(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁界検知素子であって、前記複数の磁界検知素子の各々が、ｘ−ｙ平面における磁界に応答してそれぞれのｘ−ｙ出力信号を生成するように構成された、複数の磁界検知素子と、
前記ｘ−ｙ出力信号を受け取るように結合され、ｘ−ｙ平面における前記磁界の角度を表す補正されていないｘ−ｙ角度値を生成するように構成された角度処理回路であって、前記補正されていないｘ−ｙ角度値が、第１の角度誤差成分を含む、角度処理回路と、
前記角度処理回路に結合され、前記補正されていないｘ−ｙ角度値の誤差を示すｘ−ｙ角度誤差値を生成するように構成された角度誤差補正モジュールであって、正弦波誤差関係を使用して前記磁界の角度について正弦波の前記第１の角度誤差成分を記述するように構成されたアルゴリズムモジュールを含む、角度誤差補正モジュールと、
前記角度誤差補正モジュールに結合され、複数の正弦値を記憶するように構成された正弦参照テーブルと、
前記角度誤差補正モジュールに結合され、前記正弦波誤差関係の振幅および位相を表す複数の補正係数を記憶するように構成された係数テーブルメモリであって、前記角度誤差補正モジュールは、前記複数の正弦値のうちの選択された正弦値および前記正弦波誤差関係における前記複数の補正係数のうちの選択された補正係数を使用して、前記ｘ−ｙ角度誤差値を決定するようにさらに構成される、係数テーブルメモリと、
前記補正されていないｘ−ｙ角度値を前記ｘ−ｙ角度誤差値と組み合わせて、前記第１の角度誤差成分より小さい第２の角度誤差成分を有する補正されたｘ−ｙ角度値を生成するように構成された組合せモジュールと、
を備え、
前記複数の補正係数が、複数の温度区間のそれぞれの境界に関連付けられ、各温度区間が、温度の対によって境界され、
温度を表す温度信号を生成するように構成された温度センサを備え、前記角度誤差訂正モジュールは、
前記温度信号を表す温度値を受け取るように結合され、前記温度値が含まれる温度区間を識別するように構成された区間識別モジュールと、
前記識別された温度区間に関連付けられた複数の前記補正係数を受け取るように結合され、前記温度値を受け取るように結合され、前記温度値に従って前記補正係数の対の間を補間して複数の補間された補正係数を生成するように構成された補間モジュールと、
を備え、
前記アルゴリズムモジュールは、前記複数の補間された補正係数を受け取るように結合され、前記複数の補間された補正係数を使用してアルゴリズムを適用して前記ｘ−ｙ角度誤差値を生成するように構成される磁界センサ。
【請求項２】
前記複数の磁界検知素子は、円形縦型ホール（ＣＶＨ）素子として配置された複数の縦型ホール効果素子を含み、前記複数の縦型ホール効果素子の各々は、半導体基板の第１の主表面における共通円形注入および拡散領域の上に配置され、前記複数の縦型ホール効果素子は、前記半導体基板の前記第１の表面に平行なｘ−ｙ平面における方向成分を有する磁界に応答して、それぞれの複数のｘ−ｙ出力信号を生成するように構成され、前記ｘ−ｙ平面は、ｘ方向、および前記ｘ方向に直交するｙ方向を有し、前記複数のｘ−ｙ出力信号は、複数のサイクル周期で生成され、各サイクル周期は、前記ＣＶＨ検知素子の周りの１サイクルに対応し、前記サイクル周期は、サイクルレートで発生する、請求項１に記載の磁界センサ。
【請求項３】
前記選択された正弦値は、前記補正されていないｘ−ｙ角度値に従って選択される、請求項２に記載の磁界センサ。
【請求項４】
前記選択された正弦値は、前記補正されていないｘ−ｙ角度値に従って、および補間された位相補正係数に従って選択される、請求項２に記載の磁界センサ。
【請求項５】
前記アルゴリズムモジュールは、温度依存正弦波誤差関係を使用して、前記磁界の前記角度について正弦波の前記第１の角度誤差成分を記述するように構成され、前記複数の補正係数は、
対応する複数の異なる温度における前記正弦波誤差関係の１つまたは複数の高調波の振幅および位相を表す複数の補正係数を含む、請求項２に記載の磁界センサ。
【請求項６】
前記複数の補正係数は、前記対応する複数の異なる温度における前記正弦波誤差関係の第１および第２の高調波の振幅および位相を表す複数の補正係数をさらに含む、請求項５に記載の磁界センサ。
【請求項７】
前記複数の補正係数は、前記対応する複数の異なる温度における前記正弦波誤差関係の平均角度誤差の振幅を表す複数の補正係数をさらに含む、請求項５に記載の磁界センサ。
【請求項８】
プログラム制御値を受け取るように結合されたプログラム制御レジスタをさらに備え、前記補間モジュールは、前記プログラム制御値を表す値を受け取るように結合され、前記プログラム制御値に応答して、前記補間モジュールは、複数の正弦波誤差関係のうちから前記正弦波誤差関係を選択するように構成された、請求項５に記載の磁界センサ。
【請求項９】
プログラム制御値を受け取るように結合されたプログラム制御レジスタをさらに備え、前記補間モジュールは、前記プログラム制御値を表す値を受け取るように結合され、前記プログラム制御値に応答して、前記補間モジュールは、複数の補間タイプのうちから補間タイプを選択するように構成された、請求項２に記載の磁界センサ。
【請求項１０】
前記補間モジュールは、線形補間を生成するように構成された、請求項２に記載の磁界センサ。
【請求項１１】
前記補間モジュールは、非線形補間を生成するように構成された、請求項２に記載の磁界センサ。
【請求項１２】
前記複数の温度区間の境界は、不均等に温度間隔が空けられる、請求項２に記載の磁界センサ。
【請求項１３】
前記温度センサに結合された温度変化検出モジュールをさらに備え、前記温度変化検出モジュールは、温度の変化を検出し、温度の変化を示すまたは温度変化がないことを示す温度変化信号を生成するように構成され、前記補間モジュールは、前記温度変化モジュールに結合され、前記温度変化信号が温度の変化を示すときに前記複数の補間された補正係数を変更し、前記温度変化信号が温度変化がないことを示すときに前記複数の補間された補正係数を維持するように構成された、請求項２に記載の磁界センサ。
【請求項１４】
前記サイクルレートに関係付けられた制御信号を受け取るように結合され、前記サイクルレートに従ってサイクルレート補正値を生成するように構成された補正対レートモジュールと、
前記サイクルレート補正値を前記ｘ−ｙ角度誤差値と組み合わせて、前記第２の角度誤差成分より小さい第３の角度誤差成分を含むさらに補正されたｘ−ｙ角度値を生成するように構成された第２の組合せモジュールと、
をさらに備える、請求項２に記載の磁界センサ。
【請求項１５】
前記ＣＶＨ検知素子の電流スピンシーケンスに関係付けられた制御信号を受け取るように結合され、前記電流スピンシーケンスに従って電流スピンシーケンス補正値を生成するように構成された補正対電流スピンシーケンスモジュールと、
前記電流スピンシーケンス補正値を前記角度誤差値と組み合わせて、前記第２の角度誤差成分より小さい第３の角度誤差成分を含むさらに補正されたｘ−ｙ角度値を生成するように構成された第２の組合せモジュールと、
をさらに備える、請求項２に記載の磁界センサ。
【請求項１６】
前記磁界の振幅に関係付けられた制御信号を受け取るように結合され、前記磁界の前記振幅に従って磁界強度補正値を生成するように構成された補正対磁界強度モジュールと、
磁界強度補正値を前記角度誤差値と組み合わせて、前記第２の角度誤差成分より小さい第３の角度誤差成分を含むさらに補正されたｘ−ｙ角度値を生成するように構成された第２の組合せモジュールと、
をさらに備える、請求項２に記載の磁界センサ。
【請求項１７】
磁界センサの誤差を低減させる方法であって、
複数の磁界検知素子を提供するステップであって、前記複数の磁界検知素子の各々が、ｘ−ｙ平面における磁界に応答してそれぞれのｘ−ｙ出力信号を生成するように構成される、ステップと、
前記ｘ−ｙ出力信号を使用して、ｘ−ｙ平面における前記磁界の角度を表す補正されていないｘ−ｙ角度値を生成するステップであって、前記補正されていないｘ−ｙ角度値が、第１の角度誤差成分を含む、ステップと、
正弦波誤差関係を使用して前記磁界の角度について正弦波の前記第１の角度誤差成分を記述するステップと、
複数の正弦値を記憶するステップと、
前記正弦波誤差関係の振幅および位相を表す複数の補正係数を記憶するステップと、
前記複数の正弦値のうちの選択された正弦値および前記正弦波誤差関係における前記複数の補正係数のうちの選択された補正係数を使用して、前記ｘ−ｙ角度誤差値を決定するステップと、
前記補正されていないｘ−ｙ角度値を前記ｘ−ｙ角度誤差値と組み合わせて、前記第１の角度誤差成分より小さい第２の角度誤差成分を有する補正されたｘ−ｙ角度値を生成するステップと、
を含み、
前記複数の補正係数が、複数の温度区間のそれぞれの境界に関連付けられ、各温度区間が、温度の対によって境界され、前記ｘ−ｙ角度誤差値を生成するステップは、
温度を表す温度信号を生成するステップと、
前記温度値が含まれる温度区間を識別するステップと、
前記温度値に従って前記補正係数の対の間を補間して、複数の補間された補正係数を生成するステップと、
前記複数の補間された補正係数を使用してアルゴリズムを適用して、前記ｘ−ｙ角度誤差値を生成するステップと、
をさらに含む、方法。
【請求項１８】
前記複数の磁界検知素子は、円形縦型ホール（ＣＶＨ）素子として配置された複数の縦型ホール効果素子を含み、前記複数の縦型ホール効果素子の各々は、半導体基板の第１の主表面における共通円形注入および拡散領域の上に配置され、前記複数の縦型ホール効果素子は、前記半導体基板の前記第１の表面に平行なｘ−ｙ平面における方向成分を有する磁界に応答して、それぞれの複数のｘ−ｙ出力信号を生成するように構成され、前記ｘ−ｙ平面は、ｘ方向、および前記ｘ方向に直交するｙ方向を有し、前記複数のｘ−ｙ出力信号は、複数のサイクル周期で生成され、各サイクル周期は、前記ＣＶＨ検知素子の周りの１サイクルに対応し、前記サイクル周期は、サイクルレートで発生する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記選択された正弦値は、前記補正されていないｘ−ｙ角度値に従って選択される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記選択された正弦値は、前記補正されていないｘ−ｙ角度値に従って、および補間された位相係数に従って選択される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記アルゴリズムを適用するステップは、
温度依存正弦波誤差関係を使用して、前記磁界の前記角度について正弦波の前記第１の角度誤差成分を記述するステップを含み、前記複数の補正係数は、
対応する複数の異なる温度における前記正弦波誤差関係の１つまたは複数の高調波の振幅および位相を表す複数の補正係数を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記複数の補正係数は、前記対応する複数の異なる温度における前記正弦波誤差関係の第１および第２の高調波の振幅および位相を表す複数の補正係数をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記複数の補正係数は、前記対応する複数の異なる温度における前記正弦波誤差関係の平均角度誤差の振幅を表す複数の補正係数をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
プログラム制御値を受け取るステップと、
複数の正弦波誤差関係のうちから前記正弦波誤差関係を選択するステップと、
をさらに含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
プログラム制御値を受け取るステップと、
複数の補間タイプのうちから補間タイプを選択するステップと、
をさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
前記補間モジュールは、線形補間を生成するように構成された、請求項１８に記載の方法。
【請求項２７】
前記補間モジュールは、非線形補間を生成するように構成された、請求項１８に記載の方法。
【請求項２８】
前記複数の温度区間の境界は、不均等に温度間隔が空けられる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２９】
温度の変化を検出するステップと、
温度の変化を示すまたは温度変化がないことを示す温度変化信号を生成するステップと、
前記温度変化信号が温度の変化を示すときに前記複数の補間された補正係数を変更し、前記温度変化信号が温度変化がないことを示すときに前記複数の補間された補正係数を維持するステップと、
