CN109029239A - 包括星形连接的磁阻元件的角度传感器桥 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了包括星形连接的磁阻元件的角度传感器桥。一种角度传感器可以包括包含第一半桥的感测元件，其中第一半桥的电阻器的磁性参考方向沿着第一参考轴线。感测元件可以包括第二半桥，其中第二半桥的电阻器的磁性参考方向沿着第二参考轴线。感测元件可以包括第三半桥，其中第三半桥的电阻器的磁性参考方向沿着第三参考轴线。第一参考轴线、第二参考轴线或第三参考轴线中的至少两个可以彼此不正交。

Description

包括星形连接的磁阻元件的角度传感器桥
技术领域
本发明涉及角度传感器。
背景技术
磁性角度传感器可以用于确定由磁体产生的磁场的取向(例如，在零度到三百六十度之间的角度)。磁性角度传感器可以是霍尔效应传感器、基于磁阻(MR)的传感器、可变磁阻传感器(VRS)、磁通门传感器等。
发明内容
根据一些可能的实现，一种角度传感器可以包括感测元件，感测元件包括：与第一参考轴线相关联的第一半桥，第一半桥包括第一电阻器和第二电阻器，其中第一电阻器的磁性参考方向与第二电阻器的磁性参考方向相反，其中第一电阻器的磁性参考方向和第二电阻器的磁性参考方向沿着第一参考轴线；与第二参考轴线相关联的第二半桥，第二半桥包括第三电阻器和第四电阻器，其中第三电阻器的磁性参考方向与第四电阻器的磁性参考方向相反，其中第三电阻的磁性参考方向和第四电阻器的磁性参考方向沿着第二参考轴线；以及与第三参考轴线相关联的第三半桥，第三半桥包括第五电阻器和第六电阻器，其中第五电阻器的磁性参考方向与第六电阻器的磁性参考方向相反，其中第五电阻器的磁性参考方向和第六电阻器的磁性参考方向沿着第三参考轴线，并且第一参考轴线、第二参考轴线或第三参考轴线中的至少两个彼此不正交。
根据一些可能的实现，一种装置可以包括感测元件，其用于：提供第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号，感测元件包括相对于第一参考轴线、第二参考轴线和第三参考轴线布置的MR元件的集合，该MR元件的集合包括与第一参考轴线相关联的第一半桥、与第二参考轴线相关联的第二半桥和与第三参考轴线相关联的第三半桥，并且第一参考轴线、第二参考轴线或第三参考轴线中的至少一个参考轴线与第一参考轴线、第二参考轴线和第三参考轴线中的至少一个其他参考轴线不正交。该装置还可以包括处理器，其用于：接收第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号；并且基于第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号来确定施加到感测元件的磁场的旋转角度。
根据一些可能的实现，一种磁传感器可以包括用于提供第一输出信号、第二输出信号和第三输出信号的感测元件，感测元件包括：具有沿着第一参考轴线的磁性参考方向的至少两个MR元件、具有沿着第二参考轴线的磁性参考方向的至少两个MR元件、以及具有沿着第三参考轴线的磁性参考方向的至少两个MR元件，其中第一参考轴线、第二参考或第三参考轴线中的至少一个参考轴线与第一参考轴线、第二参考轴线和第三参考轴线中的至少一个其他参考轴线不正交。磁传感器还可以包括用于基于第一输出信号、第二输出信号和第三输出信号来执行与磁传感器相关联的功能安全检查的处理器。
附图说明
图1是本文中描述的示例实现的概述的图；
图2是其中可以实现本文中描述的***和/或方法的示例环境的图；
图3是被包括在图2的示例环境中的角度传感器的示例元件的图；
图4A至图4E是与被包括在图2的角度传感器中的感测元件的示例实现相关联的图；
图5A至图5D是与被包括在图2的角度传感器中的感测元件的另一示例实现相关联的图；
图6A和图6B是与被包括在图2的角度传感器中的感测元件的附加示例实现相关联的图；
图7是与被包括在图2的角度传感器中的感测元件的另一示例实现相关联的图；以及
图8是与被包括在图2的角度传感器中的感测元件的另一示例实现相关联的图。
具体实施方式
示例实现的以下详细描述参考附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。
诸如基于MR的角度传感器等磁性角度传感器可以包括被布置为提供与磁场(平行于感测元件的有源表面)的两个正交分量(诸如磁场的y分量和磁场的x分量)相对应的输出信号的两个感测元件(例如，一对惠斯通电桥)。角度传感器可以提供这些输出信号(例如，电压信号Vy和电压信号Vx)，并且生成磁场的磁体的旋转角度(α)(以及与磁体连接的旋转物体的旋转角度)可以基于与两个正交分量相对应的输出信号来被计算(例如，α＝arctan(Vy/Vx))。
在一些情况下，功能安全检查可以在角度传感器中实现。例如，可以在角度传感器的操作期间监测与输出信号相关联的矢量长度(例如，等于Vx 2+Vy 2的矢量长度)作为功能安全检查。在这个示例中，如果矢量长度在角度传感器的操作期间(例如，在校准和/或温度补偿之后)保持基本上恒定，则可以假定角度传感器的安全操作。然而，这样的功能安全检查(例如，基于两个输出信号)由于取决于输出信号的绝对值而具有有限的准确度以及/或者可能具有不充足的诊断覆盖率。
在一些情况下，可以通过在角度传感器中包括另一感测元件来改善功能安全，其中另一感测元件被布置为提供与磁场的另一分量(例如，磁场的与x分量和y分量不正交的分量，诸如与x分量和y分量成45度角的分量)相对应的输出信号。但是，增加另一感测元件增加了角度传感器的成本、复杂性和尺寸。
本文中描述的实现提供了具有提供与磁场的多个(例如，三个或更多个)分量相关联的输出信号的感测元件的角度传感器，其中磁场的多个分量中的至少一个分量与磁场的多个分量中的一个或多个(例如，每个)其他分量不正交。与多个分量相关联的输出信号可以用于确定旋转角度，并且可以允许改进的和/或附加的功能安全检查、增加的可靠性、多样性和/或冗余度(例如，与没有这样的感测元件的角度传感器相比)。此外，该角度传感器的感测元件包括比上述角度传感器更少的元件(例如，电阻器、连接等)，从而降低了角度传感器的成本和/或复杂性，同时提供了改进的功能安全。
