(57)【要約】  磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）であって、前記抑制システム（Ｓ）は、  −  少なくとも１つの磁気抵抗センサ（Ｃ）を含み、前記磁気抵抗センサ（Ｃ）は、第１の動作点における第１の感度および第２の動作点における第２の感度を有し、第２の動作点における感度は低いかまたはゼロである、磁場を測定するためのデバイス（Ｄ）と、  −  少なくとも１つの磁気抵抗センサ（Ｃ）を、第１の動作点から第２の動作点に切り換えるのに適した変調手段（Ｍ）と、  −  磁場を測定するためのデバイス（Ｄ）から導かれた信号を処理するための手段（Ｔ）と  を含む。
2020522696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）であって、
−  少なくとも１つの磁気抵抗センサ（Ｃ）を含み、前記磁気抵抗センサ（Ｃ）が、第１の動作点（２０１）における第１の感度（Ｓ１）および第２の動作点（２０２）における第２の感度（Ｓｓａｔ）を有し、第２の動作点における感度（Ｓｓａｔ）が低いかまたはゼロである、磁場（Ｂ）を測定するためのデバイス（Ｄ）と、
−  磁気抵抗センサ（Ｃ）を、第１の動作点（２０１）から第２の動作点（２０２）に、および、第２の動作点（２０２）から第１の動作点に切り換えるのに適しており、第１の動作点（２０１）に対応する第１の構成および第２の動作点（２０２）に対応する第２の構成を有する変調手段（Ｍ）と、
−  変調手段（Ｍ）の第１の構成に対応する第１の動作点（Ｓ１）における、磁場（Ｂ）が存在する場合の測定デバイス（Ｄ）の第１の応答（Ｍ１）と、変調手段（Ｍ）の第２の構成に対応する第２の動作点（Ｓｓａｔ）における、磁場（Ｂ）が存在する場合の測定デバイス（Ｄ）の第２の応答（Ｍ２）との一次結合を作ることに適している、磁場（Ｂ）を測定するためのデバイス（Ｄ）から導かれた信号を処理するための手段（Ｔ）と
を含む、磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）。
【請求項２】
磁場（Ｂ）を測定するためのデバイス（Ｄ）が、ハーフブリッジ構成に従って構成された２つの磁気抵抗センサ（３０１、３０２）と、低雑音前置増幅器（ＰＡ）とを含み、２つの磁気抵抗センサが磁場に対する逆応答を有し、ハーフブリッジ構成が第１のアーム（Ｂ１）および第２のアーム（Ｂ２）を含み、２つのアームが並列に接続され、アームの各々が抵抗（Ｒ）および磁気抵抗センサ（３０１、３０２）のうちの一方を含み、ハーフブリッジ構成が第１の出力（Ｖ＋）および第２の出力（Ｖ−）をさらに含み、２つの出力が低雑音前置増幅器（ＰＡ）に接続され、個々の出力（Ｖ＋、Ｖ−）が、抵抗（Ｒ）のうちの１つと、磁気抵抗センサ（３０１、３０２）のうちの１つとの間の接合点であることを特徴とする、請求項１に記載の磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）。
【請求項３】
測定システム（Ｄ）がハーフブリッジ構成に供給するためのＤＣ電圧源（Ｖ）を含み、ＤＣ電圧（Ｖ）が２つの抵抗（Ｒ）の間の接合点に、または２つの磁気抵抗センサ（３０１、３０２）の間の接合点に接続されることを特徴とする、請求項２に記載の磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）。
【請求項４】
測定デバイス（Ｄ）が、第１の対の磁気抵抗センサ（４０１、４０１ａ）および第２の対の磁気抵抗センサ（４０２、４０２ａ）と、低雑音前置増幅器（ＰＡ）とを含み、第１の対のセンサ（４０１、４０１ａ）は、第２の対のセンサ（４０２、４０２ａ）と比べて逆応答を有し、磁気抵抗センサ（４０１、４０１ａ、４０２、４０２ａ）がブリッジ構成に従って構成され、ブリッジ構成が第１のアーム（Ｂ１）および第２のアーム（Ｂ２）を含み、２つのアームが並列に接続され、アームの各々が、第１の対の磁気抵抗センサ（４０１、４０１ａ）、および第２の対の磁気抵抗センサ（４０２、４０２ａ）を含み、ブリッジ構成が第１の出力（Ｖ＋）および第２の出力（Ｖ−）をさらに含み、２つの出力が低雑音前置増幅器に接続され、個々の出力（Ｖ＋、Ｖ−）が、第１の対の磁気抵抗センサ（４０１、４０１ａ）と、第２の対の磁気抵抗センサ（４０２、４０２ａ）との間の接合点であることを特徴とする、請求項１に記載の磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）。
【請求項５】
測定システム（Ｄ）がブリッジ構成に供給するためのＤＣ電圧源（Ｖ）を含み、ＤＣ電圧源（Ｖ）が第１の対の磁気抵抗センサと第２の対の磁気抵抗センサの間の接合点に接続されることを特徴とする、請求項４に記載の磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）。
【請求項６】
測定デバイス（Ｄ）が、磁気抵抗センサの層の平面に磁場を印加するための電流線（３０１、３０２、４０３、４０４）を含み、線に電流が存在する場合、個々の磁気抵抗センサ（Ｃ）が第２の動作点（２０２）にあり、線に電流が存在しない場合、個々の磁気抵抗センサ（Ｃ）が第１の動作点（２０１）にあることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）。
【請求項７】
変調手段（Ｍ）が、第１の動作点（２０１）と第２の動作点（２０２）の間の切換え信号（Ｌ１／Ｌ２）を発生させるための高周波マスタクロックを含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）。
【請求項８】
切換え信号（Ｌ１／Ｌ２）が、個々の磁気抵抗センサを第１の動作点（２０１）と第２の動作点（２０２）の間で切り換えるための、電流線（３０１、３０２、４０３、４０４）を循環する電流パルスを含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）。
【請求項９】
磁場（Ｂ）を測定するためのデバイス（Ｄ）から導かれた信号を処理するための手段（Ｔ）が、
−  測定デバイス（Ｄ）によって第１の動作点（２０１）で測定された信号（Ｍ１）を記録することが意図された第１のサンプル・アンド・ホールド回路と、
−  測定デバイス（Ｄ）によって第２の動作点（２０２）で測定された信号（Ｍ２）を記録することが意図された第２のサンプル・アンド・ホールド回路と、
−  第１および第２のサンプル・アンド・ホールド回路から導かれた信号を一次結合するためのデジタル（ＤＳＰ）またはアナログ（１３０１）獲得システムと
