使用宽带信号的闭环设备校准制造技术

本申请涉及使用宽带信号的闭环设备校准，本申请公开一种闭环校准方案，该闭环校准方案被配置为允许设备(140、240)在连续操作中保持。信号发生器设备(141、240)为由磁场的磁场传感器(143、243)(诸如霍尔效应传感器)接收的信号(142、242)提供伪随机序列。信号解码器电路(250)接收输出信号(144、244)并通过测量整体信号中的增益从干扰中解码生成的扩展频谱信号。解码器设备(250)从任意特定带宽的扰动效应中区分已知的扩展频谱信号。然后处理电路(246)输出具有已经被调用于补偿扰动效应的操作参数的信号。处理电路(246)提供接收器电路(243)以补偿信号，由此形成闭环校准配置。

【技术实现步骤摘要】
使用宽带信号的闭环设备校准相关申请本申请要求2015年12月30日提交的编号为62/273033的美国临时专利申请号的权益，该申请的内容通过引用类似在本文中重写而被并入。
本专利技术总体涉及设备的校准，并且具体涉及通过使用将信号应用到设备来获得设备的操作(诸如霍尔效应传感器的闭环校准)的反馈信息。
技术介绍
开环和闭环校准方法是众所周知的并且被应用于各种环境中。一种此类环境是在霍尔效应磁场传感器的校准中。霍尔效应磁场传感器是可用于测量磁场的固态磁性传感器设备。霍尔效应磁场传感器的应用需要高精确度；然而，已知其随着过程变化、温度以及封装应力变化而遭受灵敏度的变化和漂移。控制霍尔效应传感器呈现的复杂的温度依赖性的常规解决方案是实施被称为“开环”的温度补偿电路配置。微调(或“修整”)每部分对过程变化的灵敏度可以被实施，并且通过使用片上的温度和应力传感器以及预估计的补偿表可以补偿随温度和应力的灵敏度的变化。这种方法需要昂贵的独立设备的多点特性以及超时(overtime)重校准。通过使用片上电流线圈或外部磁场源可以产生对传感器的校准的磁场激励。然而，由于被测量的信号可能与校准信号相干扰，因此仅当设备脱机(并且因此不在运行中)时可以执行校准。作为开环方案的替代，闭环方法已经被实现以在没有外部磁场的情况下执行连续的校准。闭环校准通常按照以下工作：对设备施加已知的磁场(生成已知磁场的方法将是：已知的温度不敏感的电流穿过片上/片外的线圈/传感器附近的其他合适的迹线)，然后传感器输出与期望的响应相比较，以及传感器灵敏度/增益被调节以便最小化比较器误差。这得到具有比开环配置高的多的精确度。霍尔效应传感器的常规闭环校准的已知问题是霍尔效应传感器附近的校准电流可以生成改变操作温度的足够的热，从而导致灵敏度的变化并影响主要测量。此外，闭环校准已经被证明在没有外部磁场的情况下良好执行，但在实际应用中完全消除干扰并不简单，并且需要在磁性屏蔽环境中的脱机校准。
技术实现思路
一般而言，依据这些各种实施例，闭环校准方案可以以设备保留在连续操作(例如，在线)中的方式被配置。在一个特定示例中，信号发生器设备被配置为提供在宽范围频率扩展信号的伪随机序列。由磁场发生器接收该“扩展频谱”信号，该磁场发生器为诸如霍尔效应传感器的磁场传感器提供编码的磁场信号或“扩展频谱”磁场信号。特定带宽的外部干扰可以影响整体的传感器输出信号。然而，信号解码器电路接收输出信号，并且可以通过使用对整体接收信号的合适的解码方案从干扰中解耦生成的扩展频谱。通过限定，扩展频谱信号在频率域上被扩展，因此解码器设备作用为将已知的扩展频谱信号与特定带宽的任意干扰区分开来。然而，对应于扩展频谱信号的输出取决于改变磁性传感器的灵敏度的任意扰动效应。然后处理电路可以输出具有可以被调节以补偿该扰动效应的操作参数的信号。处理电路为接收器电路提供补偿信号，由此形成闭环校准配置。该方案使得微小校准信号(电流)的使用能够避免之前提出的霍尔效应传感器附近的热生成问题，从而保持操作温度。这种配置允许连续校准，而不需要昂贵的多点温度测试。而且，设备从而能够在操作中连续保留。根据对以下详细描述进行彻底的评述和研究，这些和其余益处会变得更加清楚。附图说明图1是根据本专利技术的各种实施例具有闭环校准配置的示例设备的框图。