２０ａ（図６）が信号振幅差に無関係であり、位相差のみを反映することを保証する。
【００９３】
[0114]上で言及したように、ＰＬＬ１１８は、周期Ｔ毎に測定磁界信号１１０ａのｎ個のサンプルに対して動作するデジタルサンプルデータシステムであってもよく、Ｔは、角度信号１１８ａの位相更新間の時間である。ｎの実例値は１６又は３２である。したがって一例として、動作中、発振器２２８は、磁界角度を表す１６ビット語１１８ａに応答して、測定磁界信号１１０ａの１６個のサンプルに対する位相検出器２２０による比較のために、同じく１６ビット語の形態の正弦値２２８ａを生成する。
【００９４】
[0115]同じく図８を参照すると、磁界センサ中の磁界の角度を検出する方法が図解されている。磁界センサは、磁界に応答するそれぞれの磁界感知素子出力信号を生成するように個々に構成された複数の磁界感知素子を含むように上で説明し、かつ、示したタイプの磁界センサであってもよく、磁界感知素子出力信号は、磁界の角度を示す位相を有する測定磁界信号１１０ａ（図３）を形成する。ブロック２７２で、例えば図６及び６ＡのＡＧＣ回路２３０を使用することによって実現され得る一定の振幅の正弦波信号を生成するために測定磁界信号の利得が調整され得る。
【００９５】
[0116]ブロック２７４で、位相差に比例する差信号を提供するために、利得調整済み信号の位相が発振器帰還信号の位相と比較され得る。このような位相比較は、例えば図５及び６に示されている、差信号２２０ａを生成するための位相検出器２２０を使用することによって達成され得る。
【００９６】
[0117]差信号２２０ａは、ブロック２７６で、磁界の角度に比例する値を有する角度信号１１８ａと同じ角度信号又は同様の角度信号であってもよい角度信号を提供するために、図７のＰＩコントローラと同じコントローラ又は同様のコントローラであってもよいコントローラを使用することによって処理され得る。
【００９７】
[0118]ブロック２７８で、差信号を最小にするための、一定の振幅及び位相を有する発振器帰還信号を生成するために、発振器への制御入力として角度信号が提供され得る。発振器は、図５の発振器２２８と同じ発振器又は同様の発振器であってもよい。
【００９８】
[0119]説明されている回路及び方法を使用することによって、測定磁界信号の周期全体を通して、測定磁界信号１１０ａの位相の更新（したがって磁界の角度の更新）が行われ、それにより、それ以外で想定される場合より速いリフレッシュ速度及び短い待ち時間を提供する。周期Ｔ毎に信号のｎ個のサンプルが存在するサンプルデータシステムの場合、位相更新間の時間は、ゼロ交差方法の場合のせいぜいＴ／２と比較するとＴ／ｎである。さらに、説明されている回路及び技法を使用することによって達成されるリフレッシュ速度は一定である（例えば磁界回転の速度が変化するのに応じて変化するのではなく）。高速で、かつ、一定のリフレッシュ速度は、モータコントローラなどのアプリケーションではとりわけ有利であり得る。
【００９９】
[0120]ＣＶＨ感知素子１０２の垂直ホール素子の間で異なる位相シーケンスを選択する理由については、図９に関連して以下でより十分に説明される。
[0121]次に図９を参照すると、グラフ３００は、角度の単位のスケールの水平軸、及びｘ−ｙ角度値の大きさ、例えば図３の未修正ｘ−ｙ角度値１１８ａの大きさの値の単位のスケールの垂直軸を有している。
【０１００】
[0122]線３０２は、角度誤差を有していないｘ−ｙ角度値を表している。ｘ−ｙ角度値が角度誤差を有していない場合、ｘ−ｙ角度値は、実際の角度に対して完全に線形であり、すなわちｘ−ｙ角度値は、図３の磁石１４４によって発生させる磁界の角度の完全で、かつ、真の表現であり、また、線３０２はゼロを通過している。
【０１０１】
[0123]線３０４は、ｘ−ｙ角度値によって表されるすべての角度が一定の度数だけオフセットされるよう、平均誤差又はＤＣ角度誤差のみを有するｘ−ｙ角度値を表している。線３０４はゼロを通過していない。
【０１０２】
[0124]曲線３０６は、磁石１４４によって発生させる磁界の真の角度の表現における誤差、平均誤差又はＤＣ誤差、並びに正弦波で出現する誤差を有するｘ−ｙ角度値を表している。
【０１０３】
[0125]曲線３０８は、磁石１４４によって発生させる磁界の真の角度の表現における他の誤差を有するｘ−ｙ角度値を表している。
[0126]磁界センサ１００の様々な回路特性が誤差につながり、すなわち曲線３０６、３０８によって表されるＤＣ（又は平均）角度誤差、及び曲線３０６、３０８の正弦波形状の両方につながる。これらの誤差につながる１つの要因は、図３のシーケンススイッチ１０４及び／又は電流回転スイッチ１０５によって発生するスイッチング雑音である。
【０１０４】