を含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）。
【請求項１０】
少なくとも１つの磁気抵抗センサ（Ｃ）を含む測定デバイス（Ｄ）による、磁場（Ｂ）の測定に関連付けられた低周波雑音を抑制するための方法（１）であって、
−  磁気抵抗センサの第１の動作点（２０１）および第２の動作点（２０２）を識別するステップ（ＩＤ）であって、磁気抵抗センサが、第１の動作点（２０１）における第１の感度（Ｓ１）および第２の動作点（２０２）における第２の感度（Ｓｓａｔ）を有し、第２の動作点における感度（Ｓｓａｔ）が低いかまたはゼロである、ステップと、
−  磁気抵抗センサ（Ｃ）を、第１の感度（Ｓ１）を有する第１の動作点（２０１）から第２の感度（Ｓｓａｔ）を有する第２の動作点（２０２）に、および、第２の動作点（２０２）から第１の動作点（２０１）に切り換えることによって、磁気抵抗センサ（Ｃ）の感度を変調するステップ（ＭＯＤ）と、
−  変調（ＭＯＤ）の間、第１の動作点（Ｓ１）における、磁場（Ｂ）が存在する場合の測定デバイス（Ｄ）の第１の応答（Ｍ１）、および第２の動作点（Ｓｓａｔ）における、磁場（Ｂ）が存在する場合の測定デバイス（Ｄ）の第２の応答（Ｍ２）を測定するステップ（ＭＥＳ）と、
−  測定システム（Ｄ）の第１の応答（Ｍ１）および第２の応答（Ｍ２）の一次結合を計算するステップ（ＬＩＮ）と
を含む、方法（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗タイプのセンサの低周波雑音を抑制するためのシステムおよび方法に関する。磁気抵抗センサは、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサおよびトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）センサを包含するが、方法は、磁気抵抗タイプの任意の磁場センサに拡張され得る。
【背景技術】
【０００２】
ＧＭＲまたはＴＭＲなどの磁気抵抗センサの低周波雑音は、今日、低い周波数における極めて高い検出性を必要とする特定の用途におけるそれらの使用に対する主要な障害とみなされている。これらの用途の例は、生理学的信号、とりわけ神経信号と関連付けられる磁場などの生物学的媒体中の磁場の測定である。これらの信号はゆっくりと変わり、周波数は１ＫＨｚ未満であり、また、それらの検出は、測定中に使用されるセンサの低周波雑音によって影響される。
【０００３】
異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）タイプのセンサの場合、電流方向の変化方法が、それらの１／ｆ雑音の一部を抑制することを可能にする（例えばＳｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  Ａ、Ｖｏｌｕｍｅ  ２３５、２０１５の中で発表されている、Ｉ．  Ｍａｔｅｏｓらの「Ｌｏｗ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｎｏｉｓｅ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ  ｕｓｉｎｇ  ａｎ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ」を参照されたい）。この技法は、ＧＭＲおよびＴＭＲには適用され得ない、なぜならそれらの抵抗およびそれらの抵抗の変化が電流の方向に依存しないからである。
【０００４】
センサから見られる場を変調するための技法は適用され得る。これらの技法は、センサの動作点をその低周波雑音の外側に変位させる。このような技法の例は、ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ、Ｖｏｌ．  ４８、Ｎ．  １１、４１１５−４１１８頁、２０１２の中で発表されている、Ａ．  Ｇｕｅｄｅｓらの論文「Ｔｏｗａｒｄｓ  ｐｉｃｏＴｅｓｌａ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  ＧＭＲ−ＭＥＭＳ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｄｅｖｉｃｅ」、およびＪｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏｌ．  ９１、７７９５頁、２００２の中で発表されている、Ａ．  Ｓ．  Ｅｄｅｌｓｔｅｉｎらの論文「Ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ  １／ｆ  ｎｏｉｓｅ  ｉｎ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｓｅｎｓｏｒ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｌｕｘ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ」に説明されている。
【０００５】
これらの刊行物は、周波数変調フラックスコンセントレータ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ｆｌｕｘ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）の使用を提案しているが、この技法は、結果が控え目であり、また、機械的変調を遂行するためにはＭＥＭＳ（微小電気機械システム）の使用が必要である。
【０００６】
超伝導電流ループに結合されたセンサの特定の事例では、超伝導電流の変調は、同じくセンサの動作点をより高い周波数へ変位させることによって低周波雑音を比較的効果的に抑制することができる。このような解決法は、特許文書ＥＰ２１６５２０６およびＥＰ２１６５２１０に説明されている。
【０００７】
しかしながらこれらの技法には、実現の困難性、小型化の限界、低効率、あるいはその代わりに、特定の使用条件を必要とする、費用がかさみ得る超伝導材料の使用、などのいくつかの欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２１６５２０６号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第２１６５２１０号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  Ａ、Ｖｏｌｕｍｅ  ２３５、２０１５の中で発表されている、Ｉ．  Ｍａｔｅｏｓらの「Ｌｏｗ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｎｏｉｓｅ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ  ｕｓｉｎｇ  ａｎ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ」
