專利名稱：磁場傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種磁場傳感器。
背景技術(shù)：
磁場傳感器當前被用在許多用來確定磁場的大小、磁場的角度或者與磁場相關(guān)的其他特性的多種應(yīng)用中。這樣的應(yīng)用實例包括電流傳感器，其通過由電流生成的磁場測量電流；角度傳感器，用于感測諸如由可旋轉(zhuǎn)元件生成的磁場的可旋轉(zhuǎn)磁場的角度；或者速度傳感器，用于通過測量磁場來確定元件的旋轉(zhuǎn)或其他速度。已知各種類型的傳感器可用于測量磁場。除霍爾傳感器(Hall sensor)之外，XMR傳感器對于測量磁場來說變得越來越重要。XMR傳感器是基于磁阻效應(yīng)的磁阻傳感器，其中，“X”表示各種類型的磁阻效應(yīng)的占位符。例如，XMR傳感器包括GMR傳感器(GMR =巨磁阻)、AMR傳感器(AMR =各向異性磁阻)、CMR傳感器(CMR =龐磁電阻)和TMR傳感器(TMR =隧道磁阻)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供了ー種方法，所述方法包括除測量磁場之外生成輔助磁場，使得輔助磁場和測量磁場的最終合成磁場在XMR元件處超過XMR元件的飽和極限；用XMR元件感測最終合成磁場；基于最終合成磁矢量的感測來確定測量磁場的至少ー個特性。本發(fā)明的另ー個實施方式，提供了ー種磁感測裝置，所述磁感測裝置包括XMR元件；磁場發(fā)生器，除測量磁場之外生成輔助磁場，使得輔助磁場和測量磁場的最終合成磁場在XMR元件處超過XMR元件的飽和極限；其中，XMR元件被配置為感測合成磁場，基于感測的合成磁場確定測量磁場的至少ー個特性的単元。根據(jù)本發(fā)明的再一個實施方式，提供了一種用于確定可旋轉(zhuǎn)元件的角度或旋轉(zhuǎn)特性的傳感器，所述傳感器包括磁場發(fā)生器，除測量磁場之外生成輔助磁場，其中，測量磁場指示可旋轉(zhuǎn)元件的角度或旋轉(zhuǎn)；至少ー個XMR元件,生成XMR檢測信號；以及計算單元,基于XMR檢測信號和輔助磁場確定角度或旋轉(zhuǎn)特性。


圖I示出了根據(jù)實施方式的框圖；圖2A、圖2B和圖2C為示出了 XMR傳感器的操作的實例圖；圖3A和圖3B為示出了根據(jù)實施方式的磁矢量的實例；圖4A和圖4B示出了根據(jù)具有多個XMR元件的實施方式的示圖；以及圖5示出了根據(jù)實施方式的流程圖。
具體實施例方式以下詳細描述說明了本發(fā)明的示例性實施方式。該描述并不用于限制，而只是為了示出實施方式的一般原理，同時保護范圍由所附權(quán)利要求來確定。在附圖和以下描述所示的示例性實施方式中，附圖或下文中所示的功能模塊、裝置、部件或其它物理或功能単元之間的任何直接連接或耦合還可以通過間接連接或耦合來實現(xiàn)?？梢砸杂布⒐碳?、軟件或它們的組合來實現(xiàn)功能模塊。此外，應(yīng)該理解的是，除非另有特別的指定，否則本文所描述的各種示例性實施方式的特征可以相互組合。在多個附圖中，相同或類似的實體、模塊、裝置等可以由相同的參考標號表示。 現(xiàn)在,參照圖I,示出了用于測定測量磁場(measurement magnetic field)的至少ー種特性的示例性磁場傳感器100的框圖。通過磁場傳感器100測量的測量磁場通常可以為外部磁場，諸如通過物體的移動或旋轉(zhuǎn)而引起的磁場。在一些實施方式中，例如，測量磁場可以包括依賴于或允許確定元件的特定位置或旋轉(zhuǎn)角度的磁場。在一些實施方式中，例如，磁場傳感器100可以為允許識別元件的旋轉(zhuǎn)角度的能夠測量磁場的旋轉(zhuǎn)或空間方向的角度傳感器或者用于測量元件的旋轉(zhuǎn)速度的速度傳感器。然而，磁場傳感器100不限于上述類型。磁場傳感器100包括用于感測磁場的XMR感測元件110。XMR感測元件110可以為任何已知的XMR類型，包括但不限于GMR (巨磁阻)、AMR (各向異性磁阻)、CMR(龐磁電阻)、TMR(隧道磁阻)等。XMR感測元件110例如可以包括單個XMR條、多個XMR條(它們例如可以以特定結(jié)構(gòu)進行配置，諸如Wheatstone橋式結(jié)構(gòu)或者用于感測磁場的其他類型或結(jié)構(gòu))。