用于獲得物理量信息的電路、方法和傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 實(shí)施例涉及用于獲得物理量信息的電路、方法和傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 許多應(yīng)用依賴(lài)于對(duì)物理量的感測(cè)，諸如磁學(xué)量、溫度、壓力、涉及電磁福射和機(jī)械 接觸（exposure)的物理量，等等。所述應(yīng)用來(lái)自于所有技術(shù)領(lǐng)域。例如，一些應(yīng)用來(lái)自于 測(cè)量機(jī)動(dòng)車(chē)的車(chē)輪的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)向角度，等等。例如，可使用磁場(chǎng)傳感器元件、 光學(xué)傳感器元件或其它傳感器元件，諸如對(duì)機(jī)械應(yīng)力敏感的傳感器元件，來(lái)執(zhí)行該些測(cè)量。
[0003] 由于該些傳感器的廣泛應(yīng)用，存在簡(jiǎn)化它們的制造和具體實(shí)施W降低例如與該些 裝置相關(guān)的成本的預(yù)期。然而，在一些應(yīng)用中，可靠性W及精確性具有至少一些重要性。不 精確源例如來(lái)自對(duì)穩(wěn)定感測(cè)條件的偏離W及變動(dòng)，作為兩個(gè)例子，諸如溫度相關(guān)或過(guò)程相 關(guān)變動(dòng)。
[0004] 因此，存在提高改進(jìn)變動(dòng)補(bǔ)償、簡(jiǎn)化實(shí)施、簡(jiǎn)化制造、簡(jiǎn)化感測(cè)和提供穩(wěn)定感測(cè)條 件之間的折衷的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)實(shí)施例的一種用于獲得物理量信息的電路，包括對(duì)物理量敏感的傳感器布 置，W及對(duì)物理量敏感的至少一個(gè)另一傳感器元件。根據(jù)實(shí)施例的電路還包括供電電路，供 電電路被配置成向傳感器布置提供供電信號(hào)，該供電信號(hào)包括受閉環(huán)配置中的供電電路控 制的供電電壓。供電電路還被配置成向該至少一個(gè)另一傳感器元件提供另一供電信號(hào)，該 另一供電信號(hào)包括另一供電電流，W便另一供電電流的幅度與供電信號(hào)的供電電流幅度滿(mǎn) 足預(yù)定關(guān)系。
[0006] -種用于獲得物理量信息的方法，包括向傳感器布置提供供電信號(hào)，該供電信號(hào) 包括受閉環(huán)配置中的供電電路控制的供電電壓，其中傳感器布置對(duì)物理量敏感。該方法還 包括向至少一個(gè)另一傳感器元件提供另一供電信號(hào)，該另一供電信號(hào)包括另一供電電流， W便另一供電電流的幅度與供電信號(hào)的供電電流幅度滿(mǎn)足預(yù)定關(guān)系，其中該至少一個(gè)另一 信號(hào)元件對(duì)物理量敏感。
【附圖說(shuō)明】
[0007] 將在附圖中描述本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例。
[000引圖1示出根據(jù)實(shí)施例的傳感器和電路的示意性方框圖；
[0009] 圖2示出根據(jù)實(shí)施例的一種用于獲得物理量信息的方法的流程圖；
[0010] 圖3示出使用霍爾傳感器元件的傳感器的示意性方框圖；
[0011] 圖4示出使用GMR傳感器元件的另一傳感器的簡(jiǎn)化方框圖；
[0012] 圖5示出使用GMR傳感器元件的進(jìn)一步傳感器的方框圖；
[0013] 圖6示出根據(jù)實(shí)施例的傳感器和電路的方框圖；
[0014] 圖7示出GMR傳遞函數(shù)；
[001引圖8A-8D示出根據(jù)實(shí)施例的傳感器的相移120°的小磁信號(hào)的視圖；
[0016] 圖9A-9D示出根據(jù)實(shí)施例的傳感器的相移90°的小磁信號(hào)的視圖；
[0017] 圖10A-10D示出根據(jù)實(shí)施例的傳感器的相移60°的小磁信號(hào)的視圖；
[0018] 圖11A-11D示出無(wú)均勻外部磁場(chǎng)的情況下，根據(jù)實(shí)施例的傳感器的相移45°的小 磁信號(hào)的視圖；
[0019] 圖12A-12C不出根據(jù)實(shí)施例的傳感器的相移90°的大磁信號(hào)的視圖；
[0020] 圖13A-13C示出例示對(duì)于相移90°的小磁信號(hào)的傳統(tǒng)傳感器和根據(jù)實(shí)施例的傳 感器之間的比較的視圖；
[0021] 圖14A-14C示出例示對(duì)于相移60°的小磁信號(hào)的更傳統(tǒng)傳感器和根據(jù)實(shí)施例的 傳感器之間的比較的視圖；