【非特許文献２】ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ、Ｖｏｌ．  ４８、Ｎ．  １１、４１１５−４１１８頁、２０１２の中で発表されている、Ａ．  Ｇｕｅｄｅｓらの論文「Ｔｏｗａｒｄｓ  ｐｉｃｏＴｅｓｌａ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  ＧＭＲ−ＭＥＭＳ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｄｅｖｉｃｅ」
【非特許文献３】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏｌ．  ９１、７７９５頁、２００２の中で発表されている、Ａ．  Ｓ．  Ｅｄｅｌｓｔｅｉｎらの論文「Ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ  １／ｆ  ｎｏｉｓｅ  ｉｎ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｓｅｎｓｏｒ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｌｕｘ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステムを提案することによって上記問題を解決することであり、このシステムは、信頼性が高く、小型であり、また、任意のタイプの磁気抵抗センサから製造され得る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そのために、本発明の第１の主題は、磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステムであって、前記抑制システムは：
−  少なくとも１つの磁気抵抗センサを含み、前記磁気抵抗センサは、第１の動作点における第１の感度および第２の動作点における第２の感度を有し、第２の動作点における感度は低いかまたはゼロである、磁場を測定するためのデバイスと、
−  磁気抵抗センサを第１の動作点から第２の動作点に、および、第２の動作点から第１の動作点に切り換えるのに適しており、第１の動作点に対応する第１の構成および第２の動作点に対応する第２の構成を有する変調手段と、
−  変調手段の第１の構成に対応する第１の動作点における、磁場が存在する場合の測定デバイスの第１の応答と、変調手段の第２の構成に対応する第２の動作点における、磁場が存在する場合の測定デバイスの第２の応答との一次結合を作ることに適している、磁場を測定するためのデバイスから導かれた信号を処理するための手段と
を含む。
【００１２】
磁気抵抗センサＣは、外部磁場に依存する電気抵抗を有する任意の素子を表すために使用されている。素子Ｃの端子における抵抗の変化を測定することによって外部磁場を測定することができる。外部磁場または磁場は、測定することが望まれる磁場を表すために使用されている。
【００１３】
トンネル磁気抵抗ＴＭＲセンサおよび巨大磁気抵抗ＧＭＲセンサは、本発明の範囲内で使用され得る。
【００１４】
本発明の実施形態によれば、使用されるＧＭＲ磁気抵抗センサまたはＴＭＲ磁気抵抗センサは、ヒステリシスがないセンサである。
【００１５】
本発明の範囲内で使用される個々の磁気抵抗センサは、異なる感度を有する異なる動作点を有する。
【００１６】
変調手段Ｍは、使用される磁気抵抗センサの感度の周期的な修正を可能にする手段を表すために使用されている。手段Ｍは、電流発生器または電圧発生器を含むことができる。手段Ｍによって遂行される変調は、例えば磁気抵抗センサＣの感度の周期的変化である。この変調の周波数は、除去することが望まれる低周波雑音の周波数より高い。
【００１７】
磁気抵抗センサＣの低い感度またはゼロ感度は、１％／ｍＴの典型的な感度を有するＧＭＲの事例における０．０５％／ｍＴ未満、および２０％／ｍＴの感度を有するＴＭＲに対する１％／ｍＴ未満の感度を表すために使用されている。
【００１８】
信号を処理するための手段Ｔは、デバイスＤが第１の動作点にあるときのデバイスＤの応答Ｍ１、およびデバイスが第２の動作点にあるときのデバイスＤの応答Ｍ２を選択するために使用される手段を表すために使用されている。信号を処理するための手段Ｔは、応答Ｍ１およびＭ２の一次結合を作るのにも適している。処理手段Ｔは、アナログ回路、デジタル回路、またはアナログ回路とデジタル回路の混合を含むことができる。
【００１９】
磁気抵抗センサＣと関連付けられた低周波雑音は、すべての導体の場合と同様、抵抗の変動の雑音である。さらに、外部の場も、それに関しては同じく抵抗の変化を作り出す。したがって磁気抵抗センサを使用してゆっくりとした可変磁場を測定する事例では、単一の測定によっては抵抗の２つの変化は分離され得ない。
【００２０】
提案される発明は、これまでに提案されている発明とは異なる原理に基づいている。提案される発明の原理は、２つの異なる動作点の間で磁気抵抗センサを発振させることにある。２つの点は、外部磁場に対する応答が異なるように選択される。外部磁場に対するセンサの応答はセンサの感度とも呼ばれる。２つの異なる動作点の間のセンサの発振は、センサの感度の変調とも呼ばれる。
【００２１】
言い換えると、本発明は、これらの２つの測定点の間で、図１に示されている１／ｆ雑音領域よりも迅速な周波数でセンサを発振させ、こうして個々の状態におけるセンサの応答を高い周波数で測定することにある。それにより２つの独立した曲線Ｍ１およびＭ２が得られ、２つの曲線は時間に依存している。これらの２つの曲線の一次結合が、外部の場に固有に依存する曲線を得ること、および抵抗の内部変動を与える曲線を得ることを可能にする。
【００２２】
これらの２つの曲線Ｍ１およびＭ２の再構成は、デジタル的またはアナログ的のいずれかでなされ得る。
【００２３】
２つの点が極めて異なる感度に対応するとき、本発明はなおいっそう有効になる。
【００２４】
詳細には、低い感度またはゼロ感度を有する第２の動作点を選択したことが、この動作点に対応する測定値Ｍ２において、センサがもはや外部の場Ｂにセンシティブではない、主として低周波雑音による抵抗の変化のみを保持することを可能にする。この測定値は、次に、第１の動作点でなされた測定値Ｍ１から減算され、そうして、本質的に外部磁場Ｂの変化による、したがってこの外部の場の測定に対応する抵抗の変動が隔離される。
