DE2948762A1 - MEASURING CONVERTER FOR MEASURING A MAGNETIC FIELD, IN PARTICULAR GENERATED BY A MEASURING CURRENT - Google Patents

Description

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Messwandler zum Messen eines insbesondere von einem Messstrom erzeugten MagnetfeldesMeasuring transducer for measuring a magnetic field generated in particular by a measuring current

Ein Messwandler der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist aus der UK Patent Application GB 2 000 873 A bekannt. In dieser Druckschrift ist erwähnt, dass die magnetische Vorzugsrichtung des Magnetfilms, d.h. dessen leichte Magnetachse parallel, senkrecht oder in einem Winkel von z.B. 45° zur Richtung des magnetischen Aussenfeldes liegen kann. Als Magnetspule zur Erzeugung des Vormagnetisierungsfeldes ist dort eine Flachspule aus Band oder Draht oder eine spiralförmige Kupferschicht in der Art einer geätzten gedruckten Schaltung vorgesehen.A transducer of the type mentioned in the preamble of claim 1 is from UK Patent Application GB 2 000 873 A known. In this document it is mentioned that the preferred magnetic direction of the magnetic film, i.e. its slight magnet axis parallel, perpendicular or at an angle of e.g. 45 ° to the direction of the external magnetic field can lie. A flat coil is used as the magnetic coil for generating the bias field Tape or wire or a spiral copper layer in the manner of an etched printed circuit is provided.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die AufgabeThe invention specified in claim 1 has the object

zugrunde, einen Aufbau des Messwandlers zu schaffen, derbased on creating a structure of the transducer that

mit modernen Massenproduktionsverfahren und niedrigen Herstellungskosten realisierbar ist.with modern mass production methods and low Manufacturing costs can be realized.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der nicht massstäblich gezeichneten Zeichnungsfiguren näher erläutert. Some exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing figures, which are not drawn to scale.

Es zeigen: Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Messwandlers,The figures show: FIG. 1 a basic illustration of a Transducer,

Fig. 2 und 3 je einen Messwandler im2 and 3 each have a transducer in

Schnitt, Fig. 4 einen Messwandler mit einem Messleiter, Fig. 5 ein Prinzipschaltbild einesSection, FIG. 4 shows a measuring transducer with a measuring conductor, Fig. 5 is a schematic diagram of a

statischen Elektrizitätszählers mit einem Messwandler, Fig. 6 einen weiteren Messwandlerstatic electricity meter with a transducer, Fig. 6 a further transducer

im Schnitt und Fig. 7 der. Messwandler nach der Fig.in section and FIG. 7 of the. Measuring transducer according to Fig.

in der Draufsicht.in top view.

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In der Fig. 1 bedeutet 1 einen anisotropen Magnetfilm aus ferromagnetischem magnetoresistivem Material, der einen Magnetfeldkomparator bildet und an eine nicht dargestellte Stromquelle angeschlossen ist, die einen in der Längsrichtung des Magnetfilms 1 fliessenden Strom I in den Magnetfilm einspeist. Die leichte Magnetachse EA des Magnetfilms 1 schliesst zur Längsrichtung und zu einem in der Längsrichtung an den Magnetfilm angelegten magnetischen Aussenfeid H einen Winkel β ein.In Fig. 1, 1 denotes an anisotropic magnetic film made of ferromagnetic magnetoresistive material, the forms a magnetic field comparator and is connected to a power source, not shown, which has one in the The longitudinal direction of the magnetic film 1 feeds current I flowing into the magnetic film. The easy magnetic axis EA of the Magnetic film 1 is closed to the longitudinal direction and to a magnetic applied to the magnetic film in the longitudinal direction Aussenfeid H forms an angle β.