[0127]最初に、シーケンススイッチ１０４に関して、シーケンススイッチ１０４によって発生する電荷注入スパイク又はスイッチングスパイク（ともに雑音と呼ばれる）が、個々の連続する垂直ホール素子がＣＶＨ感知素子１０２の中で選択されるのと必ずしも厳密に同じではないことが理解されよう。シーケンススイッチ１０４によって発生する雑音が、個々の垂直ホール素子が選択されるのと同じではない場合、及び／又は温度によって変わり得る、フロントエンド増幅器１０８及びＡ／Ｄ変換器１１２の遅延の結果として、ＤＣ（又は平均）角度誤差が生成され、また、曲線３０６、３０８によって表されるような正弦波タイプの誤差が同じく生成される。正弦波誤差特性は、部分的には、シーケンススイッチによって発生する雑音がＣＶＨ感知素子１０２の周りの個々のサイクルに対して反復性であることによってもたらされることが考えられ、したがって雑音は、図２の信号５２の周波数における角度誤差周波数成分を有することになり、また、信号５２（図３の１０４ａ）に加わることになる。角度誤差周波数成分は、信号１０４ａに関して本質的に位相が固定され、したがって角度誤差の追加は、信号１０４ａの位相に応じて、加算された信号における異なる位相シフト誤差の原因になる。また、より高い調波も同じく雑音によるものであり得る。
【０１０５】
[0128]次に、電流回転スイッチ１０５に関して、電流回転スイッチ１０５によって発生する電荷注入スパイク又はスイッチングスパイク（ともに雑音と呼ばれる）が、個々の連続する垂直ホール素子がＣＶＨ感知素子１０２の中で選択されるのと必ずしも厳密に同じではないことが理解されよう。電流回転スイッチ１０５によって発生する雑音が、個々の垂直ホール素子が選択されるのと同じではない場合、及び／又は温度によって変わり得る、フロントエンド増幅器１０８及びＡ／Ｄ変換器１１２の遅延の結果として、ＤＣ（又は平均）角度誤差が生成され、また、曲線３０６、３０８によって表されるような正弦波タイプの誤差が同じく生成される。正弦波誤差特性は、部分的には、電流回転スイッチ１０５によって発生する雑音がＣＶＨ感知素子の周りの個々のサイクルに対して反復性であることによってもたらされることが考えられる。しかしながら本明細書において説明されている技法により、ＣＶＨ感知素子１０２内の垂直ホール素子の位相シーケンスは変更されることが可能であり、したがって電流回転スイッチ１０５によって発生する雑音は、ＣＶＨ感知素子の周りの個々のサイクルに対して必ずしも反復性ではなく、また、対応する角度誤差が低減される。
【０１０６】
[0129]また、他の回路特性も同じく角度誤差につながることがあり、すなわち誤差曲線３０６、３０８によって表されるＤＣ（又は平均）角度誤差、及び誤差曲線３０６、３０８の正弦波形状の両方につながる。すなわちシーケンススイッチ１０４がＣＶＨ感知素子１０２の垂直ホール素子の間を切り換える際に、また、同じく電流回転スイッチ１０５が様々な電流回転位相の間を切り換える際に、図３の二重差動増幅器１０８及び同じく図３の他の回路要素が最終値に整定する速度は誤差につながる。
【０１０７】
[0130]以下のものに限定されないがスイッチング雑音及び最終値に整定する回路要素の不足を含む、上で説明した回路特性は、以下のものに限定されないが、図３の磁界センサの温度、ＣＶＨ感知素子１０２の周りのシーケンシングの速度、磁石１４４が回転する際にＣＶＨ感知素子１０２が遭遇する磁界の最大の大きさ、及び様々な垂直ホール素子の間で選択される電流回転シーケンスを始めとする様々な要因に影響される（すなわちそれらの要因によって変化する）傾向がある。
【０１０８】
[0131]曲線３０６と３０８の相違は、同じ要因の変化、すなわち温度の変化、磁石１４４が回転する際にＣＶＨ感知素子１０２が遭遇する磁界のピーク振幅の変化又は差、ＣＶＨ感知素子１０２の周りのシーケンシングの速度の変化又は差、及びＣＶＨ感知素子１０２内の様々な垂直ホール素子の間で選択される電流回転シーケンスの変化又は差に起因する可能性がある。これらの要因の中でも温度の変化はいつでも起こり得ることが理解されよう。磁界のピーク振幅の変化は、位置の変化、すなわち図３の磁石１４４とＣＶＨ感知素子１０２の間のエアギャップの変化に影響され得る。さらに、角度誤差に対する磁界強度変化の影響は、アプリケーション構成に応じて変化し得る。例えばいわゆる「軸の端部」構成（回転するターゲットの回転の軸に沿って磁界センサが配置される）は、いわゆる「側軸」構成（回転の軸の側面に磁界センサが配置される）よりも影響されにくいと思われる。
【０１０９】
[0132]また、磁界のピーク振幅の変化は、機械的考慮事項、例えば磁石１４４が回転する軸受又は軸の摩耗にも同じく影響され得る。しかしながらシーケンシング速度の変化及び電流回転シーケンスの変化は固定されることが可能であり、また、磁界センサ１００の異なるアプリケーションに対してのみ変更され得る。
【０１１０】
[0133]一般に、優位を占める角度誤差周波数成分は、信号５２（すなわち１０４ａ又は１０５ａ）の周波数の第１の調波及び第２の調波で生じることが確認されている。曲線３０６、３０８は、信号５２（１０４ａ）の周波数の第１の調波及び第２の調波によって占有される角度誤差関数を表している。
【０１１１】
[0134]図３の角度誤差修正モジュール１３８は、角度誤差修正モジュール１３８が曲線３０６、３０８によって表される角度誤差に対する少なくとも温度要因及び磁界要因に応じて適用する角度誤差修正に変更を加えるように構成されている。また、いくつかの実施形態では、角度誤差修正モジュール１３８は、曲線３０６と３０８の差につながる他の上で説明した要因のうちの１つ又は複数に応じて角度誤差修正に変更を加えるように同じく構成される。
【０１１２】