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項３０】
前記サイクルレートに従ってサイクルレート補正値を生成するステップと、
前記サイクルレート補正値を、前記角度誤差値および前記補正されていない角度値と組み合わせて、前記第２の角度誤差成分より小さい第３の角度誤差成分を含むさらに補正されたｘ−ｙ角度値を生成するステップと、
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項３１】
電流スピンシーケンスに従って電流スピンシーケンス補正値を生成するステップと、
前記電流スピンシーケンス補正値を前記角度誤差値と組み合わせて、前記第２の角度誤差成分より小さい第３の角度誤差成分を含むさらに補正されたｘ−ｙ角度値を生成するステップと、
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項３２】
前記磁界の振幅に従って磁界強度補正値を生成するステップと、
前記磁界強度補正値を前記角度誤差値と組み合わせて、前記第２の角度誤差成分より小さい第３の角度誤差成分を含むさらに補正されたｘ−ｙ角度値を生成するステップと、
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項３３】
プログラム制御値を受け取るように結合されたプログラム制御レジスタをさらに備え、前記補間モジュールは、前記プログラム制御値を表す値を受け取るように結合され、前記プログラム制御値に応答して、前記補間モジュールは、前記プログラム制御値に従って、複数の正弦波誤差関係のうちから前記正弦波誤差関係を選択するように構成される、請求項１に記載の磁界センサ。
【請求項３４】
プログラム制御値を受け取るステップと、
前記プログラム制御値に従って、複数の正弦波誤差関係のうちから前記正弦波誤差関係を選択するステップと、
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に磁界センサに関し、より詳細には、角度誤差が低減される対象物体の回転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】
【０００２】
磁界検知素子は、種々の用途で使用されることが可能であり、ある用途では、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。
【０００３】
プレーナホール素子および縦型ホール素子は、既知のタイプの磁界検知素子である。プレーナホール素子は、プレーナホール素子が形成された基板の表面に垂直な磁界に応答する傾向がある。縦型ホール素子は、縦型ホール素子が形成された基板の表面に平行な磁界に応答する傾向がある。
【０００４】
他のタイプの磁界検知素子が知られている。たとえば、複数の縦型磁界検知素子を含むいわゆる「円形縦型ホール」（ＣＶＨ）検知素子が知られており、これは、２００８年５月２８日に出願の「Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  ｉｎ  ａ  Ｐｌａｎｅ（面内の磁界の方向を測定する磁界センサ）」という名称のＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５６５１７に記載され、ＰＣＴ公報ＷＯ２００８／１４５６６２に英語で公開されており、これらの出願および公報は参照により全体が本明細書に組み込まれる。ＣＶＨ検知素子は、基板における共通円形注入および拡散領域にわたって配置された縦型ホール素子の円形配置である。共通円形注入および拡散領域は、半導体分離構造によって境界された基板の上の共通のエピ（エピタキシャル）領域（たとえば層）とすることができる。ＣＶＨ検知素子は、基板の面内の磁界の方向（すなわち角度）（および任意選択で強度）を検知するために使用され得る。
【０００５】
種々のパラメータが、磁界検知素子および磁界検知素子を使用する磁界センサの性能を特徴付ける。これらのパラメータは、磁気検知素子が受ける磁界の変化に応答する磁界検知素子の出力信号の変化である感度、および磁界検知素子の出力信号が磁界に正比例して変わる程度である線形性を含む。これらのパラメータはまた、磁界検知素子がゼロ磁界を受けるときにゼロ磁界を表さない磁界検知素子からの出力信号によって特徴付けられるオフセットを含む。
【０００６】
上記のＣＶＨ検知素子は、関連付けられた回路とともに、磁界の方向の角度を表す出力信号を提供するように動作可能である。したがって、後述するように、磁石が、いわゆる「対象物体」たとえばエンジン内のカムシャフト上に配設され、または別様に結合された場合、ＣＶＨ検知素子は、対象物体の回転の角度を表す出力信号を提供するために使用され得る。
【０００７】
ＣＶＨ検知素子は、磁界の角度を表す出力信号を提供することができる単一の要素、たとえば、角度センサである。たとえば、角度センサは、複数の個別縦型ホール素子または複数の磁気抵抗素子から提供され得る。磁界の角度に関連付けられた出力信号を生成する磁界検知素子は、集合的に、本明細書では「角度検知素子」と呼ばれる。
【０００８】
さらなるパラメータが、角度検知要素たとえばＣＶＨ検知素子の性能を特徴付ける可能性がある。１つのそのようなパラメータは、角度検知素子によって生成された出力信号の角度精度である。角度精度は、すべての磁界指示角度で同じ平均角度誤差と、異なる磁界角度で異なる角度誤差（すなわち非線形性誤差）との両方を有し得る。別のパラメータは、角度検知要素が磁界の角度を伝達することが可能な速度である。この速度は、磁界の角度が急速に変化し得る用途において特に重要であることは理解されよう。
【０００９】
角度検知素子を特徴付けることが可能ないくつかのパラメータは温度とともに変化する傾向があることが知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
角度検知素子からの出力信号を処理して、高い角度精度および比較的高速度を有する出力信号を提供することができる回路および技法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、角度検知素子からの出力信号を処理して、高い角度精度および比較的高速度を有する出力信号を提供することができる回路および技法を提供する。
【００１２】
一態様によれば、磁界センサが、複数の磁界検知素子を含み、複数の磁界検知素子の各々が、ｘ−ｙ平面における磁界に応答してそれぞれのｘ−ｙ出力信号を生成するように構成される。磁界センサはまた、ｘ−ｙ出力信号を受け取るように結合され、ｘ−ｙ平面における磁界の角度を表す補正されていないｘ−ｙ角度値を生成するように構成された角度処理回路を含む。補正されていないｘ−ｙ角度値が、第１の角度誤差成分を含む。磁界センサはまた、角度処理回路に結合され、補正されていないｘ−ｙ角度値の誤差を示すｘ−ｙ角度値を生成するように構成された角度誤差補正モジュールを含む。磁界センサはまた、補正されていないｘ−ｙ角度値をｘ−ｙ角度誤差値と組み合わせて、第１の角度誤差成分より小さい第２の角度誤差成分を有する補正されたｘ−ｙ角度値を生成するように構成された組合せモジュールを含む。
【００１３】
いくつかの実施形態では、上記の磁界センサは、以下の態様の１つまたは複数を任意の組合せで含むことができる。
【００１４】
いくつかの実施形態では、上記の磁界センサは、
複数の補正係数を記憶するように構成された係数テーブルメモリであって、複数の補正係数が、複数の温度区間のそれぞれの境界に関連付けられ、各温度区間が、温度の対によって境界される、係数テーブルメモリと、
温度を表す温度信号を生成するように構成された温度センサと、をさらに備え、角度誤差訂正モジュールは、
温度信号を表す温度値を受け取るように結合され、温度値が含まれる温度区間を識別するように構成された区間識別モジュールと、
識別された温度区間に関連付けられた複数の補正係数を受け取るように結合され、温度値を受け取るように結合され、温度値に従って補正係数の対の間を補間して複数の補間された補正係数を生成するように構成された補間モジュールと、
複数の補間された補正係数を受け取るように結合され、複数の補間された補正係数を使用してアルゴリズムを適用してｘ−ｙ角度誤差値を生成するように構成されたアルゴリズムモジュールと、を備える。
【００１５】
上記の磁界センサのいくつかの実施形態では、複数の磁界検知素子は、円形縦型ホール（ＣＶＨ）素子として配置された複数の縦型ホール効果素子を含み、複数の縦型ホール効果素子の各々は、半導体基板の第１の主表面における共通円形注入および拡散領域の上に配置され、複数の縦型ホール効果素子は、半導体基板の第１の表面に平行なｘ−ｙ平面における方向成分を有する磁界に応答して、それぞれの複数のｘ−ｙ出力信号を生成するように構成され、ｘ−ｙ平面は、ｘ方向、およびｘ方向に直交するｙ方向を有し、複数のｘ−ｙ出力信号は、複数のサイクル周期で生成され、各サイクル周期は、ＣＶＨ検知素子の周りの１サイクルに対応し、サイクル周期は、サイクルレートで発生する。
【００１６】
いくつかの実施形態では、上記の磁界センサは、複数の正弦値を記憶するための正弦参照テーブルをさらに備え、アルゴリズムモジュールは、複数の正弦値のうちから選択された正弦値を受け取り、選択された正弦値も使用してアルゴリズムを適用するように結合される。
【００１７】
上記の磁界センサのいくつかの実施形態では、選択された正弦値は、補正されていないｘ−ｙ角度値に従って選択される。
【００１８】
上記の磁界センサのいくつかの実施形態では、選択された正弦値は、ｘ−ｙ角度値に従って、および補間された位相係数に従って選択される。
【００１９】
上記の磁界センサのいくつかの実施形態では、角度誤差補正モジュールは、温度依存正弦波誤差関係を使用して、磁界の角度について正弦波の第１の角度誤差成分を記述するように構成され、複数の補正係数は、
対応する複数の異なる温度における正弦波誤差関係の１つまたは複数の高調波のそれぞれの大きさおよび位相を表す複数の補正係数を含む。
【００２０】
上記の磁界センサのいくつかの実施形態では、複数の補正係数は、対応する複数の異なる温度における正弦波誤差関係の第１および第２の高調波のそれぞれの大きさおよび位相を表す複数の補正係数をさらに含む。
【００２１】
上記の磁界センサのいくつかの実施形態では、複数の補正係数は、対応する複数の異なる温度における正弦波誤差関係の平均角度誤差のそれぞれの大きさを表す複数の補正係数をさらに含む。
【００２２】
いくつかの実施形態では、上記の磁界センサは、プログラム制御値を受け取るように結合されたプログラム制御レジスタをさらに含み、補間モジュールは、プログラム制御値を表す値を受け取るように結合され、プログラム制御値に応答して、補間モジュールは、複数の正弦波誤差関係のうちから正弦波誤差関係を選択するように構成される。
【００２３】
いくつかの実施形態では、上記の磁界センサは、プログラム制御値を受け取るように結合されたプログラム制御レジスタをさらに含み、補間モジュールは、プログラム制御値を表す値を受け取るように結合され、プログラム制御値に応答して、補間モジュールは、複数の補間タイプのうちから補間タイプを選択するように構成される。
【００２４】
上記の磁界センサのいくつかの実施形態では、補間モジュールは、線形補間を生成するように構成される。
【００２５】
上記の磁界センサのいくつかの実施形態では、補間モジュールは、非線形補間を生成するように構成される。
【００２６】
上記の磁界センサのいくつかの実施形態では、複数の温度区間の境界は、不均等に温度間隔が空けられる。
【００２７】
いくつかの実施形態では、上記の磁界センサは、
温度センサに結合された温度変化検出モジュールをさらに備え、温度変化検出モジュールは、温度の変化を検出し、温度の変化を示すまたは温度変化無しを示す温度変化信号を生成するように構成され、補間モジュールは、温度変化モジュールに結合され、温度変化信号が温度の変化を示すときに複数の補間された補正係数を変更し、温度変化信号が温度変化無しを示すときに複数の補間された補正係数を維持するように構成される。
【００２８】
いくつかの実施形態では、上記の磁界センサは、
サイクルレートに関係付けられた制御信号を受け取るように結合され、サイクルレートに従ってサイクルレート補正値を生成するように構成された補正対レートモジュール（correction versus rate module）と、
サイクルレート補正値をｘ−ｙ角度誤差値と組み合わせて、第２の角度誤差成分より小さい第３の角度誤差成分を含むさらに補正されたｘ−ｙ角度値を生成するように構成された第２の組合せモジュールと、をさらに含む。
