霍爾傳感器和感測方法
【專利摘要】霍爾傳感器和感測方法。實(shí)施例涉及降低或消除偏移誤差的多觸點(diǎn)傳感器裝置和其操作方法。傳感器裝置可包括三個(gè)或更多個(gè)觸點(diǎn)，并且多個(gè)這種傳感器裝置可被組合。傳感器裝置可包括霍爾傳感器裝置，或其它傳感器類型?？蓪?shí)現(xiàn)用于多觸點(diǎn)傳感器裝置的操作模式，其對傳統(tǒng)的自旋電流原理提供了重要修改和改進(jìn)，包括降低的殘留偏移。在此處被稱作Iu偏置的第一個(gè)這種操作模式中，傳感器在全部操作階段中被提供有相同的輸入電流，并且所有操作周期的輸出電壓被感測和處理。在此處被稱作Ui強(qiáng)制的另一操作模式中，傳感器裝置在全部操作階段中被提供有相同的輸入電壓，感測端子被箝位（或者強(qiáng)制）到恒定電勢，并且流入或者流出感測端子的電流被感測和處理。
【專利說明】霍爾傳感器和感測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及傳感器并且更具體地涉及在霍爾傳感器裝置中的偏移抵消。
【背景技術(shù)】
[0002]磁場傳感器，例如霍爾傳感器，對磁場敏感，但是可能會(huì)遭受偏移誤差。偏移誤差是在缺少某輸入量時(shí)存在輸出信號。在與霍爾傳感器相關(guān)的實(shí)例中，當(dāng)實(shí)際上不存在磁場時(shí)，偏移誤差將是表不輸入磁場的輸出信號。
[0003]偏移誤差可與不同原因相關(guān)聯(lián)，其中兩個(gè)是原始偏移誤差和殘留偏移誤差。原始偏移誤差可以指代存在于特定操作階段中的偏移誤差。殘留偏移誤差可以指代存在于總的或者整個(gè)輸出信號中的偏移誤差，例如作為來自各個(gè)單獨(dú)操作階段的那些的組合的信號。
[0004]用于降低或者消除偏移誤差的一個(gè)方法是使用多觸點(diǎn)霍爾傳感器。三觸點(diǎn)或者四觸點(diǎn)霍爾傳感器可以以自旋電流型模式操作，其在多個(gè)時(shí)鐘相位中改變觸點(diǎn)的供給或感測作用，使得當(dāng)來自多個(gè)時(shí)鐘相位的信號被組合時(shí)降低任何偏移。即使這樣，殘留偏移誤差可以保持比期望的更高，例如在大約I毫特斯拉(HlT)范圍中。
[0005]因此，存在對改進(jìn)的多觸點(diǎn)霍爾傳感器裝置的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]實(shí)施例涉及在多觸點(diǎn)傳感器裝置中降低殘留偏移。
[0007]在實(shí)施例中，傳感器裝置包括被配置成感測物理特性并且包括三個(gè)觸點(diǎn)的至少一個(gè)傳感器元件；和傳感器電路，其被耦合到至少一個(gè)傳感器元件并且被配置成在多個(gè)操作階段中操作該至少一個(gè)傳感器元件，使得在每個(gè)操作階段中供給電流被注入到所述三個(gè)觸點(diǎn)的作為供給觸點(diǎn)的一個(gè)并且在所述三個(gè)觸點(diǎn)的作為信號觸點(diǎn)的第二個(gè)處測量電勢，每個(gè)操作階段具有作為供給觸點(diǎn)和信號觸點(diǎn)的三個(gè)觸點(diǎn)的第一布置并且具有對應(yīng)的操作階段，其中與第一布置相比，三個(gè)觸點(diǎn)的第二布置是作為供給觸點(diǎn)和信號觸點(diǎn)的所述三個(gè)觸點(diǎn)的反向布置，并且傳感器裝置的輸出與在多個(gè)操作階段中在信號觸點(diǎn)處測量的電勢的組合相關(guān)，其中該多個(gè)包括每個(gè)操作階段和對應(yīng)的操作階段。
[0008]在實(shí)施例中，傳感器裝置包括被配置成感測物理特性并包括三個(gè)觸點(diǎn)的至少一個(gè)傳感器元件；和傳感器電路，其被耦合到所述至少一個(gè)傳感器元件并被配置為在多個(gè)操作階段中操作所述至少一個(gè)傳感器元件，使得在每個(gè)操作階段中第一和第二供給電勢被分別施加到所述三個(gè)觸點(diǎn)中的作為供給觸點(diǎn)的兩個(gè)并且供給電勢中的一個(gè)被施加到所述三個(gè)觸點(diǎn)中的作為信號觸點(diǎn)的第三個(gè)，測量在所述三個(gè)觸點(diǎn)中的第三個(gè)處的電流，并且傳感器裝置的輸出與跨越所有操作階段在信號觸點(diǎn)處測量的電流的組合相關(guān)。
[0009]在實(shí)施例中，傳感器裝置包括被配置成感測物理特性并包括三個(gè)觸點(diǎn)的至少一個(gè)傳感器元件；和傳感器電路，其被耦合到所述至少一個(gè)傳感器元件并被配置成在多個(gè)操作階段中操作該至少一個(gè)傳感器元件，使得在每個(gè)操作階段中第一和第二供給電勢被分別施加到所述三個(gè)觸點(diǎn)中的作為供給觸點(diǎn)的兩個(gè)并且在該多個(gè)操作階段的每個(gè)中相同的被強(qiáng)制的電勢(forced potential)被施加到所述三個(gè)觸點(diǎn)中的作為信號觸點(diǎn)的第三個(gè),測量在所述三個(gè)觸點(diǎn)的第三個(gè)處的電流，并且傳感器裝置的輸出與在多個(gè)操作階段中在信號觸點(diǎn)處測量的電流的組合相關(guān)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]考慮下面結(jié)合附圖的本發(fā)明的各種實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明可以被更加完全地理解，在附圖中:
圖1是根據(jù)實(shí)施例的傳感器系統(tǒng)的框圖。
[0011]圖2A是根據(jù)實(shí)施例的在第一操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0012]圖2B是根據(jù)實(shí)施例的在第二操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0013]圖2C是根據(jù)實(shí)施例的在第三操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0014]圖2D是根據(jù)實(shí)施例的在第四操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0015]圖2E是根據(jù)實(shí)施例的在第五操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0016]圖2F是根據(jù)實(shí)施例的在第六操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0017]圖2G是圖2A-2F的六個(gè)操作階段的圖。
[0018]圖3A是根據(jù)實(shí)施例的在第一操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0019]圖3B是根據(jù)實(shí)施例的在第二操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0020]圖3C是根據(jù)實(shí)施例的在第三操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0021]圖3D是根據(jù)實(shí)施例的在第四操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0022]圖3E是根據(jù)實(shí)施例的在第五操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0023]圖3F是根據(jù)實(shí)施例的在第六操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0024]圖4A是根據(jù)實(shí)施例的在第一操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0025]圖4B是根據(jù)實(shí)施例的在第二操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0026]圖4C是根據(jù)實(shí)施例的在第三操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0027]圖4D是根據(jù)實(shí)施例的在第四操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0028]圖5A是根據(jù)實(shí)施例的在第一操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0029]圖5B是根據(jù)實(shí)施例的在第二操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0030]圖5C是根據(jù)實(shí)施例的在第三操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0031]圖是根據(jù)實(shí)施例的在第四操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0032]圖5E是根據(jù)實(shí)施例的在第五操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0033]圖5F是根據(jù)實(shí)施例的在第六操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0034]圖6A是根據(jù)實(shí)施例的在第一操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0035]圖6B是根據(jù)實(shí)施例的在第二操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0036]圖6C是根據(jù)實(shí)施例的在第三操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0037]圖6D是根據(jù)實(shí)施例的在第四操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0038]圖7是根據(jù)實(shí)施例的微分反饋電路的框圖。