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In einer zum Magnetfilm 1 parallelen Ebene ist eine Magnetspule 2 angeordnet, deren Leiterbahn eine rechteckförmige Spirale bildet, wobei die einzelnen Windungen 3 in jenem Bereich, in welchem sie mit dem Magnetfilm 1 magnetisch gekoppelt sind, senkrecht zur Längsrichtung des Magnetfilms 1 liegen. Die Magnetspule 3 führt einen alternierenden Vormagnetisierungsstrom I mit definiertem Kurvenverlauf. Dieser Vormagnetisierungsstrom I erzeugt in der Längsrichtung des Magnetfilms 1 ein Vormagnetisierungsfeld. Wird ausserdem in der Längsrichtung des Magnetfilms 1 ein zu messendes Magnetfeld eingekoppelt, so entsteht in der Längsrichtung ein magnetisches Aussenfeid H , das der Summe des zu messenden Magnetfeldes und des Vormagnetisierungsfeldes entspricht. Im dargestellten Beispiel wird das zu messende Magnetfeld durch einen Messstrom I erzeugt, der in einem Flachleiter 4 senkrecht zur Längsrichtung des Magnetfilms 1 fliesst. Der Magnetisierungsvektor M wird durch das Ausserifeid H um den Winkel von der leichten Magnetachse EA weggedreht.In a plane parallel to the magnetic film 1, a magnetic coil 2 is arranged, the conductor track of which is rectangular Forms a spiral, the individual turns 3 in the area in which they are magnetically connected to the magnetic film 1 are coupled, are perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic film 1. The solenoid 3 leads an alternating Bias current I with a defined curve shape. This bias current I generated in the In the longitudinal direction of the magnetic film 1, a bias field. It also becomes in the longitudinal direction of the magnetic film 1 coupled in a magnetic field to be measured, a magnetic outer field H is created in the longitudinal direction, which corresponds to the sum of the magnetic field to be measured and the bias field. In the example shown the magnetic field to be measured is generated by a measuring current I, which is perpendicular to the flat conductor 4 The longitudinal direction of the magnetic film 1 flows. The magnetization vector M is given by the outerid H by the angle turned away from the easy magnetic axis EA.

Bei H =0 liegt der Magnetisierungsvektor M des Magneta The magnetization vector M of the magneta lies at H = 0

films 1 in Richtung der leichten Magnetachse EA, ist also gegenüber der Längsrichtung des Magnetfilms 1 um den Winkel β gedreht. Steigt das magnetische Aussenfeld H nega-films 1 in the direction of the easy magnetic axis EA, that is, is at the angle with respect to the longitudinal direction of the magnetic film 1 β rotated. If the external magnetic field H increases nega-

etet

tiv - d.h. entgegengesetzt zur vorangehenden Richtung an, so wird der Magnetisierungsvektor M vorerst stetig weitergedreht, wobei der Winkel α negativ ansteigt. Nachtive - i.e. opposite to the previous direction, the magnetization vector M initially becomes continuous turned further, the angle α increasing negatively. To

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dem Ueberschreiten eines Stabilitätspunktes, der nach dem bekannten Stoner-Wohlfahrts-Modell bestimmbar ist, wird der Magnetisierungsvektor M unstetig, d.h. unabhängig von der Aenderungsgeschwindigkeit des Aussenfeides H , über die harte Magnetachse HA hinaus weitergedreht und nimmt sehr rasch eine neue, in der Fig. 1 gestrichelt gezeichnete Gleichgewichtsposition ein. Hierbei ändert der Magnetfilm 1 seinen ohmschen Widerstand sprungartig, was sich in einem ausgeprägten, steilen Spannungssprung der am Magnetfilm 1 abfallenden Spannung äussert. Dieser Spannungssprung kann leicht detektiert werden und markiert den Nulldurchgang des Aussenfeides H mit hoher Genauigkeit. Das unstetige Schalten des Magnetfilms 1 erfolgt zwar nicht exakt im Nulldurchgang des Aussenfeides H , sondernthe crossing of a stability point, which after the known Stoner-Wohlfahrts-Modell can be determined, the magnetization vector M becomes discontinuous, i.e. independent of the rate of change of the outer field H, continues to rotate beyond the hard magnetic axis HA and increases a new equilibrium position, shown in dashed lines in FIG. 1, very quickly. Here the magnetic film changes 1 its ohmic resistance abruptly, which results in a pronounced, steep voltage jump on the magnetic film 1 expresses falling voltage. This voltage jump can easily be detected and marks the Zero crossing of the outer field H with high accuracy. The discontinuous switching of the magnetic film 1 takes place not exactly at the zero crossing of the outer field H, but