图2是根据本专利技术的各种实施例具有进一步被配置为包含扩展频谱信号和解码器电路的闭环校准的另一个示例设备的框图。图3是类似于图2的示例设备的电路图，其根据本专利技术的各种实施例进一步包括霍尔效应传感器和附加电路系统元件。图4是根据本专利技术的各种实施例说明操作方法的流程图。本领域技术人员将认识到附图中的元件被简明和清晰地图示说明，并且不必要按比例绘制。例如，附图中一些元件的尺寸和/或相对位置可以相对于其他元件被扩大，以便有助于提升本专利技术的各种实施例的理解。并且，通常不绘制在工业可行的实施例中有用的或必需的常规而公知的元件，以便有助于不妨碍这些实施例的视图。将进一步认识到某些动作和/或步骤可以发生的特定顺序被描述或描绘，同时本领域技术人员将理解针对序列的这种特定不是实际需要的。还将理解本文使用的术语和表述除了以其它方式在本文描述的不同的特定含义之外还具有符合在以上阐述的由本
技术人员使用的该术语和表达的原始技术含义。具体实施方式现在参考附图，具体参考图1，其示出简化的闭环校准电路系统设备示例140。在此配置中，信号发生器设备141提供伪随机宽带校准信号142，其中几乎随机的序列位(例如，一和零)被扩展到宽范围的频率上。然后接收器电路设备143接收校准信号142并且输出至少依赖于所述宽带校准信号142、设备被期望测量的任何输入信号130、以及改变接收器143的响应/特性的其他可能的扰动效应(诸如温度效应)的新信号144。处理电路146接收输出信号144和期望的响应信号147。在这种方式中，处理电路146可以确定然后什么补偿信号148应该被返回施加到接收器电路设备143。根据基于伪随机宽带校准信号142的输出144和期望的响应信号147的至少一方面的比较，补偿信号148影响操作参数的调整，从而抵抗所述扰动效应145。接收器电路设备143接收所述补偿信号142，从而形成闭环校准配置，并且设备140可以保持在连续操作中。分别地，当去除伪随机宽带校准信号的影响时，去嵌入电路160提供仅包括输入信号130的各方面的检测的输出170。一般来说，接收器电路设备143可以是接收外部信号并提供依赖于接收的外部信号的输出的任意设备。示例包括磁场检测器，诸如霍尔效应传感器、类各向异性磁阻(AMR)、巨磁阻(GMR)、隧道磁阻(TMR)、庞磁阻(CMR)的磁阻传感器(XMR)、磁通门传感器等。本文描述的方法进一步适用其他类型的传感器，诸如红外传感器、光电传感器、音频传感器、超声传感器等。在接收器电路设备143是磁场检测器的示例中，去嵌入电路160由于校准信号142而有效地从输出信号144方面分离出来，使得然后去嵌入电路160可以提供准确描绘以其它方式感测的磁场的检测输出。在图2中说明的另一方法中，该设备以信号发生器241进一步包含扩展频谱信号的此种方式被配置。扩展频谱技术采取生成的特定带宽的信号(在本实施例中的伪随机宽带校准信号242)并将其在频域中展开。已知编码的扩展频谱信号用于抗干扰并且因此可以保持区别于任意扰动效应245。接收器电路243被配置为接收伪随机宽带校准信号242，伪随机宽带校准信号242现在包含扩展频谱信号251。然后(扩展频谱)解码器电路250接收来自接收器电路243的输出信号244，输出信号244包含伪随机宽带校准信号242和由接收器电路243感测的任意输入信号230。接收器的响应或传递功能也被任意附加的扰动245影响。解码器电路250检测扩展频谱信号并且转而从输入信号230中分离已知的伪随机宽带校准信号242。此解码信号249被发送到处理电路246，然后处理电路246可以将解码信号249与期望的响应信号247进行比较。现在补偿信号248可以从处理电路246发送回到接收器电路243，因此形成闭环配置，并且允许高精确度的、迭代的过程。分别地，去嵌入电路260提供检测的输出270，检测的输出270包括的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，其包含：信号发生器设备，其被配置为提供伪随机宽带校准信号；设备，其被配置为接收校准信号并且至少根据所述伪随机宽带校准信号和扰动效应提供输出；处理电路，其被配置为接收所述输出和期望的设备响应信号以及提供补偿信号，所述补偿信号被配置为根据基于所述伪随机宽带校准信号的所述输出的方面和所述期望的设备响应信号的比较来调节操作参数，以便抵抗所述设备的扰动效应。