图1是本文中描述的示例实现100的概述的图。如图1所示，磁体(例如，机械地连接到可旋转物体)可以围绕轴线(例如，穿过磁体中心的轴线)旋转并且产生旋转磁场(B)。如图所示，与测量磁体的旋转角度(α)相关联的角度传感器可以包括被布置为感测磁场的N(N≥2)个分量(例如，B1至BN)的感测元件。磁场的N个分量中的至少一个分量与N个分量中的每个其他分量不正交(例如，成大于或小于90度的角度)。在一些实现中，N个分量中的每个分量可以与其他N个分量中的每个分量不正交。另外地或替代地，N个分量可以相对于感测元件的有源表面在360度旋转上均匀地间隔开。下面描述关于这样的感测元件的示例的附加细节。
如图所示，感测元件可以提供与磁场B1至BN的分量相对应的输出信号(例如，电压信号V1至VN)。如进一步所示，角度传感器可以基于输出信号来确定旋转角度。
如进一步所示，角度传感器还可以基于输出信号来执行一个或多个功能安全检查。例如，可以在角度传感器的操作期间监测与输出信号相关联的和(例如，V1+V2+...+VN)作为功能安全检查。作为另一示例，可以在角度传感器的操作期间监测与输出信号相关联的矢量长度(例如，V1 2+V2 2+VN 2)作为功能安全检查。作为另一示例，角度传感器可以基于输出信号来确定N个不同的旋转角度(例如，α1、α2、...、αN)，并且可以比较N个不同的旋转角度作为功能安全检查。如与不包括关于图1描述的感测元件的角度传感器相关联的功能安全检查相比，这样的功能安全检查(例如，基于N个输出信号)具有改进的准确度和/或改进的诊断覆盖率。此外，通过提供N个输出信号，传感器可以执行附加的功能安全检查并且实现增加的可靠性、多样性和/或冗余度，同时减小尺寸、成本和/或复杂性(例如，与没有关于图1描述的感测元件的角度传感器相比)。
如上所述，图1仅作为示例提供。其他示例是可能的并且可以不同于关于图1描述的示例。
图2是其中可以实现本文中描述的装置的示例环境200的图。如图2所示，环境200可以包括可以围绕轴线215旋转的磁体210、角度传感器220和控制器230。
磁体210可以包括被定位成围绕轴线215(例如，虚线)旋转的一个或多个磁体。在一些实现中，磁体210可以(例如，机械地)连接到可旋转物体(未示出)，使得磁体210的旋转角度对应于可旋转物体的旋转角度(例如，当可旋转物体的端面与磁体210之间存在非滑动关系时)。
在图2所示的示例环境200中，磁体210包括形成北极(N)的第一半部和形成南极(S)的第二半部，使得磁体210包括一个极对。在一些实现中，磁体210可以但不限于包括多于一个极对。在一些实现中，磁体210可以包括关于穿过磁体210的中心的轴线215同心地定位的盘形磁体，如图2所示。虽然磁体210在图2中示出为圆形，但是磁体210可以是另一种形状，诸如正方形、矩形、椭圆形等。例如，在与磁体210的表面对应的平面与轴线215之间的角度偏离基本上垂直关系的情况下，磁体210可以是椭圆形状。该平面可以包括对称地切穿磁体210并且包括磁体210的磁体中心的平面。在实际情况下，该平面可以基本上垂直于轴线215。作为另一示例，磁体210可以包括被定位成围绕轴线215旋转(与可旋转物体一起)的环形磁体。对于在可旋转物体的端部处的磁体210的布置，环形磁体可能是感兴趣的。
在一些实现中，磁体210可以包括在磁体210的至少两个部分上的两个交替的磁极。例如，磁体210可以包括径向磁化的磁体，其中北极在磁体210的第一半部上并且南极在磁体210的第二半部上，如图2所示。作为另一示例，磁体210可以包括轴向磁化的磁体，其中第一北极和第一南极堆叠在磁体210的第一半部上并且第二南极和第二北极堆叠在磁体210的第二半部(未示出)上。
另外地或替代地，磁体210可以包括偶极磁体(例如，偶极棒磁体、圆形偶极磁体、椭圆偶极磁体等)、永磁体、电磁体、磁带等。磁体210可以由铁磁材料(例如，硬铁氧体)构成，并且可以产生磁场。磁体210可以进一步包括稀土磁体，其由于稀土磁体的固有的高的磁场强度而可能是有利的。如上所述，在一些实现中，磁体210可以附接或耦合到可以基于磁体210的旋转角度而确定旋转角度的可旋转物体(例如，通过角度传感器220，通过控制器230)。
角度传感器220可以包括用于感测磁场的分量以用于在确定(例如，磁体210、磁体210连接到的可旋转物体等的)旋转角度中使用的一个或多个装置。例如，角度传感器220可以包括一个或多个电路(例如，一个或多个集成电路)。在一些实现中，角度传感器220可以被放置在相对于磁体210的一位置处，使得角度传感器220可以检测由磁体210产生的磁场的分量。在一些实现中，角度传感器220可以包括包含集成控制器230的集成电路(例如，使得角度传感器220的输出可以包括描述磁体210和/或可旋转物体的旋转角度的信息)。在一些实现中，角度传感器220可以包括被配置为感测存在于角度传感器220处的由磁体210产生的磁场的分量的感测元件。关于角度传感器220的附加细节在下面关于图3进行描述。
控制器230可以包括与确定磁体210的旋转角度以及提供与磁体210的旋转角度并且因此磁体210连接到的可旋转物体的旋转角度相关联的信息相关联的一个或多个电路。例如，控制器230可以包括一个或多个电路(例如，集成电路、控制电路、反馈电路等)。控制器230可以从一个或多个传感器(例如，一个或多个角度传感器220)接收输入信号，可以处理输入信号(例如，使用模拟信号处理器、数字信号处理器等)以生成输出信号，并且可以将输出信号提供给一个或多个其他设备或***。例如，控制器230可以从角度传感器220接收一个或多个输入信号，并且可以使用该一个或多个输入信号来生成输出信号，该输出信号包括磁体210和/或磁体210连接到的可旋转物体的角位置。
图2所示的装置的数目和布置作为示例提供。实际上，可以存在与图2所示的那些相比更多的装置、更少的装置、不同的装置或不同地布置的装置。此外，图2所示的两个或更多个装置可以在单个装置内实现，或者图2所示的单个装置可以实现为多个分布式装置。另外地或替代地，环境200的一组装置(例如，一个或多个装置)可以执行被描述为由环境200的另一组装置执行的一个或多个功能。