【００２９】
いくつかの実施形態では、上記の磁界センサは、
ＣＶＨ検知素子の電流スピンシーケンスに関係付けられた制御信号を受け取るように結合され、電流スピンシーケンスに従って電流スピンシーケンス補正値を生成するように構成された補正対電流スピンシーケンスモジュール（correction versus current spin sequence module）と、
電流スピンシーケンス補正値を角度誤差値と組み合わせて、第２の角度誤差成分より小さい第３の角度誤差成分を含むさらに補正されたｘ−ｙ角度値を生成するように構成された第２の組合せモジュールと、をさらに含む。
【００３０】
いくつかの実施形態では、上記の磁界センサは、
磁界の大きさに関係付けられた制御信号を受け取るように結合され、磁界の大きさに従って磁界強度補正値を生成するように構成された補正対磁界強度モジュール（correction versus magnetic field strength module）と、
磁界強度補正値を角度誤差値と組み合わせて、第２の角度誤差成分より小さい第３の角度誤差成分を含むさらに補正されたｘ−ｙ角度値を生成するように構成された第２の組合せモジュールと、をさらに含む。
【００３１】
別の態様によれば、磁界センサの誤差を低減させる方法が、複数の磁界検知素子を提供するステップを含む。複数の磁界検知素子の各々が、ｘ−ｙ平面における磁界に応答してそれぞれのｘ−ｙ出力信号を生成するように構成される。この方法はまた、ｘ−ｙ出力信号を使用して、ｘ−ｙ平面における磁界の角度を表す補正されていないｘ−ｙ角度値を生成するステップを含む。補正されていないｘ−ｙ角度値は、第１の角度誤差成分を含む。この方法はまた、第１の角度誤差成分より小さい第２の角度誤差成分を有する補正されたｘ−ｙ角度値を提供するように、補正されていないｘ−ｙ角度値を補正するステップを含む。
【００３２】
いくつかの実施形態では、上記方法は、以下の態様の１つまたは複数を任意の組合せで含むことができる。
【００３３】
上記方法のいくつかの実施形態では、補正されていないｘ−ｙ角度値を補正するステップは、
複数の補正係数を記憶するステップであって、複数の補正係数が、複数の温度区間のそれぞれの境界に関連付けられ、各温度区間が、温度の対によって境界される、ステップと、
温度を表す温度信号を生成するステップと、
温度値が含まれる温度区間を識別するステップと、
温度値に従って補正係数の対の間を補間して、複数の補間された補正係数を生成するステップと、
複数の補間された補正係数を使用してアルゴリズムを適用して、ｘ−ｙ角度誤差値を生成するステップと、を含み、組み合わせるステップは、
補正されていないｘ−ｙ角度値をｘ−ｙ角度誤差値と組み合わせて、補正されたｘ−ｙ角度値を生成するステップを含む。
【００３４】
上記方法のいくつかの実施形態では、複数の磁界検知素子は、円形縦型ホール（ＣＶＨ）素子として配置された複数の縦型ホール効果素子を含み、複数の縦型ホール効果素子の各々は、半導体基板の第１の主表面における共通円形注入および拡散領域の上に配置され、複数の縦型ホール効果素子は、半導体基板の第１の表面に平行なｘ−ｙ平面における方向成分を有する磁界に応答して、それぞれの複数のｘ−ｙ出力信号を生成するように構成され、ｘ−ｙ平面は、ｘ方向、およびｘ方向に直交するｙ方向を有し、複数のｘ−ｙ出力信号は、複数のサイクル周期で生成され、各サイクル周期は、ＣＶＨ検知素子の周りの１サイクルに対応し、サイクル周期は、サイクルレートで発生する。
【００３５】
いくつかの実施形態では、上記方法は、複数の正弦値を記憶するステップをさらに含み、アルゴリズムを適用するステップは、
複数の正弦値のうちから正弦値を選択するステップと、
選択された正弦値を使用してアルゴリズムを適用するステップと、をさらに含む。
【００３６】
上記方法のいくつかの実施形態では、選択された正弦値は、補正されていないｘ−ｙ角度値に従って選択される。
【００３７】
上記方法のいくつかの実施形態では、選択された正弦値は、補正されていないｘ−ｙ角度値に従って、および補間された位相係数に従って選択される。
【００３８】
上記方法のいくつかの実施形態では、アルゴリズムを適用するステップは、
温度依存正弦波誤差関係を使用して、磁界の角度について正弦波の第１の角度誤差成分を記述するステップを含み、複数の補正係数は、
対応する複数の異なる温度における正弦波誤差関係の１つまたは複数の高調波のそれぞれの大きさおよび位相を表す複数の補正係数を含む。
【００３９】
上記方法のいくつかの実施形態では、複数の補正係数は、対応する複数の異なる温度における正弦波誤差関係の第１および第２の高調波のそれぞれの大きさおよび位相を表す複数の補正係数をさらに含む。
【００４０】
上記方法のいくつかの実施形態では、複数の補正係数は、対応する複数の異なる温度における正弦波誤差関係の平均角度誤差のそれぞれの大きさを表す複数の補正係数をさらに含む。
【００４１】
いくつかの実施形態では、上記方法は、
プログラム制御値を受け取るステップと、
複数の正弦波誤差関係のうちから正弦波誤差関係を選択するステップと、をさらに含む。
【００４２】
いくつかの実施形態では、上記方法は、
プログラム制御値を受け取るステップと、
複数の補間タイプのうちから補間タイプを選択するステップと、をさらに含む。
【００４３】
上記方法のいくつかの実施形態では、補間モジュールは、線形補間を生成するように構成される。
【００４４】
上記方法のいくつかの実施形態では、補間モジュールは、非線形補間を生成するように構成される。
【００４５】
上記方法のいくつかの実施形態では、複数の温度区間の境界は、不均等に温度間隔が空けられる。
【００４６】
いくつかの実施形態では、上記方法は、
温度の変化を検出するステップと、
温度の変化を示すまたは温度変化無しを示す温度変化信号を生成するステップと、
温度変化信号が温度の変化を示すときに複数の補間された補正係数を変更し、温度変化信号が温度変化無しを示すときに複数の補間された補正係数を維持するステップと、をさらに含む。
【００４７】
いくつかの実施形態では、上記方法は、
サイクルレートに従ってサイクルレート補正値を生成するステップと、
サイクルレート補正値を、角度誤差値および補正されていない角度値と組み合わせて、第２の角度誤差成分より小さい第３の角度誤差成分を含むさらに補正されたｘ−ｙ角度値を生成するステップと、をさらに含む。
【００４８】
いくつかの実施形態では、上記方法は、
電流スピンシーケンスに従って電流スピンシーケンス補正値を生成するステップと、
電流スピンシーケンス補正値を角度誤差値と組み合わせて、第２の角度誤差成分より小さい第３の角度誤差成分を含むさらに補正されたｘ−ｙ角度値を生成するステップと、をさらに含む。
【００４９】
いくつかの実施形態では、上記方法は、
磁界の大きさに従って磁界強度補正値を生成するステップと、
磁界強度補正値を角度誤差値と組み合わせて、第２の角度誤差成分より小さい第３の角度誤差成分を含むさらに補正されたｘ−ｙ角度値を生成するステップと、をさらに含む。
【００５０】
本発明の上記の特徴および本発明自体は、以下の図面の詳細な説明からより完全に理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、共通注入領域にわたって円形に配置された複数の縦型ホール素子を有する円形縦型ホール（ＣＶＨ）検知素子、およびＣＶＨ検知素子の近くに配設された二極磁石を示す図である。  図１Ａは、複数の磁界検知素子を示す図である。
【図２】図１のＣＶＨ検知素子によって、または図１Ａの複数の磁界検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】ＣＶＨ検知素子を有し、電流スピニングフェーズシーケンスの変動を伴うＣＶＨ検知素子内の縦型ホール素子の電流スピニングを提供するように構成された電流スピニングシーケンス選択モジュールを有し、また、角度誤差を低減させるために適用され得る角度誤差値を推定するように構成された角度誤差補正モジュールを有する、例示的な磁界センサのブロック図である。
【図４】各々が図３のＣＶＨ検知素子の縦型ホール素子の１つの動作に関連付けられた４つの電流スピニングフェーズのうちの１つに結合された場合の、図３のＣＶＨ検知素子の縦型ホール素子を示すブロック図である。
【図４Ａ】各々が図３のＣＶＨ検知素子の縦型ホール素子の１つの動作に関連付けられた４つの電流スピニングフェーズのうちの１つに結合された場合の、図３のＣＶＨ検知素子の縦型ホール素子を示すブロック図である。
【図４Ｂ】各々が図３のＣＶＨ検知素子の縦型ホール素子の１つの動作に関連付けられた４つの電流スピニングフェーズのうちの１つに結合された場合の、図３のＣＶＨ検知素子の縦型ホール素子を示すブロック図である。
【図４Ｃ】各々が図３のＣＶＨ検知素子の縦型ホール素子の１つの動作に関連付けられた４つの電流スピニングフェーズのうちの１つに結合された場合の、図３のＣＶＨ検知素子の縦型ホール素子を示すブロック図である。
【図５】図３の磁界センサの理想的および非理想的動作を示すグラフである。
【図６】図３の角度誤差補正モジュールのさらなる詳細を示すブロック図である。
【図７】単一のプレーナホール素子を有し、電流スピニングフェーズを制御するための電流スピニング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８】電流スピニングフェーズシーケンスを反復して動作させる場合の、図７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９】電流スピニングフェーズシーケンスを変えて動作させる場合の、図７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】
【００５２】
本明細書で使用される場合、用語「磁界検知素子」は、磁界を検知できる種々のタイプの電子素子を記述するのに使用される。磁界検知素子は、ホール効果素子、磁気抵抗素子、または磁気トランジスタとすることができるが、これらに限定されない。知られているように、様々なタイプのホール効果素子、たとえば、プレーナホール素子、縦型ホール素子、および円形縦型ホール（ＣＶＨ）素子がある。やはり知られているように、様々なタイプの磁気抵抗素子、たとえば、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）などの半導体磁気抵抗素子、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子、異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ）、トンネリング磁気抵抗（ＴＭＲ）素子、および磁気トンネル接合（ＭＴＪ）素子がある。磁界検知素子は、単一素子であってよく、あるいは、種々の構成、たとえば、ハーフブリッジまたはフル（ホイートストン）ブリッジで配置された２つ以上の磁界検知素子を含んでもよい。デバイスタイプおよび他の適用要件に応じて、磁界検知素子は、シリコン（Ｓｉ）もしくはゲルマニウム（Ｇｅ）のようなＩＶ族半導体材料、または、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）もしくはインジウム化合物たとえばアンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）のような化合物たとえばＩＩＩ−Ｖ族半導体材料からなるデバイスとすることができる。
【００５３】
知られているように、上記の磁界検知素子の一部には、磁界検知素子を支持する基板に平行な最大感度の軸を有する傾向があり、上記の他の磁界検知素子には、磁界検知素子を支持する基板に垂直な最大感度の軸を有する傾向があるものがある。特に、プレーナホール素子は、基板に垂直な感度の軸を有する傾向がある一方、金属ベースまたは金属磁気抵抗素子（たとえば、ＧＭＲ、ＴＭＲ、ＡＭＲ）および縦型ホール素子は、基板に平行な感度の軸を有する傾向がある。
【００５４】
本明細書で使用される場合、用語「磁界センサ」は、一般に他の回路と組み合わせて磁界検知素子を使用する回路を記述するのに使用される。磁界センサは、磁界の方向の角度を検知する角度センサ、通電導体によって伝送される電流によって生成される磁界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、通過する強磁性物品たとえば環状磁石または強磁性対象（たとえば歯車）の磁区を検知する回転検出器（磁界センサがバックバイアスもしくは他の磁石と組み合わせて使用される）、ならびに磁界の磁界密度を検知する磁界センサを含むがこれらに限定されない種々の用途で使用される。
