的安裝公差。因此，各種技術(shù)可被使用，諸如以相同的制造順序制造傳感器110和111兩者，例如微電子制造前端線，其通過光刻步驟或其他類似的技術(shù)來限定所有元件的相對位置，以建立高達亞微米(例如，好于約20μπι)的精度。
[0023]參照圖2，傳感器基板106根據(jù)實施例被示出。基板106可以在實施例中被布置在傳感器封裝(例如圖1中的105)上或在傳感器封裝(例如圖1中的105)中。在實施例中，軸向傳感器110可以包括多個傳感器元件206。多個傳感器元件206可包括水平霍爾(HHall) ,MAGFET或其它合適的磁場傳感器元件。在圖2的實施例中，軸向傳感器110包括沿著基板106上的圓形曲線對稱布置并且角度上等距間隔的八個傳感器元件206。在實施例中，圓形曲線的中心可以在例如軸104和/或磁體102的旋轉(zhuǎn)軸到基板106上的投影上。在圖2中，多個傳感器元件206中的鄰近元件沿圓形曲線彼此間隔開約45度。在實施例中，傳感器元件206對軸向磁場分量Bz敏感，其中Bz場分量垂直于基板106的xy平面表面。與具有僅180度的明確輸出范圍的一些傳統(tǒng)傳感器系統(tǒng)相比，實施例中的軸向傳感器110可被配置為輸出360度的角度范圍，以提供對軸向磁場分量的連續(xù)和明確檢測。
[0024]在實施例中，垂直傳感器111可包括布置在軸104和/或磁體102的旋轉(zhuǎn)軸在基板106上的投影的中心附近的位置的至少兩個傳感器元件208，諸如圖2的實施例中的四個傳感器元件208a至208d。在各種實施例中，傳感器元件208可以包括磁阻或霍爾傳感器元件，諸如TMR、GMR、或再其它合適的傳感器元件。在實施例中，垂直傳感器111傳的傳感器元件208a至208d可以被耦合以形成第一和第二評價電路202、204。在示例實施例中，第一和第二評估電路202、204可被配置以形成如圖2所示的兩個半橋電路或特定于應(yīng)用或傳感器要求的任何其它電路。每個評估電路202、204可被配置為測量垂直磁場分量(例如，Bx,By)和計算(或通過外部電路或設(shè)備提供計算)磁場分量角度的對應(yīng)余弦和正弦函數(shù)。替代地，評估電路202、204可被配置成測量在磁場到xy平面上的投影和基準方向之間的角度的余弦、正弦、或在AMR情況下的余弦或正弦的平方。在這樣的配置中，例如，基準方向可以由如圖2中描繪的箭頭符號表示，并且評估電路202可以提供與在磁場到xy平面上的投影和正X方向之間的角度的余弦成比例的輸出信號。在其他實施例中，傳感器元件208可以對其它場分量敏感，這取決于基板106、傳感器元件208、軸104和/或磁體102的特定布置。第一評估電路202可包括以彼此180度定向(即，在至少一個實施例中通常彼此共線)對稱布置的傳感器元件208a、208b，其中傳感器元件208a被電耦合到傳感器元件208b，以形成評估電路202。每個傳感器元件208a、208b被配置為響應(yīng)于在基準方向(即，正或負X方向)與所施加磁場的面內(nèi)投影(即，xy投影)之間的角度。第二評估電路204可包括傳感器元件208c、208d，它們以彼此180度定向?qū)ΨQ地布置以形成電串聯(lián)連接。評估電路204的每個傳感器元件208c、208d可被配置成響應(yīng)于在基準方向(即，正或負y方向)與所施加磁場的面內(nèi)投影(即，xy投影)之間的角度。如本文中所描述的傳感器元件208a至208d的布置僅僅是示例性的，并且可以在其它實施例中變化，其中例如可以提供更多或更少的傳感器元件。
[0025]在實施例中，評估電路202、204可以被配置為生成與磁體102的角位置有關(guān)的輸出信號OUTx和/或OUTy，其中那些信號是由與徑向和方位場分量相關(guān)聯(lián)的磁場的存在感應(yīng)的。例如，磁場的存在可以造成傳感器元件208a至208d中的電阻變化，使得在傳感器元件208c和208d的電阻減小時，傳感器元件208a和208b的電阻增加。這樣，電阻的改變可由在OUTx和OUTy處提供的信號表征。每個傳感器元件208a至208d的型號和大小可以在實施例中變化，其中例如各個電阻器型號的范圍可以從大約幾百歐姆到大約50k歐姆或更大的相對大的型號。類似地，如先前所討論的，垂直傳感器111可以包括各種磁阻傳感器元件208a至208d，其中使用諸如例如TMR之類的傳感器元件可以生成更大的輸出信號OUTx、OUTy，這允許原始(即非縮放的)數(shù)據(jù)由外部處理單元(例如，計算機、控制器、處理器或?qū)嵤├械钠渌娐废到y(tǒng))進行處理。另外，在實施例中使用TMR傳感器元件可以是有利的，因為:i)不需要額外的芯片空間，因為傳感器元件可以濺射在包括軸向傳感器110和信號調(diào)節(jié)電路系統(tǒng)兩者的基板106上方，ii)可避免使用偏壓電路系統(tǒng)，因為傳感器元件可以被布置在由電壓源供電的全橋或半橋電路中，iii)不需要信號調(diào)節(jié)，因為輸出電壓強(例如，>100mV)，使得電壓可以直接由連接到傳感器的任何電壓表來測量，iv)因為高磁靈敏度，可以忽略偏移誤差，并且還可以忽略其他錯誤(例如，在第一級輸出信號中被抵消的正交橋之間的同步性和正交性誤差或各種參數(shù)的溫度依賴性)，以及V)在2V供應(yīng)下，電流消耗可降低到低于100 μ A。