XMR感測元件110被配置為通過電阻的改變來感測XMR感測元件110處存在的磁場。根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)，XMR感測元件110通?？梢酝ㄟ^提供表示在XMR感測元件110處存在的磁場的至少ー種特性的輸出電壓或輸出電流來感測磁場。圖2A示出了作為磁場的函數(shù)的GMR感測元件的典型的電阻特性。從圖2A可以看出，對于大小大于飽和極限Blim的磁場，電阻表現(xiàn)出飽和。在飽和區(qū)域中，電阻根據(jù)磁場的方向而處于最低值Rmin或處于最大值Rmax，并且近似保持在各自的飽和水平。為了感測磁場，XMR感測元件包括磁層，所述磁層包括可磁化材料。當感測磁場時，可磁化材料在外部測量磁場的方向上被磁化。換句話說，磁層的磁化跟隨外部測量場的磁化。磁層的該磁化的角度確定了 XMR傳感器元件的電阻，這允許將XMR元件用作傳感器。雖然強磁場在外部磁場的方向上使得磁層全磁化，但對于弱磁場來說，只有磁層的部分或區(qū)域在測量場的方向上被磁化，而其他部分或區(qū)域可以仍然具有在其他方向上的磁化。由于XMR感測元件的阻抗依賴于磁層內(nèi)磁化的角度，所以，應(yīng)該理解的是，對于弱測量磁場來說，進一歩增加測量磁場的大小導(dǎo)致更多的區(qū)域在相同的方向上被對準，因此阻抗發(fā)生變化。在飽和狀態(tài)下，測量磁場足夠強而使得磁場被完全磁化，因此磁場的任何進ー步的增加都不會引起阻抗的進ー步的改變。對于XMR傳感器的許多應(yīng)用，諸如在角度或旋轉(zhuǎn)感測應(yīng)用中，期望在飽和狀態(tài)下操作XMR感測元件，即，使得測量磁場矢量的大小超過飽和極限。測量磁場是通過XMR傳感器為其確定諸如角度或旋轉(zhuǎn)速度的至少ー個特性的磁場。在如速度傳感器或角度傳感器的應(yīng)用中，測量磁場通常與旋轉(zhuǎn)的物體相關(guān)。圖2B示出了角度傳感器200的實例。具有南極2IOA和北極2IOB的磁體210被安裝在被設(shè)置為繞軸204旋轉(zhuǎn)的物體202上。磁場傳感器100被設(shè)置為通過測量由磁體210產(chǎn)生的測量磁場的角度來感測物體202的角度。然而，如果測量磁場的矢量M在飽和極限之下，則如圖2C所示，XMR感測元件可以認為在操作范圍之外。本文 所述實施方式提供了一種新的概念，以解決當測量場的大小較低(諸如在飽和極限之下)時磁場的至少ー個特性(諸如測量磁場的角度或旋轉(zhuǎn)速度)的測量。新概念利用所產(chǎn)生的輔助磁場以在XMR傳感元件的位置處具有作為測量磁矢量和輔助磁矢量的矢量相加結(jié)果的合成磁矢量。在實施方式中，所得到的合成磁矢量的大小至少在感測階段超過飽和極限，這使得磁場傳感器感測飽和極限之上的合成磁矢量?；谒袦y的合成磁矢量的信息和輔助磁場的特性，可以得到測量磁場的至少ー種特性。圖3A示出了新概念的實例示圖，其中，通過矢量相加將輔助磁場矢量A與測量磁矢量M相加以得到最終的合成磁矢量C。在圖3A中，通過相加輔助磁場矢量，合成磁矢量C的大小在飽和極限之上，這允許在XMR感測元件的飽和極限中感測合成矢量C?？梢粤私獾氖?，輔助磁場112A可以被當作調(diào)制磁場，使得測量磁場被調(diào)制到輔助磁場上，以建立超過XMR感測元件的飽和極限且通過XMR感測元件來感測的磁場。再次參照圖1，如上所述，設(shè)置輔助磁場發(fā)生器112以生成輔助磁場112A。通過實施輔助磁場112A，磁場傳感器100能夠測量小于XMR感測的飽和極限的測量磁場的特性。這里應(yīng)該注意的是，提供輔助磁場112A不是用于使XMR感測元件總體上具有測量磁場的功能。換句話說，不具有輔助磁場的XMR感測元件可以為全功能感測元件。然而，輔助磁場112A添加至測量磁場以在XMR感測元件110處提供超過XMR感測元件110的飽和極限的合成磁場矢量，以能夠?qū)τ谛y量場來說進行可變磁層的全飽和的測量。在一些實施方式中，磁場發(fā)生器112可以包括能夠生成大小和/或方向可變的磁場的發(fā)生器。這樣的磁場發(fā)生器的實例例如可以包括線圈。可以通過控制器來控制流過線圈的電流，以預(yù)定大小和方向至少在感測階段生成輔助磁場112A，使得感測的所得合成磁矢量超過XRM感測元件的飽和極限。