图3是被包括在图2的示例环境200中的角度传感器220的示例元件的图。如图所示，角度传感器220可以包括感测元件310、模数转换器(ADC)320、数字信号处理器(DSP)330、可选的存储器元件340、以及数字接口350。
感测元件310可以包括用于感测存在于角度传感器220处的磁场(例如，由磁体210生成的磁场)的一个或多个分量的元件。例如，感测元件310可以包括基于MR的感测元件，其元件由磁阻材料(例如，镍铁(NiFe))构成，其中磁阻材料的电阻可以取决于存在于磁阻材料处的磁场的强度和/或方向。这里，感测元件310可以基于各向异性磁阻(AMR)效应、巨磁阻(GMR)效应、隧道磁电阻(TMR)效应等来操作。作为另一示例，感测元件310可以包括基于霍尔效应操作的基于霍尔的感测元件。作为附加示例，感测元件310可以包括基于感应进行操作的基于可变磁阻(VR)的感测元件。在一些实现中，角度传感器220可以包括多个感测元件310。下面描述关于感测元件310的附加细节。
ADC 320可以包括将来自感测元件310的集合的模拟信号转换成数字信号的模数转换器。例如，ADC 320可以将从感测元件310的集合接收的模拟信号转换为数字信号以由DSP 330处理。ADC 320可以将数字信号提供给DSP 330。在一些实现中，角度传感器220可以包括一个或多个ADC 320。
DSP 330可以包括数字信号处理设备或数字信号处理设备的集合。在一些实现中，DSP 330可以从ADC 320接收数字信号，并且可以处理数字信号以形成输出信号(例如，如图2所示的去往控制器230的输出信号)，诸如与确定与可旋转物体一起旋转的磁体210的旋转角度相关联的输出信号。
可选的存储器元件340可以包括存储用于由角度传感器220使用的信息和/或指令的只读存储器(ROM)(例如，EEPROM)、随机存取存储器(RAM)和/或另一类型的动态或静态存储设备(例如，闪存、磁存储器、光存储器等)。在一些实现中，可选的存储器元件340可以存储与由DSP 330执行的处理相关联的信息。另外地或替代地，可选的存储器元件340可以存储用于感测元件310的集合的配置值或参数和/或用于角度传感器220的一个或多个其他元件(诸如ADC 320或数字接口350)的信息。
数字接口350可以包括接口，经由该接口，角度传感器220可以从和/或向另一设备(诸如控制器230(参见图2))接收和/或提供信息。例如，数字接口350可以将由DSP 330确定的输出信号提供给控制器230，并且可以进一步从控制器230接收信息。
图3所示的元件的数目和布置作为示例提供。实际上，角度传感器220可以包括与图3所示的那些相比更多的元件、更少的元件、不同的元件或不同地布置的元件。另外地或替代地，角度传感器220的一组元件(例如，一个或多个元件)可以执行被描述为由角度传感器220的另一组元件执行的一个或多个功能。
图4A至图4E是与被包括在角度传感器220中的感测元件310的示例实现相关联的图。图4A至图4C示出了角度传感器220中的感测元件310的示例电桥400。如图4A至图4C所示，在一些实现中，电桥400可以包括电阻器410-1至410-6。
电桥400包括基于施加到电桥400的磁场的方向(例如，角度)来提供输出信号的一个或多个电路。在一些实现中，示例电桥400可以耦合到电源以便接收输入电压信号(在图4A至图4C中标识为Vbias)。在一些实现中，电桥400可以进一步耦合到接地(未示出)。如下面进一步详细描述，由电桥400提供的输出信号(例如，电压、输出信号、输出电压、输出电压信号等)可以用于确定磁体210的旋转角度以及/或者执行与角度传感器220相关联的一个或更多功能安全检查。
电阻器410可以包括电阻器，诸如基于MR的电阻器，其电阻取决于施加到电阻器410的磁场的平面内分量(即，磁场的平行于电阻器410的有源表面的分量)的角度。磁场的角度可以相对于与电阻器410相关联的磁性参考方向形成角度。
在一些实现中，如图4A至图4C所示，电阻器410-1、410-2和410-3可以连接以形成第一组电阻器410，而电阻器410-4、410-5和410-6可以连接以形成第二组电阻器410。在一些方面，每组电阻器410(例如，每组三个电阻器410、每个半桥电阻器410等)可以连接到单独的电源，以便进一步改善角度传感器200的功能安全。如图所示，每组电阻器410可以被布置为使得每组中的电阻器410的磁性参考方向在角度上分开。例如，电阻器410-1、410-2和410-3可以被布置为使得电阻器410-1、410-2和410-3的磁性参考方向在角度上分开大约120度。作为另一示例，电阻器410-4、410-5和410-6可以被布置为使得电阻器410-4、410-5和410-6的磁性参考方向在角度上分开大约120度。在一些实现中，如图4A至图4C所示，一组电阻器410可以被布置为使得被包括在该组电阻器410中的电阻器410的磁性参考方向的角度分离相等。
另外地或替代地，一组电阻器410可以被布置为使得电阻器410的磁性参考方向的角度分离不相等。例如，第一电阻器410的磁性参考方向可以与第二电阻器410的磁性参考方向在角度上分开第一量(例如，140度)，而第二电阻器410的磁性参考方向可以与第三电阻器410的磁性参考方向在角度上分开第二量(例如，100度)，并且第三电阻器410的磁性参考方向可以与第一电阻器410的磁性参考方向在角度上分开第三量(例如，120度)。
在一些实现中，一组电阻器410可以被布置为使得至少一个电阻器410的磁性参考方向与该组电阻器中的每个其他电阻器的磁性参考方向不正交。另外地或替代地，一组电阻器410的子集可以被布置为使得电阻器410的该子集的磁性参考方向正交。这里，没有被包括在电阻器410的该子集中的另一电阻器410可以被布置为使得该另一电阻器410的磁性参考方向与电阻器410的该子集的磁性参考方向不正交。
如图4A至图4C进一步所示，被包括在第一组电阻器410中的给定电阻器410可以被布置为使得给定电阻器410的磁性参考方向与被包括在第二组电阻器410中的相应电阻器410的磁性参考方向相反(例如，在角度上分开大约180度)。例如，如图所示，电阻器410-1和410-4被布置为使得电阻器410-1和410-4的磁性参考方向相反。类似地，电阻器410-2和410-5被布置为使得电阻器410-2和410-5的磁性参考方向相反。如进一步所示，电阻器410-3和410-6被布置为使得电阻器410-3和410-6的磁性参考方向相反。