[0022] 圖15A-15C示出例示對(duì)于相移90°的大磁信號(hào)的更傳統(tǒng)傳感器和根據(jù)實(shí)施例的 傳感器之間的比較的視圖；
[002引圖16A-16D示出對(duì)于相移90°的小磁場(chǎng)，根據(jù)實(shí)施例的傳感器中的小磁信號(hào)響應(yīng) 的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 在下文中，更詳細(xì)地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。在該背景下，將使用概括性附圖標(biāo) 記同時(shí)描述幾個(gè)物體，或者描述該些物體的共同部件、尺寸、特征等等。概括性附圖標(biāo)記基 于它們的個(gè)別附圖標(biāo)記。此外，將W相同或類(lèi)似的附圖標(biāo)記，指示在幾個(gè)實(shí)施例或幾幅圖中 出現(xiàn)的相同或者至少在至少一些它們的功能或結(jié)構(gòu)部件方面類(lèi)似的物體。為了避免不必要 的重復(fù)，提及該些物體的說(shuō)明書(shū)部分也涉及不同實(shí)施例或不同圖的相應(yīng)物體，除非明確地， 或者一考慮說(shuō)明書(shū)的背景和附圖一另外暗示指出。因此，類(lèi)似的或相關(guān)物體可具體實(shí) 施為具有至少一些相同或類(lèi)似的部件、尺寸和特征，但是也可具體實(shí)施為具有不同特性。
[00巧]在現(xiàn)今世界上，在不同的應(yīng)用領(lǐng)域中廣泛地使用用于物理量的傳感器。有關(guān)傳感 器用于檢測(cè)不同的物理量，諸如磁場(chǎng)相關(guān)或電磁相關(guān)物理量，W及溫度、壓力、機(jī)械應(yīng)力等 等。取決于應(yīng)用，設(shè)置不同要求、說(shuō)明和邊界條件。其中，可靠性和可用性通常彼此相互作 用，至少有時(shí)導(dǎo)致矛盾的設(shè)計(jì)目標(biāo)。例如，可用性，因此該種傳感器的廣泛實(shí)施可使得易于 制造，并且可使傳感器的實(shí)施更吸引人。然而，僅下列該些設(shè)計(jì)目標(biāo)就可能不利地導(dǎo)致傳感 器可靠性較差和/或精確性較差。
[0026] 例如，為了提高該傳感器的精確性，可能關(guān)注實(shí)施改進(jìn)對(duì)變動(dòng)的補(bǔ)償，諸如溫度變 動(dòng)或過(guò)程變動(dòng)。此外，可能期望使傳感器能夠在更穩(wěn)定的感測(cè)條件下運(yùn)行，并且簡(jiǎn)化感測(cè)過(guò) 程。
[0027] 因此，存在改進(jìn)對(duì)關(guān)于傳感器的變動(dòng)補(bǔ)償、簡(jiǎn)化其制造過(guò)程和實(shí)施、提供穩(wěn)定的感 測(cè)條件和簡(jiǎn)化感測(cè)過(guò)程之間的權(quán)衡的需求。如下文更詳細(xì)所述的，實(shí)施例可提供改進(jìn)上述 權(quán)衡的機(jī)會(huì)。
[0028] 圖1示出根據(jù)實(shí)施例的傳感器100的簡(jiǎn)化方框圖。該實(shí)施例可改進(jìn)上述在改進(jìn)對(duì) 變動(dòng)的補(bǔ)償、簡(jiǎn)化具體實(shí)施、制造和感測(cè)能力之間的折衷，并且可通過(guò)使用供電電路實(shí)現(xiàn)提 供更穩(wěn)定的感測(cè)條件，該供電電路向至少一個(gè)另一傳感器元件提供另一供電信號(hào)，該另一 供電信號(hào)包括另一供電電流，該另一供電電流的幅度與被提供給傳感器布置的供電信號(hào)的 供電電流的幅度滿(mǎn)足預(yù)定關(guān)系。傳感器布置本身W閉環(huán)配置運(yùn)行。結(jié)果，可W在不引入復(fù) 雜性的情況下在感測(cè)更不穩(wěn)定或者更多易變組件方面提高補(bǔ)償能力，該是因?yàn)樵撝辽僖粋€(gè) 另一傳感器元件被供W另一供電信號(hào)，由于被提供給傳感器布置的供電信號(hào)的閉環(huán)配置， 該另一供電信號(hào)包括至少一些變動(dòng)補(bǔ)償。
[0029] 傳感器100包括用于獲得物理量信息的電路110。例如，物理量可能為磁場(chǎng)的強(qiáng) 度、磁場(chǎng)的方向、磁場(chǎng)分量的強(qiáng)度、溫度、壓力、電磁福射的強(qiáng)度、電磁福射的頻率、電磁福射 的波長(zhǎng)和機(jī)械接觸或應(yīng)力。
