磁场感测装置及感测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种磁场感测装置及感测方法。磁场感测装置包括异向性磁电阻、电流产生器以及运算器。异向性磁电阻通过磁化方向设定动作，使其在第一磁场感测阶段依据受测磁场提供第一电阻值，并且在第二磁场感测阶段依据受测磁场提供第二电阻值。电流产生器提供电流依据电流方向以流经异向性磁电阻的两端。运算器针对第一磁场感测阶段以及第二磁场感测阶段中，异向性磁电阻依据电流分别产生的第一电压差以及第二电压差进行算术运算并藉以产生磁场感测电压结果。

Magnetic field sensing device and sensing method

The invention provides a magnetic field sensing device and a sensing method. The magnetic field sensing device includes anisotropic magnetoresistance, current generator and arithmetic unit. The anisotropic magnetoresistance is set in the direction of magnetization to provide the first resistance value according to the measured magnetic field in the first magnetic field sensing stage and the second resistance value according to the measured magnetic field in the second magnetic field sensing stage. The current generator provides current at the two ends of the opposite magnetoresistance according to the current direction. In the first and second magnetic sensing stages, the arithmetic operation of the arithmetic is performed by the anisotropic magnetoresistance according to the first voltage difference and the second voltage difference generated by the current respectively, and the result of the magnetic field sensing voltage is generated.

【技术实现步骤摘要】
磁场感测装置及感测方法
本专利技术涉及一种磁场感测装置及感测方法，尤其涉及一种由异向性磁电阻所构成的磁场感测装置及感测方法。
技术介绍
磁场感测装置是提供罗盘和运动跟踪系统的基本装置。对于诸如智能手机，平板电脑或智能手表以及商用或工业系统(如无人机)的便携式系统，磁场感测装置必须非常精确，封装尺寸小，在高输出时非常节能数据速率。这些要求使包括异向性磁电阻(AnisotropicMagnetoResistive，AMR)，巨磁电阻(GiantMagnetoResistive，GMR)和隧道磁电阻(TunnelingMagnetoResistive，TMR)感测器在内的磁电阻感测器成为主流。其中异向性磁阻感测器是最早开发的磁电阻技术。虽然异向性磁电阻感测器的灵敏度低于巨磁电阻和隧道磁电阻感测器，但生产成本低，磁滞迟低，双向磁设定运行模式等优点，仍然具有竞争力。在现有技术中，异向性磁电阻感测器以完整的惠斯登电桥(Wheatstonebridge)结构为主。然而，在惠斯登电桥结构的异向性磁电阻感测器中，需要有四个异向性磁阻，如此会增加生产成本以及需要较大的设计布局面积。
技术实现思路