在一些實施方式中，輔助磁場發(fā)生器112永久生成磁場。在這樣的實施方式中，輔助磁場發(fā)生器112例如可以包括具有用于生成輔助磁場的永磁化材料的永磁體。然而,在一些實施方式中，輔助磁場可以以例如通過流過線圈的永久電流等的其他方式永久生成。在一些實施方式中，僅在XMR感測元件110的位置處局部生成輔助磁場。在ー些實施方式中，磁通量整形元件可用于對輔助磁場進行整形，例如，以將場局部地集中在XMR感測元件110的位置處。在一些實施方式中，所生成的輔助磁場112A在XMR感測元件110的位置處具有等于或大于XMR感測元件110的飽和極限的大小。在一些實施方式中，所生成的輔助磁場112A可在XMR感測元件110的位置處具有稍微小于或大于XMR感測元件110的飽和極限的大小。飽和極限依賴于XMR傳感器的材料和類型。通常，飽和極限在O. 5毫特斯拉和5毫特斯拉之間的范圍內(nèi)。因此，在一些實施方式中，所生成的輔助磁場112A可以在XMR感測元件110的位置處具有O. 5毫特斯拉和20毫特斯拉之間的范圍中的大小。在一些實施方式中，所生成的輔助磁場112A可以在XMR感測元件110的位置處具有O. 5毫特斯拉和5毫特斯拉之間的范圍中的大小。應(yīng)該注意的是，輔助磁場發(fā)生器112可以集成到與XMR感測元件110相同的封裝中或者可以設(shè)置在外部。在一些實施方式中，輔助磁場發(fā)生器112可以集成在與XMR感測元件相同的芯片上。如圖I所示，為了提取關(guān)于測量磁場的ー個或多個特性的信息，來自XMR感測元件110的感測輸出信號可以被傳送至測量單元114。測量單元114可以集成到與傳感器元件110相同的裝置上或者可以在其外部。測量單元114可以由例如被實施為狀態(tài)機的純硬件來實施、或者純軟件或固件來實施、或者它們的組合。測量單元114基于XMR感測元件110的輸出信號確定測量磁場的至少ー個特性。在一些實施方式中，所確定的測量磁場的特性可以為基于可旋轉(zhuǎn)物體的角度位置的可旋轉(zhuǎn)磁場的角度位置。在一些實施方式中，所確定的特性可以為可旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度。為了確定測量磁場的至少ー個特性，一些實施方式使用與所生成的輔助磁場對XMR感測元件110的輸出信號的貢獻相關(guān)的信息，以基于輸出信號計算測量磁場的至少ー個特性。例如，這樣的信息可以包括關(guān)于輔助磁場的大小和方向的信息。然后，當分析XMR感測元件的輸出信號并確定測量磁場的至少ー個特性時，可以考慮XMR感測元件的位置處的輔助磁場矢量的貢獻。據(jù)此，基于關(guān)于添加的輔助磁場矢量對XMR感測元件的輸出信號 的影響(即，由輔助磁場的存在所引起的XMR感測元件輸出信號的改變)的信息，來確定測量磁場的特性。例如，可以通過對應(yīng)于輔助磁場矢量的減法的計算來確定測量磁場的至少ー種特性。此外，這種信息例如可以包括磁場傳感器的訓(xùn)練(training)、校準或測試期間所獲得和存儲的映射信息。映射信息例如可以包括基于在訓(xùn)練、校準或測試期間當施加基準測量磁場時獲得的XMR感測元件110的輸出信號值的觀察和存儲的值。輸出信號向所施加的基準測量磁場的相應(yīng)值的映射可被應(yīng)用和存儲。映射信息可以表示來自XMR感測元件110的輸出信號信息向測量磁場的至少ー個特性的值的映射。例如，映射信息可以包括XMR感測元件的輸出信號信息向磁場的角度值或者直接對引起磁場的物體的角度的映射。可以通過使用統(tǒng)計或其它方法或者諸如內(nèi)插或外推技術(shù)的算法來利用映射信息，以確定用于測量磁場的至少ー個特性的值。圖3B示出了感測的合成磁場C的角度Ψ向測量磁場M的角度Φ的映射的實例。應(yīng)該注意的是，在圖3B的實施方式中，對于不同的角度Φ，假設(shè)測量具有相同的大小。從圖3B可以看出，在O和180度之間，測量磁場M的每個角度Φ均對應(yīng)于感測的合成磁場C的具體角度Ψ。圖5示出了用于測定測量磁場的至少ー個特性的流程圖500的實例。流程圖開始于502，其中，除測量磁場之外，生成輔助磁場。在504中，通過使用XMR元件來感測所得的合成磁場。在506中,基于所得的合成磁場的感測來確定測量磁場的至少ー個特性。在一些實施方式中，測量單元114還可以提供測量信號是否低于飽和極限的指示或確定?