【技术特征摘要】
2015.12.30 US 62/273,033;2016.01.14 US 14/995,5211.一种装置，其包含：信号发生器设备，其被配置为提供伪随机宽带校准信号；设备，其被配置为接收校准信号并且至少根据所述伪随机宽带校准信号和扰动效应提供输出；处理电路，其被配置为接收所述输出和期望的设备响应信号以及提供补偿信号，所述补偿信号被配置为根据基于所述伪随机宽带校准信号的所述输出的方面和所述期望的设备响应信号的比较来调节操作参数，以便抵抗所述设备的扰动效应。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理电路进一步被配置为提供检测的输出，所述检测的输出包括不基于所述伪随机宽带校准信号的所述输出的方面。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述信号发生器设备进一步被配置为提供包括扩展频谱信号的所述伪随机宽带校准信号。4.根据权利要求1所述的装置，其中：所述设备包括磁场检测器；以及所述信号发生器设备被配置为提供伪随机宽带校准信号，以导致应用到所述磁场检测器的磁场随所述伪随机宽带校准信号而变化。5.根据权利要求4所述的装置，其中所述磁场检测器包括霍尔效应传感器；并且所述装置进一步包括集成的或邻近的设置有所述霍尔效应传感器的线圈，以便为所述霍尔效应传感器提供随所述伪随机宽带校准信号变化的所述磁场。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述处理电路进一步包括：校准信号抵消电路，其被配置为接收所述输出和所述伪随机宽带校准信号，并且为所述霍尔效应传感器提供去除应用所述伪随机宽带校准信号的效应的干净输出信号；解码器电路，其被配置为接收所述输出和所述伪随机宽带校准信号并且提供基于所述伪随机宽带校准信号的输出的方面，以与所述期望的设备响应信号进行比较。7.根据权利要求6所述的装置，其中：所述解码器电路进一步包括：开关电容器积分器电路，其被配置为接收所述输出和用于所述伪随机宽带校准信号的时钟信号，以获得基于所述伪随机宽带校准信号的输出的方面，以及在时间周期上对基于所述伪随机宽带校准信号的所述输出的方面进行积分，以提供积分输出；采样和保持电路，其被配置为接收并存储所述时间周期的所述积分输出并提供用于与所述期望的设备响应信号相比较的所述积分输出；所述处理电路进一步包括：误差放大器，其被配置为：接收：所述期望的设备响应信号，以及来自所述采样和保持电路的所述积分输出；以及输出误差信号；环路稳定开关电容器积分器电路，其被配置为接收所述误差信号并且基于所述误差信号提供所述补偿信号。8.一种方法，其包括：将伪随机宽带校准信号施加到设备；至少基于所述伪随机宽带校准信号和扰动效应提供来自所述设备的输出；由处理电路接收所述输出；由所述处理电路提供补偿信号；根据基于所述伪随机宽带校准信号的所述输出的方面与所述期望的设备响应信号的比较，使用所述补偿信号来调节操作参数以抵抗所述设备的所述扰动效应。9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括由所述处理电路提供检测输出，所述检测输出包括不基于所述伪随机宽带校准信号的所述输出的方面。10.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括由所述信号发生器设备提供包括扩展频谱信号的所述伪随机宽带校...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·波利，R·M·罗森奎斯特，T·L·斯卡利，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US