[0135]本明細書において説明されているように、曲線３０６、３０８によって表され、また、未修正角度値１１８ａ（図３）に含まれている角度誤差は、それぞれ上記要因に影響される第１の角度誤差と呼ばれている。ピーク−ピーク変化が誤差曲線３０６、３０８よりも小さい他の角度誤差曲線（図示せず）は、第１の角度誤差より小さく、また、修正角度値１２６ａ（図３）に含まれている第２の角度誤差を表す。
【０１１３】
[0136]数学的には、曲線３０６、３０８によって表される角度誤差は、
【０１１４】
【数４】
0006530089.tif 000005
【０１１５】
として表され得る。
[0137]上式で、
【０１１６】
【数５】
0006530089.tif 000006
【０１１７】
Ｔ＝温度センサ１３６によって測定された温度
ｄｃＴ＝温度Ｔの関数であるＤＣ角度誤差
ｈ１ａＴ＝温度Ｔの関数である、誤差の第１の調波成分の振幅
ｈ１ｐＴ＝温度Ｔの関数である、第１の調波成分の位相
ｈ２ａＴ＝温度Ｔの関数である、誤差の第２の調波成分の振幅
ｈ２ｐＴ＝温度Ｔの関数である、第２の調波成分の位相
Ｂ０＝温度Ｔの関数である公称磁界強度
Ｂ＝測定された磁界強度
θ＝未修正磁界角度値（図３の信号１１８ａ）
である。
【０１１８】
[0138]温度（Ｔ）の関数としての公称磁界強度（Ｂ０）は、以下のように表され得る。
【０１１９】
【数６】
0006530089.tif 000007
【０１２０】
[0139]上式で、
Ｔｒｏｏｍ＝室温（公称２５℃）
Ｔｈｏｔ＝熱い温度（１２５℃又は１５０℃など）
Ｂｒｏｏｍ＝室温で測定された磁界強度
Ｂｈｏｔ＝熱い温度で測定された磁界強度
である。
【０１２１】
[0140]式（７）の誤差表現は、第１の調波振幅の修正及び第２の調波誤差成分の修正としてＢ０／Ｂを利用しているが、Ｂ０／Ｂの平方根などの他の修正係数を使用することによって角度誤差がモデル化され得ることは認識されよう。さらに、角度誤差に影響を及ぼす、温度（Ｔ）以外の上で説明した他の要因、及びＣＶＨ感知素子１０２が遭遇する、磁石１４４によって発生させる磁界（Ｂ）のピーク振幅は、式（７）には考慮されていない。すなわちＣＶＨ感知素子１０２の周りのシーケンシングの速度は考慮されておらず、また、電流回転シーケンス選択モジュール１１９によって生成される電流回転位相シーケンスは、上記表現式には考慮されていない。
【０１２２】
[0141]図３の角度誤差修正モジュール１３８は、ＥＥＰＲＯＭ１４０に記憶されているプログラム可能修正係数１４０ａを使用して、式（７）と同じ表現式又は同様の表現式を評価することができ、それにより角度誤差値１３８ａを生成することができることについては、図１０〜１０Ｃに関連して以下で説明される。したがってＥＥＰＲＯＭ１４０は、上記式（７）と関連する複数の修正係数又は値を記憶するように構成され得る。いくつかの実施形態では、記憶される修正係数値は、例えば制御信号１４２（図３）によって係数テーブルＥＥＰＲＯＭ１４０の中にプログラムされ得る。
【０１２３】
[0142]図３に関連して上で説明したように、結合モジュール１２６は、温度及び磁界強度に依存する角度誤差値１３８ａ（すなわち式（１）による予測誤差）と未修正ｘ−ｙ角度値１１８ａを結合して、より正確で、かつ、未修正ｘ−ｙ角度値１１８ａの第１の誤差より小さい（すなわち第２の）誤差を有する修正ｘ−ｙ角度値１２６ａを生成するように動作することができる。したがって未修正角度値１１８ａの各々に対して、式（７）に従って計算された予測誤差
【０１２４】
【数７】
0006530089.tif 000008
【０１２５】
が感知された（すなわち測定された）角度（すなわち図３の未修正ｘ−ｙ角度値１１８ａ）からデジタル方式で減算され得る（又は追加される）か、さもなければ数学的に結合され得る。
【０１２６】
[0143]電流回転位相シーケンスの変化については上で説明されている。電流回転位相シーケンスの変化の適切な選択及び角度誤差修正モジュール１３８の使用には、いずれも、曲線３０６、３０８によって表される角度誤差の大きさを小さくする傾向があることを認識されたい。２つの技法を個別に、又は共に使用することによって、磁界センサ１００の角度誤差の低減が達成され得ることを認識されたい。
【０１２７】
[0144]次に図１０を参照すると、修正磁界角度値１２６ａを生成するためのプロセス３２０は、修正係数を生成し、かつ、記憶するステップ３２４を含む。修正係数を生成し、かつ、記憶するステップは、通常、磁界センサ１００を製造している間に実施され、室温（Ｔ０）及び１２５℃又は１５０℃などの「熱い」温度（Ｔｈｏｔ）などの２つ又はそれ以上の温度で磁界角度を測定するステップを含むことができる。このような測定の実施に際しては、既知の磁界角度及び磁界強度が使用される。
【０１２８】
[0145]これらの個々の角度測定により、式（７）の形態で表現され得る、したがってＤＣ成分、第１の調波振幅成分、第１の調波位相成分、第２の調波振幅成分及び第２の調波位相成分を含む誤差成分を含む測定角度値（θ）が得られる。一実施形態では、ＥＥＰＲＯＭ１４０に記憶される修正係数値は、説明されるように、温度に基づくそれぞれの対応する目盛係数（すなわちｄｃ、ｈ１ａ、ｈ１ｐ、ｈ２ａ、ｈ２ｐ）と共に、室温におけるこれらの個々の誤差成分の値である（すなわちｄｃ０、ｈ１ａ０、ｈ１ｐ０、ｈ２ａ０、ｈ２ｐ０）である。ここでは、これらの修正係数は、式（７）の誤差項（ｄｃＴ、ｈ１ａＴ、ｈ１ｐＴ、ｈ２ａＴ、ｈ２ｐＴ）を評価するために修正モジュール１３８によって使用される、としておくことで十分とする。単純にするために、目盛係数修正係数（すなわちｄｃ、ｈ１ａ、ｈ１ｐ、ｈ２ａ、ｈ２ｐ）は、製造中に生成され、かつ、記憶されるが（図１０のブロック３２４で）、これらの修正係数については、図１０Ｃに関連して以下でさらに説明される。他の実施形態では、ＥＥＰＲＯＭに記憶される値は、室温及び熱い温度の両方における個々の誤差成分であってもよいことが認識されよう。