本专利技术提供一种磁场感测装置及感测方法，可降低生产成本并降低设计布局面积。本专利技术的磁场感测装置包括异向性磁电阻、电流产生器以及运算器。异向性磁电阻通过磁化方向设定动作，使其在第一磁场感测阶段依据受测磁场提供第一电阻值，并且在第二磁场感测阶段依据受测磁场提供第二电阻值，第一电阻值与第二电阻值不相同。电流产生器耦接异向性磁电阻，提供电流依据电流方向以流经异向性磁电阻的两端。运算器具有第一输入端与第二输入端分别耦接至异向性磁电阻的两端，针对第一磁场感测阶段以及第二磁场感测阶段中，异向性磁电阻依据电流所分别产生的第一电压差以及第二电压差进行算术运算，并且藉以产生磁场感测电压结果。本专利技术的磁场感测方法包括：提供电流依据电流方向以流经异向性磁电阻的两端；在第一磁场感测阶段通过磁化方向设定动作，使异向性磁电阻依据受测磁场提供第一电阻值，并且依据电流产生第一电压差；在第二磁场感测阶段通过磁化方向设定动作，使异向性磁电阻依据受测磁场提供第二电阻值，并且依据电流产生第二电压差；以及依据第一电压差以及第二电压差进行算术运算，并藉以产生磁场感测电压结果。基于上述，本专利技术所述的磁场感测装置是通过一个异向性磁电阻通过磁化方向设定动作，使其在第一磁场感测阶段依据受测磁场提供第一电阻值，运算器依据外加电流以产生第一磁场感测阶段的第一电压差。在第二磁场感测阶段依据受测磁场提供第二电阻值，运算器依据外加电流以产生第二磁场感测阶段的第二电压差。并且运算器依据第一电压差与第二电压差，产生磁场感测电压结果。藉此可针对磁场感测装置中所具有的电压偏移产生补偿作用，并降低环境干扰的影响。并且通过两阶段的检测方式，本专利技术实施例的磁场感测装置的电路面积可以有效的减小，降低电路成本。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1示出本专利技术第一实施例的磁场感测装置的示意图。图2示出本专利技术一实施例的磁场感测方法的流程图。图3示出本专利技术一实施例的运算器的示意图。图4示出本专利技术第二实施例的磁场感测装置的示意图。图5A与图5B示出本专利技术第三实施例的磁场感测装置的示意图。图6A示出本专利技术第三实施例的磁场感测装置的磁场检测的波形图。图6B示出本专利技术第三实施例的磁场感测装置的磁场检测结果的波形图。附图标记说明100、400、500：磁场感测装置110、410、510：异向性磁电阻120、420、520：电流产生器130、430、530：运算器I：电流D：电流方向H：受测磁场Ha：磁场值V1、V2、ΔV：电压差Vo：磁场感测电压结果132、432、532：误差放大器134：暂存装置136：算术运算器411、412、511、512、513、514：子异向性磁电阻GND：接地参考电位C1、C2：区域D1、D2、D3、D4：设定方向CV1、CV2：曲线S210、S220、S230、S240：步骤具体实施方式请参照图1，图1是示出本专利技术一实施例的磁场感测装置的示意图。磁场感测装置100包括异向性磁电阻110、电流产生器120以及运算器130。异向性磁电阻110通过磁化方向设定动作，依据受测磁场He而提供第一电阻值以及第二电阻值。电流产生器120耦接异向性磁电阻110，提供电流I依据电流方向D以流经异向性磁电阻110的两端。运算器130具有运算器输入端分别耦接至异向性磁电阻110的两端，针对异向性磁电阻所提供的第一电阻值以及第二电阻值依据电流所分别产生的第一电压差以及第二电压差进行算术运算，并且藉以产生磁场感测电压结果Vo。在图1的实施例中，异向性磁电阻110可以是具有理发店招牌(barberpole)状结构，并且具有铁磁膜(ferromagneticfilm)材质的主体。也就是异向性磁电阻110表面被设有相对于异向性磁电阻相对于异向性磁电阻的延伸方向倾斜延伸的多组短路棒(shortingbar)，上述的短路棒彼此相间隔且平行设置于主体上。而本专利技术并不以此为限。说明磁场感测装置的操作方式，图2是示出本专利技术一实施例的磁场感测方法的流程图。请参照图1与图2，在步骤S210中，电流产生器120提供电流I，并且依据电流方向D流经异向性磁电阻110的两端。接着，开始进行受测磁场He的感测，在图1与图2的实施例中，受测磁场H的感测动作在时间上可区分为第一磁场感测阶段以及第二磁场感测阶段。在步骤S220中，磁场感测装置100进行第一磁场感测阶段，在第一磁场感测阶段中可通过针对异向性磁电阻110进行磁化方向设定动作，并设定异向性磁电阻110的磁化方向为第一方向，如此，异向性磁电阻110依据受测磁场H可提供第一电阻值，并可依据电流产生器120所提供的电流I而产生第一电压差。在步骤S220中，磁场感测装置100进行第二磁场感测阶段。在第二磁场感测阶段中可先针对异向性磁电阻110进行磁化方向设定动作，并设定异向性磁电阻110的磁化方向为第二方向，如此，异向性磁电阻110依据受测磁场H可提供第二电阻值，并且可依据电流产生器120所提供的电流I而产生第二电压差。其中，第一方向与第二方向相反。接着在步骤S240中，运算器130依据异向性磁电阻110在第一磁场感测阶段所提供的第一电压差与第二磁场感测阶段所提供的第二电压差来进行算数运算，并藉以产生磁场感测电压结果Vo。关于本实施例的磁化方向设定动作，异向性磁电阻110在第一磁场感测阶段与第二磁场感测阶段，可通过磁化方向设定元件分别进行磁化方向设定动作。