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bei einer Umschaltfeldstärke H , d.h. es entsteht eine Hysterese 2 H . Diese ist minimal für β = 45 und hängt ferner von der Anisotropiefeldstärke des magnetoresistiven Materials und von der sogenannten Entmagnetisierung ab. Eine kleine Entmagnetisierung und damit eine kleine Hysterese bedingt, dass die Filmdicke des Magnetfilms 1 sehr klein ist im Vergleich zur Breite.with a switching field strength H, i.e. a Hysteresis 2 H. This is minimal for β = 45 and also depends on the anisotropy field strength of the magnetoresistive Materials and from the so-called demagnetization. A small demagnetization and thus a small hysteresis implies that the film thickness of the magnetic film 1 is very small compared to the width.

Ist die Entmagnetisierung nicht vernachlässigbar klein, so kann ihr Einfluss weitgehend kompensiert werden, wenn anstelle des Magnetfilms 1 zwei gleichartige, deckungsgleich angeordnete und durch eine dünne, magnetisch nichtleitende Isolierschicht getrennte Magnetfilme verwendet werden, wobei in jedem dieser Magnetfilme der Strom ^- IIf the demagnetization is not negligibly small, its influence can be largely compensated if Instead of the magnetic film 1, two identical, congruent and arranged by a thin, magnetically non-conductive Insulating layer separate magnetic films can be used, in each of these magnetic films the current ^ - I

fliesst und vorzugsweise β = 0 gewählt wird. 30flows and preferably β = 0 is chosen. 30th

Gemäss der Fig. 2 ist der Magnetfilm 1 auf einem Halbleiterplättchen 5 angeordnet, das einen monolithischen integrierten Schaltkreis (IC) mit den erforderlichen elektronischen Komponenten des Messwandlers bildet. Zwischen dem Magnetfilm 1 und dem Halbleiterplättchen 5 befindet sich eine Isolationsschicht 6, beispielsweise aus SiO,. Die längsseitigen Enden des Magnetfilms 1 sind mit Leiter-According to FIG. 2, the magnetic film 1 is on a semiconductor wafer 5 arranged, which is a monolithic integrated circuit (IC) with the required electronic Forms components of the transducer. Located between the magnetic film 1 and the semiconductor wafer 5 an insulation layer 6, for example made of SiO. The longitudinal ends of the magnetic film 1 are covered with conductor

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bahnen 7, 8 zum Anschluss des Magnetfilms 1 an eine den Strom I liefernde Gleichstromquelle kontaktiert. Das Halbleiterplättchen 5 enthält unter anderem zwei Transistoren 9, 10, von denen der eine über die Leiterbahn 7 mit dem Magnetfilm 1 verbunden ist und in diesen den Strom I einspeist, während der andere über eine Leiterbahn 11 an die Magnetspule 2 angeschlossen ist und den Vormagnetisierungsstrom I liefert.contacts 7, 8 for connecting the magnetic film 1 to a direct current source supplying the current I. That Semiconductor wafer 5 contains, inter alia, two transistors 9, 10, one of which via the conductor track 7 with the magnetic film 1 is connected and feeds the current I into this, while the other via a conductor track 11 on the magnet coil 2 is connected and supplies the bias current I.