[0039]圖8是對于Vf=OV的耦合到圖6A的傳感器裝置的圖7的電路的框圖。
[0040]圖9是根據(jù)實(shí)施例的電路的框圖。
[0041]圖10是對于二、四和六階段實(shí)施例的殘留偏移對比供給電壓的曲線圖。[0042]圖1lA是根據(jù)實(shí)施例的具有多于三個(gè)觸點(diǎn)的傳感器裝置的示意圖。
[0043]圖1lB是根據(jù)實(shí)施例的分別具有多于三個(gè)觸點(diǎn)的被耦合的兩個(gè)傳感器裝置的示意圖。
[0044]圖12是根據(jù)實(shí)施例的在第一操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0045]圖13A是根據(jù)實(shí)施例的傳感器元件的觸點(diǎn)的框圖。
[0046]圖13B是根據(jù)實(shí)施例的傳感器元件的觸點(diǎn)的框圖。
[0047]圖14A是根據(jù)實(shí)施例的在第一操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0048]圖14B是根據(jù)實(shí)施例的在第二操作階段中的圖14A的傳感器裝置的電路圖。
[0049]圖14C是根據(jù)實(shí)施例的在第三操作階段中的圖14A和14B的傳感器裝置的電路圖。
[0050]圖15A是根據(jù)實(shí)施例的在第一操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0051]圖15B是根據(jù)實(shí)施例的在第一操作階段中的傳感器裝置的電路圖。
[0052]雖然本發(fā)明服從各種修改和替代形式，其細(xì)節(jié)已經(jīng)由在附圖中的實(shí)例被示出并且將被詳細(xì)地描述。然而應(yīng)該理解不旨在將本發(fā)明限制到描述的特定實(shí)施例。正相反，旨在覆蓋落入由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同物、和替代物。
【具體實(shí)施方式】
[0053]實(shí)施例涉及可降低或消除偏移誤差的多觸點(diǎn)傳感器裝置和其操作方法。在實(shí)施例中，傳感器裝置可以包括三個(gè)或者更多個(gè)觸點(diǎn)，并且多個(gè)這種傳感器裝置可被組合。傳感器裝置可以包括霍爾傳感器裝置，例如垂直霍爾裝置，或者在實(shí)施例中的其它傳感器類型。操作模式可被實(shí)施用于多觸點(diǎn)傳感器裝置，所述多觸點(diǎn)傳感器裝置提供包括降低的殘留偏移的對傳統(tǒng)的自旋電流原理的重要修改和改進(jìn)。如前面提及的，偏移誤差可以與不同原因相關(guān)，其中的兩個(gè)是原始偏移誤差和殘留偏移誤差。原始偏移誤差可以指代存在于特定操作階段中的偏移誤差，而殘留偏移誤差可以指代存在于總的或者整個(gè)輸出信號中的偏移誤差，例如作為來自各個(gè)單獨(dú)操作階段的那些的組合的信號。因此，在多個(gè)操作階段中的原始偏移誤差可以被組合以生成不希望有的被增加的殘留偏移誤差或者部分地或完全地抵消原始偏移誤差，使得殘留偏移誤差被減小或者被消除。
[0054]因此，在此處被稱作Iu偏置的第一個(gè)這種操作模式中，在所有操作階段中傳感器被提供有相同的輸入電流，并且所有操作周期的輸出電壓被感測和處理。在此處被稱作Ui強(qiáng)制(U1-forcing)的另一個(gè)操作模式中，所述傳感器裝置在所有操作階段中被提供有相同輸入電壓，感測端子被箝位(或者被強(qiáng)制)到恒定的電勢，并且流入感測端子或者流出感測端子的電流被感測和處理。在每種模式中，實(shí)施例提供殘留偏移的降低，其提供優(yōu)于傳統(tǒng)自旋電流和其它技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。
[0055]參照圖1，傳感器系統(tǒng)10被描繪。傳感器系統(tǒng)10包括耦合到電路101的傳感器裝置100。電路101可以包括開關(guān)電路，信號處理電路和其它電路以實(shí)現(xiàn)此處在下面討論的各種階段和/或模式以及系統(tǒng)10的其它功能。例如，在實(shí)施例中傳感器裝置100包括三觸點(diǎn)裝置，并且所述三個(gè)觸點(diǎn)在第一操作模式的六個(gè)階段的每個(gè)中分別與電力供給和輸出信號不同地耦合。下面將關(guān)于至少兩個(gè)這種操作模式:IU偏置和Ui強(qiáng)制來更詳細(xì)地討論這個(gè)和其它實(shí)施例。[0056]參照圖2，Iu偏置操作模式將參照以截面描繪的并且具有三個(gè)觸點(diǎn)102，104和106的傳感器裝置100被討論。傳感器裝置100包括如在圖中描繪的從頂部表面向下延伸到裝置100中的響應(yīng)于物理特性的有源區(qū)域，所述物理特性例如是磁場，溫度，機(jī)械應(yīng)力或者一些其它量。觸點(diǎn)102，104和106被設(shè)置在頂部表面上與有源區(qū)域歐姆接觸?？梢栽谄渌鼘?shí)施例中使用更多或者更少的觸點(diǎn)，并且所述觸點(diǎn)可在其它實(shí)施例中被另外布置。
