在所述第 一范圍中還是在所述第二范圍中。在實(shí)施例中，所述磁強(qiáng)計(jì)包括所述控制磁源。在實(shí)施例 中，所述AC磁場是小AC磁場。在實(shí)施例中，所述第一頻率被選擇為使得所述第一頻率與需 確定的所述外部磁場的頻率范圍不同。在實(shí)施例中，當(dāng)所述外部磁場是DC磁場時(shí)，所述第 一頻率大于約1Hz，優(yōu)選地大于約25Hz，并且優(yōu)選地，小于約1MHz。在實(shí)施例中，當(dāng)所述外部 磁場是AC磁場，所述第一頻率在約1Hz和約1MHz之間，并且優(yōu)選地，在約50Hz和約500kHz 之間。在實(shí)施例中，所述第一頻率是測量的所述外部磁場的頻率范圍的值的至少約兩倍。例 如，如果用戶想要測量0和1kHz之間的磁場，那么頻率f應(yīng)大于1kHz，并且優(yōu)選地，至少約 2kHz。在實(shí)施例中，使用頻率過濾器過濾掉所述AC磁場。在實(shí)施例中，所述磁強(qiáng)計(jì)包括頻 率過濾器，所述頻率過濾器被配置成從所述AC成分過濾掉具有所述第一頻率的電壓成分。 在實(shí)施例中，所述頻率過濾器是低通濾波器。在可替代的實(shí)施例中，所述頻率過濾器是帶通 濾波器。在實(shí)施例中，所述至少一個(gè)處理器被配置成在所述AC成分大于閾值時(shí)，確定所述 外部磁場在磁場的所述第一范圍中，并且在所述AC成分小于閾值時(shí)，確定所述外部磁場在 磁場的所述第二范圍中。在可替代的實(shí)施例中，所述至少一個(gè)處理器被配置成在所述AC成 分大于閾值時(shí)，確定所述外部磁場在磁場的所述第二范圍中，并且在所述AC成分小于閾值 時(shí)，確定所述外部磁場在磁場的所述第一范圍中。
[0023] 本文中提到了具體的整數(shù)的地方，在本領(lǐng)域中與本發(fā)明涉及的內(nèi)容已知相等，這 樣的已知相等被視為如同單獨(dú)陳述地并入本文。
[0024] 此外，依據(jù)馬庫什權(quán)利組描述本發(fā)明的特征或方面的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員 將理解，也由此依據(jù)馬庫什組的成員的任意單獨(dú)的成員或子組描述了本發(fā)明。
[0025] 如本文所使用的，名詞后的'復(fù)數(shù)'表示復(fù)數(shù)和/或單數(shù)形式的名詞。
[0026] 如本文所使用的，術(shù)語'和/或'表示'和'或者'或者'或者二者都表示。
[0027] 如本說明書中所用的術(shù)語'包括'表示'至少部分由…組成'。在解釋本說明書中 包含術(shù)語'包括'的每個(gè)語句時(shí)，也可表示除了該術(shù)語開始的那個(gè)或那些特征之外的特征。 像'包括'或'包含'這樣的相關(guān)術(shù)語應(yīng)以同樣的方式解釋。
[0028] 目的在于，對本文公開的數(shù)量的范圍（例如，1至10)的參考也包含對該范圍中所 有合理的數(shù)（例如，1，1. 1，2, 3, 3. 9,4, 5,6,6. 5, 7,8,9和10)以及該范圍中的合理的數(shù)的任 意范圍（例如，2至8,1. 5至5. 5以及3. 1至4. 7)的參考，且因此，本文明顯公開的所有范 圍的所有子范圍由此明確公開。這些僅為特別目的的示例，且列舉的最低值和最高值之間 的數(shù)值的所有可能的結(jié)合被認(rèn)為以同樣的方式在此申請中明確陳述。
[0029] 在已參照專利說明書、其他外部文件或其他信息源的本說明書中，通常用于提供 討論本發(fā)明的特征的環(huán)境的目的。除非特別說明，對這樣的外部文件或這樣的信息源的參 考不認(rèn)為是這樣的文件或這樣的信息源的以下內(nèi)容的承認(rèn)：在任何權(quán)限內(nèi)，是本領(lǐng)域的現(xiàn) 有技術(shù)或形成公知常識的部分。
[0030] 盡管上面廣泛地定義了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，本發(fā)明不受限于此，且 本發(fā)明還包括下面的描述給出示例的實(shí)施例。
【附圖說明】
[0031] 現(xiàn)在將參照附圖，通過非限制示例描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中：
[0032] 圖1根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例示出包括霍爾效應(yīng)傳感器的磁強(qiáng)計(jì)；