，F(xiàn)在，參照圖4A，示出了磁場傳感器的示例性實施方式，所述磁場傳感器具有多于ー個的XMR感測元件，設(shè)置這些XMR感測元件以確定測量磁場的特性。盡管具有増加的面積，但使用多于ー個的XMR感測元件對于ー些實施方式來說可以是具有優(yōu)勢的，例如，確保了至少ー個XMR感測元件對于每個可能的測量磁場具有飽和極限之上的合成磁場。雖然圖4A示出了具有四個XMR感測元件110的實施方式，但應(yīng)該注意的是，可以在其他實施方式中實施任何其他多個XMR感測元件，諸如兩個、三個、五個或更多個。在圖4A的實施方式中，四個XMR感測元件110沿著圓形分布。然而，在其他實施方式中，可以包括XMR感測元件110的任何其他對稱或不對稱的配置或分布。此外，每個XMR感測元件110都具有方向彼此不同的對應(yīng)的輔助磁場。在圖4A所示實施方式中，對應(yīng)XMR感測元件110的位置處的每個輔助磁場的大小相同。然而，其他實施方式可以包括變化大小。在圖4A的實施方式中，四個輔助磁場矢量對稱設(shè)置，即，在對應(yīng)于360° /4的方向上，其中，η = 4。然而，其他實施方式可以具有輔助磁場矢量的非對稱設(shè)置。圖4Β示出了多個輔助磁場矢量Al至Α4如何加至測量場的矢量Μ?？梢钥闯?，由 于輔助磁場Al至Α4被固定或是預(yù)定的，所述合成磁場矢量Cl至C4的最終方向?qū)τ诿總€測量磁場矢量M提供了特征角度分布。因此，當每個XMR感測元件110在輸出信號信息中提供了關(guān)于相應(yīng)的合成磁場矢量Cl至C4的測量角度時，可以根據(jù)合成磁場矢量Cl至C4的角度的測量分布來確定測量磁場矢量M的角度和/或大小。為了確定矢量Cl至C4的測量角度分布向測量磁場M的角度和/或大小的映射，可以使用各種方法。例如，在測試或校準期間，可以施加預(yù)定的測量磁場以為每個施加的測量磁場確定合成矢量Cl至C4的相應(yīng)的角度分布。該數(shù)據(jù)例如可以存儲在查找表中。然后，在操作期間可以利用所存儲的數(shù)據(jù)，以為未知的測量磁場確定角度和/或大小。僅作為實例，可以使用諸如內(nèi)插、外推、最小均方(least square means)等的統(tǒng)計手段以根據(jù)所存儲的數(shù)據(jù)和XMR感測元件的輸出信號(它們基于相應(yīng)的XMR感測元件處的合成磁場C1-C4的測量)來確定測量磁場的角度和/或大小。此外，在一些實施方式中，可以在開始傳感器的操作之前確定XMR感測元件110的位置處的輔助場Al至A4的值。例如，這可以通過在傳感器的操作之前的校準、測試或其他處理期間測量每個輔助場而獲得?；谠撔畔?，可以在傳感器的操作期間確定未知測量磁場M的大小和/或角度。在數(shù)學(xué)上，這例如可以從解答考慮Μ、A1-A4矢量和C1-C4合成矢量而建立的等式來得到。對于每個XMR感測元件i，可以獲得以下等式，其中，Mx為測量磁場的X軸分量，Ax, i為輔助磁場的X軸分量，My是測量磁場的y軸分量，Ay, i為輔助磁場的I軸分量，Θ i是輔助磁場Ai的角度，以及Ψ i是合成磁場Ci的角度Tan Θ i = Ay, i/Ax, iTan Ψ = My/MxCx = Mx+Ax, iCy = My+Ay, i本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以了解的是，通過對每個XMR感測元件i建立上述等式，可以基干與相應(yīng)的XMR感測元件i的輸出信號相對應(yīng)的感測的角度Θ i容易地確定測量磁場M的角度Ψ?？梢哉J識到，可以以低成本實施上述概念。不需要改變XMR感測元件本身的現(xiàn)有設(shè)計，只要XMR感測元件能夠感測磁場的角度即可。僅需要増加磁場發(fā)生器并采用測量單元或?qū)y量単元進行編程，來以上述方式確定測量磁場。然而，應(yīng)該注意的是，上述實例僅是從感測的合成磁場中得到測量磁場的特性(諸如角度)的多個實例中的ー個。如上所述，在一些情況下，ー個XMR感測元件處感測的合成矢量可能低于飽和極限?？梢粤私獾氖牵ㄟ^多個XMR感測元件，可以檢測XMR感測元件中的一個是否具有低于飽和極限的合成矢量。例如，這可以通過不僅考慮所有XMR感測元件來計算角度Ψ而且還僅考慮多個XMR感測元件的子集來另外計算角度Ψ來實現(xiàn)。