[0057]在圖2的實(shí)施例中，傳感器裝置100包括霍爾效應(yīng)傳感器裝置，例如垂直霍爾裝置，然而在其它實(shí)施例中傳感器裝置100可以包括一些其它類型的傳感器。如在圖2中描繪的，傳感器裝置100包括以截面描繪的垂直霍爾裝置，其中有源霍爾區(qū)域從裝置100的頂部表面延伸到合適深度并且包括在那個(gè)頂部表面上以及與有源霍爾區(qū)域歐姆接觸的三個(gè)觸點(diǎn)102，104和106。圖2也包括傳感器裝置100的簡化的等效電路圖，并且Rl代表觸點(diǎn)102和104的耦合或者觸點(diǎn)102和104之間的電阻；R2代表觸點(diǎn)104和106之間的耦合或者觸點(diǎn)104和106之間的電阻；并且R3代表觸點(diǎn)102和106之間的耦合或者觸點(diǎn)102和106之間的電阻。在此處的實(shí)例中，考慮到裝置100的對稱，Rl和R2被假定成大約相等，但是因?yàn)槿莶睿瑱C(jī)械應(yīng)力，電非線性和其它因素，可以具有相互間在大約1%到大約5%數(shù)量級的失配，而R3通常更大。標(biāo)記“B+”的觸點(diǎn)102，104或者106表明在這個(gè)觸點(diǎn)處的信號隨著磁場的增加而增加，而標(biāo)記“B-”的觸點(diǎn)表示相反的情況，即在那個(gè)觸點(diǎn)處的信號隨著磁場的增加而降低。
[0058]在實(shí)施例中，六個(gè)不同的操作階段以改進(jìn)的類似自旋電流的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其中觸點(diǎn)102,104和106與電流供給，輸出信號和例如地或者一些其它電勢(例如，IV)的參考電勢的耦合布置在每個(gè)階段中變化。這些階段中的每個(gè)將在下面被討論，然而例如根據(jù)自旋電流順序頻率或者一些其它因素，在實(shí)施例中特定數(shù)字和階段的相對次序可以變化。例如，階段的相對次序可以被選擇，使得在順序操作階段中的電壓至少在感測端子處少量地改變，以避免需要放電的雜散電容的積累。因此，在實(shí)施例中階段次序可以是階段I和3，2和5，以及4和6，以避免例如改變在階段之間(例如從階段I到階段2)的在所有觸點(diǎn)處的電勢。在其它實(shí)施例中，所述階段可以是順序時(shí)鐘相位。
[0059]在圖2A中，階段I，第一觸點(diǎn)102是供給觸點(diǎn)，并且第三觸點(diǎn)106是信號觸點(diǎn): U3_l = Ul_l * R2/(R2+R3)`,
并且
Ul_l = IO * Rl//(R2+R3)
使得
U3_l = 10*R1*R2/(R1+R2+R3),
其中Ul_l表不在第一階段中在第一觸點(diǎn)102處的電壓，并且U3_l表不在第一階段中在第三觸點(diǎn)106處的電壓(這個(gè)標(biāo)記系統(tǒng)將在此通篇使用)。
[0060]在圖2B中，階段2，觸點(diǎn)102，104和106被再耦合，使得第一觸點(diǎn)102是信號觸點(diǎn)，并且第二觸點(diǎn)104是供給觸點(diǎn):
Ul_2 = U2_2 * R3/(R1+R3)
并且
U2_2 = IO * R2//(R1+R3)
使得Ul_2 = 10*R2*R3/(R1+R2+R3)。
[0061 ] 此處在這里和其它地方使用的記號“ Il ”表示兩個(gè)電阻的并聯(lián)連接，即 R1//R2 = R1*R2/(R1+R2)。
[0062]在圖2C中，階段3，第一觸點(diǎn)102是信號觸點(diǎn)，并且第三觸點(diǎn)106是供給觸點(diǎn): Ul_3 = U3_3 * R1/(R1+R3)
并且
U3_3 = IO * R2//(R1+R3)
使得
Ul_3 = 10*R1*R2/(R1+R2+R3)。
[0063]在圖2D中，階段4，第二觸點(diǎn)104是供給觸點(diǎn)，并且第三觸點(diǎn)106是信號觸點(diǎn): U3_4 = U2_4 * R3/(R2+R3)
并且
U2_4 = IO * Rl//(R2+R3)
使得
U3_4 = 10*R1*R3/(R1+R2+R3)。
[0064]在圖2E中，階段5，第一觸點(diǎn)102是供給觸點(diǎn)，并且第二觸點(diǎn)104是信號觸點(diǎn): U2_5 = Ul_5 * R2/(R1+R2)
并且
Ul_5 = IO * R3//(R1+R2)
使得
U2_5 = 10*R2*R3/(R1+R2+R3)?
