具有低电偏移的磁传感器制造技术

公开了低偏移、高灵敏度磁传感器装置及其方法和磁检测系统，该磁检测系统包括：靠近可移动机械元件的磁性元件；以及磁传感器，该磁传感器被配置为基于由磁性元件产生的磁场确定机械元件的运动。该磁传感器包括：低偏移磁检测元件；高灵敏度磁检测元件；以及偏移补偿电路，该偏移补偿电路被配置为：根据低偏移磁检测元件的输出确定感测场的过零点；在过零点处对高灵敏度磁检测元件的偏移值进行采样；以及从高灵敏度磁检测元件的输出中减去偏移值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种磁传感器。
技术介绍
与永磁体或其它磁性元件结合使用的磁传感器可以用来检测机械元件的位置和速度。通过将磁性元件连接至机械元件或连接至接近机械元件的磁传感器装置，机械元件的转动或其它运动引起由磁性元件产生的磁场变化，这种变化随后可以由磁传感器检测。分析传感器的输出并了解机械元件的机械结构允许确定磁传感器位置处的时变磁场的频率和机械元件的速度。各向异性磁电阻(AMR)传感器通常用作用于这种应用的磁场传感器。AMR传感器与其它磁传感器相比通常具有相对高的灵敏度；然而，AMR传感器通常遇到大的电偏移。用·于对所述偏移进行滤波的常规方法由于用来对偏移进行滤波的元件的尺寸或复杂性或者甚至在某些应用中丢失信息，因而通常是不实际的。此外，用来减小或消除偏移的调制AMR传感器会在输入中引入噪声和降低灵敏度。
技术实现思路
描述了一种的实施例。在一种实施例中，该装置为高灵敏度磁传感器装置。该装置包括低偏移磁传感器；高灵敏度磁传感器；以及偏移补偿电路，该偏移补偿电路被配置为根据低偏移磁传感器的输出确定感测场的过零点；在过零点处对高灵敏度磁传感器的偏移值进行采样；以及从高灵敏度磁传感器的输出中减去偏移值。还描述该装置的其它实施例。描述了一种方法的实施例。在一种实施例中，该方法为用于磁检测的方法。该方法包括下述步骤采用低偏移磁传感器和高灵敏度磁传感器检测感测场；根据低偏移磁传感器的输出确定感测场的过零点；在过零点处对高灵敏度磁传感器的偏移值进行采样；以及从高灵敏度磁传感器的输出中减去偏移值。还描述了该方法的其它实施例。描述了一种系统的实施例。在一种实施例中，该系统为磁检测系统。该系统包括靠近可移动机械元件的磁性元件；以及磁传感器，该磁传感器被配置为基于由磁性元件产生的磁场确定机械元件的运动，该磁传感器包括低偏移磁检测元件；高灵敏度磁检测元件；以及偏移补偿电路，该偏移补偿电路被配置为根据低偏移磁检测元件的输出确定感测场的过零点；在过零点处对高灵敏度磁检测元件的偏移值进行采样；以及从高灵敏度磁检测元件的输出中减去偏移值。还描述了系统的其它实施例。根据接下来联合以举例方式说明本专利技术的原理的附图进行的详细描述，本专利技术的实施例的其它方法和优点将变得明显。附图说明图I描述磁检测系统的一个实施例的示意图。图2描述图I的磁传感器装置的一个实施例的示意图。图3描述图2的调制传感器的一个实施例的示意图。图4描述磁传感器响应的一个实施例的曲线不意图。图5描述图I的磁传感器装置的一个实施例的示意图。图6描述用于磁检测的方法的一个实施例的流程图。在整个说明书中，相似的附图标记可以用来标识相似的元件。具体实施例方式将容易理解，如大致在此描述和在附图中描述的实施例的元件可以被以多种不同的结构配置和设计。因此，如在附图中表示的多种实施例的接下来更详细的描述不是意图限制本公开内容的范围，而是仅仅表示多种实施例。虽然在附图中呈现了实施例的多个方面，但附图没有必要按比例绘制，除非具体说明。在不偏离本专利技术的精神或本质特性的前提下可以以其它具体形式实现本专利技术。所描述的实施例在所有方面将仅被认为是说明性的而不是限制性的。因此，本专利技术的保护范围由随附权利要求表示，而不是由这种详细说明表示。在权利要求的等同物的含义和范围内的所有变化将被包含在它们的范围内。在整个说明书中对特征、优点或类似语言的提及不是暗示可以用本专利技术实现的所有特征和优点应当在或者在本专利技术的单个实施例中。确切地说，涉及特征和优点的语言被理解为是指结合一个实施例描述的具体特征、优点或特性被包括在本专利技术的至少ー个实施例中。因此，在整个说明书中，特征和优点的讨论以及类似的语言可以，但没有必要，涉及同ー实施例。