【０１２９】
[0146]ＥＥＰＲＯＭ１４０に記憶される追加修正係数は、室温における温度センサ１３６の出力部で測定される値（Ｔ０）、実際の温度（Ｔ）と室温の差を計算するために使用される温度目盛係数（Ｔｓ）、室温における磁界測値（ＭＦＯ０）、室温における磁界測値と熱い温度における磁界測値の間のオフセットを表す磁界オフセット目盛係数（ＭＦＯ）、３００Ｇなどの公称磁界強度における磁界測値（ＭＦＳ０）、及び公称磁界強度における磁界測値と１５０Ｇなどの第２の磁界強度における磁界測値の間の目盛係数を表す磁界強度目盛係数（ＭＦＳ）を含むことができる。温度目盛係数（Ｔｓ）は、室温及び熱い温度におけるセンサ読値を記録し、測定された温度変化を既知の温度変化に修正するための目盛係数を生成することによって計算される。磁界オフセット目盛係数修正係数（ＭＦＯ）及び磁界強度目盛係数修正係数（ＭＦＳ）は、製造中に生成され、かつ、記憶されるが（図１０のブロック３２４で）、これらの修正係数については、図１０Ｃに関連して以下でさらに説明される。
【０１３０】
[0147]動作中、磁界センサ１００は、未修正角度値１１８ａを生成し（ブロック３２６）、この未修正角度値１１８ａは、磁界の測定をトリガし（ブロック３２８）、また、温度の測定をトリガする（ブロック３３２）。ブロック３２６で磁界強度が測定され、また、図１０Ａに関連してさらに説明されるように、信号１１０ａの形態で角度誤差修正モジュール１３８に提供される。温度センサ１３６によって周囲温度が測定され、また、図１０Ｂに関連してさらに説明されるように、ブロック３３２で、信号１３６ａの形態で角度誤差修正モジュール１３８に提供される。一実施形態では、温度は、４ミリ秒程度毎に測定され、かつ、更新され得る。
【０１３１】
[0148]ブロック３３６で、角度計算モジュール１１８（図３）によって磁界角度θが計算され、また、信号１１８ａの形態の未修正角度値が正弦ルックアップテーブル１４８に提供される。正弦ルックアップテーブル１４８は、上記式（７）の評価に使用するために、角度誤差修正モジュール１３８にそれぞれ第１の調波正弦値及び第２の調波正弦値１４８ａ、１４８ｂを提供することができる。磁界角度θは、ブロック３２６で測定された磁界強度の連続サンプルから誘導される。一例として、磁界角度は、上で説明したＰＬＬ１１８（図５）及び関連する技法を使用することによって誘導され得る。別法としては、磁界角度は、ゼロ振幅交差に対してサンプルを解析することによって誘導され得る。磁界強度は、ブロック３２８で、より長い時間期間、例えば６４個のサンプルにわたって誘導され得る。ブロックの特定の順序及び図１０〜１０Ｃの流れ図に図解されているブロックを処理する頻度は変更され得ることが認識されよう。
【０１３２】
[0149]ブロック３４０で、角度誤差修正モジュール１３８は、図１０Ｃに関連してさらに説明されるように式（７）を評価し、それに引き続いて、矢印３４８によって図解されているように、角度測定及び修正プロセスが反復され得る。
【０１３３】
[0150]同じく図１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃを参照すると、それぞれブロック３２８、３３２及び３４０を実施するための実例プロセスが示されている。図１０Ａでは、ブロック３５０でフィルタ信号（ＨＰＳＡＭＰ）１１０ａ（図３）のサンプルを蓄積することによって磁界強度が更新され、それに引き続いてブロック３５４で、蓄積されたサンプルが低域通過フィルタ２４２（図６Ａ）などによってフィルタリングされる。より詳細には、Ｎ個のサンプルが処理されるまで、入力信号１１０ａの絶対値が絶対値要素２４０（図６Ａ）によって蓄積される。典型的なアプリケーションでは、周期毎に１６個のサンプルが存在し、また、蓄積は８周期にわたって実施され、すなわちＮ＝１６＊８＝１２８である。サンプルの絶対値のこの蓄積は、ブロック３５４によって表されているように、シンク低域通過デシメーション（ｓｉｎｃ  ｌｏｗｐａｓｓ  ｄｅｃｉｍａｔｉｏｎ）が後続する全波整流器と等価である。
【０１３４】
[0151]ブロック３５８〜３７８によって図解されているプロセスは、次に図１０Ｃで角度誤差値を計算するために使用される磁界強度比項（ＦＲＡＴＩＯ）を生成するために使用され得る。上記式（８）の文脈では、項Ｂ０／Ｂは、このような項が異なる方法で計算されるにもかかわらずＦＲＡＴＩＯと等価であることが認識されよう。詳細には、式（８）の項Ｂ０／Ｂは、温度に対して調整された公称磁界強度を表す値Ｂ０を使用しており、ＦＲＡＴＩＯ項は、温度変化及び磁界強度変化による変化を考慮するための、測定された磁界強度に対する調整を表している。
【０１３５】