[0033] 圖2根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例示出包括霍爾效應(yīng)傳感器的磁強(qiáng)計(jì)；
[0034] 圖3將兩個(gè)不同電流下的磁阻響應(yīng)示出為施加到本發(fā)明實(shí)施例的磁強(qiáng)計(jì)的外部 磁場的函數(shù)；
[0035] 圖4將本發(fā)明實(shí)施例的磁強(qiáng)計(jì)的電壓響應(yīng)示出為外部磁場的函數(shù)；
[0036] 圖5示出圖4的電壓函數(shù)的反轉(zhuǎn)；
[0037] 圖6示出霍爾效應(yīng)傳感器對外部磁場的電壓響應(yīng)；
[0038] 圖7根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出使用包括霍爾效應(yīng)傳感器的磁強(qiáng)計(jì)確定外部磁場 的流程圖；
[0039] 圖8示出圖3中示出為外部磁場的函數(shù)的兩個(gè)電流的磁阻之差；
[0040] 圖9根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出使用兩個(gè)不同電流確定外部磁場的流程圖；
[0041] 圖10根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出磁強(qiáng)計(jì)中的磁阻材料上的電壓的導(dǎo)數(shù)圖；
[0042] 圖11根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出用于過濾掉低磁場的過濾器的響應(yīng)；以及
[0043] 圖12根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出使用小AC磁場確定外部磁場的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 下面描述的磁強(qiáng)計(jì)的實(shí)施例適用于寬動態(tài)磁場范圍上的磁場測量。下面描述的磁 強(qiáng)計(jì)的實(shí)施例具有作為例如磁場傳感器和/或作為電流傳感器的應(yīng)用。
[0045] 圖1中圖示了本發(fā)明的磁強(qiáng)計(jì)100的示例。磁強(qiáng)計(jì)100包括磁阻材料和兩個(gè)電極 104,磁阻材料形成薄膜102,兩個(gè)電極104貼附于磁阻材料102,每個(gè)電極104通過金屬膜 貼附于薄膜，且通過間隔距離1與另一個(gè)電極104分開。在一些實(shí)施例中，可存在四個(gè)薄膜 和四個(gè)電極，使得四端子測量是可能的。
[0046] 在圖1中示出的實(shí)施例中，薄膜102在基底108上。在其他實(shí)施例中，磁強(qiáng)計(jì)不包 括基底。
[0047] 如下面將進(jìn)一步詳細(xì)討論的，在對磁阻材料施加外部磁場時(shí)，磁阻材料具有非線 性電阻響應(yīng)。在磁阻材料的一些實(shí)施例中，電阻響應(yīng)包括在施加第一范圍的遞增外部磁場 時(shí)的減小響應(yīng)，以及在施加第二范圍的遞增外部磁場時(shí)的增加響應(yīng)。如本文中所用的，'減 小響應(yīng)'表示其中磁阻相對于磁場的圖的斜率為負(fù)的磁場范圍，'增加響應(yīng)'表示其中磁阻 相對于磁場的圖的斜率為正的磁場范圍。根據(jù)一些實(shí)施例，第一范圍的磁場中的磁場強(qiáng)度 包括比第二范圍中的磁場強(qiáng)度更低范圍的磁場強(qiáng)度。本文將電阻響應(yīng)改變處（從減小響應(yīng) 到增加響應(yīng)，或反之亦然）的磁場描述為磁翻轉(zhuǎn)場B switdl。
[0048] 磁強(qiáng)計(jì)包括一個(gè)或多個(gè)處理器（未示出）。一個(gè)或多個(gè)處理器中的至少一個(gè)被配 置成確定對磁阻材料施加的外部磁場在第一范圍中還是在第二范圍中。在下面描述的實(shí)施 例中，至少一個(gè)處理器被配置成確定外部磁場是在較低范圍的磁場&內(nèi)還是在較高范圍的 磁場 gurt。此外，一個(gè)或多個(gè)處理器中的至少一個(gè)被配置成至少部分基于磁阻材料對外部 磁場的電阻響應(yīng)確定外部磁場，并且確定外部磁場在第一范圍中還是在第二范圍中。
[0049] 處理器可以是能夠執(zhí)行規(guī)定要執(zhí)行的動作的一組指令的任意合適的計(jì)算設(shè)備。術(shù) 語'計(jì)算設(shè)備'包括單獨(dú)或聯(lián)合執(zhí)行一組或多組指令的設(shè)備的任意集合，該一組或多組指令 用于確定對磁阻材料施加的外部磁場在第一范圍中還是在第二范圍中，以及用于至少部分 基于磁阻材料對外部磁場的電阻響應(yīng)確定外部磁場，并且確定外部磁場是在第一范圍中還 是在第二范圍中。