如果確定角度Ψ對于所有XMR感測元件和XMR感測元件的子集都相同或基本相同，則所有XMR感測元件感測飽和極限之上的合成磁矢量。反之，如果所計算的角度Ψ對于兩個計算導(dǎo)致不同的值，則至少ー個XMR感測元件的合成磁場在飽和極限之下。在另ー實例中，可以基于相應(yīng)的XMR感測元件處確定的合成磁矢量來為每ー個XMR感測元件計算角度Ψ。然后，比較角度Ψ的各個確定的值。如果所有值都相同或基本相同，則對于每個XMR感測元件來說，合成矢量在飽和極限之上。如果ー個值與其他值顯著不同，則對應(yīng)的XMR感測元件被確定為具有在飽和極限之下的感測的合成矢量。然后，對于角度Ψ的測量，丟棄該對應(yīng)的值。此外，在一些實施方式中，考慮到靈敏度和功率效率，可以利用所生成的輔助磁場的動態(tài)控制以優(yōu)化磁場的生成。通常，當合成磁矢量稍微在飽和極限之上時，期望最大的靈敏度。因此，一些實施方式結(jié)合動態(tài)控制，其中，來自測量単元114的控制信號被反饋至輔助磁場發(fā)生器112，以根據(jù)所感測的合成磁場來調(diào)整輔助磁場。 雖然針對旋轉(zhuǎn)感測應(yīng)用描述了上述一些實施方式，但應(yīng)該理解的是，其他實施方式可包括其他應(yīng)用。在這樣的應(yīng)用中，可以感測除測量場的角度之外的特性。在以上描述中，本文已經(jīng)示出和描述了實施方式，使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠足夠詳細地實施本文所公開的教導(dǎo)?？梢詮闹欣煤偷玫狡渌麑嵤┓绞?，使得可以在不脫離本公開的范圍的情況下進行結(jié)構(gòu)和邏輯替換和改變。因此，詳細的描述并不用于限制，并且僅通過所附權(quán)利要求以及這些權(quán)利要求所要求的等同替換的全部范圍來限定各個實施方式的范圍。為了方便，發(fā)明主題的這些實施方式可以在本文単獨和/或統(tǒng)稱為術(shù)語“發(fā)明”，并且如果實際上公開了多于ー個的發(fā)明，則并不意在自動將本申請的范圍限于任何單個發(fā)明或發(fā)明概念。因此，盡管本文已經(jīng)示出和描述了具體實施方式
，但應(yīng)該理解的是，對所示的具體實施方式
可以用實現(xiàn)相同目的的任何配置來替換。該公開意在覆蓋各個實施方式的任何和所有修改和變形。上述實施方式的組合和其他實施方式在本文沒有具體描述，但考慮到上述描述，這對于本領(lǐng)域的人員來說是顯而易見的。進ー步注意的是，說明書和權(quán)利要求中使用的特定術(shù)語可以以廣義的含義來解釋。例如，這里使用的術(shù)語“電路(circuit)”或“線路(circuitry)”應(yīng)該被解釋為不僅包括硬件而且包括軟件、固件或它們的任何組合。術(shù)語“數(shù)據(jù)”可以被解釋為包括任何形式的表示，諸如模擬信號表示、數(shù)字信號表示、載波信號上的調(diào)制等。術(shù)語“信息”除了包括任何形式的數(shù)字信息之外，還包括表示信息的其他形式。實施方式中的術(shù)語“實體”或“単元”可以包括任何裝置、設(shè)備電路、硬件、軟件、固件、芯片或其他半導(dǎo)體以及邏輯單元或物理實現(xiàn)方式。此外，術(shù)語“耦合(coupled)”或“連接(connected)”可以以廣義地解釋為不僅涵蓋直接耦合而且還涵蓋間接耦合。進ー步應(yīng)該注意的是，結(jié)合具體實體描述的實施方式除了包括在這些實體中的實施之外還包括在所述實體的一個或多個子實體或子部分中的ー個或多個實施。例如，本文中所描述的在發(fā)射機、接收機或收發(fā)機中實施的具體實施方式
可以在設(shè)置在這樣的實體中的諸如芯片或電路的子實體中實施。
形成具體實施方式
的一部分的附圖通過圖示的形式示出，但并不是限制性的，在具體實施方式
中可以實踐主題。在前述詳細的描述中，可以看出，各種特征結(jié)合在單個實施方式中以使得本公開流暢。本公開的該方法不應(yīng)該被解釋為反映所提出的實施方式要求比每個權(quán)利要求中明確引用的特征更多。而是，如以下權(quán)利要求反映的，發(fā)明的主題在于比單個披露的實施方式的所有技術(shù)特征更少的技術(shù)特征。因此，以下的權(quán)利要求與具體實施方式