磁化方向设定元件可邻近于异向性磁电阻进行设置，没有特别的限制。请参照图1与图2，异向性磁电阻110的磁化方向通过磁化方向设定元件(未示出)的设定，以使异向性磁电阻110的磁化方向在步骤S220中被设定为第一设定方向，并且异向性磁电阻110的磁化方向在步骤S230中被设定为第二设定方向。其中，第一设定方向与第二设定方向可以是相反的方向。请参照图1与图2，在步骤S220中异向性磁电阻110在第一磁场感测阶段的磁化方向与电流产生器120所提供的电流I的电流方向D可以是相同的，在步骤S230中异向性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁场感测装置，其特征在于，包括：异向性磁电阻，通过磁化方向设定动作，使其在第一磁场感测阶段依据受测磁场提供第一电阻值，并且在第二磁场感测阶段依据所述受测磁场提供第二电阻值，所述第一电阻值与所述第二电阻值不相同；电流产生器，耦接所述异向性磁电阻，提供电流依据电流方向以流经所述异向性磁电阻的两端；以及运算器，具有第一输入端与第二输入端分别耦接至所述异向性磁电阻的两端，针对所述第一磁场感测阶段以及所述第二磁场感测阶段中，所述异向性磁电阻依据所述电流所分别产生的第一电压差以及第二电压差进行算术运算，并藉以产生磁场感测电压结果。

【技术特征摘要】
2017.07.11 TW 106123158;2017.02.23 US 62/462,3541.一种磁场感测装置，其特征在于，包括：异向性磁电阻，通过磁化方向设定动作，使其在第一磁场感测阶段依据受测磁场提供第一电阻值，并且在第二磁场感测阶段依据所述受测磁场提供第二电阻值，所述第一电阻值与所述第二电阻值不相同；电流产生器，耦接所述异向性磁电阻，提供电流依据电流方向以流经所述异向性磁电阻的两端；以及运算器，具有第一输入端与第二输入端分别耦接至所述异向性磁电阻的两端，针对所述第一磁场感测阶段以及所述第二磁场感测阶段中，所述异向性磁电阻依据所述电流所分别产生的第一电压差以及第二电压差进行算术运算，并藉以产生磁场感测电压结果。2.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，所述磁化方向设定动作在所述第一磁场感测阶段设定所述异向性磁电阻的磁化方向为第一设定方向，并且在所述第二磁场感测阶段设定所述异向性磁电阻的磁化方向为第二设定方向，所述第一方向与所述第二方向相反。3.根据权利要求2所述的磁场感测装置，其特征在于，所述第一设定方向与所述电流方向相同或相反。4.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，所述运算器包括：误差放大器，所述误差放大器的第一输入端与第二输入端分别耦接至所述异向性磁电阻的两端，用以在所述第一磁场感测阶段依据所述异向性磁电阻的两端的电压提供所述第一电压差以及在第二磁场感测阶段依据所述异向性磁电阻的两端的电压提供所述第二电压差；暂存装置，耦接至所述误差放大器的输出端，用以存储所述第一电压差；以及算术运算器，耦接至所述暂存装置以及所述误差放大器，用以接收所述第一电压差以及所述第二电压差，并且针对所述第一电压差以及所述第二电压差进行算术运算以产生所述磁场感测电压结果。5.根据权利要求4所述的磁场感测装置，其特征在于，所述暂存装置用以存储所述第一电压差以及所述第二电压差。6.根据权利要求1所述的磁场感测装置，其特征在于，所述异向性磁电阻包括至少一第一子异向性磁电阻以及至少一第二子异向性磁电阻，所述至少一第一子异向性磁电阻以及所述至少一第二子异向性磁电阻串接于所述运算器的第一输入端以及第二输入端间。7.根据权利要求6所述的磁场感测装置，其特征在于，所述磁化方向设定动作在所述第一磁场感测阶段设定所述至少一第一子异向性磁电阻的磁化方向为所述第一设定方向，设定所述至少一第二子异向性磁电阻的磁化方向为所述第二设定方向，并且在所述第二磁场感测阶段设定所述至少一第一子异向性磁电阻的磁化方向为所述第三设定方向，设定所述至少一第二子异向性磁电阻的磁化方向为所述第四设定方向，其中所述第一设定方向与所述第二设定方向相同或相反，其中所述第一设定方向与所述第三设定方向相反以及所述第二设定方向与所述第四设定方向相反。8.根据权利要求7所述的所述磁场感测装置，其特征在于，所述第一设定方向与所述电流方向相同或相反。9.一种磁场感测方法，其特征在于，包括：提供电流依据电流方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁辅德，高培钧，赖孟煌，
申请(专利权)人：爱盛科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71