作为旋转角度的函数的电阻器410-1至410-6的电阻由以下等式描述：
R410-1＝R×(O+cos(α))
R410-2＝R×(O+cos(α+2π/3))
R410-3＝R×(O+cos(α+4π/3))
R410-4＝R×(O-cos(α))
R410-5＝R×(O-cos(α+2π/3))
R410-6＝R×(O-cos(α+4π/3))
其中R表示每个电阻器410的最大电阻，并且O表示与电桥400的定位相关联的角度偏移。
在一些实现中，在操作期间，电桥400可以提供与施加到电桥400的磁场的分量相关联的多个输出信号，其中磁场的分量中的至少一个分量与磁场的每个其他分量不正交。在一些实现中，基于在角度传感器220的操作期间选择性地将电阻器410连接(即，切换)到不同的电压端子以便形成不同的桥配置，电桥400可以提供多个输出信号。
例如，如图4A所示，可以在操作期间在第一时间处通过将电阻器410-1和410-4连接到第一电压端子(例如，图4A所示的上部Vbias端子)并且将电阻器410-2、410-3、410-5和410-6连接到第二电压端子(例如，如图4A所示的下部Vbias端子)来形成第一桥配置。这里，如图4A所示，电桥400可以输出与第一桥配置相关联的第一电压信号(V1)。V1的幅度取决于第一桥配置的电阻。第一桥配置的电阻由以下等式描述：
其中Rp(R410-2,R410-3)和Rp(R410-5,R410-6)分别表示并联电阻器410-2和410-3以及并联电阻器410-5和410-6的等效电阻，由以下等式描述：
继续这个示例，如图4B所示，可以在操作期间在第二时间处(例如，紧接在第一时间之后)通过切换电阻器410的连接使得电阻器410-2和410-5连接到第一电压端子并且电阻器410-1、410-3、410-4和410-6连接到第二电压端子来形成第二桥配置。这里，如图4B所示，电桥400可以输出与第二桥配置相关联的第二电压信号(V2)。V2的幅度取决于第二桥配置的电阻。第二桥配置的电阻由以下等式描述：
其中Rp(R410-3,R410-1)和Rp(R410-6,R410-4)分别表示并联电阻器410-1和410-3以及并联电阻器410-4和410-6的等效电阻，由以下等式描述：
继续这个示例，如图4C所示，可以在操作期间在第三时间处(例如，紧接在第二时间之后)通过切换电阻器410的连接使得电阻器410-3和410-6连接到第一电压端子并且电阻器410-1、410-2、410-4和410-5连接到第二电压端子来形成第三桥配置。这里，如图4C所示，电桥400可以输出与第三桥配置相关联的第三电压信号(V3)。V3的幅度取决于第三桥配置的电阻。第三桥配置的电阻由以下等式描述：
其中Rp(R410-1,R410-2)和Rp(R410-4,R410-5)分别表示并联电阻器410-1和410-2以及并联电阻器410-4和410-5的等效电阻，由以下等式描述：
图4D是示出电桥400的每个桥配置相对于旋转角度的电阻的示例图形表示的图。值得注意的是，如图4D所示，对于给定的旋转角度，与每个桥配置相对应的电阻的总和大约等于零(例如，对于给定的R和O值)。
在一些实现中，角度传感器220可以基于第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号来确定旋转角度以及和/或者执行一个或多个改进的功能安全检查。图4E示出了与基于由电桥400提供的输出信号来对旋转角度的确定相关联的图。如图4E所示，在一些实现中，角度传感器220可以基于与电阻器410的磁性参考方向相对应的参考轴线来确定旋转角度。
例如，如图所示，磁场的关于第一参考轴线(例如，与电阻器410-1和410-4的磁性参考方向相对应的轴线)的正弦分量由V1表示，而磁场的关于第一参考轴线的余弦分量由V2和V3的组合(例如，(V2-V3)/(2×cos(30°))表示。类似地，磁场的关于第二参考轴线(例如，与电阻器410-2和410-5的磁性参考方向相对应的轴线，表示从第一参考轴线顺时针旋转120°)的正弦分量由V2表示，而磁场的关于第二参考轴线的余弦分量由V3与V1的组合(例如，(V3-V1)/(2×cos(30°))表示。另外，在这个示例中，磁场的关于第三参考轴线(例如，与电阻器410-3和410-6的磁性参考方向相对应的轴线，表示从第一参考轴线顺时针旋转240°)的正弦分量由V3表示，而磁场的关于第三参考轴线的余弦分量由V1和V2的组合(例如，(V1-V2)/(2×cos(30°))表示。
如图4E进一步所示，角度传感器220可以基于与每个参考轴线相关联的正弦分量和余弦分量来确定旋转角度(例如，基于每个正弦分量的反正切除以相应的余弦分量，并且校正参考轴线的旋转)。
在一些实现中，角度传感器220可以使用输出信号和/或确定的旋转角度来执行一个或多个改进的功能安全检查。例如，由于针对给定的旋转角度每个桥配置的电阻总和应当大约等于零(如上面关于图4D所示)，输出信号的总和也应当大约等于零(例如，V1+V2+V3＝0)。这里，角度传感器220可以确定输出信号的总和是否大约等于零(例如，在诸如0.1伏、0.05伏的阈值量内)。如果是这样，则可以假定角度传感器220的安全操作。相反，如果输出信号的总和不是大约等于零(例如，与零相差等于或大于阈值量的量)，则角度传感器220可以确定电桥400的一个或多个元件不在正确操作，并且可以相应地起作用(例如，向控制器230发送警告消息和/或通知，引发错误标志，禁用电桥400，等等)。
作为另一示例，电桥400的布置应当导致输出信号的矢量和在操作期间基本上恒定(例如，V1 2+V2 2+V3 2＝常数)。这里，角度传感器220可以确定输出信号的矢量和是否基本上恒定(例如，矢量和是否以满足阈值的速率变化)。如果是这样，则可以假定角度传感器220的安全操作。相反，如果输出信号的矢量和不是基本上恒定的(例如，以大于阈值的速率变化)，则角度传感器220可以确定电桥400的一个或多个元件不在正确操作，并且可以相应地起作用(例如，向控制器230发送警告消息，引发错误标志，禁用电桥400，等等)。