相結(jié)合，其中，每個權(quán)利要求可以作為單獨的實施方式表不其自身。雖然姆個權(quán)利要求作為單獨的實施方式表示其自身，但應(yīng)該注意，盡管在權(quán)利要求中從屬權(quán)利要求可以引用與ー個或多個其他權(quán)利要求的特定組合，但其他實施方式還可以包括從屬權(quán)利要求與每個其他從屬權(quán)利要求的主題的組合。除非表明不期望特定的組合，否則在本文提出了這種組合。此外，期望將權(quán)利要求的特征包括到任何其他獨立權(quán)利要求中，即使該權(quán)利要求不直接引用該獨立權(quán)利要求。還應(yīng)該注意的是，說明書或權(quán)利要求中公開的方法可以通過具有用于執(zhí)行這些方法的每ー個對應(yīng)步驟的裝置的設(shè)備來實施。此外，應(yīng)該理解的是，說明書或權(quán)利要求中公開的多個步驟或功能的公開不應(yīng)該被解釋為以具體的順序。因此，多個步驟或功能的公開并不限于這些具體順序，除非這些步驟或功能由于技術(shù)原因不能互換。此外，在一些實施方式中，單個步驟可以包括或可以分為多個子步驟。除非明確排除，否則該單個步驟的公開包括這些子步驟或者這些子步驟為該單個步驟的公開的一部 分。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括 除測量磁場之外生成輔助磁場，使得所述輔助磁場和所述測量磁場的最終合成磁場在XMR元件處超過所述XMR元件的飽和極限； 用所述XMR元件感測所述最終合成磁場； 基于對所述最終合成磁矢量的感測來確定所述測量磁場的至少一個特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在感測期間，所述測量磁場的大小小于所述XMR元件的飽和極限。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，確定所述測量磁場的至少一個特性進一步基于與所述輔助磁場對所述XMR元件的輸出信號的貢獻相關(guān)的信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，確定所述測量磁場的至少一個特性基于以所述XMR元件的輸出信號和對所述XMR元件的輸出信號進行的去除所述輔助磁場的貢獻的處理為基礎(chǔ)提取所述測量磁場的至少一個特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述輔助磁場至少在所述合成磁場的感測期間保持恒定。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在所述感測之前預(yù)先確定所述輔助磁場的大小和方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述輔助磁場是非變化磁場。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述輔助磁場通過永磁體或線圈生成。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述輔助磁場是第一輔助磁場，所述方法還包括除所述測量磁場之外生成第二輔助磁場，使得所述第二輔助磁場和所述測量磁場的最終第二合成磁場在第二 XMR元件處超過所述第二 XMR元件的飽和極限。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述第二輔助磁場的方向不同于所述第一輔助磁場的方向。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括n個XMR元件，并且為所述n個XMR元件中的每一個生成對應(yīng)的輔助磁場，其中，n是大于2的整數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述測量磁場的至少一個特性為所述測量磁場的角度或者所述測量磁場的旋轉(zhuǎn)速度。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述輔助磁場的大小等于或大于所述飽和極限的大小。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述輔助磁場的大小大約為所述飽和極限的大小。