【００２５】
したがって本発明によるデバイスは、低周波雑音による磁気抵抗センサの抵抗の変化と、外部磁場Ｂの変化による抵抗の変化を分離することを可能にする。言い換えると、本発明によるデバイスは、磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制することを可能にする。
【００２６】
また、本発明によるデバイスは、個々に考慮して、あるいは技術的に可能なそれらのあらゆる組合せに従って、以下の特徴のうちの１つ以上を有することも可能である：
【００２７】
−  磁場Ｂを測定するためのデバイスＤは、ハーフブリッジ構成に従って構成された２つの磁気抵抗センサ３０１、３０２と、低雑音前置増幅器ＰＡとを含み、２つの磁気抵抗センサは磁場に対する逆応答を有し、ハーフブリッジ構成は、第１のアームＢ１および第２のアームＢ２を含み、２つのアームは並列に接続され、アームの各々は、抵抗Ｒおよび磁気抵抗センサ３０１、３０２のうちの一方を含み、ハーフブリッジ構成は、第１の出力Ｖ＋および第２の出力Ｖ−をさらに含み、２つの出力は低雑音前置増幅器ＰＡに接続され、個々の出力Ｖ＋、Ｖ−は、抵抗Ｒのうちの１つと、磁気抵抗センサ３０１、３０２のうちの１つとの間の接合点である。
【００２８】
−  測定システムＤは、ハーフブリッジ構成に供給するためのＤＣ電圧源Ｖを含み、ＤＣ電圧Ｖは、２つの抵抗Ｒの間の接合点、または２つの磁気抵抗センサ３０１、３０２の間の接合点に接続される。
【００２９】
−  測定デバイスＤは、第１の対の磁気抵抗センサ４０１、４０１ａおよび第２の対の磁気抵抗センサ４０２、４０２ａと、低雑音前置増幅器ＰＡとを含み、第１の対のセンサ４０１、４０１ａは、第２の対のセンサ４０２、４０２ａと比べて逆応答を有し、磁気抵抗センサ４０１、４０１ａ、４０２、４０２ａはブリッジ構成に従って構成され、ブリッジ構成は、第１のアームＢ１および第２のアームＢ２を含み、２つのアームは並列に接続され、アームの各々は、第１の対の磁気抵抗センサ４０１、４０１ａ、および第２の対の磁気抵抗センサ４０２、４０２ａを含み、ブリッジ構成は、第１の出力Ｖ＋および第２の出力Ｖ−をさらに含み、２つの出力は低雑音前置増幅器に接続され、個々の出力Ｖ＋、Ｖ−は、第１の対の磁気抵抗センサ４０１、４０１ａと、第２の対の磁気抵抗センサ４０２、４０２ａとの間の接合点である。
【００３０】
−  測定システムＤは、ブリッジ構成に供給するためのＤＣ電圧源Ｖを含み、ＤＣ電圧源Ｖは、第１の対の磁気抵抗センサと第２の対の磁気抵抗センサの間の接合点に接続される。
【００３１】
−  測定デバイスＤは、磁気抵抗センサのうちの少なくとも１つの基準層７０３、７０４をフリップするための局所加熱手段を含む。
【００３２】
−  測定デバイスＤは、磁気抵抗センサの層の平面に磁場を印加するための電流線３０１、３０２、４０３、４０４を含み、線に電流が存在する場合、個々の磁気抵抗センサＣが第２の動作点２０２にあり、線に電流が流れていない場合、個々の磁気抵抗センサＣが第１の動作点２０１にある。
【００３３】
−  電流が印加されたとき、逆応答を有する磁気抵抗センサは、第２の動作点（２０２）にあり、同じ抵抗を有しつつ、低い感度またはゼロ感度（Ｓｓａｔ）を有する。
【００３４】
−  変調手段Ｍは、第１の動作点２０１と第２の動作点２０２の間で切り換えるための信号Ｌ１／Ｌ２を発生させるための高周波マスタクロックを含む。
【００３５】
−  切換え信号Ｌ１／Ｌ２は、個々の磁気抵抗センサを第１の動作点２０１と第２の動作点２０２の間で切り換えるための、電流線３０１、３０２、４０３、４０４を循環する電流パルスを含む。
【００３６】
−  磁場Ｂを測定するためのデバイスＤから導かれた信号を処理するための手段Ｔは、前置増幅器ＰＡから導かれた信号の迅速なデジタル獲得のためのデバイスを含む。
【００３７】
−  磁場Ｂを測定するためのデバイスＤから導かれた信号を処理するための手段Ｔは：
−  測定デバイスＤによって第１の動作点２０１で測定された信号Ｍ１を記録することが意図された第１のサンプル・アンド・ホールド回路と、
−  測定デバイスＤによって第２の動作点２０２で測定された信号Ｍ２を記録することが意図された第２のサンプル・アンド・ホールド回路と、
−  第１および第２のサンプル・アンド・ホールド回路から導かれた信号を一次結合するためのデジタルＤＳＰまたはアナログ１３０１獲得システムと
を含む。
【００３８】
−  マスタクロックは、第１のサンプル・アンド・ホールド回路の第１の制御信号ＳＨ１、および第２のサンプル・アンド・ホールド回路の第２の制御信号ＳＨ２をさらに発生させる。
【００３９】
本発明の別の主題は、少なくとも１つの磁気抵抗センサを含む測定デバイスによる、磁場の測定に関連付けられる低周波雑音を抑制するための方法であって、前記方法は以下のステップを含む：
−  少なくとも１つの磁気抵抗センサの第１の動作点および第２の動作点を識別するステップであって、磁気抵抗センサは、第１の動作点における第１の感度および第２の動作点における第２の感度を有し、第２の動作点における感度は低いかまたはゼロである、ステップと、
−  磁気抵抗センサを、第１の感度を有する第１の動作点から第２の感度を有する第２の動作点に、および、第２の動作点から第１の動作点に切り換えることによって、磁気抵抗センサの感度を変調するステップと、
−  変調の間、第１の動作点Ｓ１における、磁場が存在する場合の測定デバイスＤの第１の応答、および第２の動作点における、磁場が存在する場合の測定デバイスの第２の応答Ｍ２を測定するステップと、
−  測定システムＤの第１の応答Ｍ１および第２の応答Ｍ２の一次結合を計算するステップ。
【００４０】
本発明による方法の第１のステップが、デバイスＤに存する磁気抵抗センサの２つの動作点を識別することを可能とし、２つの動作点は２つの異なる感度を有する。
【００４１】
有利には、第２の動作点は、外部磁場に対して低い感度またはゼロ感度を有するように選択される。これが、センサＣの低周波雑音による抵抗の変動を外部磁場による抵抗の変動から区別することを可能にする。
【００４２】
次に、デバイスＤの磁気抵抗センサを２つの動作点の間で切り換えるために、例えば変調手段Ｍを使用してセンサの感度が変調される。
【００４３】
したがって第１の動作点および第２の動作点におけるデバイスＤの応答を測定することができ、それにより磁気抵抗素子の低い感度またはゼロ感度の状態における主として低周波雑音による抵抗の変動を識別することができる。