[0065]最后，在圖2F中，階段6，第二觸點(diǎn)104是信號觸點(diǎn)，并且第三觸點(diǎn)106是供給觸
占-
U2_6 = U3_6 * R1/(R1+R2)
并且
U3_6 = IO * R3//(R1+R2)
使得
U2_6 = 10*R1*R3/(R1+R2+R3)。
[0066]圖2G總結(jié)了在六個(gè)階段的每個(gè)中的操作模式。所述箭頭表示從正到負(fù)的端子的當(dāng)前流線。記號“ + ”和分別是如上面相對于“B+”和“B-”所討論的。耦合到傳感器裝置100的信號處理電路101然后可以處理來自每個(gè)階段的信號以得到有利結(jié)果。
[0067]例如，雖然U1_2_U3_4加倍磁場的貢獻(xiàn)，但它未抵消所述偏移電壓。U2_6_U2_5提供相同的結(jié)果。然而，看其它信號，如果從U3_l減去Ul_3，施加的磁場的貢獻(xiàn)被加入，同時(shí)因?yàn)檫@些信號是相同的，即 U1_3=10*R1*R2/(R1+R2+R3)并且 U3_1=10*R1*R2/(R1+R2+R3)，所以偏置電壓被抵消。換句話說，在裝置100中的任何偏移對于每個(gè)階段是相同的并且因此通過從一個(gè)減去另一個(gè)被去除。對于Ul_2-U2_5和U2_6-U3_4也是如此。注意，這通常適用于線性裝置，而對于非線性裝置其通常僅在逼近時(shí)是有效的。如果更多對信號被組合，該逼近是更精確的，使得有利的總信號是:
U_total = (U3_l - Ul_3) + (Ul_2 - U2_5) + (U2_6 - U3_4)=U3_l + Ul_2 + U2_6 - Ul_3 - U3_4 - U2_5。[0068]根據(jù)這個(gè)方程，六個(gè)操作階段被分組在三個(gè)組中，每個(gè)組包括兩個(gè)操作階段。根據(jù)線性電路理論，在每個(gè)組中的偏移完全抵消，而在存在小的非線性的情況下，在每個(gè)組中的偏移仍然是小的但不同于零。而且，至少在線性情況下，顯然電流不需要在所有六個(gè)操作階段上是恒定的；對在每個(gè)組中的兩個(gè)操作階段都保持電流恒定就足夠了，而它可不同于在所述三個(gè)組的其它組中的電流。因此，在實(shí)施例中以其中在每個(gè)組中的兩個(gè)階段在時(shí)間上是鄰近的或者接近的順序來實(shí)行不同操作階段可以是有利的。實(shí)際上，雖然可以在實(shí)施例中通過順序地立即執(zhí)行組的階段來最小化這些效果，但是熱漂移，閃變噪聲或者其它事件可以逐階段地改變電流。
[0069]參照圖3，Iu偏置方法可以被擴(kuò)展用于多個(gè)多觸點(diǎn)傳感器裝置，并且每一個(gè)的輸出被不同地考慮。這可幫助降低電路101的信號處理電路所需要的精確程度，其在下面被更詳細(xì)地討論。因此，在實(shí)施例中可以使用兩個(gè)三觸點(diǎn)垂直霍爾傳感器裝置100和200，每個(gè)包括三個(gè)觸點(diǎn)102，104，106并且具有差分輸出電壓。使用兩個(gè)電流源，每個(gè)裝置100和200 一個(gè)。期望電流源為相同的，然而如果不是，任何失配可以作為部分偏移消除被抵消。
[0070]參照圖3A，在階段I中，裝置100如同其在上面參照圖2討論的單一裝置實(shí)施例的階段I中那樣被操作，而裝置200如同單個(gè)裝置在階段3中那樣被操作。表示為U31_l的輸出電壓(數(shù)字指代裝置100的第三觸點(diǎn)(3)，裝置200的第一觸點(diǎn)(I)和階段I (I))是兩個(gè)裝置100和200的輸出電壓之間的差，并且主值(prime value)指代裝置200并且其它值指代裝置100:
U31_l = U3_l -Ul_l，= 10*R1*R2/(R1+R2+R3) - 10，*R1’ *R2’ /(Rl，+R2’ +R3’)。
[0071]這降低原始偏移同時(shí)也加倍磁靈敏度。原始偏移是在單一操作階段中在零輸入磁場的輸出信號。例如，對于R1=R2 =lkQ,R3=2kQ并且IO =ImA,裝置100的原始偏移是U3_l=250mVo 對于 Rl’ =R2’ =1010 Ω, R3，=1900 Ω 和 10，=LOlmA,裝置 100，的原始偏移是Ul_l’ =262.8mV。微分信號的原始偏移是U31_l=_12.8mV，其大致減小至二十分之一。