【００５５】
複数の縦型ホール素子を有する円形縦型ホール（ＣＶＨ）素子が以下の例で説明されるが、同じまたは同様の技法および回路が、磁界の向く方向の角度、すなわち、磁石が取付けられる対象物体の回転角度を検出する様式で配置された任意のタイプの磁界検知素子に適用されることを理解されたい。
【００５６】
図１を参照すると、円形縦型ホール（ＣＶＨ）検知素子１２は、基板（図示せず）内に円形注入および拡散領域１８を含む。ＣＶＨ検知素子１２は、複数の縦型ホール素子を有し、そのうちの縦型ホール素子１２ａは、ほんの一例である。いくつかの実施形態では、共通円形注入および拡散領域１８は、半導体分離構造によって境界された基板の上の共通のエピタキシャル領域として特徴付けられ得る。
【００５７】
各縦型ホール素子は、複数のホール素子接点（たとえば、４つまたは５つの接点）、たとえば１２ａａを有する。各縦型ホール素子は、共通注入および拡散領域１８内に拡散された接点拡散領域（ピックアップ）にわたる金属接点から構成され得る。
【００５８】
たとえば５つの隣接する接点を有することができるＣＶＨ検知素子１２内の特定の縦型ホール素子（たとえば１２ａ）は、５つの接点のうちのいくつか、たとえば４つを、次の縦型ホール素子（たとえば１２ｂ）と共有することができる。したがって、次の縦型ホール素子は、前の縦型ホール素子から１つの接点だけシフトされ得る。このような１つの接点分のシフトの場合、縦型ホール素子の数は、縦型ホール素子接点の数、たとえば、３２個または６４個に等しいことは理解されよう。しかしながら、次の縦型ホール素子が前の縦型ホール素子から２つ以上の接点分シフトされることも可能であり、その場合、ＣＶＨ検知素子内に縦型ホール素子接点よりも少数の縦型ホール素子があることは理解されよう。
【００５９】
図示されるように、縦型ホール素子０の中心は、ｘ軸２０に沿って配置することができ、縦型ホール素子８の中心は、ｙ軸２２に沿って配置することができる。例示的なＣＨＶ検知素子１２では、３２個の縦型ホール素子および３２個の縦型ホール素子接点がある。しかしながら、ＣＶＨは、３２個より多数または少数の縦型ホール素子、および３２個より多数または少数の縦型ホール素子接点を有することができる。
【００６０】
いくつかの用途では、Ｓ側１４ａおよびＮ側１４ｂを有する円形磁石１４が、ＣＶＨ１２上にわたって配設され得る。円形磁石１４は、Ｎ側１４ｂからＳ側１４ａへの方向を有する磁界１６を生成する傾向があり、ここでは、ｘ軸２０に対して約４５度の方向に向けられるように示される。
【００６１】
いくつかの用途では、円形磁石１４は、回転する対象物体、たとえば、自動車ステアリングシャフトまたは自動車カムシャフトに機械的に連結され、ＣＶＨ検知素子１２に対して回転を受ける。この配置を用いると、ＣＶＨ検知素子１２は、後述される電子回路と組み合わされて、磁石１４の回転の角度、すなわち、磁石が結合される対象物体の回転の角度に関係付けられた信号を生成することができる。
【００６２】
次に図１Ａを参照すると、複数の磁界検知素子３０ａ〜３０ｈは、一般的な場合、任意のタイプの磁界検知素子とすることができる。磁界検知素子３０ａ〜３０ｈは、たとえば、各々が基板３４の表面に平行な最大応答の軸を有する個別の縦型ホール素子または個別の磁気抵抗素子であってもよい。これらの磁界検知素子は、図３および図６に関連して後述される電子回路と同じまたは同様の電子回路に結合され得る。また、磁界検知素子３０ａ〜３０ｈの近傍に配置される図１の磁石１４と同じまたは同様の磁石があってもよい。
【００６３】
次に図２を参照すると、グラフ５０は、ＣＶＨ検知素子たとえば図１のＣＶＨ検知素子１２の周りのＣＶＨ縦型ホール素子位置ｎの単位のスケールの横軸を有する。また、グラフ５０は、ミリボルトの単位の振幅のスケールの縦軸を有する。縦軸は、ＣＶＨ検知素子の接点の環について１つずつ順次に取られるＣＶＨ検知素子の複数の縦型ホール素子からの出力信号レベルを表す。
【００６４】
グラフ５０は、４５度の方向を向く図１の磁界を用いて取られるＣＶＨの複数の縦型ホール素子からの出力信号レベルを表す信号５２を含む。
【００６５】
図１を簡単に参照すると、上述のように、縦型ホール素子０はｘ軸２０に沿って中心があり、縦型ホール素子８のｙ軸２２に沿って中心がある。例示的なＣＶＨ検知素子１２では、３２個の縦型ホール素子接点、および対応する３２個の縦型ホール素子があり、各縦型ホール素子は、複数の縦型ホール素子接点、たとえば、５つの接点を有する。他の実施形態では、６４個の縦型ホール素子接点、および対応する６４個の縦型ホール素子がある。
【００６６】
図２では、正の４５度を向く磁界１６について、最大の正の信号は、図１の磁界１６に位置合わせられた位置４に中心がある縦型ホール素子によって実現され、したがって、位置４における縦型ホール素子の縦型ホール素子接点（たとえば５つの接点）間に引かれた線が磁界に直角になる。最大の負の信号は、図１の磁界１６にやはり位置合わせられた位置２０に中心がある縦型ホール素子によって実現され、したがって、位置２０における縦型ホール素子の縦型ホール素子接点（たとえば５つの接点）間に引かれた線が磁界に直角になる。
【００６７】
正弦波５４は、信号５２の理想的挙動をより明確に示すために提供される。信号５２は、縦型ホール素子オフセットに起因する変動を有し、これが出力信号の対応する変動を生じさせ、各素子についてのオフセット誤差に応じて、出力信号を正弦波５４に対して高過ぎるまたは低過ぎるようにする傾向がある。オフセット信号誤差は望ましくない。
【００６８】
図１のＣＶＨ検知素子１２の全動作および図２の信号５２の生成については、前述の２００８年５月２８日に出願の「Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  ｉｎ  ａ  Ｐｌａｎｅ（面内の磁界の方向を測定する磁界センサ）」という名称のＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５６５１７により詳細に説明されており、これはＰＣＴ公報ＷＯ２００８／１４５６６２として英語で公開されている。
【００６９】
各縦型ホール素子の接点のグループは、（本明細書では電流スピニングとも呼ばれる）チョッピングされた配置で使用され、各縦型ホール素子からチョッピングされた出力信号を生成することができる。その後、隣接する縦型ホール素子接点の新しいグループが選択可能であり（すなわち、新しい縦型ホール素子）、これは前のグループから１つの素子だけオフセットされ得る。新しいグループは、チョッピングされた配置で使用され、次のグループから別のチョッピングされた出力信号を生成することができ、以下同様である。
【００７０】
信号５２の各ステップは、チョッピングされない出力信号、すなわち、縦型ホール素子接点の１つの各グループから、すなわち、１つの各縦型ホール素子からのチョッピングされない出力信号を表す。したがって、順次に捉えられる３２個の縦型ホール素子を有するＣＶＨ検知素子に関して、電流スピニングが使用されないとき、信号５２において３２個のステップがある。しかしながら、電流スピニングが使用される実施形態に関して、信号５２の各ステップは、いくつかのサブステップ（図示せず、たとえば４つのサブステップ）から構成されることが可能であり、各サブステップは、電流スピニング「フェーズ」を示す。
【００７１】
電流スピニングおよび電流スピニングフェーズについては、図４〜図４Ｄに関連して後でより完全に説明される。
【００７２】
信号５２の位相は、ＣＶＨ検知素子１２の位置ゼロに対する図１の磁界１６の角度に関係付けられることは理解されよう。また、信号５２のピーク振幅が、一般に磁界１６の強度を表すことは理解されよう。ＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５６５１７の上述された電子回路技法、または後述される他の技法を用いて、信号５２の位相（たとえば信号５４の位相）を見出すことができ、この位相を、ＣＶＨ検知素子１２に対する図１の磁界１６の向く方向を識別するために使用することができる。
【００７３】
次に図３を参照すると、磁界センサ１００は、複数の縦型ホール素子を有するＣＶＨ検知素子１０２を含み、各縦型ホール素子は、縦型ホール素子接点のグループ（たとえば、５つの縦型ホール素子接点）を備える。いくつかの実施形態では、ＣＶＨ検知素子１０２は、図１に関連して上述されたＣＶＨ検知素子１２と同じまたは同様にすることができ、対象物体１４６に結合された二極磁石１４４の近傍に配設することができ、その磁石１４４は、図１の磁石１４と同じまたは同様にすることができる。しかしながら、いくつかの実施形態では、ＣＶＨ検知素子１０２は、図１Ａに関連して前述されたものと同じまたは同様の磁界検知素子のグループに置換され得る。
【００７４】
ＣＶＨ検知素子１０２は、シーケンススイッチ１０４に結合することができ、シーケンススイッチ１０４は、ＣＶＨ検知素子１０２の縦型ホール素子をシーケンス化して出力信号１０４ａを提供し、出力信号１０４ａは、図２のシーケンス化信号５２と同じまたは同様であり得る。
【００７５】
ＣＶＨ検知素子１０２は、電流スピニングスイッチ１０５に結合することもでき、電流スピニングスイッチ１０５は、シーケンススイッチ１０４を介してＣＶＨ検知素子１０２に結合され得る。
【００７６】
電流源１０３は、１つまたは複数の電流信号１０３ａを生成するように構成され得る。電流スピニングスイッチ１０５は、１つまたは複数の電流信号１０３ａを受け取り、ＣＶＨ検知素子１０２内の選択された縦型ホール素子に、その電流信号を信号１０４ｂとして提供するように結合され得る。
【００７７】
上述のように、チョッピングとも呼ばれる電流スピニングはまた、電流源たとえば電流源１０３が、電流スピニングスイッチ１０５を使用して、ＣＶＨ検知素子１０２内の（シーケンススイッチ１０４を介して選択された）選択された縦型ホール素子の異なる選択されたノードに順次に結合される、プロセスである。同時に同期的に、電流スピニングスイッチ１０５は、いわゆる電流スピニングフェーズに従って、選択された縦型ホール素子の選択された出力ノードへ結合を提供する。電流スピニングは、図４〜図４Ｄに関連してさらに説明される。
【００７８】
電流スピニングシーケンス選択モジュール１１９は、発振器および論理モジュール１２０によって受け取られる電流スピニングシーケンス制御信号１１９ａを生成することができる。発振器および論理モジュール１２０は、ＣＶＨ検知素子１０２の縦型ホール素子のうちの選択された１つの電流スピニングフェーズシーケンスを制御するために、電流スピニングスイッチ１０５に制御信号１２０ｂを提供するように結合され得る。発振器および論理１２０はまた、ＣＶＨ検知素子１０２内の縦型ホール素子の連続的選択を提供し、その選択に従ってＣＶＨ検知素子１０２の縦型ホール素子からの連続的出力信号１０４ａを提供するために、シーケンススイッチ１０４に制御信号１２０ａを提供するように結合され得る。
【００７９】
いくつかの実施形態では、電流スピニングは使用されない。
【００８０】
マルチプレクサ１０６は、シーケンススイッチ１０４および電流スピニングスイッチ１０５を介してＣＶＨ検知素子１０２から、電流スピニング有りまたは無しで信号１０５ａを受け取るように結合され得る。信号１０５ａは、図２の連続的信号５２と同じまたは同様、あるいは電流スピニング、すなわち、前述のサブステップを有する同様の信号とすることができる。
【００８１】
マルチプレクサ１０６はまた、発振器および論理モジュール１２０からクロック信号１０２ｃを受け取るように結合され得る。
【００８２】
マルチプレクサは、多重化出力信号１０６ａを生成し、多重化出力信号１０６ａは、信号１０５ａを表す場合もあれば、クロック信号１２０ｃを表す場合もある。
【００８３】
上記の議論から明らかな理由により、クロック信号１２０ｃと信号１０５ａの間の相対位相が、磁石１４４によって生成されＣＶＨ検知素子１０２によって検知された磁界の角度を表す。
【００８４】
デュアル差動増幅器（ＤＤＡ）１０８は、多重化信号１０６ａを受け取るように結合され、増幅された信号１０８ａを生成するように構成され得る。バンドパスフィルタ１１０は、増幅された信号１０８ａを受け取るように結合され、フィルタリングされた信号１１０ａ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、フィルタリングされた信号１１０ａを受け取るように結合され、変換された信号１１２ａすなわちデジタル信号を生成するように構成され得る。角度計算モジュール１１８は、変換された信号１１２ａを受け取るように結合され、磁石１４４によって生成された磁界の角度を示す補正されていないｘ−ｙ角度値１１８ａを生成するように構成され得る。ただし、ｘ−ｙ角度値１１８ａは、より完全に後述される角度誤差を有する。