【００４４】
また、本発明による方法は、個々に考慮して、あるいは技術的に可能なそれらのあらゆる組合せに従って、以下の特徴のうちの１つ以上を有することも可能である：
【００４５】
−  センサの感度の変調の周波数が、低周波雑音がセンサＣと関連付けられた熱雑音より小さくなる周波数１０１より高い。
【００４６】
−  センサの感度の変調ＭＯＤの周波数が、低周波雑音がセンサＣと関連付けられた熱雑音より小さくなる周波数１０１より少なくとも２倍高い。
【００４７】
−  測定デバイスＤは、ハーフブリッジ構成に従って構成された２つの磁気抵抗センサ３０１、３０２と、前置増幅器とを含み、２つの磁気抵抗センサは磁場に対する逆応答を有し、ハーフブリッジ構成は、第１のアームＢ１および第２のアームＢ２を含み、２つのアームは並列に接続され、アームの各々は、抵抗Ｒおよび磁気抵抗センサ３０１、３０２のうちの一方を含み、ハーフブリッジ構成は、第１の出力Ｖ＋および第２の出力Ｖ−をさらに含み、２つの出力は低雑音前置増幅器に接続され、個々の出力Ｖ＋、Ｖ−は、抵抗Ｒのうちの１つと、磁気抵抗センサ３０１、３０２のうちの１つとの間の接合点である。
【００４８】
−  測定デバイスＤは、第１の対の磁気抵抗センサ４０１、４０１ａおよび第２の対の磁気抵抗センサ４０２、４０２ａと、低雑音前置増幅器とを含み、第１の対のセンサ４０１、４０１ａは、第２の対のセンサ４０２、４０２ａと比べて逆応答を有し、磁気抵抗センサ４０１、４０１ａ、４０２、４０２ａはブリッジ構成に従って構成され、ブリッジ構成は、第１のアームＢ１および第２のアームＢ２を含み、２つのアームは並列に接続され、アームの各々は、第１の対の磁気抵抗センサ４０１、４０１ａ、および第２の対の磁気抵抗センサ４０２、４０２ａを含み、ブリッジ構成は、第１の出力Ｖ＋および第２の出力Ｖ＋をさらに含み、２つの出力は低雑音前置増幅器に接続され、個々の出力Ｖ＋、Ｖ−は、第１の対の磁気抵抗センサ４０１、４０１ａと、第２の対の磁気抵抗センサ４０２、４０２ａとの間の接合点である。
【００４９】
−  少なくとも１つの磁気抵抗センサの感度を変調するステップＭＯＤは、少なくとも１つの磁気抵抗センサの近傍に構成された電流線であって、磁気抵抗センサの層の平面に磁場を発生させ、それによりセンサが第２の動作点にあるときに、その感度を減少させるか、あるいは相殺することによって磁気抵抗センサを飽和させるのに適した電流線を使用して遂行される。
【００５０】
−  測定デバイスＤの第１の応答Ｍ１および測定デバイスＤの第２の応答Ｍ２を測定するステップＭＥＳは、デジタルまたはアナログ獲得システム１１０１を使用して遂行される。
【００５１】
−  一次結合のステップＬＩＮは、デジタルまたはアナログ獲得システムを使用して遂行される。
【００５２】
本発明の他の特徴および利点は、本発明についての、添付の図を参照してなされる、本発明を示すことを目的とした非制限の以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の主題による、低周波雑音を減少させるためのシステムＳを示す図である。
【図２】１／ｆ雑音すなわち低周波雑音スペクトル密度を示すグラフである。
【図３】ＧＭＲセンサまたはＴＭＲセンサの典型的な応答を示すグラフである。
【図４】低周波雑音を減少させるための、図１に示されているようなシステムＳと関連付けられた、測定デバイスＤの第１の例を示す図であり；この事例では２つの磁気抵抗素子を有するハーフブリッジ構成が表されている。
【図５】低周波雑音を減少させるための、図１に示されているようなシステムＳと関連付けられた、測定デバイスＤの第２の例を示す図であり；この事例では４つの磁気抵抗素子を有する完全ブリッジ構成が表されている。
【図６】統合電流線を有する、センサの感度を変調するために磁場を印加することを可能にするＣ形ＧＭＲセンサの物理的な例を示す図であり；このシステムは、磁場を測定するための、図１に示されているようなデバイスＤに使用され得る。
【図７】図５に示されているようなブリッジの出力の時間曲線の例を示すグラフである。
【図８】磁気抵抗トンネルＴＭＲセンサの典型的なスタックを示す図であり；このようなセンサは、図１に示されているデバイスＤに使用され得る。
【図９】測定デバイスＤから導かれる信号のデジタル処理と共に低周波雑音を抑制するためのシステムＳの実施形態を、示す略図である。
【図１０】２つの曲線Ｍ１およびＭ２をアナログ方式で得ること、および、デジタル一次結合をおこなうことを可能にする、低周波雑音を抑制するためのシステムＳの実施形態の電子線図（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｄｉａｇｒａｍ）である。
【図１１】２つの曲線Ｍ１およびＭ２をアナログ方式で得ること、および、アナログ一次結合をおこなうことを可能にする、低周波雑音を抑制するためのシステムＳの実施形態の電子線図である。
【図１２】変調手段Ｍから導かれる、ＧＭＲセンサまたはＴＭＲセンサの感度を変調することを可能にする信号の例を示し、信号Ｍ１およびＭ２のアナログ処理回路を管理するために使用される信号を同じく示すグラフである。
【図１３】本発明による、雑音を減少させるためのシステムを実現するための方法のステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
図１は、本発明による、低周波雑音を減少させるためのシステムＳの例を示したものである。システムＳは：
−  少なくとも１つの磁気抵抗センサの感度を変調するために使用される変調手段Ｍであって、例えばＤＣ電圧Ｖの発生器、および電流または電圧パルス発生器ＧＩを含む変調手段Ｍと、
−  外部磁場Ｂを測定するためのデバイスＤであって、デバイスＤは、少なくとも１つの磁気抵抗センサＣと、磁気抵抗センサＣから導かれた信号を増幅するための低雑音増幅器ＰＡと、Ｄによって測定された信号の低周波数成分および高周波数成分を除去するための帯域通過フィルタＦＰＢとを含み、デバイスＤの部分を形成している個々の磁気抵抗センサが、外部磁場Ｂに対する異なる感度を伴う異なる動作点を有することに留意することが重要であり、デバイスＤは、デバイスＤから導かれた第１の測定値Ｍ１および第２の測定値Ｍ２を供給する、デバイスＤと、
−  ２つの測定値Ｍ１およびＭ２を記録し、および／または第１の測定値Ｍ１および第２の測定値Ｍ２の一次結合をおこなうように、信号を処理するためのデバイスＴと
を含む。
【００５５】