Vorzugsweise ist die Magnetspule 2 eine ebene Dünnfilmspule und zusammen mit dem Magnetfilm 1 auf dem Halbleiterplättchen 5 angeordnet. Im Beispiel der Fig. 2 ist die Magnetspule 2 auf der dem Halbleiterplättchen 5 abgewandten Seite des Magnetfilms 1 angeordnet und von diesem und von den Leiterbahnen 7, 8 durch eine Isolationsschicht 12 isoliert. Der Magnetfilm 1 befindet sich in einem definierten Abstand von z.B. einigen μ von der Magnetspule 2 an einem Ort, wo das Vormagnetisierungsfeld über der magnetisch aktiven Länge des Magnetfilms 1 praktisch konstantThe magnetic coil 2 is preferably a planar thin-film coil and, together with the magnetic film 1, is on the semiconductor wafer 5 arranged. In the example in FIG. 2, the magnetic coil 2 is on the one facing away from the semiconductor wafer 5 Side of the magnetic film 1 arranged and from this and from the conductor tracks 7, 8 through an insulation layer 12 isolated. The magnetic film 1 is located at a defined distance of e.g. a few μ from the magnetic coil 2 at a location where the bias field is practically constant over the magnetically active length of the magnetic film 1

20 ist.20 is.

Die Leiterbahnen 7, 8 und 11 und die Magnetspule 2 können z.B. aus Gold, Kupfer oder Aluminium bestehen und nach in der IC-Technologie bekannten photolithographischen Verfahren auf die Isolationsschicht 6 bzw. 12 aufgetragen werden. Auch das Auftragen der Isolationsschichten 6 und 12 kann nach in der IC-Herstellung üblichen Verfahren erfolgen. Ausserdem besteht die Möglichkeit, die Erzeugung der Leiterbahnen 7, 8 und 11, der Magnetspule 2 sowie der Isolationsschichten 6 und 12 mit entsprechenden Kontaktierungsschritten bzw. Isolationsschritten bei der Herstellung des integrierten Schaltkreises zu kombinieren, so dass gegenüber der konventionellen Herstellung integrierter Schaltkreise zur Erzeugung des beschriebenen Messwandlers lediglich das Auftragen des Magnetfilms 1 als zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich ist.The conductor tracks 7, 8 and 11 and the magnetic coil 2 can for example consist of gold, copper or aluminum and after in the IC technology known photolithographic process applied to the insulation layer 6 or 12 will. The application of the insulation layers 6 and 12 can also be carried out according to the methods customary in IC production take place. There is also the possibility of generating the conductor tracks 7, 8 and 11, the magnetic coil 2 and the insulation layers 6 and 12 with corresponding contacting steps or insulation steps in the Combine production of the integrated circuit, so that compared to conventional production more integrated Circuits for generating the transducer described only apply the magnetic film 1 as additional operation is required.

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Der Messwandler nach der Fig. 3 unterscheidet sich von jenem nach der Fig. 2 im wesentlichen dadurch, dass die Magnetspule 2 zwischen dem Halbleiterplättchen 5 und dem Magnetfilm 1 angeordnet ist. Obwohl die einzelnen Schichten in der Fig. 3 zum Teil eine etwas andere Form als in der Fig. 2 aufweisen, sind in der Fig. 3 der besseren Uebersichtlichkeit halber Teile, welche die gleiche Funktion wie in der Fig. 2 erfüllen, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet. The transducer of FIG. 3 differs from that according to FIG. 2 essentially in that the magnetic coil 2 between the semiconductor wafer 5 and the Magnetic film 1 is arranged. Although the individual layers in FIG. 3 partly have a somewhat different shape than in FIG. 2, in FIG. 3, for the sake of clarity, parts which have the same function meet as in Fig. 2, denoted by the same reference numerals.