【００８５】
角度計算モジュール１１８はまた、発振器および論理モジュール１２０からクロック信号１２０ｃ、１２０ｄを受け取るように結合され得る。クロック信号１２０ｄは、高速クロック信号であり得る。
【００８６】
角度計算モジュール１１８は、信号１１２ａの相対位相を比較するように構成され、信号１１２ａは、信号１０５ａの増幅されフィルタリングされたバージョンを表すこともあれば、クロック信号１２０ｃの増幅されフィルタリングされたバージョンを表すこともある。
【００８７】
動作中、補正されていないｘ−ｙ角度値１１８ａは第１の角度誤差成分を有し得る。第１の角度誤差成分については、図５に関連して後でより完全に説明される。ここでは、第１の角度誤差成分は、補正されていないｘ−ｙ角度値１１８ａを、磁石１４４により生成された磁界の真の角度を完全には表さないものとする角度誤差成分であると述べることで十分とする。
【００８８】
角度誤差補正モジュール１３８は、ｘ−ｙ角度値１１８ａを受け取るように結合され、補正されていないｘ−ｙ角度値１１８ａ内の第１の誤差成分を示す角度誤差値１３８ａを生成するように構成される。ここでは加算ノードとして示される組合せモジュール１２６は、補正されていない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、補正されたｘ−ｙ角度値１２６ａを生成するように構成される。補正されたｘ−ｙ角度値１２６ａは、補正されていないｘ−ｙ角度値１１８ａの第１の角度誤差成分より小さい第２の角度誤差成分を有し得る。したがって、補正されたｘ−ｙ角度値１２６ａは、磁石１４４によって生成された磁界の真の角度をより正確に表す。
【００８９】
また、角度補正モジュール１３８が、温度センサ１３６によって生成された温度信号１３６ａを受け取るように結合され得る。角度補正モジュール１３８はまた、正弦参照テーブル（ＬＵＴ）１４８から、ここでは２つの正弦値１４８ａ、１４８ｂとして示される正弦値を受け取るように結合され得る。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および信号１０５ａの周波数と同じまたは関係付けられた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高調波における正弦値を表す。しかしながら、正弦参照テーブル１４８は、基本周波数の任意の数の高調波を表す任意の数の正弦値を提供することができる。正弦値については、図５および図６に関連して後でより完全に説明される。
【００９０】
正弦参照テーブル１４８は、補正されていないｘ−ｙ角度値１１８ａ、および角度誤差補正モジュール１３８によって生成されたいわゆる補間された位相値１３８ｂを受け取るように結合され、それらに従ってインデックス付けされ得る。補間された位相値については、図６に関連して後でさらに説明される。
【００９１】
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。特に、電気消去可能プログラマブル読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）が、１つまたは複数の補正係数を有する制御信号１４２を受け取るように結合され、補正係数１４０ａとして１つまたは複数の補正係数を角度補正モジュール１３８に供給するように構成され得る。
【００９２】
角度補正モジュール１３８については、図６に関連してより詳細に説明される。しかしながら、ここでは、角度補正モジュール１３８が、検知された温度信号１３６ａに従って角度誤差値１３８ａを調整するために温度信号１３６ａを使用するように構成されると述べることで十分とする。
【００９３】
磁界センサ１００はまた、回転速度モジュール１３０および／または回転方向モジュール１３２を含むことができ、それぞれが、補正されたｘ−ｙ角度値１２６ａを受け取るように結合される。補正されたｘ−ｙ角度値１２６ａは、変化することが可能であり、したがって、磁石１４４が回転するときの回転磁界を表すことが可能であることは理解されよう。
【００９４】
回転速度モジュール１３０は、磁気の回転速度を示す回転速度信号または値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の回転方向を示す回転信号または値１３２ａを生成するように構成される。
【００９５】
出力プロトコルモジュール１３４は、補正されたｘ−ｙ角度値１２６ａ、リング回転速度値１３０ａ、および回転方向値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によって生成された磁界の角度、磁石１４４の回転の速度、および磁石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、種々の従来のフォーマットの所望のいずれか、たとえば、ＳＰＩフォーマット、ＣＡＮフォーマット、Ｉ２Ｃフォーマット、またはマンチェスタフォーマットを備えることができる。
【００９６】
いくつかの実施形態では、角度誤差補正モジュール１３８は、１つまたは複数の他の制御信号１５０を受け取るように結合され得る。他の制御信号１５０については、図６に関連して後でより完全に説明される。しかしながら、１つまたは複数の他の制御信号１５０によって、角度誤差補正モジュール１３８は、磁界センサ１００の他の特性に従って、角度誤差値１３８ａを調整することができることは理解されよう。
【００９７】
図４〜図４Ｃは、５つの接点を有する縦型ホール素子に使用され得る４フェーズの電流スピニングまたはチョッピングを表す。したがって、そのような電流スピニングは、図１のＣＶＨ検知素子１２および図３のＣＶＨ検知素子１０２内の各選択された縦型ホール素子に使用され得ることを理解されたい。また、そのような電流スピニングは、個別の磁界検知素子、たとえば、磁界検知素子３０ａ〜３０ｈが１つずつ選択されチョッピングされる図１Ａの磁界検知素子３０ａ〜３０ｈにも使用され得ることを理解されたい。
【００９８】
次に図４を参照すると、図３のＣＶＨ検知素子１０２の縦型ホール素子２００は、５つの縦型ホール素子接点、すなわち、それぞれ第１、第２、第３、第４、および第５の縦型ホール素子接点２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ、２０２ｅから構成される。第１のチョッピングまたは電流スピニングフェーズでは、図３の電流源１０３と同じまたは同様であり得る電流源２０８が、それぞれ第１および第５の縦型ホール素子接点２０２ａ、２０２ｅに結合可能であり、これらは一緒に結合され、電流源２０８は、第１の縦型ホール素子接点２０２ａへ流れる半分の電流Ｉ／２と、第５の縦型ホール素子接点２０２ｅへ流れる半分の電流Ｉ／２との全電流Ｉを提供することができる。第３の縦型ホール素子接点２０２ｃは、電圧基準２１０、たとえば、グランドに結合される。電流源２０８からの電流は、破線で表されるように、それぞれ第１および第５の縦型ホール素子接点２０２ａ、２０２ｅからＣＶＨ検知素子２００の基板２０６を通って（基板上のエピタキシャル層を通って）第３の縦型ホール素子接点２０２ｃへ流れる。
【００９９】
外部磁界に応答して、信号Ｖｍは、それぞれ第２および第４の縦型ホール素子接点２０２ｂ、２０２ｄの間に生じる。したがって、第１の電流スピニングフェーズでは、図３の電流スピニングスイッチ１０５は、第２および第４の縦型ホール素子接点２０２ｂ、２０２ｄを選択して出力信号１０５ａを提供することができ、図３の電流源１０３に結合された接点として、それぞれ第１、第５、および第３の縦型ホール素子接点２０２ａ、２０２ｅ、２０２ｃを選択することができる。以下に説明される他の電流スピニングフェーズにおける結合は明らかであろう。
【０１００】
次に、図４の類似の要素が類似の参照符号で示される図４Ａを参照すると、ＣＶＨ検知素子１０２の同じ縦型ホール素子２００（同じ５つの縦型ホール素子接点）の第２のチョッピングフェーズでは、結合が図３の電流スピニングスイッチ１０５によって変更される。第２のフェーズでは、電流源２０８は、第３の縦型ホール素子接点２０２ｃに結合され、それぞれ第１および第５の縦型ホール素子接点２０２ａ、２０２ｅは、一緒に結合され基準電圧２１０に結合される。したがって、電流は、図４に示された方向とは反対の方向に基板２０６を通って流れる。
【０１０１】
図４におけるように、外部磁界に応答する信号Ｖｍは、それぞれ第２および第４の縦型ホール素子接点２０２ｂ、２０２ｄの間に生じる。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が異なることがあり、たとえば、符号が異なることがある。
【０１０２】
次に、図４および図４Ａの類似の要素が類似の参照符号で示される図４Ｂを参照すると、ＣＶＨ検知素子１０２の同じ縦型ホール素子２００（同じ５つの縦型ホール素子接点）上の第３のチョッピングフェーズでは、結合が電流スピニングスイッチ１０５によってやはり変更される。第３のフェーズでは、電流源２０８は、第２の縦型ホール素子接点２０２ｂに結合され、第４の縦型ホール素子接点２０２ｄは、基準電圧２１０に結合される。したがって、電流は、第２の縦型ホール素子接点２０２ｂから基板２０６を通って第４の縦型ホール素子接点２０２ｄへ流れる。
【０１０３】
それぞれ第１および第５の縦型ホール素子接点２０２ａ、２０２ｅは、一緒に結合される。また、一部の電流は、第２の縦型ホール素子接点２０２ｂから基板２０６を通って第１の縦型ホール素子接点２０２ａへ、また相互結合を通って第５の縦型ホール素子接点２０２ｅへ流れる。また、一部の電流は、第５の縦型ホール素子接点２０２ｅから基板２０６を通って第４の縦型ホール素子接点２０２ｄへ流れる。
【０１０４】
外部磁界に応答する信号Ｖｍは、第１の縦型ホール素子接点２０２ａ（および第５の縦型ホール素子接点２０２ｅ）と第３の縦型ホール素子接点２０２ｃとの間に生じる。図４Ｂの信号Ｖｍは、図４および図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が異なることがある。
【０１０５】
次に、図４〜図４Ｂの類似の要素が類似の参照符号で示される図４Ｃを参照すると、ＣＶＨ検知素子１０２の同じ縦型ホール素子２００（同じ５つの縦型ホール素子接点）上の第４のチョッピングフェーズでは、結合が電流スピニングスイッチ１０５によってやはり変更される。第４のフェーズでは、電流は、図４Ｂに示された電流と逆にされる。電流源２０８は、第４の縦型ホール素子接点２０２ｄに結合され、第２の縦型ホール素子接点２０２ｂは、基準電圧２１０に結合される。したがって、電流は、第４の縦型ホール素子接点２０２ｄから基板２０６を通って第２の縦型ホール素子接点２０２ｂへ流れる。
【０１０６】
それぞれ第１および第５の縦型ホール素子接点２０２ａ、２０２ｅは、一緒に結合される。また、一部の電流は、第４の縦型ホール素子接点２０２ｄから基板２０６を通って第５の縦型ホール素子接点２０２ｅへ、また相互結合を通って第１の縦型ホール素子接点２０２ａへ流れる。また、一部の電流は、第１の縦型ホール素子接点２０２ａから基板２０６を通って第２の縦型ホール素子接点２０２ｂへ流れる。
【０１０７】
外部磁界に応答する信号Ｖｍは、第１の縦型ホール素子接点２０２ａ（および第５の縦型ホール素子接点２０２ｅ）と第３の縦型ホール素子接点２０２ｃとの間に生じる。図４Ｃの信号Ｖｍは、図４〜図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が異なることがある。
【０１０８】
図４〜図４Ｃのチョッピングの４つのフェーズによって提供あれる信号Ｖｍは、外部磁界に応答する。
【０１０９】
上述のように、図３のシーケンススイッチ１０４のシーケンス化動作によって、ＣＶＨ検知素子１０２内の任意の１つの縦型ホール素子上の４つの電流スピニングフェーズを生成した後、図４〜図４Ｃの電流スピニング配置は、次の縦型ホール素子、たとえば、図４〜図４Ｃに示されたものから１つの縦型ホール素子接点だけオフセットされた５つの縦型ホール素子接点へ移行することができ、４つの電流スピニングフェーズが、図３のシーケンススイッチ１０５の動作によって新しい縦型ホール素子上に実行され得る。
【０１１０】