図２は、磁気抵抗センサの１／ｆ雑音スペクトル密度の例を示したものである。この図では、低周波雑音は、周波数１０１から熱雑音より小さくなることが理解され得る。この事例では、２つの動作点の間の発振周波数は周波数１０１より高いことが必要であり、また、可能である場合、点１０１に対応する周波数より少なくとも２倍高いことが必要である。
【００５６】
異なる感度を有する２つの動作点の間の発振周波数は、磁気抵抗センサの感度の変調の周波数とも呼ばれる。
【００５７】
有利には、十分に高い変調周波数、すなわち抵抗の変動が熱雑音に等しくなる周波数より高い変調周波数を選択することがより良好である。
【００５８】
図３は、ゼロ場において正しい応答を有するように線形化された、ＧＭＲタイプまたはＴＲＭタイプの磁気抵抗センサの典型的な応答を示したものである。ｙ軸は、磁気抵抗センサの端子で測定された電圧を表しており、また、ｘ軸は外部磁場を表している。２つの動作点２０１および２０２は、第１の感度Ｓ１および第２の感度Ｓ２を有する２つの点である。
【００５９】
感度は、図３に示されている曲線の傾きに比例し、点２０１は高い感度Ｓ１に対応し、また、点Ｓ２は、低い感度またはゼロ感度に対応することが理解され得る。詳細には、点２０１は、センサの動作ゾーンすなわち感度ゾーンに存在している。点２０２は、その感度が低くなるか、あるいはゼロになる飽和ゾーンに存在している。本発明によるシステムＳは、磁気抵抗センサをこれらの２つの点２０１と２０２の間で発振させることを可能にする。
【００６０】
例えば個々の磁気抵抗素子に印加される磁場が、スタックの感度の軸の平面において、値Ｈｓを超えたとき、センサは飽和領域にある。
【００６１】
図４は、本発明によるシステムＳの測定デバイスＤの第１の実施形態を示したものである。この実施形態によれば、測定デバイスＤは、２つの磁気抵抗センサ３０１および３０２、ならびに２つの同一の抵抗Ｒを含む。これらの４つの素子は、図４に示されているハーフブリッジ構成に従って接続されている。
【００６２】
詳細には、ハーフブリッジ構成は、第１のアームＢ１および第２のアームＢ２に接続された供給電圧Ｖを含む。これらの２つのアームは並列に接続されている。電圧Ｖに接続されているアームＢ１およびＢ２の端部とは反対側の端部はアースに接続されている。２つのアームＢ１およびＢ２の各々は、抵抗Ｒおよび磁気抵抗素子を含む。図４に示されている例では、供給電圧Ｖは、２つの抵抗Ｒの間の接合点に接続されている。別法としては、電圧Ｖは、２つの磁気抵抗センサ３０１と３０２の間の接合点に接続され得る。
【００６３】
図４の構成の個々のアームＢ１、Ｂ２は出力Ｖ−、Ｖ＋を含む。２つの出力Ｖ−、Ｖ＋は低雑音前置増幅器ＰＡに接続されている。
【００６４】
２つの磁気抵抗センサ３０１および３０２は、外部の場に対して逆応答を有している。言い換えると、図４のブリッジによって占有される体積中の一様な外部磁場の作用の下では、第１の磁気抵抗センサ３０１の磁気抵抗の増加は、第２の磁気抵抗センサ３０２の磁気抵抗の減少に対応する。
【００６５】
有利には、これが、２つの出力Ｖ＋とＶ−の間の電位差を測定することを可能にし、この電位差は、測定する外部磁場に比例する。
【００６６】
本発明を実現するためには、高い感度Ｓ１を有する第１の動作点２０１と、ゼロ感度を有する第２の動作点Ｓｓａｔとの間で、磁気抵抗センサ３０１および３０２の感度を変調することが必要である。この変調は、十分な強度の磁場を磁気抵抗センサの層の平面に印加し、それにより磁気抵抗センサを飽和ゾーンへ変位させてセンサを飽和させることによって得られうる。
【００６７】
２つの素子３０１および３０２が逆応答を有するには、個々の素子に印加される飽和磁場が反転されていなければならない。
【００６８】
図４に示されている実施形態によれば、個々の素子３０１、３０２への飽和磁場の印加は、電流線３０３および３０４によって遂行される。強い場−ゼロ場発振は、例えば図６に提案されている統合電流線３０３および３０４によって生じる。電流は、適用される電流モードでセンサが飽和するように、すなわちＨｓ＋Ｈｐより強い磁場を素子に対して作り出すことができるように選択されなければならず、ここでＨｐは、センサに対する所望の場の動作範囲であり、また、Ｈｓは素子の飽和場（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ  ｆｉｅｌｄ）である。同じ磁場に対して印加される電流は、センサの幅と逆に変わる傾向があるため、横方向の寸法が短い、典型的には３から５μｍ程度の幅のセンサを使用することが好ましいが、この範囲外の幅も選択され得る。
【００６９】
センサの第１の動作点は、線に電流がないことに対応する。第２の動作点は、電流が線にあることに対応し、これが十分に強い飽和磁場を作り出すことによってセンサを飽和させる。電流を、第２の動作点２０２が２つのセンサで同じ抵抗値に対応し、したがってそれらの逆応答が与えられると、物理的に必ず反転されるように、線に印加する必要があることが強調されるべきである。図４に示されている電流線３０３、３０４のレイアウトは、線を循環する同じ電流が、逆応答を有する素子３０１および３０２と相応して反転磁場を得ることを可能にする。電流の印加中、また、その抑制中に、迅速な小さい遷移が存在し得る。
【００７０】
有利には、電流線３０３および３０４は測定デバイスＤ内に統合されてもよく、それにより低周波雑音を減少させるためのシステムＳの大きさを減少させることができる。
【００７１】
別法としては、素子３０１および３０２が十分に間隔を隔てている場合、２つの独立したコイルが使用されて飽和磁場が印加され得る。
【００７２】
有利には、ハーフブリッジ構成は、磁気抵抗センサの動作点から独立した出力を有することを可能にする。言い換えると、磁気抵抗素子が第１の動作点２０１にあるときの図４のブリッジの差動出力電圧は、磁気抵抗素子が飽和点２０２にあるときの差動電圧に近い。
【００７３】
この構成は、いずれの事例においても低雑音前置増幅器ＰＡを飽和させることなくブリッジの出力電圧を増幅することができるため、極めて有利である。
【００７４】
図５は、低周波雑音を減少させるためのシステムＳのための測定デバイスＤの第２の実施形態を示したものである。この事例では、４つの磁気抵抗素子を有する完全ブリッジ構成が存在している。素子４０１および４０１ａは、素子４０２および４０２ａと比較して逆応答を有している。
【００７５】
図５の回路の動作は図４の動作に類似している。磁気抵抗素子の飽和磁場は、電流線４０３および４０４によって印加され得る。これらの電流線はデバイスＤ内に統合されて、システムＳの大きさを減少させることができる。
【００７６】
別法としては、素子４０１、４０１ａ、４０２、４０２ａが十分に間隔を隔てている場合、４つの独立したコイルが使用されて、センサを飽和させるための磁場が発生され得る。