Das Halbleiterplättchen 5 mit dem Magnetfilm 1 und der Magnetspule 2 kann in konventioneller Weise mit elektrischen Anschlüssen versehen und in ein Gehäuse eingekapselt werden. Hierbei kann der Flachleiter 4 (Fig. 1) ähnlieh wie ein Kühlblech eines Leistungstransistors als Teil des Gehäuses dienen. Vorteilhaft ist der Flachleiter 4 gemäss der Fig. 4 U-förmig gebogen und das Halbleiterplättchen 5 zwischen den Schenkeln des Flachleiters 4 angeordnet, wobei die elektrischen Anschlüsse 13 seitlich zwischen den Schenkeln heraustreten. Das durch den Messstrom I erzeugte Magnetfeld ist zwischen den Schenkeln des Flachleiters 4 maximal und ausserhalb denselben praktisch null. Durch Auftragen einer weichmagnetischen Schicht auf den Aussenflachen des Flachleiters 4 kann für eine zusätzliche magnetische Abschirmung gesorgt werden. The semiconductor wafer 5 with the magnetic film 1 and the magnetic coil 2 can be in a conventional manner with electrical Connections provided and encapsulated in a housing. Here, the flat conductor 4 (Fig. 1) can be similar serve as part of the housing like a heat sink of a power transistor. The flat conductor is advantageous 4 bent in a U-shape according to FIG. 4 and the semiconductor wafer 5 between the legs of the flat conductor 4 arranged, wherein the electrical connections 13 emerge laterally between the legs. That through the measuring current The magnetic field generated is at a maximum between the legs of the flat conductor 4 and practical outside the same zero. By applying a soft magnetic layer to the outer surfaces of the flat conductor 4 can additional magnetic shielding can be provided.

Die elektrische Prinzipschaltung des durch das Halbleiterplättchen 5 gebildeten integrierten Schaltkreises mit dem Magnetfilm 1 und der Magnetspule 2 ist in der Fig. 5 innerhalb eines Schaltblockes 14 dargestellt. Dieser Schaltblock 14 enthält einen Oszillator 15, eine Vormagnetisierungsstromquelle 16, eine Gleichstromquelle 17, einen Wechselstromverstärker 18, einen Schwellenschalter 19, einen Multiplikator 20 oder ein anderes analoges oder digitales Signalverarbeitungsglied, ferner einen Speisespannungsstabilisator 21, den Magnetfilm 1 mit den Leiter-The basic electrical circuit of the through the semiconductor wafer 5 formed with the magnetic film 1 and the magnetic coil 2 is shown in FIG shown within a switching block 14. This switching block 14 contains an oscillator 15, a bias current source 16, a DC power source 17, an AC amplifier 18, a threshold switch 19, a multiplier 20 or another analog or digital signal processing element, and also a supply voltage stabilizer 21, the magnetic film 1 with the conductor

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bahnen 7, 8 und die Magnetspule 2, die im Beispiel der Fig. 5 eine Doppelspiralspule ist.tracks 7, 8 and the solenoid 2, which in the example of Fig. 5 is a double spiral coil.

Der Oszillator 15 erzeugt eine Impulsfolge mit konstanter Frequenz, mit der die den Vormagnetisierungsstrom I liefernde Vormagnetisierungsstromquelle 16 angesteuert wird. Die Gleichstromquelle 17 speist den Strom I in den Magnetfilm 1. Der Wechselspannungsanteil der über dem Magnetfilm 1 abfallenden Spannung wird im Wechselspannungsverstärker 18 verstärkt und gelangt zum Schwellenschalter 19, der jeweils praktisch im Nulldurchgang des Aussenfeldes H einen Impuls abgibt. Bei definierter KurvenformThe oscillator 15 generates a pulse train with a constant frequency with which the bias current I delivering Bias current source 16 is controlled. The direct current source 17 feeds the current I into the Magnetic film 1. The AC voltage component of the Magnetic film 1 voltage drop is used in the AC voltage booster 18 amplifies and reaches the threshold switch 19, which is practically in the zero crossing of the outside field H emits an impulse. With a defined curve shape