[0072]在圖3B中描繪了階段2，其中裝置100如在圖2的實(shí)施例的階段2中那樣被耦合并且裝置200如在階段4中那樣被耦合。所述原始偏移輸出U13_2是:
Li 13—2 - U] —2 一 U3—.2' — 10*R2*R3/{RHR2+R3) - K)'*RI '*R3'/(R I '+RT-R31。
[0073]參照圖3C，在階段3中，原始偏移輸出電壓U13_3是:
V13J:: VlJ — U3—3' = 10*RI *R2/(RI +R2-R3) - 10'^RI '*R2'/(RI '+R2R3')。
[0074]參照圖3D，在階段4中，原始偏移輸出電壓是:
U31 —4 — U3——4 - Ul —4' — 10*RI *R3/(R1+R2+R3) — 10'*R2^R3',iRl '+R2'+R31。
[0075]在圖3E中描繪了階段5的耦合布置，其中原始偏移輸出電壓是:
U22_5=U2_5 - U2_5，=10*R2*R3/(R1+R2+R3) - 10，*R1，*R3，/ (Rl，+R2，+R3’)。
[0076]在圖3F中描繪了最終階段，階段6。原始偏移輸出電壓是:
U22_6=U2_6 -U2_6’ =10*R1*R3/(R1+R2+R3) - 10，*R2，*R3，/ (Rl，+R2，+R3’)。
[0077]如在圖2的單一裝置實(shí)施例中，階段I和3之間的輸出電壓差(U31_l _U13_3)抵消所述偏移并且加倍磁靈敏度。對于階段2和5 (U13_2-U22_5)和對于階段4和6(U31_4-U22_6)也是如此。總的輸出信號可以是這些子組合中的任何一個(gè)，然而可以通過組合它們中的至少兩個(gè)或者全部三個(gè)來得到改進(jìn)的結(jié)果。使用全部三個(gè)，總的輸出信號Utotal 變成:
【權(quán)利要求】
1.一種傳感器裝置，包括: 至少一個(gè)傳感器元件，其被配置成感測物理特性并且包括三個(gè)觸點(diǎn)；和 傳感器電路，其被耦合到所述至少一個(gè)傳感器元件并且被配置成在多個(gè)操作階段中操作該至少一個(gè)傳感器元件，使得在每個(gè)操作階段中供給電流被注入到所述三個(gè)觸點(diǎn)的作為供給觸點(diǎn)的一個(gè)并且在所述三個(gè)觸點(diǎn)的作為信號觸點(diǎn)的第二個(gè)處測量電勢，每個(gè)操作階段具有作為供給觸點(diǎn)和信號觸點(diǎn)的三個(gè)觸點(diǎn)的第一布置并且具有對應(yīng)的操作階段，其中與第一布置相比，三個(gè)觸點(diǎn)的第二布置是作為供給觸點(diǎn)和信號觸點(diǎn)的所述三個(gè)觸點(diǎn)的反向布置，并且傳感器裝置的輸出與在多個(gè)操作階段中在信號觸點(diǎn)處測量的電勢的組合相關(guān)，其中該多個(gè)包括每個(gè)操作階段和對應(yīng)的操作階段。
2.權(quán)利要求1的傳感器裝置，其中所述至少一個(gè)傳感器元件包括霍爾傳感器元件。
3.權(quán)利要求2的傳感器裝置，其中所述霍爾傳感器元件是垂直霍爾傳感器元件。
4.權(quán)利要求1的傳感器裝置，其中所述多個(gè)操作階段包括至少兩個(gè)操作階段。
5.權(quán)利要求4的傳感器裝置，其中所述多個(gè)操作階段包括至少六個(gè)操作階段。
6.權(quán)利要求1的傳感器裝置，其中所述傳感器元件包括響應(yīng)于物理特性的有源區(qū)域，所述有源區(qū)域從所述傳感器元件的第一表面延伸到所述傳感器元件中。
7.權(quán)利要求6的傳感器裝置，其中所述三個(gè)觸點(diǎn)被布置在傳感器元件的第一表面上與所述有源區(qū)域歐姆接觸。
8.權(quán)利要求6的傳感器裝置，其中所述有源區(qū)域響應(yīng)于垂直或者平行于所述第一平面的磁場分量。
9.權(quán)利要求1的傳感器裝置，包括第一和第二傳感器元件，其中所述傳感器電路被配置為測量在所述第一傳感器元件的信號觸點(diǎn)和所述第二傳感器元件的信號觸點(diǎn)之間的電勢，其中所述傳感器裝置的輸出與在所述多個(gè)操作階段中測量的電勢的組合相關(guān)。
10.權(quán)利要求9的傳感器裝置，其中所述多個(gè)操作階段包括至少兩個(gè)操作階段。