作为另一示例，电桥400的布置应当导致每个确定的旋转角度(例如，图4E中的α1、α2和α3)基本上匹配。这里，角度传感器220可以确定每个确定的旋转角度是否基本上匹配(例如，α1、α2和α3中的每个之间的差值是否小于或等于诸如0.1度、0.5度的阈值差值)。如果是这样，则可以假定角度传感器220的安全操作。相反，如果确定的旋转角度基本上不匹配(例如，如果差值大于阈值)，则角度传感器220可以确定电桥400的一个或多个元件不在正确操作，并且可以相应地起作用(例如，向控制器230发送警告消息和/或通知，引发错误标志，禁用电桥400，等等)。
在一些实现中，当两个或更多个确定的旋转角度基本上匹配并且第三确定的角度不匹配时，则角度传感器220可以标识哪个确定的旋转角度不匹配，并且相应地起作用。例如，如果α1与α2基本上匹配，并且α3与α1或α2基本上不匹配，则角度传感器220可以继续确定α1或α2，中止确定α3，并且关于与确定α3相关联的可能的错误或故障而发送警告消息和/或通知，引发错误标志，等等。
在一些实现中，角度传感器220可以在确定旋转角度之前执行一个或多个功能安全检查，以便节省处理资源，降低功耗，等等。例如，角度传感器220可以在确定旋转角度之前确定输出信号的总和是否大约等于零。这里，如果输出信号的总和不是大约等于零，如上所述，则角度传感器220可以避免确定旋转角度(例如，由于可能不会假定安全操作)，从而节约了处理资源，从而减少了功耗，等等。
以这种方式，角度传感器220可以提供与磁场的三个或更多个分量相关联的输出信号，其中磁场的三个或更多个分量中的至少一个分量与磁场的每个其他分量不正交。与多个分量相关联的输出信号可以用于确定旋转角度，并且可以允许改进的和/或附加的功能安全检查、增加的可靠性、多样性和/或冗余度(例如，与没有角度传感器220的感测元件的角度传感器相比)。此外，角度传感器220的感测元件仅包括六个电阻器410，从而降低了角度传感器220的成本和/或复杂性，同时提供了改进的功能安全。
图4A至图4C所示的电阻器410的数目和布置以及图4D和图4E所示的示例仅作为示例提供。实际上，感测元件310可以包括与图4A至图4C所示的那些相比更多的电阻器410、更少的电阻器410、不同的电阻器410、或不同地布置的电阻器410。另外，与图4A至图4E相关联的角度分离、磁性参考方向的定向、用于确定旋转角度的等式、电阻值等仅作为示例提供，并且其他示例是可能的。
图5A至图5D是与被包括在角度传感器220中的感测元件310的另一示例实现相关联的图。图5A至图5C示出了角度传感器220中的感测元件310的示例电桥500。如图5A至图5C所示，在一些实现中，电桥500可以包括电阻器410-1至410-6。电桥500和电阻器410可以以与上面关于电桥400描述的方式类似的方式来被布置。
在一些实现中，在操作期间，电桥500可以提供与施加到电桥500的磁场的分量相关联的多个输出信号，其中磁场的分量中的至少一个分量与磁场的每个其他分量不正交。在一些实现中，基于在角度传感器220的操作期间选择性地将电阻器410连接(即，切换)到不同的电压端子以便在操作期间形成不同的桥配置或从所有电压端子断开电阻器410，电桥500可以提供多个输出信号。
例如，如图5A所示，可以在操作期间在第一时间处通过将电阻器410-1和410-4连接到第一电压端子(例如，图5A所示的上部Vbias端子)，将电阻器410-2和410-5连接到第二电压端子(例如，如图5A所示的下部Vbias端子)，并且将电阻器410-3和410-6与两个电压端子断开来形成第一桥配置。这里，如图5A所示，电桥500可以输出与第一桥配置相关联的第一电压信号(V1)。V1的幅度取决于第一桥配置的电阻。第一桥配置的电阻由以下等式描述：
继续这个示例，如图5B所示，可以在操作期间在第二时间处(例如，紧接在第一时间之后)通过将电阻器410-2和410-5连接到第一电压端子，将电阻器410-3和410-6连接到第二电压端子，并且将电阻器410-1和410-4与两个电压端子断开来形成第二桥配置。这里，如图5B所示，电桥500可以输出与第二桥配置相关联的第二电压信号(V2)。V2的幅度取决于第二桥配置的电阻。第二桥配置的电阻由以下等式描述：
继续这个示例，如图5C所示，可以在操作期间在第三时间处(例如，紧接在第二时间之后)通过将电阻器410-3和410-6连接到第一电压端子，将电阻器410-1和410-4连接到第二电压端子，并且将电阻器410-2和410-5与两个电压端子断开来形成第三桥配置。这里，如图5C所示，电桥500可以输出与第三桥配置相关联的第三电压信号(V3)。V3的幅度取决于第三桥配置的电阻。第三桥配置的电阻由以下等式描述：
图5D是示出电桥500的每个桥配置相对于旋转角度的电阻的示例图形表示的图。值得注意的是，如图5D所示，对于给定的旋转角度，与每个桥配置相对应的电阻的总和大约等于零(例如，对于给定的R和O值)。
在一些实现中，角度传感器220可以基于第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号来确定旋转角度。例如，角度传感器220可以基于以下等式(类似于结合图4E描述的那些等式并且考虑偏移30°的角度轴线)来确定旋转角度：
α1＝arctan[2×cos(30°)×V1/(V2-V3)]-30°
α2＝arctan[2×cos(30°)×V2/(V3-V1)]-150°
α3＝arctan[2×cos(30°)×V3/(V1-V2)]-270°
在一些实现中，角度传感器220可以以与上面关于电桥400描述的方式类似的方式来执行与电桥500相关联的一个或多个改进的功能安全检查。
图5A至图5C所示的电阻器510的数目和布置以及图5D所示的示例仅作为示例提供。实际上，感测元件310可以包括与图5A至图5C所示的那些相比更多的电阻器410、更少的电阻器410、不同的电阻器410、或不同地布置的电阻器410。另外，与图5A至图5D相关联的角度分离、磁性参考方向的定向、用于确定旋转角度的等式、电阻值等仅作为示例提供，并且其他示例是可能的。