しかしながら、いくつかの実施形態では、図４〜図４Ｃの電流スピニングフェーズによって表されるフェーズのシーケンス（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、種々の方法のいずれかで変更され得る。たとえば、いくつかの実施形態では、フェーズのシーケンス（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、ＣＶＨ検知素子１０２内の選択された縦型ホール素子の各々についてランダムに選択され得る。いくつかの実施形態では、そのランダムな選択は完全にランダムであり、いくつかの他の実施形態では、そのランダムな選択は擬似ランダム選択である。いくつかの実施形態では、ランダムまたは擬似ランダム選択は、ＣＶＨ検知素子の周りの各回転内になされ、他の実施形態では、ランダムまたは擬似ランダム選択は、ＣＶＨ検知素子の周りの複数回の回転の間になされる。
【０１１１】
他の実施形態では、ＣＶＨ検知素子１０２内の縦型ホール素子は、縦型ホール素子の少なくとも２つのグループまたはセットに区分化可能であり、この場合、シーケンススイッチ１０４がＣＶＨ検知素子１０２の周りでシーケンス化をするごとに、縦型ホール素子の第１のセットでは、電流スピニングフェーズの第１のシーケンス、たとえばＡＢＣＤを使用し、縦型ホール素子の第２のセットでは、電流スピニングフェーズの第２の異なるシーケンス、たとえばＣＤＡＢを使用する。縦型ホール素子の少なくとも２つのセットの各セット内には、１つまたは複数の縦型ホール素子があり得る。フェーズシーケンスの他の変形形態も可能であり、たとえば、シーケンススイッチ１０４がＣＶＨ検知素子１０２の周りでシーケンス化をするごとに、任意の可能な数のセットの縦型ホール素子、たとえば、それぞれ３つ、４つ、５つ、または２４個を含むそれより多いセットの縦型ホール素子に対して、異なるフェーズシーケンスを使用する。
【０１１２】
いくつかの実施形態では、上記の異なるセットの縦型ホール素子が、ＣＶＨ検知素子の周りの各回転内で選択された上記のランダムまたは擬似ランダムに選択されたフェーズシーケンスを受け取り、他の実施形態では、ランダムまたは擬似ランダム選択は、ＣＶＨ検知素子の周りの複数回の回転の間になされる。
【０１１３】
したがって、一般に、ＣＶＨ検知素子１０２内の複数の縦型ホール素子の間で電流スピニングフェーズシーケンスの変動または差があり得る。
【０１１４】
ＣＶＨ検知素子１０２内の複数の縦型ホール素子の間での異なるフェーズシーケンスの選択については、図５に関連して後でより完全に説明される。
【０１１５】
次に図５を参照すると、グラフ２８０は、角度の単位のスケールを有する横軸と、ｘ−ｙ角度値の大きさ、たとえば、図３の補正されていないｘ−ｙ角度値１１８ａの大きさの値の単位のスケールを有する縦軸とを有する。
【０１１６】
線２８２は、角度誤差を持たないｘ−ｙ角度値を表す。ｘ−ｙ角度値が角度誤差を持たない場合、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によって生成された磁界の角度の完全な真の表現であり、線２８２は、ゼロを通る。
【０１１７】
線２８４は、平均またはＤＣ角度誤差のみを有するｘ−ｙ角度値を表し、ｘ−ｙ角度値によって表されるすべての角度は、固定された度数だけオフセットされる。線２８４は、ゼロを通らない。
【０１１８】
曲線２８６は、磁石１４によって生成された磁界の真の角度の表現における誤差、平均またはＤＣ誤差、さらに正弦波の外観を有する誤差を有する、ｘ−ｙ角度値である。
【０１１９】
曲線２８８は、磁石１４によって生成された磁界の真の角度の表現における他の誤差を有する、ｘ−ｙ角度値を表す。
【０１２０】
磁界センサ１００の様々な回路特性が、誤差、すなわち、曲線２８６、２８８によって表されるＤＣ（または平均）角度誤差と、曲線２８６、２８８の正弦波形状との両方に寄与する。誤差に寄与する１つのファクタは、シーケンススイッチ１０４および／または図３のスピニングスイッチ１０５によって生成されたスイッチングノイズである。
【０１２１】
まず、シーケンススイッチ１０４に関して、シーケンススイッチ１０４によって生成される電荷注入またはスイッチングスパイク（共にノイズと呼ばれる）は、連続的な各縦型ホール素子がＣＶＨ検知素子１０２で選択されるたびに、必ずしも厳密に同じでないことは理解されよう。シーケンススイッチ１０４によって生成されるノイズが各縦型ホール素子が選択されるたびに同じでない場合、ＤＣ（または平均）角度誤差が生成され、やはり曲線２８６、２８８によって表されるような正弦波タイプの誤差である。正弦波誤差特性は、部分的には、ＣＶＨ検知素子１０２の周りのサイクルごとに反復するシーケンススイッチによって生成されたノイズの結果である可能性があり、そのノイズは、図２の信号５２の周波数での角度誤差周波数成分を有し、信号５２に付加される（図３の１０４ａ）。角度誤差周波数成分は、信号１０４ａに対して位相が実質的に固定され、したがって、角度誤差の付加が、信号１０４ａの位相に応じて、加算された信号の様々な位相シフト誤差を引き起こす。より高い高調波もノイズから生じ得る。
【０１２２】
次に、電流スピニングスイッチ１０５に関して、電流スピニングスイッチ１０５によって生成される電荷注入またはスイッチングスパイク（共にノイズと呼ばれる）は、連続的な各縦型ホール素子がＣＶＨ検知素子１０２で選択されるたびに、必ずしも厳密に同じでないことは理解されよう。電流スピニングスイッチ１０５によって生成されるノイズが各縦型ホール素子が選択されるたびに同じでない場合、ＤＣ（または平均）角度誤差が生成され、やはり曲線２８６、２８８によって表されるような正弦波タイプの誤差である。正弦波誤差特性は、部分的には、ＣＶＨ検知素子の周りのサイクルごとに反復する電流スピニングスイッチ１０５によって生成されたノイズの結果であり得る。しかしながら、本明細書に説明された技法によって、ＣＶＨ検知素子１０２内の縦型ホール素子のフェーズシーケンスが変化可能であり、したがって、電流スピニングスイッチ１０５によって生成されたノイズは、ＣＶＨ検知素子の周りのサイクルごとに反復する必要がなく、対応する角度誤差が低減される。
【０１２３】
他の回路特性も、角度誤差、すなわち、誤差曲線２８６、２８８によって表されるＤＣ（または平均）角度誤差と、誤差曲線２８６、２８８の正弦波形状との両方に寄与する。すなわち、シーケンススイッチ１０４がＣＶＨ検知素子１０２の縦型ホール素子の間で切換えをするとき、また電流スピニングスイッチ１０５が種々の電流スピニングフェーズの間で切換えをするときに、図３のデュアル差動増幅器１０８およびさらに図３の他の回路素子が最終値に整定できない速度が、誤差に寄与する。
【０１２４】
スイッチングノイズおよび最終値に整定する回路素子の欠如を含むがそれらに限定されない上記の回路特性は、図２の磁界センサ１００の温度、ＣＶＨ検知素子１０２の周りのシーケンス化のレート、磁石１４４が回転するときにＣＶＨ検知素子１０２が受ける磁界のピークの大きさ、および種々の縦型ホール素子間の選択された電流スピニングを含むがこれらに限定されない種々のファクタによって、影響される（すなわち変更される）傾向がある。
【０１２５】
曲線２８６、２８８間の差は、同じファクタ、すなわち、温度の変化、磁石１４４が回転するときにＣＶＨ検知素子１０２が受ける磁界のピーク振幅の変化または差、ＣＶＨ検知素子１０２の周りのシーケンス化のレートの変化または差、およびＣＶＨ検知素子１０２内の種々の縦型ホール素子間の選択された電流スピニングシーケンスの変化または差に起因し得る。これらのファクタのうち、温度の変化はいつでも発生することは理解されよう。磁界のピーク振幅の変化は、図３の磁石１４４とＣＶＨ検知素子１０２の間の位置変化すなわち空隙変化によって影響され得る。磁界のピーク振幅の変化はまた、機械的考慮事項、たとえば、磁石１４４が回転する軸受またはシャフトの摩耗によって影響され得る。しかしながら、シーケンス化レートの変化、および電流スピニングシーケンスの変化は、固定されて磁界センサ１００の異なる適用についてのみ変更されてよい。
【０１２６】
一般に、支配的な角度誤差周波数成分は、信号５２（すなわち、１０４ａまたは１０５ａ）の周波数の第１および第２の高調波で発生すると決められている。曲線２８６、２８８は、信号５２（１０４ａ）の周波数の第１および第２の高調波が支配的な角度誤差関数を表す。
【０１２７】
図３の角度誤差補正モジュール１３８は、適用する角度誤差補正に対する変更を、曲線２８６、２８８によって表される角度誤差に対する少なくとも温度寄与に従って行うように構成される。いくつかの実施形態では、角度誤差補正モジュール１３８はまた、曲線２８６、２８８の間の差に寄与する他の上記のファクタの１つまたは複数に従って、角度誤差補正に対する変更を行うように構成される。
【０１２８】
本明細書で説明されるように、曲線２８６、２８８によって表される角度誤差は、第１の誤差特性として参照され、各々が上記のファクタによって影響される。
【０１２９】
また、本明細書で説明されるように、図３の角度補正モジュール１３８は、補正されたｘ−ｙ角度値１２６ａを生成するために使用され得る角度誤差値１３８ａを生成するために使用され得る。したがって、曲線２８６、２８８より小さいピーク間変動を有する他の角度誤差曲線（図示せず）が、第１の誤差特性より小さい第２の誤差特性を表す。
【０１３０】
誤差曲線２８６、２８８は、次のように数学的に記述され得る。
【０１３１】
数学的に、曲線２８６、２８８によって表される角度誤差は、以下のように表される。
【０１３２】
【数１】
0006271593.tif 000002
【０１３３】
式中、
α＝誤差を有する測定された角度（図３の補正されていないｘ−ｙ角度値１１８を参照）、
ｎ＝第ｎ高調波を示す変数、
Ｔ＝温度センサ１３６によって測定された温度、
ＯＦＦ＝磁気対象位置誤差、すなわち、通常は温度Ｔから独立した、図３の磁石１４４に対するＣＶＨ検知素子１０２の機械的位置ずれ、
ＤＣ（Ｔ）＝温度Ｔの関数であるＤＣ角度誤差の平均、
ＨｎＡ（Ｔ）＝温度Ｔの関数である誤差の第ｎ高調波の振幅、
ＨｎＰ（Ｔ）＝温度Ｔの関数である誤差の第ｎ高調波の位相である。
【０１３４】
角度誤差に影響する温度以外の上記の他のファクタは、式１で考慮に入れられていない。すなわち、ＣＶＨ検知素子１０２の周りのシーケンス化のレート、ＣＶＨ検知素子１０２が受ける磁石１４４によって生成された磁界のピーク振幅、および電流スピニングシーケンス選択モジュール１１９によって生成された電流スピニングフェーズシーケンスは、上記の式で考慮に入れられていない。
【０１３５】
（式（１）の量子化されていない誤差ではなく）推定され量子化された角度誤差は、以下のように数学的に表される。
【０１３６】
【数２】
0006271593.tif 000003
【０１３７】
式中、ｑは、量子化された値を表す。
【０１３８】
図３の角度誤差補正モジュール１３８は、式（２）の表現と同じまたは同様の式で、図３のＥＥＰＲＯＭ１４０内に記憶されたプログラマブル平均補正係数、プログラマブル振幅補正係数、およびプログラマブル位相補正係数のセットを使用することができることが、図６に関連して後で説明される。後述されるように、いくつかの実施形態では、位置ずれ補正係数ＯＦＦも記憶され使用され得る。
【０１３９】
図３の角度誤差補正モジュール１３８は、補正係数に従って、正弦ＬＵＴ１４８によって提供された１つまたは複数の正規化された正弦波系（値）（すなわち１つまたは複数の高調波値）をデジタルに重み付けすることができ、その結果は、式（２）に従って角度誤差を近似するために合計される。したがって、いくつかの実施形態では、図３の角度誤差補正モジュール１３８は、式（２）に従って角度誤差値１３８ａを生成することができる。
【０１４０】
いくつかの実施形態では、誤差補正モジュール１３８は、第１および第２の２つの高調波を使用して式（２）を評価する。いくつかの他の実施形態では、誤差補正モジュール１３８は、第１または第２のいずれか１つの高調波を使用して式（２）を評価する。いくつかの他の実施形態では、誤差補正モジュール１３８は、３つ以上の高調波、たとえば、第１、第２、第３、第４、および第５の高調波を使用して式（２）を評価する。いくつかの他の実施形態では、誤差補正モジュール１３８はまた、平均値ＤＣｑ（Ｔ）も使用して式（２）を評価する。いくつかの他の実施形態では、誤差補正モジュール１３８は、平均値ＤＣｑ（Ｔ）のみを使用し、いずれの正弦関数または高調波も無しで、位置ずれ補正係数ＯＦＦ有りまたは無しで、式（２）を評価する。いくつかの実施形態では、誤差補正モジュール１３８は、式（２）とは異なるが、係数テーブルＥＥＰＲＯＭ３１０に記憶可能な補正係数を有する式を評価する。
【０１４１】