[0152]ブロック３５８で、蓄積され、かつ、フィルタリングされた磁界強度と公称磁界強度（３００ガウスなどの）の間のオフセットＭＦＯＴが、温度の関数として、また、ＴＤＥＬＴＡ、ＭＦＯ０及びＭＦＯを含むデータ３６０に応答して以下のように計算される。
【０１３６】
ＭＦＯＴ＝ＦＳＬＰ−（ＭＦＯ０＋（ＴＤＥＬＴＡ）（ＭＦＯ））    （９）
[0153]上式で、
ＦＳＬＰ＝ブロック３５４からのフィルタリングされた磁界強度
ＭＦＯ０＝室温で測定され、かつ、ＥＥＰＲＯＭ１４０に記憶された公称磁界強度
ＭＦＯ＝ＥＥＰＲＯＭに記憶された、室温における公称磁界測値と熱い温度における公称磁界測値の間のオフセットを表す磁界オフセット目盛係数
ＴＤＥＬＴＡ＝図１０Ｂに関連して以下でさらに説明される、測定された温度（Ｔ）と室温測値（Ｔ０）の間のスケール化された差
である。
【０１３７】
[0154]ブロック３６２で、ＴＤＥＬＴＡ、ＭＦＳ０及びＭＦＳを含むデータ３６２に応答して、磁界強度に対するオフセットのための温度の関数としての目盛係数ＭＦＳＴが以下のように計算される。
【０１３８】
ＭＦＳＴ＝ＭＦＳ０＋（ＴＤＥＬＴＡ）（ＭＦＳ）    （１０）
[0155]上式では、
ＭＦＳ０＝理想的な差に対する、２つの印加された磁界の測定された差の比として計算された、室温における磁界強度の変化に対する測定された目盛係数である。典型的な磁界強度は３００Ｇ及び１５０Ｇである。
【０１３９】
ＭＦＳ＝磁界強度変化に対する温度目盛係数。ＭＦＳは、ＭＦＳ０と同様の方法で、室温及び熱い温度などの２つの温度においてのみ、以下のように計算される。
【０１４０】
【数８】
0006530089.tif 000009
【０１４１】
[0156]ブロック３６６で、式（６）によって実例で示されているように、磁界強度（ＦＳ）がガウス単位で計算され、それに引き続いてブロック３７０で磁界強度が記憶される。
【０１４２】
ＦＳ＝３００＋（ＭＦＯＴ／ＭＦＳＴ）    （１２）
[0157]ブロック３７４で、式（１２）によって計算された磁界強度ＦＳに対する、３００Ｇなどの公称磁界強度の比として磁界強度比ＦＲＡＴＩＯが計算され、それに引き続いてステップ３７８で磁界強度比ＦＲＡＴＩＯが記憶される。
【０１４３】
[0158]同じく図１０Ｂを参照すると、温度を測定し、かつ、記憶するためのプロセス３３２が図解されている。ステップ４００で、データ４０２、すなわち図に示されているように測定された温度値（Ｔ）、室温（Ｔ０）に対応する温度値及び温度目盛係数ＴＳに応答して温度デルタＴＤＥＬＴＡが計算される。ステップ４０４で、図に示されているようにケルビン単位の温度ＴＫＥＬＶＩＮが計算される。ステップ４０８で、温度デルタＴＤＥＬＴＡが−７５℃より低いか、あるいは１５０℃より高いことが決定されると、ステップ４１６で誤差状態が示され、かつ、ＴＫＥＬＶＩＮ及びＴＤＥＬＴＡのその前の値が保持される。さもなければ図に示されているようにステップ４１６で、ケルビン単位の新しい温度値ＴＫＥＬＶＩＮ及び温度デルタＴＤＥＬＴＡが記憶される。
【０１４４】
[0159]同じく図１０Ｃを参照すると、角度誤差値
【０１４５】
【数９】
0006530089.tif 000010
【０１４６】
を計算するためのプロセス３４０が図解されている。ブロック４３０で、データ４３２、すなわちＴＤＥＬＴＡ、ｈ１ａ０及びｈ１ａに応答して、温度の関数としての第１の調波振幅ｈ１ａＴが以下の式（１３）に従って計算される。
【０１４７】
ｈ１ａＴ＝ｈ１ａ（ＴＤＥＬＴＡ）＋ｈ１ａ０    （１３）
[0160]上式で、
ｈ１ａ０＝室温で測定され、かつ、ＥＥＰＲＯＭ１４０に記憶された第１の調波振幅
ｈ１ａ＝ＥＥＰＲＯＭに記憶された第１の調波振幅目盛係数
である。
【０１４８】
[0161]第１の調波振幅目盛係数ｈ１ａは、式（１４）によって実例で示されているように計算され得る。
【０１４９】
【数１０】
0006530089.tif 000011
【０１５０】
[0162]上式で、
ｈ１ａ０＝ステップ３２４でＥＥＰＲＯＭ１４０に記憶された、室温における第１の調波振幅
ｈ１ａｈｏｔ＝熱い温度における第１の調波振幅
である。
【０１５１】
[0163]残りの調波振幅及び目盛係数ｈ１ｐ、ｈ２ａ、ｈ２ｐ（以下で説明されるように使用される）は、第１の調波振幅目盛係数ｈ１ａと同じ一般的な方法で計算され得るが、対応する調波振幅及び位相測値は適切に置き換えられることが認識されよう。
【０１５２】
[0164]第１の調波振幅は、図１０Ａに従って計算され得るため（ブロック４３４）、磁界目盛係数又はＦＲＡＴＩＯによってスケール化される。
[0165]ブロック４３８で、データ４４０、すなわちＴＤＥＬＴＡ、ｈ１ｐ０及びｈ１ｐに応答して、温度の関数としての第１の調波位相ｈ１ｐＴが以下の式（１５）に従って計算される。
【０１５３】
ｈ１ｐＴ＝ｈ１ｐ（ＴＤＥＬＴＡ）＋ｈ１ｐ０    （１５）
[0166]上式で、
ｈ１ｐ０＝室温で測定され、かつ、ＥＥＰＲＯＭ１４０に記憶された第２の調波位相
ｈ１ｐ＝ＥＥＰＲＯＭに記憶された、上で説明したように計算された第２の調波位相目盛係数
である。
【０１５４】
[0167]ブロック４４２で、未修正角度値θに基づく正弦項１４８ａ、４３４で計算された第１の調波振幅ｈ１ａＴ、及び４３８で計算された第１の調波位相ｈ１ｐＴを含むデータ４４４に応答して、式（７）の第１の調波誤差成分が図に示されているように計算される。
【０１５５】