[0030] 電路110包括對(duì)物理量敏感的傳感器布置120, W及也對(duì)物理量敏感的至少一個(gè) 另一傳感器元件130。圖1中所示的實(shí)施例包括剛好一個(gè)另一傳感器元件130,但是其它實(shí) 施例可包括更多個(gè)。該至少一個(gè)另一傳感器元件130可用于獲得關(guān)于物理量的另外信息， 諸如在物理量有移動(dòng)不均勻依賴(lài)性情況下的方向。
[0031] 電路110還包括供電電路140，供電電路140被配置成向傳感器布置120提供供電 信號(hào)SS1，供電信號(hào)SS1包括受閉環(huán)配置下的供電電路140控制的供電電壓。在圖1中所示 的實(shí)施例中，供電電路140通過(guò)第一節(jié)點(diǎn)150禪合至傳感器布置120。第一節(jié)點(diǎn)150用于禪 合反饋電路160,反饋電路160也被稱(chēng)為網(wǎng)1。供電電路140提供具有供電電流的供電信號(hào) SS1，從而調(diào)節(jié)或控制供電信號(hào)SS1的供電電壓。供電電流是用于調(diào)節(jié)或控制處于反饋電路 60的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)1處的電壓的量。
[0032] 然而，在更詳細(xì)地描述閉反饋環(huán)的可能具體實(shí)施之前，將首先描述電路110。供電 電路140還被配置成向該至少一個(gè)另一傳感器元件130提供另一供電信號(hào)SS2,該另一供 電信號(hào)SS2包括另一供電電流，W便所述另一供電電流的幅度與供電信號(hào)SS1的供電電路 的幅度滿(mǎn)足預(yù)定關(guān)系。通過(guò)使用上面概述的供電電路140,可能通過(guò)向另一傳感器元件130 提供取決于傳感器布置120的運(yùn)行條件的供電電流，來(lái)改進(jìn)上述折衷。換句話說(shuō)，至少部分 考慮對(duì)傳感器元件120的影響，向另一傳感器元件130提供另一供電信號(hào)SS2。例如，因此 可至少部分補(bǔ)償溫度變動(dòng)、過(guò)程變動(dòng)或其它變動(dòng)導(dǎo)致的對(duì)傳感器100及其傳感器元件的影 響。
[0033] 換句話說(shuō)，另一供電信號(hào)SS2包括不可調(diào)節(jié)電壓，或者又換句話說(shuō)，是在開(kāi)環(huán)中產(chǎn) 生的電壓。無(wú)意將其保持為恒定值。
[0034] 可任選地，可設(shè)置另一供電信號(hào)SS2,從而另一供電電流的幅度本質(zhì)上與供電信號(hào) SS1的供電電流的幅度成比例。例如，另一供電電流可為被提供給傳感器布置120的供電電 流的按比例復(fù)制。結(jié)果，可能W簡(jiǎn)單和高效的方式具體實(shí)施供電電流140。
[0035] 例如，如下文更詳細(xì)所述的，供電電路可選地包括電流鏡，該電流鏡被配置成基于 供電信號(hào)的供電電流的幅度，向另一供電信號(hào)提供所述幅度的另一電流幅度。
[0036] 供電信號(hào)SS1和另一供電信號(hào)SS2兩者都可包括交流和/或直流貢獻(xiàn)。例如，供 電信號(hào)SSUSS2兩者都可包括AC (交流電）和/或DC分量（直流電）。
[0037] 返回到用于提供供電信號(hào)SS1的閉環(huán)配置，可選地，供電電路140被配置成，保持 供電信號(hào)SS1的供電電壓的幅度本質(zhì)上恒定。在圖1中所示的實(shí)施例中，供電電路140被 提供指示供電信號(hào)SS1的供電電壓的參考信號(hào)RS。然后，如圖1中所示，供電電路140可 被配置成提供供電信號(hào)SS1，W便通過(guò)第一節(jié)點(diǎn)150反饋的電壓本質(zhì)上恒定，并且可選地， 與參考信號(hào)RS相同。因此，供電電路140的閉環(huán)配置將被供應(yīng)給供電電路140的兩個(gè)電壓 調(diào)節(jié)為相同。在該情況下，參考信號(hào)RS代表用于調(diào)節(jié)第一節(jié)點(diǎn)150和與其禪合的反饋電路 160的電目標(biāo)。結(jié)果，供電電壓獨(dú)立于將由另一傳感器元件130和傳感器布置120感測(cè)的物 理量。
[0038] 可選地，傳感器100或電路110可選地包括感測(cè)電路170,感測(cè)電路170被禪合至 該至少一個(gè)傳感器元件130,并且被配置成產(chǎn)生指示將被確定的另外物理量信息的輸出信 號(hào)0S。在圖1中所示的實(shí)施例中，感測(cè)電路170被禪合至第二節(jié)點(diǎn)180,在圖1中也將第二 節(jié)點(diǎn)180稱(chēng)為網(wǎng)2。第二節(jié)點(diǎn)180布置在供電電路140和另一傳感器元件130之間。該允 許感測(cè)電路170感測(cè)被供應(yīng)給該至少一個(gè)另一傳感器元件130的電壓。