図３に関連して前述されたように、組合せモジュール１２６は、温度に依存する角度誤差値（すなわち、式（２）に従う推定された誤差）を、補正されていないｘ−ｙ角度値１１８ａと組み合わせるように動作可能である。したがって、各温度Ｔｉについて、式（２）に従う測定された角度αに対する推定された誤差α’ｅｒｒは、図５の曲線２８６、２８８によって表される誤差を含む検知された（すなわち測定された）角度α（すなわち、図２の補正されていないｘ−ｙ角度値１１８）からデジタルで減算される（またはそれに加算される）ことが可能である。
【０１４２】
温度が変わると、式（２）によって表される角度誤差の各高調波成分は、振幅および位相が独立して変化する。図６に関連して後で説明されるように、いくつかの実施形態では、各パラメータ（平均、さらに各高調波成分の振幅および位相）の温度の関数としての角度誤差の変動は、記憶された平均、振幅、および位相の値の対の間で、区分線形補間を使用して近似される。
【０１４３】
電流スピニングフェーズシーケンスの変動については、図３に関連して前述されている。角度誤差補正モジュールについても、図３および図５に関連して前述されている。電流スピニングフェーズシーケンスの変動の適切な選択と、角度誤差補正モジュールの使用との両方が、曲線２８６、２８８によって表される角度誤差の大きさを低減する傾向があることは明らかである。これら２つの技法は、磁界センサ１００の角度誤差の低減を達成するために別個にまたは一緒に使用され得ることを理解されたい。
【０１４４】
図３の類似の要素が類似の参照符号で示される図６を参照すると、角度誤差補正モジュール１３８は、係数テーブルＥＥＰＲＯＭ３１０に結合されてよい。係数テーブルＥＥＰＲＯＭ３１０は、上記の式（２）に関連付けられ、またいわゆる温度区間に関連付けられた値の複数の補正係数を記憶するように構成される。係数テーブルＥＥＰＲＯＭ３１０は、図３のＥＥＰＲＯＭ１４０の一部分であり得る。
【０１４５】
本明細書で使用される場合、用語「温度区間」は、各温度範囲が温度の対によって境界される複数の温度範囲のうちの１つを記述するために使用される。本明細書に示され後で説明される例は、４つのそのような温度区間、温度の昇順で、第２の温度区間に隣接する第１の温度区間、第３の温度区間に隣接する第２の温度区間、および第３の温度区間に隣接する第４の温度区間を使用する。いくつかの実施形態では、温度区間は重なり合い、他の実施形態では、温度区間の間に温度スペースがある。いくつかの実施形態では、各温度区間は、同じ度数分の温度にまたがり、他の実施形態では、温度区間は、異なる度数分の温度にまたがる。たとえば、いくつかの実施形態では、第２および第３の温度区間は、それぞれが第１および第４の区間より広い温度区間を有することができる。
【０１４６】
係数テーブルＥＥＰＲＯＭ３１０は、４つの温度区間の境界を表す複数の温度値、たとえば、Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５を記憶することができる。
【０１４７】
係数テーブルＥＥＰＲＯＭ３１０はまた、複数の補正係数を記憶することができる。たとえば、係数テーブルＥＥＰＲＯＭ３１０は、５つの平均補正係数、Ｃｏｅｆｆ  Ａ０、Ｃｏｅｆｆ  Ａ１、Ｃｏｅｆｆ  Ａ２、Ｃｏｅｆｆ  Ａ３、Ｃｏｅｆｆ  Ａ４を記憶することができる。５つの平均補正係数の各々は、４つの温度区間の境界における温度に対応する異なるそれぞれの温度での式（２）における平均値ＤＣｑ（Ｔ）を表す。
【０１４８】
いくつかの実施形態では、係数テーブルＥＥＰＲＯＭ３１０は、５つの第１高調波振幅補正係数Ｃｏｅｆｆ  Ｂ０、Ｃｏｅｆｆ  Ｂ１、Ｃｏｅｆｆ  Ｂ２、Ｃｏｅｆｆ  Ｂ３、Ｃｏｅｆｆ  Ｂ４を記憶することもできる。５つの第１高調波振幅補正係数の各々は、４つの温度区間の境界における温度に対応する異なるそれぞれの温度における、ｎ＝１の場合、すなわち、図５の誤差信号２８６、２８８の第１高調波の場合の式（２）における振幅値ＨｎＡ＿ｑ（Ｔ）を表す。
【０１４９】
いくつかの実施形態では、係数テーブルＥＥＰＲＯＭ３１０は、５つの第１高調波位相補正係数Ｃｏｅｆｆ  Ｃ０、Ｃｏｅｆｆ  Ｃ１、Ｃｏｅｆｆ  Ｃ２、Ｃｏｅｆｆ  Ｃ３、Ｃｏｅｆｆ  Ｃ４を記憶することもできる。５つの第１高調波位相補正係数の各々は、４つの温度区間の境界における温度に対応する異なるそれぞれの温度における、ｎ＝１の場合、すなわち、図５の誤差信号２８６、２８８の第１高調波の場合の式（２）における位相値（ＨｎＰ＿ｑ（Ｔ））を表す。
【０１５０】
いくつかの実施形態では、係数テーブルＥＥＰＲＯＭ３１０は、５つの第２高調波振幅補正係数Ｃｏｅｆｆ  Ｄ０、Ｃｏｅｆｆ  Ｄ１、Ｃｏｅｆｆ  Ｄ２、Ｃｏｅｆｆ  Ｄ３、Ｃｏｅｆｆ  Ｄ４を記憶することもできる。５つの第２高調波振幅補正係数の各々は、４つの温度区間の境界における温度に対応する異なるそれぞれの温度における、ｎ＝２の場合、すなわち、図５の誤差信号２８６、２８８の第２高調波の場合の式（２）における振幅値ＨｎＡ＿ｑ（Ｔ）を表す。
【０１５１】
いくつかの実施形態では、係数テーブルＥＥＰＲＯＭ３１０は、５つの第２高調波位相補正係数Ｃｏｅｆｆ  Ｅ０、Ｃｏｅｆｆ  Ｅ１、Ｃｏｅｆｆ  Ｅ２、Ｃｏｅｆｆ  Ｅ３、Ｃｏｅｆｆ  Ｅ４を記憶することもできる。５つの第２高調波位相補正係数の各々は、４つの温度区間の境界における温度に対応する異なるそれぞれの温度における、ｎ＝２の場合、すなわち、図５の誤差信号２８６、２８８の第２高調波の場合の式（２）における位相値（ＨｎＰ＿ｑ（Ｔ））を表す。
【０１５２】
いくつかの実施形態では、係数テーブルＥＥＰＲＯＭ３１０は、図３の磁石１４４によって生成された磁界とＣＶＨ検知素子１０２の前述の機械的位置ずれを表す位置ずれ補正係数ＯＦＦ（図示せず）を記憶することもできる。
【０１５３】
いくつかの実施形態では、記憶された補正係数および値のすべてが、たとえば制御信号１４２によって、係数テーブルＥＥＰＲＯＭ３１０内にプログラムされ得る。
【０１５４】
上述のように４つの温度区間および関連付けられた温度および係数が示されているが、他の実施形態では、４つより多いまたは少ない温度区間、および温度区間の数に応じて３０個より多いまたは少ない記憶された係数があり得る。また、上記によれば、温度を表す係数、平均値を表す係数図５の誤差曲線２８６、２８８の第１の高調波の振幅および位相値を表す係数、および第２の高調波の振幅および位相値を表す係数が示されているが、他の実施形態では、それらの係数より少ない係数が記憶され使用され得る。しかしながら、さらに他の実施形態では、さらに高い高調波を表す係数が、たとえば式（２）を用いて、記憶され使用され得る。
【０１５５】
角度誤差補正モジュール１３８は、温度センサ１３６からの温度信号１３６ａを受け取るように結合されたアナログ−デジタル変換器３００を含むことができる。アナログ−デジタル変換器３００は、磁界センサ１００の温度を表すデジタル信号である変換された信号３００ａを生成するように構成される。
【０１５６】
角度誤差補正モジュール１３８は、区間識別モジュール３０２を含み、区間識別モジュール３０２は、デジタル温度信号３００ａを受け取るように結合され、デジタル温度信号３００ａが存在する複数の温度区間のうちの１つを識別するように構成される。このため、区間識別モジュール３０２は、係数テーブルＥＥＰＲＯＭ３１０から、記憶された温度区間に関する情報３１０ａ、たとえば、４つの記憶された温度区間の温度境界Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５を受け取ることができる。区間識別モジュール３０２は、デジタル温度信号３００ａが間に存在する２つの隣接する温度、すなわち、デジタル温度信号３００ａが中に存在する４つの温度区間のうちの１つを識別するように動作可能である。識別された温度区間に応じて、区間識別モジュールは、識別された温度区間を表す区間識別子信号３０２ｂを生成するように動作可能である。
【０１５７】
角度誤差補正モジュール１３８はまた、デジタル温度信号３００ａを受け取るように結合され、区間識別子信号３０２ｂを受け取るように結合された、補間モジュール３０４を含むことができる。補間モジュール３０４はまた、区間識別モジュール３０２によって識別された係数３１０ｂを受け取るように結合される。
【０１５８】
区間識別子信号３０２ｂに応じて、補間モジュールは、係数テーブルＥＥＰＲＯＭ３１０によって受け取られた補正係数要求信号３０４ｂを生成するように構成される。補正係数要求信号３０４ｂに応答して、係数テーブルＥＥＰＲＯＭは、識別された温度区間の温度境界に関連付けられた複数の補正係数３１０ｂを提供する。温度区間の識別が、１０個の補正係数、すなわち、識別された温度部位の境界のそれぞれの温度における５つの補正係数の選択をもたらすことは理解されよう。
【０１５９】
補間モジュール３０４は、識別され受け取れた補正係数３１０ｂの対の間を補間するように動作可能である。たとえば、デジタル温度信号３００ａが２５０度の温度を表す場合、および、平均値補正係数の対、たとえば、Ｃｏｅｆｆ  Ａ２、Ｃｏｅｆｆ  Ａ３が、２００度から３００度にわたる温度区間（すなわち、デジタル温度信号３００ａが存在する第３の温度区間）に関連付けられている場合、補間モジュールは、２つの補正係数Ｃｏｅｆｆ  Ａ２、Ｃｏｅｆｆ  Ａ３の間を補間して、補間された補正係数に到達することができる。同様の補間が、第３の温度区間に関連付けられた補正係数の他の対の間で、補間モジュール３０４によって行われ、複数の補間された補正係数３０４ａを生成することができる。
【０１６０】
いくつかの実施形態では、補間モジュール３０４は線形補間を行うことができる。他の実施形態では補間モジュール３１４は非線形補間を行うことができる。いくつかの実施形態では、補間モジュール３０４は、温度区間の幅に対して適切なタイプの補間を行うことができる。たとえば、識別された温度区間の幅が比較的広い場合、補間モジュール３０４は、デジタル温度信号３００ａがその広い温度区間内に入る線形補間を行うことができる。逆に、識別された温度区間の幅が狭い場合、それは急速に変化する誤差特性を示すことがあり、補間モジュール３０４は、デジタル温度信号３００ａがその狭い温度区間内に入る非線形補間を行うことができる。
【０１６１】
角度誤差補正モジュール１３８はまた、アルゴリズムモジュール３０６を含むことができ、アルゴリズムモジュール３０６は、補間された補正係数３０４ａを受け取るように結合され、アルゴリズム、たとえば、上記の式（２）を使用するアルゴリズムで、補間された補正係数３０４ａを使用するように構成される。上述のように、アルゴリズムモジュール３０６は、任意の数の高調波を有し、平均またはＤＣ補正係数を有するまたは有しない式（２）を利用することができる。
【０１６２】
アルゴリズムモジュール３０６は、ｘ−ｙ角度誤差値３０６ａを生成するように構成される。いくつかの実施形態では、ｘ−ｙ角度誤差値３０６ａは、任意選択の組合せモジュール３１３を回避し、図３に関連して前述されたｘ−ｙ角度誤差値１３８ａになる。
【０１６３】
図３に関連して前述されたように、組合せモジュール１２６は、角度誤差値１３８ａを受け取るように結合され、補正されていないｘ−ｙ角度値１２４ａを受け取るように結合され、２つの値を組み合わせて、補正されたｘ−ｙ角度値１２６ａを生成するように構成されることが可能であり、補正されたｘ−ｙ角度値１２６ａは、より正確であり、補正されていないｘ−ｙ角度値１２４ａの第１の誤差成分よりも小さい、より小さな（すなわち第２の）誤差成分を有する。
【０１６４】
正弦参照テーブル１４８については、図３に関連して前述されている。正弦参照テーブル１４８は、それぞれ第１および第２の高調波正弦値１４８ａ、１４８ｂを、上記の式（２）を評価する際に使用するためにアルゴリズムモジュール３０６に提供することができる。
【０１６５】
正弦参照コントローラ３１８は、補正されていないｘ−ｙ角度値１２４ａを受け取るように結合され、補間モジュールから補間された位相値３０４ｂを受け取るように結合される。これらの値の両方が、正弦参照テーブル１４８内へインデックス付けのやり方を知るために必要とされることは、式（２）から明らかであろう。特に、式（２）のパラメータｓｉｎ（ｎα＋Ｈｎｐ＿ｑ（Ｔ））は、測定された（すなわち補正されている）角度αと、補間された位相Ｈｎｐ＿ｑ（Ｔ）との両方を含むインデックスを必要とする。パラメータｎが高調波次数であることを想起されたい。
【０１６６】
いくつかの実施形態では、角度誤差補正モジュール１３８は、任意選択で、温度変化検出モジュール３１５を含むことができ、温度変化検出モジュール３１５は、デジタル温度信号３００ａを受け取るように結合され、デジタル温度信号３００ａが温度の変化を表すかまたは温度変化無しを表すかを識別するように構成される。温度変化検出モジュールは、やはり温度の変化を示すまたは温度変化無しを示す制御信号３１５ａを生成するように構成され得る。したがって、いくつかの実施形態では、補間モジュール３０４は、制御信号３１５ａが温度の変化を示す場合のみ、上記の補間を行い、補間された補正係数３０４ａを提供することができる。他の場合、アルゴリズムモジュールは、前もって計算された補間された補正係数を使用することができる。