[0168]ブロック４４６で、データ４４８、すなわちＴＤＥＬＴＡ、ｈ２ａ０及びｈ２ａに応答して、温度の関数としての第２の調波振幅ｈ２ａＴが以下の式（１６）に従って計算される。
【０１５６】
ｈ２ａＴ＝ｈ２ａ（ＴＤＥＬＴＡ）＋ｈ２ａ０    （１６）
[0169]上式で、
ｈ２ａ０＝室温で測定され、かつ、ＥＥＰＲＯＭ１４０に記憶された第２の調波振幅
ｈ２ａ＝ＥＥＰＲＯＭに記憶された、上で説明したように計算された第２の調波振幅目盛係数
である。
【０１５７】
[0170]４５０に示されているように、第２の調波振幅は、図１０Ａに従って計算され得るため、磁界強度比ＦＲＡＴＩＯによってスケール化される。
[0171]ブロック４５４で、データ４５６、すなわちＴＤＥＬＴＡ、ｈ２ｐ０及びｈ２ｐに応答して、温度の関数としての第２の調波位相ｈ２ｐＴが以下の式（１７）に従って計算される。
【０１５８】
ｈ２ｐＴ＝ｈ２ｐ（ＴＤＥＬＴＡ）＋ｈ２ｐ０    （１７）
[0172]上式で、
ｈ２ｐ０＝室温で測定され、かつ、ＥＥＰＲＯＭ１４０に記憶された第２の調波位相
ｈ２ｐ＝ＥＥＰＲＯＭに記憶された、上で説明したように計算された第２の調波位相目盛係数
である。
【０１５９】
[0173]ブロック４５８で、未修正角度θに基づく正弦項１４８ｂ、４５０で計算された第２の調波振幅ｈ２ａＴ、及び４５４で計算された第２の調波位相ｈ２ｐＴを含むデータ４６０に応答して、式（７）の第２の調波誤差成分が図に示されているように計算される。
【０１６０】
[0174]ブロック４６２で、ＴＤＥＬＴＡ、ｄｃ０及びｄｃを含むデータ４６４に応答して、温度の関数としての平均角度誤差又はＤＣ角度誤差ｄｃＴが以下のように式（１８）に従って計算される。
【０１６１】
ｄｃＴ＝ｄｃ（ＴＤＥＬＴＡ）＋ｄｃ０    （１８）
[0175]上式で、
ｄｃ０＝ステップ３２４でＥＥＰＲＯＭ１４０に記憶された、室温におけるＤＣ誤差成分
ｄｃ＝ＥＥＰＲＯＭに記憶された、製造中に以下のように計算された目盛係数
【０１６２】
【数１１】
0006530089.tif 000012
【０１６３】
である。
[0176]上式で、
ｄｃｈｏｔ＝熱い温度におけるＤＣ誤差成分
である。
【０１６４】
[0177]ステップ４６６で、ステップ４６２で計算されたｄｃ誤差成分、ステップ４４２で計算された第１の調波誤差成分、及びステップ４５８で計算された第２の調波誤差成分を含む誤差成分を加えることによって角度誤差値
【０１６５】
【数１２】
0006530089.tif 000013
【０１６６】
（式（７））が計算され、また、未修正角度値θから角度誤差値
【０１６７】
【数１３】
0006530089.tif 000014
【０１６８】
を減算することによって修正角度値１２６ａが計算される。ステップ４７０で修正角度値１２６ａが記憶される。ブロック４６６は、図１０Ｃには、角度誤差修正モジュール１３８によって角度誤差値
【０１６９】
【数１４】
0006530089.tif 000015
【０１７０】
を計算するためのプロセス３４０の一部として示されているが、この操作は、別法としては図３に図解されているように、角度誤差修正モジュールの外部の結合モジュール１２６によって実施され得ることが認識されよう。
【０１７１】
[0178]角度誤差のＤＣ成分の値、角度誤差の第１の調波の振幅及び位相値、角度誤差の第２の調波の振幅及び位相値、及び関連する目盛係数を表す修正係数が説明されているが、他の実施形態では、もっと少ない、もっと多い、あるいは異なる修正係数が記憶され、かつ、使用され得る。例えば式（７）を適切に拡張することにより、例えばさらに高い調波を表す修正係数が記憶され、かつ、使用され得る。
【０１７２】
[0179]角度誤差修正モジュール１３８は、温度センサ１３６から温度信号１３６ａを受け取るように結合され、また、磁界センサ１００の温度を表すデジタル信号である変換信号を生成するように構成されたアナログ−デジタル変換器を含むことができる。いくつかの実施形態では、角度誤差修正モジュール１３８は、任意選択で、デジタル温度信号を受け取るように結合され、また、そのデジタル温度信号が温度の変化を表しているかどうか、あるいは温度が変化していないことを表しているかどうかを識別するように構成された温度変化検出モジュールを含むことができる。温度変化検出モジュールは、温度の変化を同じく示し、あるいは温度が変化していないことを示す制御信号を生成するように構成され得る。
【０１７３】
[0180]いくつかの実施形態では、角度誤差修正モジュール１３８は、修正対電流回転シーケンスモジュール又は修正対シーケンス速度モジュールのうちの１つ又は複数を含むことができる。例えばクロック信号１２０ｂ（図３）に応答して、修正対電流回転シーケンスモジュールは、ｘ−ｙ角度誤差値１３８ａをさらに改善するために適用され得る電流回転位相シーケンスグループの選択されたシーケンスに関連する修正係数を識別するように構成され、及び／又は図３のＣＶＨ感知素子１０２内の垂直ホール素子がシーケンスされる速度に関連する修正係数を識別するように構成され、その修正係数は、ｘ−ｙ角度誤差値１３８ａをさらに改善するために適用され得る。
【０１７４】