3.3.

des alternierenden Vormagnetisierungsstromes I stellen die Zeitpunkte, in denen diese Impulse auftreten, ein Mass dar für den Momentanwert und das Vorzeichen des an den Messwandler angelegten Magnetfeldes bzw. des im Flachleiter 4 fliessenden Stromes. Im Multiplikator bzw. Signalverarbeitungsglied 20 kann aufgrund dieser Zeitpunkte ein den Momentanwert des Stromes darstellendes analoges oder digitales Signal gebildet werden.of the alternating bias current I. the times at which these pulses occur are a measure of the instantaneous value and the sign of the the transducer applied magnetic field or the current flowing in the flat conductor 4. In the multiplier or signal processing element 20, based on these points in time, can be an analog or digital signal can be formed.

Der beschriebene Messwandler eignet sich vorzüglich zur Messung elektrischer Energie. Hierzu werden der zu messende Wechselstrom unmittelbar in den Flachleiter 4 eingespeist, gemäss der Fig. 5 die zu messende Spannung U z.B. über einen Spannungsteiler 22 dem Multiplikator 20 zugeführt und dessen Ausgang an ein Zählwerk 23 angeschlossen. Der Multiplikator 20 bildet das Produkt aus dem Momentanwert des mit dem Messwandler ermittelten Wechselstromes und dem Momentanwert der Wechselspannung und das Zählwerk 23 bildet das Zeitintegral des Produktes.The transducer described is particularly suitable for measuring electrical energy. For this purpose, the to be measured Alternating current is fed directly into the flat conductor 4, according to FIG. 5 the voltage U to be measured, e.g. The multiplier 20 is fed via a voltage divider 22 and its output is connected to a counter 23. The multiplier 20 forms the product of the instantaneous value of the alternating current determined with the transducer and the instantaneous value of the alternating voltage and the counter 23 forms the time integral of the product.

Zur Speisung des Schaltungsblocks 14 wird die Wechselspannung U mittels eines Transformators 24, eines Gleichrichters 25 und eines Kondensators 26 in eine Kleingleichspannung umgeformt und diese an den Speisespannungsstabilisator 21 angelegt.To feed the circuit block 14, the alternating voltage U is supplied by means of a transformer 24, a rectifier 25 and a capacitor 26 into a small DC voltage reshaped and this applied to the supply voltage stabilizer 21.

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Zur Messung elektrischer Energie in einem Drehstromnetz wird vorteilhaft für jede Phase ein Messwandler der beschriebenen Art eingesetzt, wobei die Produktbildung für jede Phase im Multiplikator 20 des Schaltungsblocks 14 der betreffenden Phase oder in einem allen Phasen gemeinsamen Mikrocomputer erfolgen kann.For measuring electrical energy in a three-phase network a transducer of the type described is advantageously used for each phase, the product formation for each phase in the multiplier 20 of the circuit block 14 of the relevant phase or in a common to all phases Microcomputer can be done.

Die Windungen der als Dünnfilmspule ausgebildeten Magnetspule 2 können, wie bereits erwähnt, in einer gemeinsamen Ebene liegen. Ferner besteht die Möglichkeit, die einzelnen Windungen der Dünnfilmspule in bekannter Weise deckungsgleich übereinander anzuordnen und jeweils durch eine dazwischen liegende Isolationsschicht voneinander zu isolieren.The turns of the magnetic coil designed as a thin-film coil 2 can, as already mentioned, lie in a common plane. There is also the possibility of the individual Windings of the thin film coil to be arranged congruently one above the other in a known manner and each through to isolate an intervening insulation layer from each other.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform einer Dünnfilmspule wird nachfolgend anhand der Fig. 6 und 7 erläutert, in denen gleiche Bezugszahlen wie in den vorangehenden Zeichnungsfiguren auf Teile gleicher Funktion hinweisen.Another advantageous embodiment of a thin-film coil is explained below with reference to FIGS. 6 and 7, in which the same reference numbers as in the preceding drawing figures indicate parts with the same function.