[0050] 處理器包括機(jī)器可讀介質(zhì)，或與機(jī)器可讀介質(zhì)交互，機(jī)器可讀介質(zhì)上存儲一組或 多組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令和/或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。指令實(shí)現(xiàn)對外部磁場進(jìn)行確定的一個(gè)或多個(gè)方 法。執(zhí)行期間，指令還可完全或至少部分駐留在處理器內(nèi)。在該情況下，處理器包括機(jī)器可 讀有形存儲介質(zhì)。
[0051] 在示例中將計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)描述為單個(gè)介質(zhì)。此術(shù)語包括單個(gè)介質(zhì)或多個(gè)介質(zhì)。 術(shù)語'計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)'還應(yīng)采取包括能夠存儲、編碼或運(yùn)送一組指令的任意介質(zhì)，該一組 指令由處理器執(zhí)行且引起處理器執(zhí)行確定外部磁場的方法。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)還能夠存儲、 編碼并運(yùn)送指令使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或與指令關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。術(shù)語'機(jī)器可讀介質(zhì)'包括固 態(tài)存儲器、非瞬態(tài)介質(zhì)、光介質(zhì)、磁介質(zhì)以及載波信號。
[0052] 根據(jù)圖1中示出的實(shí)施例，磁強(qiáng)計(jì)包括磁場傳感器110,其用作磁場開關(guān)，位于接 近薄膜102處。磁場傳感器可例如是霍爾效應(yīng)傳感器。霍爾效應(yīng)傳感器可以是低成本霍爾 效應(yīng)傳感器。至少一個(gè)處理器與霍爾效應(yīng)傳感器110電通信，且使用來自霍爾效應(yīng)傳感器 的測量結(jié)果，來確定外部磁場是在第一范圍中還是在第二范圍中（如圖7中所示）。
[0053] 如圖2中所示的另一個(gè)實(shí)施例中，磁強(qiáng)計(jì)200包括磁場開關(guān)210,其與磁阻薄膜 202位于同一基底208上。在圖2中所示的實(shí)施例中，金屬電極204位于薄膜202上，薄膜 202包括磁阻材料，且薄膜位于半導(dǎo)體膜212上，半導(dǎo)體膜212本身位于基底208上。
[0054] 如同參照圖1描述的實(shí)施例，在磁強(qiáng)計(jì)200的其它實(shí)施例中，磁強(qiáng)計(jì)不包括基底。
[0055] 在一些實(shí)施例中，處理器中的至少一個(gè)被配置成根據(jù)磁阻膜（如圖9中所示）的 非歐姆特性或通過施加小的AC磁場（如圖12中所示）確定磁翻轉(zhuǎn)場。在這些實(shí)施例中， 不需要（例如參照圖1和2描述的）磁場開關(guān)。如果需要確定施加到磁阻材料的外部磁場 的極性，可例如通過對磁阻材料施加偏置DC磁場來確定。
[0056] 磁阻材料
[0057] 磁阻材料具有磁阻特性，磁阻特性響應(yīng)于施加的外部磁場可測量。術(shù)語'磁阻特 性'指具有磁阻的材料的特性，磁阻是施加的外部磁場的函數(shù)R(B)，其中B是對磁阻材料施 加的外部磁場。對應(yīng)的磁阻被定義為11?=[1?(8)-1?(0)]/1?(0)，其中1?(8)是磁場8施加到 材料時(shí)，磁阻材料的電阻，且R(0)是沒有磁場施加到材料時(shí)的電阻。
[0058] 圖3示出在兩個(gè)不同電流（-0. 07mA以及-1. 5mA)下磁阻材料對施加的磁場的磁 阻響應(yīng)的示例。為了確定磁阻材料的電阻，施加電流通過磁阻材料，使得可使用電極裝置測 量材料上的電壓。由此，可確定磁阻材料的電阻。如本文所使用的，術(shù)語'磁阻特性'、'磁 阻'以及'電阻'指磁阻材料的電阻。根據(jù)磁阻材料，磁阻測量通常指示微特斯拉到幾十特 斯拉范圍中的外部磁場值。下面將更詳細(xì)地描述包括磁阻材料的薄膜的特性和構(gòu)造。
[0059]