图6A和图6B是与被包括在角度传感器220中的感测元件310的附加示例实现相关联的图。图6A示出了角度传感器220中的感测元件310的示例电桥600。如图6所示，在一些实现中，电桥600可以包括电阻器410-1至410-6。
在一些实现中，如图6A所示，电阻器410-1至410-6可以被布置为形成三个不正交的半桥。例如，电阻器410-1和410-4可以被布置为形成与第一参考轴线(例如，相对于图6B的竖直方向的0°角)相关联的第一半桥，电阻器410-2和410-5可以被布置为形成与第二参考轴线(例如，相对于图6B的竖直方向的120°顺时针旋转角度)相关联的第二半桥，并且电阻器410-3和410-6可以被布置为形成与第三参考轴线(例如，相对于图6B的竖直方向的240°顺时针旋转角度)相关联的第三半桥。如图所示，在一些实现中，第一半桥、第二半桥和第三半桥可以连接到第一电压端子和第二电压端子。在一些实现中，第一半桥、第二半桥和第三半桥可以永久地连接到第一电压端子和第二电压端子。
在一些实现中，在操作期间，电桥600可以同时提供与施加到电桥600的磁场的分量相关联的多个输出信号，其中磁场的分量中的至少一个分量与磁场的每个其他分量不正交。例如，如图6A所示，电桥600可以输出与第一半桥和第二半桥之间的电压相关联的第一电压信号(V1)。V1的幅度取决于第一半桥和第二半桥的等效电阻。第一半桥和第二半桥的等效电阻由以下等式描述：
继续这个示例，电桥600可以输出与第二半桥和第三半桥之间的电压相关联的第二电压信号(V2)。V2的幅度取决于第二半桥和第三半桥的等效电阻。第二半桥和第三半桥的等效电阻由以下等式描述：
继续这个示例，电桥600可以输出与第三半桥和第一半桥之间的电压相关联的第三电压信号(V3)。V3的幅度取决于第三半桥和第一半桥的等效电阻。第三半桥和第一半桥的等效电阻由以下等式描述：
图6B是示出电桥600相对于旋转角度的等效电阻的示例图形表示的图。值得注意的是，如图6B所示，对于给定的旋转角度，与每个桥配置相对应的电阻的总和大约等于零(例如，对于给定的R和O值)。在一些实现中，与现有技术的角度传感器相比，电桥600可以具有减小的面积消耗，并且信号幅度略微降低。例如，与具有类似能力的现有技术的角度传感器(例如，具有三个全惠斯通电桥的现有技术的角度传感器)相比，电桥600可以将面积消耗减少大约50％，幅度减小大约12％，如图6B所示(例如，通过标记为“现有技术的88％”的线)。
在一些实现中，角度传感器220可以以与上面关于电桥400描述的方式类似的方式基于第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号来确定旋转角度。另外地或替代地，角度传感器220可以以与上面关于电桥400描述的方式类似的方式来执行与电桥600相关联的一个或多个改进的功能安全检查。
图6A所示的电阻器410的数目和布置以及图6B所示的示例仅作为示例提供。实际上，感测元件310可以包括与图6A所示的那些相比更多的电阻器410、更少的电阻器410、不同的电阻器410、或不同地布置的电阻器410。另外，与图6A和图6B相关联的角度分离、磁性参考方向的定向、用于确定旋转角度的等式、电阻值等仅作为示例提供，并且其他示例是可能的。
图7是与被包括在角度传感器220中的感测元件310的另一示例实现相关联的图。图7示出了角度传感器220中的感测元件310的示例电桥700。如图7所示，在一些实现中，电桥700可以包括每个电阻器410-1至410-6中的两个。
在一些实现中，电桥700可以以与图6的电桥600的方式类似的方式操作。在一些实现中，在电桥700中包括附加电阻器410可以提供增加的可靠性和/或冗余度。
图7所示的电阻器410的数目和布置仅作为示例提供。在实践中，感测元件310可以包括与图7所示的那些相比更多的电阻器410、更少的电阻器410、不同的电阻器410、或不同地布置的电阻器410。另外，与图7相关联的角度分离、磁性参考方向的定向、用于确定旋转角度的等式、电阻值等仅作为示例提供，并且其他示例是可能的。
图8是与被包括在角度传感器220中的感测元件310的附加示例实现相关联的图。图8示出了角度传感器220中的感测元件310的示例电桥800。如图8所示，在一些实现中，电桥800可以包括电阻器410-1至410-10。
在一些实现中，如图8所示，电阻器410-1至410-10可以被布置为形成五个不正交的半桥。例如，电阻器410-1和410-6可以被布置为形成与第一参考轴线(例如，相对于图8的竖直方向的0°角)相关联的第一半桥，电阻器410-2和410-7可以被布置为形成与第二参考轴线(例如，相对于图8的竖直方向的72°顺时针旋转角度)相关联的第二半桥，电阻器410-3和410-8可以被布置为形成与第三参考轴线(例如，相对于图8的竖直方向的144°顺时针旋转角度)相关联的第三半桥，电阻器410-4和410-9可以被布置为形成与第四参考轴线(例如，相对于图8的竖直方向的216°顺时针旋转角度)相关联的第四半桥，并且电阻器410-5和410-10可以被布置为形成与第五参考轴线(例如，相对于图8的竖直方向的288°顺时针旋转角度)相关联的第五半桥。在一些实现中，第一半桥、第二半桥、第三半桥、第四半桥和第五半桥可以连接到相应的电压端子。在一些实现中，第一半桥、第二半桥、第三半桥、第四半桥和第五半桥可以永久地和/或直接地连接到第一电压端子和第二电压端子。
在一些实现中，在操作期间，电桥800可以同时提供与施加到电桥800的磁场的分量相关联的多个输出信号，其中磁场的分量中的至少一个分量与磁场的每个分量其他分量不正交。
例如，在图8所示的第一实现中(在图8中标记为差分测量集合1)，电桥800可以输出与第一半桥和第三半桥之间的电压相关联的第一电压信号(V1-3)，其幅度取决于第一半桥和第三半桥的等效电阻。如进一步所示，电桥800可以输出与第三半桥和第五半桥之间的电压相关联的第二电压信号(V3-5)，其幅度取决于第三半桥和第五半桥的等效电阻。如进一步所示，电桥800可以输出与第二半桥和第四半桥之间的电压相关联的第三电压信号(V2-4)，其幅度取决于第二半桥和第四半桥的等效电阻。如进一步所示，电桥800可以输出与第四半桥和第一半桥之间的电压相关联的第四电压信号(V4-1)，其幅度取决于第四半桥和第一半桥的等效电阻。如进一步所示，电桥800可以输出与第五半桥和第二半桥之间的电压相关联的第五电压信号(V5-2)，其幅度取决于第五半桥和第二半桥的等效电阻。