Beim Messwandler nach den Fig. 6 und 7 besteht die Dünnfilmspule aus einer ersten Gruppe paralleler, in einer ersten Ebene liegender Leiterbahnen 27 und aus einer zweiten Gruppe paralleler, in einer zweiten Ebene liegender Leiterbahnen 28. Die Leiterbahnen 27 befinden sich unterhalb des Magnetfilms 1 auf der auf das Halbleiterplättchen 5 aufgetragenen Isolationsschicht 6 und sind vom Magnetfilm 1 durch die Isolationsschicht 12 isoliert. Oberhalb des Magnetfilms 1 sind auf einer Isolationsschicht 29 die Leiterbahnen 28 angeordnet. Die Isolationsschichten 12 und 29 bedecken die Leiterbahnen 27 nicht vollständig, sondern lassen deren Enden frei zugänglich. Die beiden Enden der Leiterbahnen 28 sind Z-förmig abgekröpft und jeweils mit einem Ende zweier aufeinanderfolgender Leiterbahnen 27 verbunden. Gegenüber der ebenen Magnetspule 2 weist die aus den Leiterbahnen 27, 28 bestehende Magnetspule bei gleicher Windungszahl eine um ein Vielfaches geringere Leiterlänge auf.In the transducer according to FIGS. 6 and 7, the thin film coil consists of a first group of parallel, in one first level lying conductor tracks 27 and from a second group of parallel, lying in a second plane Conductor tracks 28. The conductor tracks 27 are located below the magnetic film 1 on the semiconductor wafer 5 applied insulation layer 6 and are insulated from the magnetic film 1 by the insulation layer 12. Above of the magnetic film 1, the conductor tracks 28 are arranged on an insulation layer 29. The insulation layers 12 and 29 do not completely cover the conductor tracks 27, but leave their ends freely accessible. The two Ends of the conductor tracks 28 are bent in a Z-shape and each have one end of two consecutive conductor tracks 27 connected. Opposite the planar magnetic coil 2, the magnetic coil consisting of the conductor tracks 27, 28 has with the same number of turns on a conductor length that is many times shorter.

^{PA 209}° 130U2S/0048 ^{PA 209} ° 130U2S / 0048

Claims (7)