[0181]いくつかの実施形態では、ユーザは、選択されたタイプの表現式を角度誤差修正モジュール１３８内で使用するように図３の磁界センサ１００をプログラムすることができる。したがっていくつかの実施形態では、磁界センサ１００は式（７）を使用し、また、他の実施形態では、磁界センサは異なる角度誤差表現式を使用する。
【０１７５】
[0182]ＣＶＨ感知素子１０２に関して、図３に関連して上で最初に説明した電流回転位相シーケンスの変更すなわち変化の主題にもう一度戻ると、図１１〜１３は、単純な平面ホール効果素子に適用される同様の電流回転位相シーケンスの変更の利点を示している。
【０１７６】
[0183]図１１を参照すると、単純な磁界センサ４００は平面ホール効果素子４０２を含む。ホール素子４０２は、電流回転スイッチ４１２によって決定される複数の電流回転位相に応じて４つのコンタクトのうちの異なる選択された１つで電流信号４１２ａを受け取るように結合されている。電流源４１０は、電流回転スイッチ４１２に電流信号４１０ａを供給する。
【０１７７】
[0184]ホール効果素子４０２の差動出力４０２ａ、４０２ｂは、電流回転が複数の位相を介して進行する際の出力端子として４つの端子のうちの異なる１つを選択する電流回転スイッチ４０４に結合されている。
【０１７８】
[0185]４端子平面ホール素子の２つ又は４つの位相電流回転のための特定の結合は、本明細書においては示されていないが良好に理解される。電流回転が４つの位相で実施され、位相に文字のラベルを振る例を取ると、従来の構造は、同じ位相シーケンス、例えばＡＢＣＤを周期的に繰り返すことになり、位相の個々のシーケンスは、サイクル周期を有するそれぞれの電流回転サイクルで生じる。しかしながら磁界センサ４００は、電流回転スイッチ４０４、４１２に結合された電流回転及びフィルタ制御モジュール４０８を含むことができ、この電流回転及びフィルタ制御モジュール４０８は、折々に、あるいは４つの位相のセットを介したサイクル毎に位相のシーケンスを変更すなわち変化させるように構成され得る。変化は、完全にランダムであっても、あるいは疑似ランダムであってもよい。しかしながら他の構造では、この変化は、２つ又はそれ以上の電流回転位相シーケンスの間で折々に選択することができる。
【０１７９】
[0186]非制限の一例では、電流回転位相は、ＡＢＣＤ、ＢＣＤＡ、ＣＤＡＢ、ＤＡＢＣの４つのシーケンスを採用し、次にこれらを繰り返すことができる。この特定の例では、それぞれ４つの位相を有する４つの電流回転位相シーケンスのみが使用されている。しかしながら４つの電流回転位相により、４つの位相の２４個の組合せを２４個の電流回転位相シーケンスで得ることができることは理解されよう。２４個の電流回転位相シーケンスは、ランダムに選択され、疑似ランダムに選択され、あるいは周期的に選択され得る。
【０１８０】
[0187]基本的な非制限の実施形態では、２つの電流回転位相シーケンス、例えばＡＢＣＤ及びＣＤＡＢしか存在せず、また、ホール素子４０２に適用される電流回転位相シーケンスは、２つの位相シーケンスの間で折々に変更され得る。３つ以上の位相シーケンスを存在させることも可能であり、また、ホール素子４０２に適用される電流回転位相シーケンスは、３つ以上の位相シーケンスの間で折々に変更され得る。
【０１８１】
[0188]電流回転スイッチ４０４は、差動出力信号４０４ａ、４０４ｂを提供するように構成されている。フィルタ４０６は、電流回転スイッチ４０４から差動信号を受け取るように結合されており、また、差動出力信号４０６ａ、４０６ｂを提供するように構成されている。
【０１８２】
[0189]周波数領域では、本明細書においてはオフセット電流回転と呼ばれている特定のタイプの電流回転の結果、電流回転スイッチに出現する差動信号４０４ａ、４０４ｂは２つの周波数成分を有することが理解されよう。ベースバンド成分は磁界に応答し、ベースバンドに留まる。しかしながら差動信号４０４ａ、４０４ｂを有するオフセット信号成分は、電流回転が位相を介してシーケンスする周波数、すなわち裁断周波数に応じてより高い周波数へシフトされる。
【０１８３】
[0190]動作中、フィルタ４０６は、差動信号４０４ａ、４０４ｂのオフセット信号成分を除去することができ、差動出力信号４０６ａ、４０６ｂ中の磁気的に応答する信号成分のみを残す。
【０１８４】
[0191]次に図１２を参照すると、グラフ４５０は、任意の単位の周波数の単位のスケールの水平軸、及び任意の単位の振幅のスケールの垂直軸を有している。
[0192]グラフ４５０は、図１１の磁界センサ４００のような磁界センサの動作を表しているが、ホール素子４０２に適用される電流回転位相シーケンスは全く変更されていない。言い換えると、例えば位相シーケンスＡＢＣＤが変更なく何度も反復する。
【０１８５】
[0193]スペクトル線４５４は、図１１の差動信号４０４ａ、４０４ｂの磁気的に応答する信号成分を表している。スペクトル線４５８は、電流回転スイッチ４０４、４１２の電流回転動作の後の図１１の差動信号４０４ａ、４０４ｂのオフセット信号成分を表しているが、電流回転位相シーケンスは変更されていない。スペクトル線４６０は、スペクトル線４５６によって表されているオフセット信号成分の第３の調波を表している。
【０１８６】
[0194]スペクトル線４５４は、ＤＣ磁界に応答する磁界感知素子４０２を表していることが理解されよう。しかしながら磁界感知素子４０２はＡＣ磁界にも応答し得る。したがってベースバンド帯域幅４５６は、磁界感知素子４０２が磁界に応答した信号情報を提供することができる領域を表している。