【００７７】
有利には、このブリッジ構成は、一方では磁気抵抗センサの動作点から独立した出力を有することを可能にし、また、他方では出力振幅に対する２倍の利得を可能にする。
【００７８】
図４に示されているハーフブリッジ構成の事例、および図５に示されているブリッジ構成の事例のいずれにおいても、磁気抵抗素子は逆応答を有していなければならない。この逆応答は、既に知られている方法に従って得られうる：第１は、同一であるが、物理的に反転されたセンサを取り付ける４ことにある。この方法は、使用が単純であるが、２つの独立したシリコンダイを有する必要があり、したがってより高い商業原価を有する。第２の方法は、局所加熱手段による、局所磁場下加熱（ｌｏｃａｌ  ｕｎｄｅｒ  ｆｉｅｌｄ  ｈｅａｔｉｎｇ）によって２つの磁気抵抗素子４０２、４０２ａの基準層をフリッピングすることにある。第３の方法は、逆であるが極めて類似している応答を有する２つのわずかに異なるスタックを堆積させることにある。優先実施形態では、低コストで産業化され得る方法を有することができる第２の方法が適用される。
【００７９】
図６は、統合電流線を有する、センサを飽和させるための十分な磁場を作り出すことができ、その一方で電流消費が少ない、Ｃ形ＧＭＲセンサの物理的な例を示したものである。
【００８０】
図７ａは、図５に表されているようなデバイスＤの出力の時間曲線の例を示したものである。この曲線は、図５のブリッジの出力電圧を表しており、ブリッジは正弦波の外部磁場にさらされている。曲線７ｂは、電流線４０３および４０４に流れる電流を示したものである。電流線に送られる電流は、センサ４０１、４０１ａ、４０２および４０２ａに印加される磁場に対応しており、それらを飽和させることができる。言い換えると、線に電流が流れていないとき、センサは、感度が高い第１の動作点２０１にある。
【００８１】
線に電流が存在する場合、印加される磁場は、センサＣの動作点を低い感度またはゼロ感度の点２０２へ変位させることによってそれらを飽和させる。
【００８２】
有利には、電流線４０３、４０４に流れる電流は、例えば図１の変調手段Ｍによって制御される。線に電流が存在しないことは、変調手段Ｍの第１の構成に対応し、また、線に電流が存在することは、変調手段Ｍの第２の構成に対応する。
【００８３】
有利には、測定デバイスＤの磁気抵抗素子の動作点は、変調手段Ｍによって制御され得る。
【００８４】
図７ｃは、外部磁場および図７ｂの電流の励起の存在下におけるブリッジの出力を示したものである。この曲線では、電流線４０３、４０４に電流が存在しない場合、デバイスＤは外部の場に対してセンシティブであり、ブリッジの出力はこの場の変化を追従することが理解され得る。ブリッジの出力は、例えば図７ｂの点６０１における測定値を含む。
【００８５】
電流線４０３、４０４に電流が存在する場合、磁気抵抗センサは飽和され、デバイスＤはもはや外部の場に対してセンシティブではない。ブリッジの出力は、例えば点６０２における測定値を伴う。
【００８６】
したがって本発明によるシステムＳのデバイスＤは、磁気抵抗センサの第１の動作点に対応する第１の測定値Ｍ１を供給することができる。この第１の測定値Ｍ１は、図７ｃのタイプ６０１の点に対応する。また、デバイスＤは、磁気抵抗センサの第２の動作点に対応する第２の測定値Ｍ２を供給することもできる。第２の測定値Ｍ２は、図７ｃのタイプ６０２の点に対応する。
【００８７】
有利には、図７ｃのタイプ６０２の点と関連付けられた第２の測定値Ｍ２は、主として磁気抵抗素子の低周波雑音による抵抗の変動を含む。
【００８８】
したがって測定値Ｍ１およびＭ２の一次結合をおこなうことによって低周波雑音を除去することができる。
【００８９】
図８は、トンネル磁気抵抗ＴＭＲの典型的なスタックを示したものである。ＣｕまたはＣｕＮタイプの合金であることがしばしばである層７０１は、下部電極として働く。層７０２は成長層として働く。ＣｏＦｅＢ７０４タイプの層に結合されたＰｔＭｎまたはＩｒＭｎタイプの反強磁性である層７０３は、基準として働く。障壁は、Ａｌ２Ｏ３または優先的にはＭｇＯ７０５で形成される。層７０６および７０７は従来のフリー層を形成する。すなわち外部の場を追従する層。層７０８は、保護およびトンネル接合の上部コンタクトのための開始点として働く。
【００９０】
文献から知られているスタックの多くの代替が存在する。
【００９１】
図９は、雑音がない信号の直接デジタル獲得およびデジタル再構築の事例における、本発明によるシステムＳの例示的実施形態を示したものである。
【００９２】
変調手段Ｍは、供給信号Ｖ、ならびに周波数がｆで、パルス幅が調整可能である２つの周期信号Ｌ１およびＬ２を発生させる。ＧＭＲに対する典型的な周波数ｆは約１００ｋＨｚである。サイズが小さいＴＭＲの場合、典型的な周波数ｆは、１０ＭＨｚまで高くすることができる。信号Ｖは、ＧＭＲブリッジまたはＴＭＲブリッジに供給するＤＣ電圧である。周期信号Ｌ１およびＬ２は、電流線４０３、４０４を供給する。典型的なパルス幅値は全サイクルの５０％である。２つのパルスは同相である。ブリッジ出力部では、低雑音前置増幅器ＰＡ、ならびにｆより高い周波数およびｆより十分に低い周波数を遮断するフィルタＦＰＢが、デジタル処理手段ＤＳＰによってデジタル的に獲得され、変換され、処理される、信号を条件付ける。
【００９３】
実施形態９による変調手段Ｍは、例えばＤＣ電圧Ｖ発生器およびパルス発生器または関数発生器ＧＩを含む。
【００９４】
超低雑音前置増幅器ＰＡは、切換え速度の少なくとも５倍の帯域幅を有していなければならない。
【００９５】
デジタル信号処理手段ＤＳＰは、典型的には約１０ＭＨｚのサンプリング周波数で極めて迅速な獲得を遂行する。信号は、フィルタＦＰＢの出力中で直接獲得される。この事例では、すべての処理はデジタル方式でなされる。印加された個々の場の遷移後の点が平均される。この方法で２つの曲線Ｍ１およびＭ２が再構築される。次に、これらの２つの曲線が減算されて、雑音がない信号が得られる。
【００９６】
有利には、この実施形態は、デジタル信号処理手段ＤＳＰを使用するおかげで実現が容易である。
【００９７】
他の実施形態は、アナログ信号処理手段Ｔの使用に基づいている。
【００９８】