11.權(quán)利要求1的傳感器裝置，其中所述三個(gè)觸點(diǎn)是第一觸點(diǎn)，第二觸點(diǎn)和第三觸點(diǎn)，并且其中所述多個(gè)操作階段包括下面組中的至少兩個(gè):組1，其中第一操作階段包括作為供給觸點(diǎn)的第一觸點(diǎn)和作為信號觸點(diǎn)的第三觸點(diǎn)，并且第二操作階段包括作為信號觸點(diǎn)的第一觸點(diǎn)和作為供給觸點(diǎn)的第三觸點(diǎn)；組2，其中第三操作階段包括作為供給觸點(diǎn)的第一觸點(diǎn)和作為信號觸點(diǎn)的第二觸點(diǎn)，并且第四操作階段包括作為信號觸點(diǎn)的第一觸點(diǎn)和作為供給觸點(diǎn)的第二觸點(diǎn)；以及組3,其中第五操作階段包括作為供給觸點(diǎn)的第二觸點(diǎn)和作為信號觸點(diǎn)的第三觸點(diǎn)，并且第六操作階段包括作為信號觸點(diǎn)的第二觸點(diǎn)和作為供給觸點(diǎn)的第三觸點(diǎn)。
12.權(quán)利要求1的傳感器裝置，其中在所述操作階段和所述對應(yīng)的操作階段中供給電流的幅度是相同的。
13.—種傳感器裝置，包括: 至少一個(gè)傳感器元件，其被配置為感測物理特性并且包括三個(gè)觸點(diǎn)；以及 傳感器電路，其被耦合到所述至少一個(gè)傳感器元件并被配置為在多個(gè)操作階段中操作所述至少一個(gè)傳感器元件，使得在每個(gè)操作階段中第一和第二供給電勢被分別施加到所述三個(gè)觸點(diǎn)中的作為供給觸點(diǎn)的兩個(gè)并且供給電勢中的一個(gè)被施加到所述三個(gè)觸點(diǎn)中的作為信號觸點(diǎn)的第三個(gè)，測量在所述三個(gè)觸點(diǎn)中的第三個(gè)處的電流，并且傳感器裝置的輸出與跨越所有操作階段在信號觸點(diǎn)處測量的電流的組合相關(guān)。
14.權(quán)利要求13的傳感器裝置，其中所述至少一個(gè)傳感器元件包括霍爾傳感器元件。
15.權(quán)利要求14的傳感器裝置，其中所述霍爾傳感器元件是垂直霍爾傳感器元件。
16.權(quán)利要求13的傳感器裝置，其中所述多個(gè)操作階段包括至少兩個(gè)操作階段。
17.權(quán)利要求16的傳感器裝置，其中所述多個(gè)操作階段包括至少四個(gè)操作階段。
18.權(quán)利要求13的傳感器裝置，其中所述多個(gè)操作階段中的每個(gè)具有作為供給觸點(diǎn)和信號觸點(diǎn)的三個(gè)觸點(diǎn)的第一布置，并且具有對應(yīng)的操作階段，其中與所述第一布置相比，所述三個(gè)觸點(diǎn)的第二布置包括所述供給觸點(diǎn)中的同一個(gè)供給觸點(diǎn)，并且所述供給觸點(diǎn)中的另一個(gè)和所述信號觸點(diǎn)被反過來。
19.權(quán)利要求13的傳感器裝置，進(jìn)一步包括第一和第二傳感器元件，其中在每個(gè)操作階段中的輸出是在第一和第二傳感器元件的信號觸點(diǎn)處的電流的差，并且其中傳感器裝置的輸出與每個(gè)操作階段的輸出的組合相關(guān)。
20.權(quán)利要求19的傳感器裝置，其中所述多個(gè)操作階段包括至少四個(gè)操作階段。
21.權(quán)利要求13的傳感器裝置，其中所述傳感器元件包括響應(yīng)于所述物理特性的有源區(qū)域，所述有源區(qū)域從所述傳感器元件的第一表面延伸到傳感器元件中。
22.權(quán)利要求21的傳感器裝置，其中所述三個(gè)觸點(diǎn)被布置在所述傳感器元件的第一表面上與所述有源區(qū)域歐姆接觸。
23.權(quán)利要求21的傳感器裝置，其中所述有源區(qū)域響應(yīng)于垂直或者平行于所述第一表面的磁場分量。
24.一種傳感器裝置，包括: 至少一個(gè)傳感器元件，其被配置為感測物理特性并且包括三個(gè)觸點(diǎn)；和 傳感器電路，其被耦合到所述至少一個(gè)傳感器元件并被配置成在多個(gè)操作階段中操作該至少一個(gè)傳感器元件，使得在每個(gè)操作階段中第一和第二供給電勢被分別施加到所述三個(gè)觸點(diǎn)中的作為供給觸點(diǎn)的兩個(gè)并且在該多個(gè)操作階段的每個(gè)中相同的被強(qiáng)制的電勢被施加到所述三個(gè)觸點(diǎn)中的作為信號觸點(diǎn)的第三個(gè)，測量在所述三個(gè)觸點(diǎn)的第三個(gè)處的電流，并且傳感器裝置的輸出與在多個(gè)操作階段中在信號觸點(diǎn)處測量的電流的組合相關(guān)。