[0026]在實施例中，并且在操作中，評估電路202、204可被配置成選擇性地使垂直傳感器111通電和斷電，以減少由傳感器系統(tǒng)100所消耗的功率量。例如，在一個實施例，在安裝或校準期間，系統(tǒng)100可以使用傳感器111來標識裝配公差的大小，而在正常操作期間，軸向傳感器110可單獨使用。在實施例中，評估電路202、204可以經(jīng)由正電勢(Vsup)和基準電勢(Gnd)電耦合到提供功率給垂直傳感器111的電源，其中基準電勢(Gnd)可由軸向傳感器110和垂直傳感器111兩者共同使用，使得傳感器111具有專用正電勢(Vsup)。在這種配置中，垂直傳感器111可以通過斷開正電勢(Vsup)或通過連接正電勢(Vsup)與基準電勢(Gnd)而被選擇性地斷電，而軸向傳感器110保持供電。在其他實施例中，例如，傳感器元件208a至208d可以配置具有相對高的電阻(例如，實施例中的大于50k歐姆)，以減少對額外電路系統(tǒng)的需要以移除垂直傳感器111的電源，其中高電阻會導(dǎo)致由傳感器系統(tǒng)100消耗的電流量的同時減少。雖然作為使用相對高的電阻的結(jié)果，垂直傳感器111會經(jīng)歷增加的噪聲，但是這可以通過具有較長的測量時間(即，較長的積分時間)和/或更大量的采樣數(shù)據(jù)來處理，因為旋轉(zhuǎn)速度可在校準期間減少。這些示例實施例僅用于說明目的，并且決不限制于其它或所有實施例。
[0027]參照圖3和圖4，另一實施例被描述。在圖3和圖4中，軸向傳感器110包括布置在基板106上的多個傳感器元件310、410，并且垂直傳感器111包括布置在基板106上的多個(諸如至少三個)傳感器元件311、411。與圖2的實施例的傳感器元件206類似，傳感器元件310和410可沿著閉合曲線、開放曲線或者一些其它合適布置對稱地布置并且角度上等距間隔，閉合曲線可以是如在圖3和圖4中描繪的圓形或諸如正方形或?qū)嵤├械囊恍┢渌螤钪惖牧硪环N閉合曲線，并且傳感器元件310和410可以包括水平霍爾(HHall)、MAGFET或其它合適的磁場傳感元件。在實施例中，傳感器元件311a至311d可以包括豎直霍爾傳感器元件，其中傳感器元件響應(yīng)于平行于基板106的xy平面表面(即，相對于旋轉(zhuǎn)軸垂直)的磁場分量Bx和By。如圖3所示，傳感器元件311a至311d可以被布置在軸104和/或磁體102的旋轉(zhuǎn)軸在基板106上投影的中心附近的位置，并且可以以從傳感器元件311中的鄰近傳感器元件的90度旋轉(zhuǎn)被定向，并且可以彼此角度上等距間隔。實施例中的傳感器元件311a至311d可以具有相對小的尺寸，并相對于旋轉(zhuǎn)軸的投影集中布置，以增加所測量的磁場角度的精度。
[0028]用于增加所測量的角度的精度的另外技術(shù)可以是，減少傳感器元件311a至311d處的偏移電壓(即，不存在磁場情況下的傳感器設(shè)備的感測觸頭處的輸出電壓)。為了減少偏移電壓，傳感器元件部311a至311d可以被配置為動態(tài)偏移補償電路(例如，自旋(spinning)電流、自旋電壓或其它合適的操作方案)，其中電路可以被配置為連續(xù)地校正或補償所測量的輸出電壓。例如，自旋電流技術(shù)可利用具有若干對稱布置的觸頭(例如，四個或八個觸頭)的霍爾器件感應(yīng)自旋電流(即，由在不同相位施加到不同觸頭的電換向感應(yīng)的電流，其中不同的觸頭還可被用作那些相位中的基準和信號觸頭)。在這種配置中，偏移誤差(例如，電壓誤差)可以通過對測量的傳感器元件311a至311d的輸出信號進行平均而減小，其中輸出信號可以是相對小的，并且可以進行芯片上或芯片外(即，由外部處理單元或電路分析輸出信號)處理，以提供估算的角度測量。在其它實施例中，包括豎直霍爾效應(yīng)器件或其它磁傳感器元件的每個傳感器元件311a至311d可以被配置為共享諸如放大器、數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器、偏壓電路等之類的電路部件，這也可導(dǎo)致裝配成本的降低。這樣的方案可以被用在其它實施例中和/或應(yīng)用到各種實施例中的其他傳感器元件。
[0029]再在如圖4所描繪的其他