作为另一示例，在图8所示的第二实现中(在图8中标记为差分测量集合2)，电桥800可以输出与第一半桥和第二半桥之间的电压相关联的第一电压信号(V1-2)，其幅度取决于第一半桥和第二半桥的等效电阻。如进一步所示，电桥800可以输出与第二半桥和第三半桥之间的电压相关联的第二电压信号(V2-3)，其幅度取决于第二半桥和第三半桥的等效电阻。如进一步所示，电桥800可以输出与第三半桥和第四半桥之间的电压相关联的第三电压信号(V3-4)，其幅度取决于第三半桥和第四半桥的等效电阻。如进一步所示，电桥800可以输出与第四半桥和第五半桥之间的电压相关联的第四电压信号(V4-5)，其幅度取决于第四半桥和第五半桥的等效电阻。如进一步所示，电桥800可以输出与第五半桥和第一半桥之间的电压相关联的第五电压信号(V5-1)，其幅度取决于第五半桥和第一半桥的等效电阻。
在以上示例中，角度传感器220可以以与上述方式类似的方式基于第一电压信号、第二电压信号、第三电压信号、第四电压信号和第五电压信号来确定旋转角度。另外地或替代地，角度传感器220可以以与上述方式类似的方式来执行与电桥800相关联的一个或多个改进的功能安全检查。例如，由于对于给定的旋转角度，每个桥配置的电阻总和应当大约等于零，所以输出信号的总和也应当大约等于零(例如，对于差分测量集合1，V1-3+V3-5+V2-4+V4-1+V5-2＝0，或者对于差分测量集合2，V1-2+V2-3+V3-4+V4-5+V5-1＝0。这里，角度传感器220可以确定输出信号的总和是否大约等于零(例如，在诸如0.1伏、0.05伏的阈值量内)。如果是这样，则可以假定角度传感器220的安全操作。相反，如果输出信号的总和不是大约等于零(例如，与零相差等于或大于阈值量的量)，则角度传感器220可以确定电桥800的一个或多个元件不在正确操作，并且可以相应地起作用(例如，向控制器230发送警告消息和/或通知，引发错误标志，禁用电桥800，等等)。
作为另一示例，电桥800的布置应当导致输出信号的矢量和在操作期间基本上恒定(例如，对于差分测量集合1，V1-3 2+V3-5 2+V2-4 2+V4-1 2+V5-2 2＝常数，或者对于差分测量集合2，V1-2 2+V2-3 2+V3-4 2+V4-5 2+V5-1 2＝常数。这里，角度传感器220可以确定输出信号的矢量和是否基本上恒定。如果是这样，则可以假定角度传感器220的安全操作。相反，如果输出信号的矢量和不是基本上恒定(例如，以大于阈值的速率变化)，则角度传感器220可以确定电桥800的一个或多个元件不在正确操作，并且可以相应地起作用(例如，向控制器230发送警告消息，引发错误标志，禁用电桥800，等等)。
图8所示的电阻器410的数目和布置仅作为示例提供。实际上，感测元件310可以包括与图8所示的那些相比更多的电阻器410、更少的电阻器410、不同的电阻器410、或不同地布置的电阻器410。另外，与图8相关联的角度分离、磁性参考方向的定向、用于确定旋转角度的等式、电阻值等仅作为示例提供，并且其他示例是可能的。
本文中描述的实现提供了具有提供与磁场的多个(例如，三个或更多个)分量相关联的输出信号的感测元件的角度传感器，其中磁场的多个分量中的至少一个分量与磁场的多个分量中的每个其他分量不正交。与多个分量相关联的输出信号可以用于确定旋转角度，并且可以允许改进的和/或附加的功能安全检查、增加的可靠性、多样性和/或冗余度(例如，与没有这样的感测元件的角度传感器相比)。此外，与现有技术的角度传感器相比，该角度传感器的感测元件包括更少的元件(例如，电阻器、连接件等)，从而降低了角度传感器的成本和/或复杂性，同时提供了改进的功能安全。
前述公开内容提供了说明和描述，但是并非旨在穷尽或将实现限制于所公开的精确形式。修改和变化鉴于上述公开内容是可能的，或者可以从实现的实践中获取。例如，尽管在三个参考轴线和五个参考轴线的上下文中描述本文中描述的实现，但是实际上可以使用另外数目的参考轴线。
本文中结合阈值描述了一些实现。如本文中使用，满足阈值可以是指大于阈值、多于阈值、高于阈值、大于或等于阈值、小于阈值、少于阈值、低于阈值的值、小于或等于阈值、等于阈值等。
尽管特征的特定组合在权利要求中列举和/或在说明书中公开，但是这些组合不意图限制可能实现的公开内容。实际上，这些特征中的很多特征可以以未在权利要求中具体记载和/或在说明书中公开的方式组合。尽管下面列出的每个从属权利要求可以仅直接依赖于一项权利要求，但是可能的实现的公开内容包括每个从属权利要求与权利要求集合中的每个其他权利要求的组合。
除非明确地如此描述，否则本文中使用的任何元件、动作或指令都不应当被解释为是关键或必要的。而且，如本文中使用的，冠词“一个”和“一”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”可互换地使用。此外，如本文中使用，术语“集合”旨在包括一个或多个项目(例如，相关项目、不相关项目、相关项目和不相关项目的组合等)，并且可以与“一个或多个”可互换地使用。如果预期只有一个项目，则使用术语“一个”或类似的语言。而且，如本文中使用的，术语“具有”、“具有……的”等旨在是开放式术语。此外，除非另有明确说明，否则短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”。

Claims (20)

1.一种角度传感器，包括：
感测元件，包括：
第一半桥，与第一参考轴线相关联，所述第一半桥包括第一电阻器和第二电阻器，
其中所述第一电阻器的磁性参考方向与所述第二电阻器的磁性参考方向相反，
其中所述第一电阻器的磁性参考方向和所述第二电阻器的磁性参考方向沿着所述第一参考轴线；
第二半桥，与第二参考轴线相关联，所述第二半桥包括第三电阻器和第四电阻器，
其中所述第三电阻器的磁性参考方向与所述第四电阻器的磁性参考方向相反，
其中所述第三电阻器的磁性参考方向和所述第四电阻器的磁性参考方向沿着所述第二参考轴线；以及