25.權(quán)利要求24的傳感器裝置，其中所述多個(gè)操作階段包括至少三個(gè)操作階段，使得在第一操作階段中所述三個(gè)觸點(diǎn)的第一個(gè)是信號觸點(diǎn)，在第二操作階段中所述三個(gè)觸點(diǎn)的第二個(gè)是信號觸點(diǎn)，并且在第三操作階段中所述三個(gè)觸點(diǎn)的第三個(gè)是信號觸點(diǎn)。
26.權(quán)利要求24的傳感器裝置，其中所述多個(gè)操作階段包括至少六個(gè)操作階段，使得在第一操作階段中所述三個(gè)觸點(diǎn)的第一個(gè)是信號觸點(diǎn)，所述第一供給電勢被提供到所述三個(gè)觸點(diǎn)的第二個(gè)，并且所述第二供給電勢被提供到所述三個(gè)觸點(diǎn)中的第三個(gè)；在第二操作階段中所述三個(gè)觸點(diǎn)的第一個(gè)是信號觸點(diǎn)，所述第二供給電勢被提供到所述三個(gè)觸點(diǎn)的第二個(gè)，并且所述第一供給電勢被提供到所述三個(gè)觸點(diǎn)的第三個(gè)；在第三操作階段中所述三個(gè)觸點(diǎn)的第二個(gè)是信號觸點(diǎn)，所述第一供給電勢被提供到所述三個(gè)觸點(diǎn)的第一個(gè)，并且第二供給電勢被提供到所述三個(gè)觸點(diǎn)的第三個(gè)；在第四操作階段中所述三個(gè)觸點(diǎn)的第二個(gè)是信號觸點(diǎn)，所述第二供給電勢被提供到所述三個(gè)觸點(diǎn)的第一個(gè)，并且所述第一供給電勢被提供到所述三個(gè)觸點(diǎn)的第三個(gè)；在第五操作階段中所述三個(gè)觸點(diǎn)的第三個(gè)是信號觸點(diǎn)，所述第一供給電勢被提供到所述三個(gè)觸點(diǎn)的第一個(gè)，并且所述第二供給電勢被提供到所述三個(gè)觸點(diǎn)的第二個(gè)；并且在第六操作階段中所述三個(gè)觸點(diǎn)的第三個(gè)是信號觸點(diǎn)，所述第二供給電勢被提供到所述三個(gè)觸點(diǎn)的第一個(gè)，并且所述第一供給電勢被提供到所述三個(gè)觸點(diǎn)的第二個(gè)。
27.權(quán)利要求26的傳感器裝置，其中所述第一，第二，第三，第四，第五和第六操作階段在數(shù)字次序方面不是相繼的。
28.權(quán)利要求24的傳感器裝置，其中所述至少一個(gè)傳感器元件包括霍爾傳感器元件。
29.權(quán)利要求28的傳感器裝置，其中所述霍爾傳感器元件是垂直霍爾傳感器元件。
30.權(quán)利要求24的傳感器裝置，其中所述傳感器元件包括響應(yīng)于物理特性的有源區(qū)域，所述有源區(qū)域從所述傳感器元件的第一表面延伸到所述傳感器元件中。
31.權(quán)利要求30的傳感器裝置，其中所述三個(gè)觸點(diǎn)被布置在所述傳感器元件的所述第一表面上與所述有源區(qū)域歐姆接觸 。
32.權(quán)利要求30的傳感器裝置，其中所述有源區(qū)域響應(yīng)于與所述第一表面垂直或者平行的磁場分量。
33.權(quán)利要求24的傳感器裝置，進(jìn)一步包括第一和第二傳感器元件，其中在所述多個(gè)操作階段的每個(gè)中，施加到第一和第二傳感器元件的每個(gè)的所述第一和第二供給電勢是相同的，所述多個(gè)操作階段的任何一個(gè)的輸出與在第一和第二傳感器元件的信號觸點(diǎn)處測量的電流的差相關(guān)，并且所述傳感器裝置的輸出與跨越所述多個(gè)操作階段的差的組合相關(guān)。
34.權(quán)利要求33的傳感器裝置，其中施加到所述第一和第二傳感器元件的每個(gè)的被強(qiáng)制的電勢是相同的。
【文檔編號】G01R33/07GK103576102SQ201310319841
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月26日
【發(fā)明者】U.奧塞勒奇納 申請人:英飛凌科技股份有限公司