図１０は、２つの独立した曲線Ｍ１およびＭ２をアナログ方式で得ることができ、また、デジタル処理手段ＤＳＰによってデジタル的に一次結合をおこなうことができる、電子線図（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｄｉａｇｒａｍ）の例を示したものである。図９に既に存在しているモジュールに加えて、ダブル（ｄｏｕｂｌｅ）サンプル＆ホールド１１０１が挿入されている。ダブルサンプル＆ホールド１１０１は、この時点で４つの信号を発生させる変調手段Ｍによって統制される。２つの信号Ｌ１およびＬ２は、図４によるブリッジの電流線のために意図されており、また、パルス幅が約４０％短い２つの逆相信号がサンプル＆ホールド１１０１に送られる。したがって２つのＳ＆Ｈ１１０１は、測定された信号、磁気抵抗センサが飽和されていないときは測定値Ｍ１、また、磁気抵抗センサが飽和されているときは測定値Ｍ２、を分離する。２つの信号Ｍ１およびＭ２は、格納され、変換され、減算されて、雑音がない信号を得る。測定値Ｍ１およびＭ２の格納および減算のこれらの動作は、デジタル信号処理手段ＤＳＰによって遂行される。
【００９９】
より詳細には、２つのＳ＆Ｈ回路１１０１の動作は、関数発生器ＧＩによって発生させられる信号を示す図１２に関連して説明される。
【０１００】
関数発生器は、典型的には１ＭＨｚである高い周波数ｆにおけるマスタクロックの役割を有しており、３つの信号、Ｌ１／Ｌ２、ＳＨ１、ＳＨ２を発生させる。信号Ｌ１／Ｌ２は、ゼロ電流−大電流切換えの実現を管理し、また、検出モードから飽和モードへと渡ることを可能にする。信号ＳＨ１は第１のＳ＆Ｈ１１０１を管理し、信号ＳＨ２は第２のＳ＆Ｈ１１０１を管理する。
【０１０１】
図１２は、第１のＳ＆Ｈ回路は、電流線に電流が存在しない間、すなわちＬ１／Ｌ２信号がゼロであるとき、獲得モードにあることを示している。この第１のＳ＆Ｈ回路が、測定値Ｍ１に戻って作動することを可能にする。それとは逆に、第２のＳ＆Ｈ回路は、電流が電流線を循環しているとき、すなわち信号Ｌ１／Ｌ２が非ゼロであるとき、獲得モードにある。この第２のＳ＆Ｈ回路が、低周波雑音による抵抗の変動を本質的に含む測定値Ｍ２に戻って作動することを可能にする。
【０１０２】
変調手段Ｍの第１の構成は信号Ｌ１／Ｌ２がないことに対応する：磁気抵抗センサは感度ゾーンにある。変調手段Ｍの第２の構成は信号Ｌ１／Ｌ２が存在することに対応する：磁気抵抗センサは飽和ゾーンにある。
【０１０３】
有利には、Ｓ＆Ｈ回路を管理するこの方式は、製造が単純で、安価な電子工学（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ）を使用して測定値Ｍ１およびＭ２を分離することを可能にする。
【０１０４】
信号Ｌ１／Ｌ２と２つの信号ＳＨ１およびＳＨ２の間の時間シフトは、図１２に示されているように、切換えの終了時の少し後にＳ＆Ｈ回路が獲得モードに、また、後続する切換えの前に記憶モードに置かれるようになっている。
【０１０５】
有利には、この時間シフトが、切換えに引き続く遷移を分離すること、および、低周波雑音をより正確に除去することを可能にする。
【０１０６】
図１１は、全体が信号のアナログ処理のステップを伴う、本発明によるシステムＳの第３の例示的実施形態を、示したものである。図１０のデバイスと異なり、この場合、デジタル信号処理手段ＤＳＰは、２つの測定値Ｍ２およびＭ１の減算をアナログ方式でおこなうことができる減算回路１３０１に置き換えられている。
【０１０７】
有利には、図１１のシステムは全面的にアナログシステムであり、潜在的にセンサのレベルで統合可能であり、変調および減算のこれらのステップを使用者に対して透過的にする。
【０１０８】
図１３は、本発明によるシステムＳを実現するための方法のステップを示したものである。
【０１０９】
第１のステップＩＤの間、外部の場Ｂを測定するためのデバイスＤの部分を形成している少なくとも１つの磁気抵抗センサの２つの動作点２０１および２０２が選択される。点２０１および２０２は、外部磁場Ｂに対する２つの極めて異なる感度を有するように選択される。第２の動作点における感度Ｓｓａｔは、極めて低いか、あるいはゼロである。
【０１１０】
第２のステップＭＯＤの間、変調手段Ｍが使用されて、少なくとも１つの磁気抵抗センサＣが、第１の感度Ｓ１を有する第１の動作点２０１から第２の感度Ｓｓａｔを有する第２の動作点２０２に、および、第２の動作点２０２から第１の動作点２０１に切り換えられる。
【０１１１】
ステップＭＥＳの間、感度ゾーンおよび飽和ゾーンにおけるデバイスＤの磁気抵抗センサの応答が記録され、磁気抵抗センサの感度の変調が依然として実施される。飽和ゾーンにおける磁気抵抗センサの応答、すなわち測定値Ｍ２は、低周波雑音による抵抗の変動を本質的に含む。感度ゾーンにおける磁気抵抗センサの応答、すなわち測定値Ｍ１は、低周波雑音による変動に加えて、外部磁場の変化による抵抗の変化を含む。それにより依存および独立の２回の曲線が得られる。
【０１１２】
したがってステップＬＩＮの間、測定値Ｍ１およびＭ２の一次結合をおこなって、雑音がない信号を得ることができ、また、任意選択で、抵抗の内部変動を独自に与える曲線を得ることができる。
【０１１３】
実施形態によれば、ステップＬＩＮの一次結合は、２つの測定値Ｍ１およびＭ２を減算することにある。
【０１１４】
別の実施形態によれば、ステップＬＩＮの間、タイプＭ１−αＭ２の式に従って測定値Ｍ１およびＭ２が一次結合される。パラメータαは、Ｍ２を測定している間の残留感度に本質的に依存する。これがゼロである場合、αはゼロであり、そうでない場合、αは、感度比率にほぼ等しくなる。
【０１１５】
本発明による方法の実施形態によれば、磁気抵抗センサの感度の変調の周波数は、低周波雑音が磁気抵抗センサと関連付けられた熱雑音より小さくなる周波数１０１より高い。
【０１１６】
方法の実施形態によれば、センサの感度の変調の周波数は、低周波雑音が磁気抵抗センサと関連付けられた熱雑音より小さくなる周波数１０１より少なくとも２倍高い。
【０１１７】
ステップＭＥＳは、測定デバイスＤを使用して遂行され得る。デバイスＤは、本発明によるシステムＳに関連して示された構成のうちの１つに従って製造され得る。
【０１１８】
ステップＭＥＳおよびＬＩＮは、信号を処理するための手段Ｔを使用して遂行され得る。処理手段Ｔは、本発明によるシステムＳに関連して説明された構成のうちの１つによれば、デジタル、アナログ、または一部がデジタルで、一部がアナログであってもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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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【国際調査報告】
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