【０１６７】
いくつかの実施形態では、角度誤差補正モジュール１３８は、補正対電流スピニングシーケンスモジュール３１１、補正対磁界振幅モジュール３０９、または補正対シーケンスレートモジュール３０７のうちの１つまたは複数を含むことができる。
【０１６８】
クロック信号１２０ｂに応答して、補正対電流スピニングシーケンスモジュール３１１は、電流スピニングフェーズシーケンスグループの選択されたシーケンスに関係付けられた補正ファクタを識別するように構成され、このファクタは、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。図３のアナログ−デジタル変換器１１２からの信号１１２ａに応答して、補正対磁界振幅モジュール３０９は、ＣＶＨ検知素子１０２が受ける磁界の振幅に関係付けられた補正ファクタを識別するように構成され、このファクタは、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。クロック信号１２０ｄに応答して、補正対シーケンスレートモジュール３０７は、図３のＣＶＨ検知素子１０２内の縦型ホール素子がシーケンス化されるレートに関連付けられた補正ファクタを識別するように構成され、このファクタは、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。
【０１６９】
補正値３０７ａは、集合的に、上記の補正ファクタのうちの１つまたは複数を含む。補正値３０７ａは、組合せモジュール３１３によって受け取られ、ｘ−ｙ角度誤差値３０６ａに適用されることが可能であり、補正されたｘ−ｙ角度値１２６ａは、上記の第１および第２の誤差成分より小さい第３の誤差成分を有することになる。言い換えれば、補正されたｘ−ｙ角度値１２６ａは、実際の角度をさらにより正確に表す。
【０１７０】
いくつかの実施形態では、プログラム制御ＥＥＰＲＯＭ３０８が、制御信号１４２を受け取るように結合される。プログラム制御ＥＥＰＲＯＭ３０８は、補間モジュール３０４またはアルゴリズムモジュール３０６の１つまたは複数に結合され得る。いくつかの実施形態では、制御信号１４２によって、ユーザは、補間モジュール内の補間の選択されたタイプを使用するように、図３の磁界センサ１００をプログラムすることができる。いくつかの実施形態では、ユーザは、アルゴリズムモジュール３０６内のアルゴリズムの選択されたタイプを使用するように、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はアルゴリズムとして式（２）を使用し、他の実施形態では、磁界センサは異なるアルゴリズムを使用する。
【０１７１】
ＣＶＨ検知素子１０２について最初に図３に関連して前述された電流スピニングフェーズシーケンスの変動または変化の題材に再び戻り、図７〜図９で、単純なプレーナホール効果素子に適用される同様の電流スピニングフェーズシーケンスの変動の利点を示す。
【０１７２】
図７を参照すると、単純な磁界センサ４００がプレーナホール効果素子４０２を含む。ホール素子４０２は、レントスピニングスイッチ４１２によって決定された複数の電流スピニングフェーズに従って、４つの接点のうちの異なる選択された接点で電流信号４１２ａを受け取るように結合される。電流源４１０は、電流信号４１０ａを電流スピニングスイッチ４１２に供給する。
【０１７３】
ホール効果素子４０２の差動出力４０２ａ、４０２ｂは、電流スピニングスイッチ４０４に結合され、電流スピニングスイッチ４０４は、電流スピニングが複数のフェーズを進行するに従って、４つの端子のうちの異なる端子を出力端子として選択する。
【０１７４】
４端子プレーナホール素子の２または４フェーズ電流スピニングのための具体的結合は本明細書に示されないが、十分に理解されよう。電流スピニングが４つのフェーズで行われ、フェーズに文字をラベル付けした例に取ると、従来の配置が、周期的に同じフェーズシーケンス、たとえば、ＡＢＣＤを反復し、フェーズの各シーケンスは、サイクル周期を有するそれぞれの電流スピニングサイクルで発生する。しかしながら、磁界センサ４００は、電流スピニングスイッチ４０４、４１２に結合された、電流スピニングおよびフィルタ制御モジュール４０８を含むことができ、これは、時折または４つのフェーズのセットを介するサイクルごとにフェーズのシーケンスを変えるまたは変更するように構成され得る。この変動は、完全にランダムまたは擬似ランダムとすることができる。しかしながら、他の配置では、変動は、時折、２つ以上の電流スピニングフェーズシーケンスの間で選択することができる。
【０１７５】
１つの非限定的例では、電流スピニングフェーズは、次の４つのシーケンス、ＡＢＣＤ、ＢＣＤＡ、ＣＤＡＢ、ＤＡＢＣを取り、反復することができる。この特定の例では、各々が４つのフェーズを有する４つの電流スピニングフェーズシーケンスが使用される。しかしながら、４つの電流スピニングフェーズは、２４個の電流スピニングフェーズシーケンスで４つのフェーズの２４個の組合せをもたらし得ることは理解されよう。２４個の電流スピニングフェーズシーケンスは、ランダムに、擬似ランダムに、または周期的に選択され得る。
【０１７６】
基本的な非限定的実施形態では、２つだけの電流スピニングフェーズシーケンス、たとえば、ＡＢＣＤおよびＣＤＡＢがあり、ホール素子４０２に適用される電流スピニングフェーズシーケンスは、２つのフェーズシーケンスの間で時折変更され得る。また、３つ以上の電流スピニングフェーズシーケンスがあってもよく、ホール素子４０２に適用される電流スピニングフェーズシーケンスは、３つ以上のフェーズシーケンスの間で時折変更され得る。
【０１７７】
電流スピニングスイッチ４０４は、差動出力信号４０４ａ、４０４ｂを提供するように構成される。フィルタ４０６は、電流スピニングスイッチ４０４から差動信号を受け取るように結合され、差動出力信号４０６ａ、４０６ｂを提供するように構成される。
【０１７８】
周波数領域では、本明細書でオフセット電流スピニングと呼ばれる特定のタイプの電流スピニングの結果の、電流スピニングスイッチで出現する差動信号４０４ａ、４０４ｂは、２つの周波数成分を有することは理解されよう。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とのオフセット信号成分は、電流スピニングがフェーズをシーケンス化する周波数、すなわち、チョッピング周波数に従って、より高い周波数にシフトされる。
【０１７９】
動作において、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、差動信号４０４ａ、４０４ｂにおける磁気的応答信号成分だけを残す。
【０１８０】
次に図８を参照すると、グラフ４５０は、任意の単位で周波数の単位のスケールを有する横軸と、任意の単位で振幅のスケールを有する縦軸とを有する。
【０１８１】
グラフ４５０は、図７の磁界センサ４００のような磁界センサの動作を表すが、ホール素子４０２に適用される電流スピニングフェーズシーケンスのいかなる変動もなく、言い換えれば、たとえば、フェーズシーケンスＡＢＣＤが変動無しに何度も反復する。
【０１８２】
スペクトル線４５４は、図７の差動信号４０４ａ、４０４ｂの磁気的応答信号成分を表す。スペクトル線４５８は、電流スピニングフェーズシーケンスの変動無しの電流スピニングスイッチ４０４、４１２の電流スピニング動作の後の図７の差動信号４０４ａ、４０４ｂのオフセット信号成分を表す。スペクトル線４６０は、スペクトル線４５６によって表されるオフセット信号成分の第３高調波を表す。
【０１８３】
スペクトル線４５４は、ＤＣ磁界に応答する磁界検知素子４０２を表すことは理解されよう。しかしながら、磁界検知素子４０２は、ＡＣ磁界に応答することが可能である。したがって、ベースバンド帯域幅４５６は、磁界検知素子４０２が磁界に応答する信号情報を提供することができる領域を表す。
【０１８４】
伝達関数４５２は、図７のフィルタ４０６の特定の実施形態の１つの伝達関数を表す。特に、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す。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を設計し制御信号４０８ｃを用いてフィルタ４０６を制御することが有利である。したがって、そのようなフィルタにより、差動出力信号４０６ａ、４０６ｂはベースバンド４５６においてのみ内容を有する。
【０１８５】
フィルタの使用は磁界センサ４００の動作を低速にす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未満でロールオフしなければならないので、動作帯域幅または磁界センサ４００は制限される傾向がある。
【０１８６】
次に図９を参照すると、グラフ５００は、任意の単位で周波数の単位のスケールを有する横軸と、任意の単位で振幅のスケールを有する縦軸とを有する。
【０１８７】
グラフ５００は、電流スピニングフェーズシーケンスの変動または変化を含む、磁界センサ４００のような磁界センサの動作を表す。電流スピニングフェーズシーケンスの変動を用いて、いくつかの実施形態では、図７のフィルタ４０６が除去され得ることが、以下の議論から明らかとなろう。
【０１８８】
スペクトル線５０２は、磁気的応答信号４０４ａ、４０４ｂを表す。スペクトル線５０６は、電流スピニングスイッチ４０４、４１２の変えられた電流スピニング動作の後の差分信号４０４ａ、４０４ｂのオフセット信号成分を表す。スペクトル線５０８は、スペクトル線５０６によってあらあされるオフセット信号成分の第３高調波である。
【０１８９】
スペクトル線５０２は、ＤＣ磁界に応答する磁界検知素子４０２を表すことは理解されよう。しかしながら、磁界検知素子４０２は、ＡＣ磁界に応答することが可能である。したがって、ベースバンド帯域幅５０４は、磁界検知素子４０２が磁界に応答する信号情報を提供することができる領域を表す。
【０１９０】
示されるような他の低振幅スペクトル線は、変動の厳密な性質に応じて電流スピニングフェーズシーケンスの変動の結果として生じ得る。図示されない他のスペクトル線があり得るが、それらも低振幅にある。
【０１９１】
スペクトル線５０６、５０８およびすべての他の無関係のスペクトル線が、図８のスペクトル線４５８、４６０よりかなり低い振幅を有することは理解されよう。いくつかの用途では、種々の低振幅スペクトル線が、図７のフィルタ４０６が全く必要とされないほど低振幅である。フィルタが全くないと、より高速の磁界検知素子、およびより広い帯域幅の磁界検知素子が得られる。したがって、いくつかのそのような実施形態では、ベースバンド通過帯域５０４を、図示されるよりも実質的に広くすることができ、また図８のベースバンド通過帯域４５６よりも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を大きく超えて拡張することができる。
【０１９２】
本明細書に引用されたすべての参考文献は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０１９３】
この特許の主題である様々な概念、構造、および技法を示す役割をする好ましい実施形態を説明したが、これらの概念、構造、および技法を組み込んだ他の実施形態も使用され得ることは、当業者には明らかであろう。したがって、本特許の範囲は、説明された実施形態に限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲によってのみ限定されるべきであると言える。
【図１】
0006271593.tif 000004
【図１Ａ】
0006271593.tif 000005
【図２】
0006271593.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
0006271593.tif 000009
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
0006271593.tif 000011
【図５】
0006271593.tif 000012
【図６】
0006271593.tif 000013
【図７】
0006271593.tif 000014
【図８】
0006271593.tif 000015
【図９】
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