15.一種磁感測裝置，包括 XMR元件； 磁場發(fā)生器，生成除測量磁場之外的輔助磁場，使得所述輔助磁場和所述測量磁場的最終合成磁場在所述XMR元件處超過所述XMR元件的飽和極限， 其中，所述XMR元件被配置為感測所述合成磁場；以及基于感測的合成磁場確定所述測量磁場的至少一個特性的單元。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述單元被配置為通過基于所述XMR元件的輸出信號和所述輔助磁場的特性計算所述至少一個特性來確定所述測量磁場的所述至少一個特性。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述單元被配置為基于減去所述輔助磁場的貢獻來確定所述測量磁場的所述至少一個特性。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述單元被配置為提供從所述合成磁場中減去所述輔助磁場的矢量的計算。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述磁場發(fā)生器被配置為至少在所述合成磁場的感測恒定的期間提供所述輔助磁場。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，在所述感測之前預(yù)先確定所述輔助磁場的大小和方向。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中，所述輔助磁場為非變化磁場。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述輔助磁場通過永磁體或線圈生成。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，還包括 至少一個其他XMR元件；以及 至少一個其他磁場發(fā)生器，生成除所述測量磁場之外的至少一個其他輔助磁場，使得所述至少一個其他輔助磁場和所述測量磁場的最終合成磁場在所述至少一個其他XMR元件處超過飽和極限。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，第二輔助磁場的方向不同于第一輔助磁場的方向。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，還包括n個XMR元件，其中，n為大于2的整數(shù)；以及至少一個輔助磁場發(fā)生器，用于為所述n個XMR元件生成對應(yīng)的輔助磁場。
26.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述輔助磁場的大小等于或大于所述飽和極限的大小。
27.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述輔助磁場的大小大約為所述飽和極限的大小。
28.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述裝置能夠測量低于所述XMR元件的飽和極限的測量磁場。
29.一種用于確定可旋轉(zhuǎn)元件的角度或旋轉(zhuǎn)特性的傳感器，包括 磁場發(fā)生器，生成除測量磁場之外的輔助磁場，其中，所述測量磁場指示所述可旋轉(zhuǎn)元件的角度或旋轉(zhuǎn)； 至少一個XMR元件，生成XMR檢測信號；以及 計算單元，基于所述XMR檢測信號和所述輔助磁場確定角度或旋轉(zhuǎn)特性。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁場傳感器。該磁場傳感器包括磁場發(fā)生器，除測量磁場之外生成輔助磁場，其中，測量磁場指示可旋轉(zhuǎn)元件的角度或旋轉(zhuǎn)；至少一個XMR元件，生成XMR檢測信號；以及計算單元，基于XMR檢測信號和輔助磁場確定角度或旋轉(zhuǎn)特性。
文檔編號G01R33/02GK102680916SQ201210062390
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者阿明·薩茨 申請人:英飛凌科技股份有限公司