第三半桥，与第三参考轴线相关联，所述第三半桥包括第五电阻器和第六电阻器，
其中所述第五电阻器的磁性参考方向与所述第六电阻器的磁性参考方向相反，
其中所述第五电阻器的磁性参考方向和所述第六电阻器的磁性参考方向沿着所述第三参考轴线，并且
其中所述第一参考轴线、所述第二参考轴线或所述第三参考轴线中的至少两个参考轴线彼此不正交。
2.根据权利要求1所述的角度传感器，其中所述第一参考轴线、所述第二参考轴线和所述第三参考轴线中的每个参考轴线与所述第一参考轴线、所述第二参考轴线和所述第三参考轴线中的每个其他参考轴线不正交。
3.根据权利要求1所述的角度传感器，其中所述第一参考轴线与所述第二参考轴线之间的角度不同于所述第二参考轴线与所述第三参考轴线之间的角度，或者不同于所述第一参考轴线与所述第三参考轴线之间的角度。
4.根据权利要求1所述的角度传感器，其中所述第一参考轴线与所述第二参考轴线之间的角度匹配所述第二参考轴线与所述第三参考轴线之间的角度。
5.根据权利要求4所述的角度传感器，其中所述第一参考轴线与所述第二参考轴线之间的角度匹配所述第一参考轴线与所述第三参考轴线之间的角度。
6.根据权利要求5所述的角度传感器，其中所述第一参考轴线与所述第二参考轴线之间的角度、所述第二参考轴线与所述第三参考轴线之间的角度以及所述第一参考轴线与所述第三参考轴线之间的角度大约等于120度。
7.根据权利要求1所述的角度传感器，其中所述第一半桥、所述第二半桥和所述第三半桥各自连接到与输入电压相关联的电压端子。
8.根据权利要求1所述的角度传感器，其中所述第一半桥、所述第二半桥和所述第三半桥分别连接到第一电源、第二电源和第三电源。
9.根据权利要求1所述的角度传感器，其中所述第一半桥和所述第二半桥与提供第一输出电压相关联，所述第二半桥和所述第三半桥与提供第二输出电压相关联，并且所述第三半桥和所述第一半桥与提供第三输出电压相关联。
10.根据权利要求9所述的角度传感器，其中与磁场相关联的旋转角度将基于所述第一输出电压、所述第二输出电压和所述第三输出电压来被确定。
11.根据权利要求9所述的角度传感器，其中所述角度传感器的功能安全检查将基于所述第一输出电压、所述第二输出电压和所述第三输出电压来被执行。
12.根据权利要求1所述的角度传感器，进一步包括：
处理器，用于：
确定第一电压信号的第一幅度的平方、第二电压信号的第二幅度的平方和第三电压信号的第三幅度的平方的矢量和，
所述第一电压信号与所述第一半桥和所述第二半桥相关联，
所述第二电压信号与所述第二半桥和所述第三半桥相关联，
所述第三电压信号与所述第一半桥和所述第三半桥相关联；以及
基于所述矢量和来执行与所述角度传感器相关联的功能安全检查。
13.根据权利要求1所述的角度传感器，进一步包括：
处理器，用于：
接收第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号，
所述第一电压信号与所述第一半桥和所述第二半桥相关联，
所述第二电压信号与所述第二半桥和所述第三半桥相关联，
所述第三电压信号与所述第一半桥和所述第三半桥相关联；
基于所述第一电压信号、所述第二电压信号和所述第三电压信号来确定第一旋转角度、第二旋转角度和第三旋转角度；以及基于所述第一旋转角度、所述第二旋转角度和所述第三旋转角度来执行与所述角度传感器相关联的功能安全检查。
14.一种装置，包括：
感测元件，用于：
提供第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号，
所述感测元件包括相对于第一参考轴线、第二参考轴线和第三参考轴线布置的磁阻(MR)元件的集合，
所述MR元件的集合包括与所述第一参考轴线相关联的第一半桥、与所述第二参考轴线相关联的第二半桥和与所述第三参考轴线相关联的第三半桥，以及
所述第一参考轴线、所述第二参考轴线或所述第三参考轴线中的至少一个参考轴线与所述第一参考轴线、
所述第二参考轴线和所述第三参考轴线中的至少一个其他参考轴线不正交；以及
处理器，用于：
接收所述第一电压信号、所述第二电压信号和所述第三电压信号；以及
基于所述第一电压信号、所述第二电压信号和所述第三电压信号来确定施加到所述感测元件的磁场的旋转角度。
15.根据权利要求14所述的装置，其中所述MR元件的集合包括至少六个MR元件。
16.根据权利要求14所述的装置，其中所述第一半桥、所述第二半桥和所述第三半桥直接连接到与偏置电压相关联的电压端子。
17.根据权利要求14所述的装置，其中所述处理器进一步用于：
确定所述第一电压信号的第一幅度、所述第二电压信号的第二幅度和所述第三电压信号的第三幅度的总和；以及
基于所述第一幅度、所述第二幅度和所述第三幅度来执行与所述装置相关联的功能安全检查。
18.根据权利要求14所述的装置，其中所述处理器进一步用于：
确定所述第一电压信号的第一幅度的平方、所述第二电压信号的第二幅度的平方和所述第三电压信号的第三幅度的平方的矢量和；以及
基于所述矢量和来执行与所述装置相关联的功能安全检查。
19.根据权利要求14所述的装置，其中所述旋转角度是第一旋转角度，并且其中处理器进一步用于：
基于所述第一电压信号、所述第二电压信号和所述第三电压信号来确定第二旋转角度；
基于所述第一电压信号、所述第二电压信号和所述第三电压信号来确定第三旋转角度；以及
基于所述第一旋转角度、所述第二旋转角度和所述第三旋转角度来执行与所述装置相关联的功能安全检查。
20.一种磁传感器，包括：
感测元件，用于提供第一输出信号、第二输出信号和第三输出信号，
所述感测元件包括：
具有沿着第一参考轴线的磁性参考方向的至少两个磁阻(MR)元件，
具有沿着第二参考轴线的磁性参考方向的至少两个MR元件，以及
具有沿着第三参考轴线的磁性参考方向的至少两个MR元件，
其中所述第一参考轴线、所述第二参考轴线或所述第三参考轴线中的至少一个参考轴线与所述第一参考轴线、所述第二参考轴线和所述第三参考轴线中的至少一个其他参考轴线不正交；以及
处理器，用于基于所述第一输出信号、所述第二输出信号和所述第三输出信号来执行与所述磁传感器相关联的功能安全检查。
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