而且，本专利技术的所描述的特征、优点和特性可以以任何合适的方式在ー个或多个实施例中组合。本领域技术人员将会认识到，根据本文中的描述，可以在不具有特定实施例的具体特征或优点中的ー个或多个的情况实现本专利技术。在其它示例中，在某些实施例中可以认识到可能未存在于本专利技术的所有实施例中的附加特征和优点。在整个说明书中对“ー个实施例”、“实施例”或类似语言的提及是指联系所指示的实施例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术的至少ー个实施例中。因此，整个说明书中的措词“在一种实施例中”、“在一种实施例中”和类似语言可以，但没有必要，都涉及同ー实施例。虽然本文描述了多个实施例，但所描述的实施例中的至少ー些提出了用于采用磁传感器检测机械元件的位置和速度的系统和方法。更具体地，该系统采用包括高灵敏度磁传感器和低偏移磁传感器的两路径架构来产生高灵敏度、低偏移输出。在一种实施例中，该系统基于低偏移磁传感器的输出确定过零点，随后对高灵敏度磁传感器的输出进行采样以确定所述偏移。随后可以从高灵敏度磁传感器的输出中减去所述偏移。一些常规解决方案对磁传感器的电读出装置进行滤波。然而，在多种应用中，该信号具有处于非常低频率的成分，并且当集成在硅上时这种滤波器中的无源元件(如电阻器和电容器)的值太大而不经济。即使传感器输出信号被直接数字化并且在数字域内进行滤波使得传感器不需要大的模拟电路，但大的偏移会占据模数转换器(ADC)的动态范围的大部分，増加ADC的复杂性。在一些应用中，感兴趣的带宽包括直流(DC)，在无信息损失的情况下不对电读出装置进行滤波是可行的。此外，可能需要非常短的启动时间。即使采用低频滤波也可能不能实现快的启动时间，因为启动时间此时受到DC偏移抑制滤波器的长的时间常数的限制。各向异性磁电阻(AMR)传感器可以用作用于本文中描述的实施例的磁场传感器。在AMR传感器中，一个或多个电阻器的电阻随着传感器处存在的磁场变化。电阻变化由电子前端检测并转换成电信号，如电压或电流。典型地，在电阻电桥中使用四个AMR电阻器。如果恒压用来向电桥供电，则输出电压差与磁场成比例。然而，由于电阻器之间的失配，可能存在大的偏移叠加至输出电压。为了去除偏移，调制AMR传感器被描述用在本文中描述的系统和方法中。在这种传感器中，在AMR电阻器位置处产生附加磁场。该磁场以频率fm()d随着时间变化。由于AMR电阻器对该磁场的非线性响应，将感测到的磁场(如来自磁化轮或任何其它磁化机械部件的磁场)和调制场相互调制，并且传感器前端的输出具有与将被检测的磁场成比例并具有频率U的成分。在阻止DC偏移之后，以fMd对该信号进行解调。由于DC部件去除了电桥输出偏移，因此可以采用比较器容易地发现过零点。在将感兴趣的 信号调制到远离其中存在偏移的DC的频谱区域的意义上，调制原理可以以类似于用来消除模拟前端的偏移的斩波器技术的方式工作。虽然调制AMR传感器提供了无偏移或低偏移传感器，但它也可能明显地影响传感器的灵敏度。这是因为感测场和调制场之间的相互调制是由AMR响应中的较高阶项(通常而ニ阶项)引起的。由于较高阶项明显小于通常在标准未调制AMR传感器中使用的线性成分，因此调制传感器的灵敏度比未调制AMR传感器的灵敏度差。较低的灵敏度转换成对噪声和诸如电子干扰(EMI)或电源波动之类的其它干扰的较低的稳健性。本系统和方法特别用在汽车应用和速度传感器中，包括防抱死系统、传动系统、曲轴系统和凸轮轴系统。图I描述磁检测系统100的一个实施例的示意图。所描述的磁检测系统100包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低偏移、高灵敏度磁传感器装置，包括：低偏移磁传感器；高灵敏度磁传感器；和偏移补偿电路，该偏移补偿电路被配置为：根据低偏移磁传感器的输出确定感测场的过零点；在过零点处对高灵敏度磁传感器的偏移值进行采样；以及从高灵敏度磁传感器的输出中减去偏移值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：法比奥·塞巴斯蒂亚诺，罗伯特·亨里克斯·玛格丽塔·范费尔德温，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：