PATE NTANS PRUECHEPATE NTANS PRUECHE 1.1 Messwandler zum Messen eines insbesondere von einem Messstrom erzeugten Magnetfeldes, mit einer einen alternierenden Vormagnetisierungsstrom führenden Magnetspule und einem Magnetfeldkomparator, der aus mindestens einem anisotropen Magnetfilm aus ferromagnetischem magnetoresistivem Material besteht, an eine Stromquelle angeschlossen ist und einem magnetischen Aussenfeid, das der Summe des zu messenden Magnetfeldes und dem vom Vormagnetisierungsstrom erzeugten Vormagnetisierungsfeld entspricht, so ausgesetzt ist, dass der Magnetfilm durch das Aussenfeld in seiner leichten Magnetachse abwechselnd in beide Sättigungsrichtungen geschaltet wird und jeweils annähernd im Nulldurchgang des Aussenfeides seinen elektrischen Widerstand sprungartig ändert, so dass der Zeitpunkt der Widerstandsänderung ein Mass für den Betrag und das Vorzeichen des zu messenden Magnetfeldes darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldkomparator (1) auf einem Halbleiterplättchen (5) angeordnet ist, das einen monolithischen integrierten Schaltkreis (14) darstellt. 1.1 Measurement transducer for measuring a signal produced in particular from a measuring current magnetic field, with a an alternating bias current carrying magnet coil and a Magnetfeldkomparator, which is composed of at least one anisotropic magnetic film of ferromagnetic i schem magnetoresistive material, connected to a power source and a magnetic Aussenfeid, the sum of the of the magnetic field to be measured and the bias magnetic field generated by the bias current, is exposed in such a way that the magnetic film is switched alternately in both saturation directions by the external field in its easy magnetic axis and its electrical resistance changes abruptly at approximately the zero crossing of the outer field, so that the time of the The change in resistance represents a measure of the magnitude and the sign of the magnetic field to be measured, characterized in that the magnetic field comparator (1) is arranged on a semiconductor wafer (5), i as represents a monolithic integrated circuit (14). 2. Messwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (2; 27, 28) eine auf dem Halbleiterplättchen (5) angeordnete, in einer oder mehreren Ebenen liegende Dünnfilmspule ist.2. Measuring transducer according to claim 1, characterized in that the magnetic coil (2; 27, 28) one on the semiconductor wafer (5) arranged in one or more levels lying thin-film coil. 3. Messwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkreis (14) eine VormagnetisierungsstromquelIe (16), die an den Magnetfeldkomparator (1; angeschlossene Stromquelle (17), einen Verstärker (18), einen Schwellenschalter (19) und/oder ein digitales oder analoges Signalverarbeitungsglied aufweist.3. Measuring transducer according to claim 1 or 2, characterized in that the circuit (14) has a bias current source (16), which is connected to the magnetic field comparator (1; current source (17), an amplifier (18), has a threshold switch (19) and / or a digital or analog signal processing element. 4. Messwandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal verarbe i tungsM ied ein Multiplikator (2G) ist.4. Measuring transducer according to claim 3, characterized in that that the signal is processed with a multiplier (2G) is. pa 2090 13002 5/0048pa 2090 13002 5/0048 original inspectedoriginal inspected 5. Messwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstrom (I ) ein Wechselstrom ist, dass der Schaltkreis (14) einen Multiplikator (20) zur Bildung des Produktes aus dem Momentanwert des mit dem Messwandler ermittelten Messstromes (I ) und dem Momentanwert einer5. Measuring transducer according to claim 4, characterized in that the measuring current (I) is an alternating current that the Circuit (14) a multiplier (20) for formation of the product of the instantaneous value of the measuring current (I) determined with the transducer and the instantaneous value of a Wechselspannung (U) aufweist und dass dem Multiplikator (20) ein Zählwerk (23) zur Bildung des Zeitintegrals des Produktes nachgeschaltet ist.AC voltage (U) and that the multiplier (20) has a counter (23) for forming the time integral of the Downstream product. 6. Messwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterplättchen (5) zwischen den Schenkeln eines U-förmig gebogenen, den Messstrom (I ) führenden Flachleiters (4) angeordnet ist.6. Measuring transducer according to one of claims 1 to 5, characterized in that the semiconductor wafer (5) between the legs of a U-shaped bent flat conductor (4) carrying the measuring current (I) is arranged. 7. Messwandler nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule aus zwei Gruppen paralleler, in jeweils einer Ebene liegender Leiterbahnen (27, 28) besteht, wobei die Leiterbahnen (27) der einen Gruppe unterhalb des Magnetfilms (1) und die Leiterbahnen7. Measuring transducer according to one of claims 2 to 6, characterized in that the magnetic coil consists of two groups parallel conductor tracks (27, 28) each lying in one plane, the conductor tracks (27) of the one Group below the magnetic film (1) and the conductor tracks (28) der anderen Gruppe oberhalb des Magnetfilms (1) angeordnet sind und die beiden Enden der Leiterbahnen (28) der einen Gruppe jeweils mit einem Ende zweier verschiedener Leiterbahnen (27) der anderen Gruppe verbunden sind.(28) of the other group are arranged above the magnetic film (1) and the two ends of the conductor tracks (28) one group is connected to one end of two different conductor tracks (27) of the other group are. ./■./■ pa 2090 130025/0048pa 2090 130025/0048