【０１８７】
[0195]伝達関数４５２は、図１１のフィルタ４０６の特定の実施形態のうちの１つの伝達関数を表している。詳細には、伝達関数４５２は、伝達関数ノッチを有するデジタルフィルタを表している。いくつかの実施形態では、ノッチがオフセット成分スペクトル線４５８、４６０と同じ位置に出現するようにフィルタ４０６を設計し、かつ、制御信号４０８ｃを使用してフィルタ４０６を制御することが有利である。したがってこのようなフィルタを使用する場合、差動出力信号４０６ａ、４０６ｂは、ベースバンド４５６内にのみ内容を有することになる。
【０１８８】
[0196]フィルタの使用には、磁界センサ４００の動作をスローダウンさせる傾向があることは認識されよう。また、通過帯域４５６は、周波数ｆｃ未満では間違いなくロールオフするため、動作帯域幅又は磁界センサ４００は制限される傾向がある。
【０１８９】
[0197]次に図１３を参照すると、グラフ５００は、任意の単位の周波数の単位のスケールの水平軸、及び任意の単位の振幅のスケールの垂直軸を有している。
[0198]グラフ５００は、電流回転位相シーケンスの変更すなわち変化を含む、磁界センサ４００のような磁界センサの動作を表している。以下の考察から、電流回転位相シーケンスの変更を使用することにより、いくつかの実施形態では、図１１のフィルタ４０６が除去され得ることが明らかになるであろう。
【０１９０】
[0199]スペクトル線５０２は、差動信号４０４ａ、４０４ｂの磁気的に応答する信号成分を表している。スペクトル線５０６は、電流回転スイッチ４０４、４１２の変化した電流回転動作の後の差動信号４０４ａ、４０４ｂのオフセット信号成分を表している。スペクトル線５０８は、スペクトル線５０６によって表されているオフセット信号成分の第３の調波を表している。
【０１９１】
[0200]スペクトル線５０２は、ＤＣ磁界に応答する磁界感知素子４０２を表していることが理解されよう。しかしながら磁界感知素子４０２はＡＣ磁界にも応答し得る。したがってベースバンド帯域幅５０４は、磁界感知素子４０２が磁界に応答した信号情報を提供することができる領域を表している。
【０１９２】
[0201]図に示されている振幅が小さい他のスペクトル線は、変化の厳密な性質に依存する電流回転位相シーケンスの変化によるものであり得る。図には示されていないが同じく振幅が小さい追加スペクトル線が存在し得る。
【０１９３】
[0202]スペクトル線５０６、５０８及びすべての他の異質のスペクトル線は、図１２のスペクトル線４５８、４６０よりはるかに小さい振幅を有していることが認識されよう。いくつかのアプリケーションでは、小さい様々な振幅のスペクトル線は、図１１のフィルタ４０６がすべてには必要とされないほど十分に小さい振幅を有している。フィルタを全く有しないことにより、より高速の磁界感知素子及び帯域幅がより広い磁界感知素子が得られる。したがっていくつかのこのような実施形態では、ベースバンド通過帯域５０４は、図に示されている帯域幅より実質的に広くすることができ、また、図１２のベースバンド通過帯域４５６より広くすることができる。いくつかの実施形態では、ベースバンド通過帯域５０４は、周波数３ｆｃをはるかに超えて拡張することができる。
【０１９４】
[0203]本明細書に記載されているすべての参考文献は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれている。
[0204]以上、本特許の主体である様々な概念、構造及び技法を例証する役割を果たしている好ましい実施形態について説明したが、当業者には、これらの概念、構造及び技法を組み込んだ他の実施形態が使用され得ることが明らかになることであろう。したがって本特許の範囲を上で説明した実施形態に限定してはならず、本特許の範囲は、以下の特許請求の範囲の主旨及び範囲によってのみ限定されるものとする。
【図１】
0006530089.tif 000016
【図１Ａ】
0006530089.tif 000017
【図２】
0006530089.tif 000018
【図３】
0006530089.tif 000019
【図４】
0006530089.tif 000020
【図４Ａ】
0006530089.tif 000021
【図４Ｂ】
0006530089.tif 000022
【図４Ｃ】
0006530089.tif 000023
【図５】
0006530089.tif 000024
【図６】
0006530089.tif 000025
【図６Ａ】
0006530089.tif 000026
【図７】
0006530089.tif 000027
【図８】
0006530089.tif 000028
【図９】
0006530089.tif 000029
【図１０】
0006530089.tif 000030
【図１０Ａ】
0006530089.tif 000031
【図１０Ｂ】
0006530089.tif 000032
【図１０Ｃ】
0006530089.tif 000033
【図１１】
0006530089.tif 000034
【図１２】
0006530089.tif 000035
【図１３】
0006530089.tif 000036