JP2017534063A - 較正回路及び較正技術を有する磁界センサ - Google Patents

Abstract

磁界センサは、外部磁界に応答して測定磁界信号を生成し、基準磁界に応答して基準磁界信号を生成するように構成された、少なくとも１つの磁界センシング素子と、測定磁界信号を基準磁界信号によって除算して、較正された磁界信号を生成するように構成された較正回路とを含む。この較正された信号は、応力影響に対する磁化率が減少している。

Description

[0001]本発明は、一般に磁界センサに関し、詳細には自己較正回路及び自己較正技術を有する磁界センサに関する。

[0002]磁界センサ、すなわち、磁界センシング素子を使用する回路は、様々な応用製品において使用されており、それら応用製品は、限定するものではないが、電流伝送導体により伝送される電流によって発生する磁界を感知する電流センサ、強磁性物体の近接性を感知する磁気スイッチ、通過中の強磁性の物品、例えば輪形磁石の磁区を感知する回転検出器、及び磁界の磁界密度を感知する磁界センサを含む。

[0003]磁界センサは、様々なタイプの磁界センシング素子、例えば、ホール効果素子及び磁気抵抗素子を使用し、これらは様々な電子部品に接続されることが多く、すべて１つの共通基板上に配置されている。磁界センシング素子（及び磁界センサ）は様々な性能特性によって特徴づけることができ、その１つが感度であり、感度は、磁界センシング素子が露出される磁界に対する出力信号振幅に関して表され得る。

[0004]磁界センシング素子の感度、従ってまた、磁界センサの感度は、多くのパラメータと関係して変化することが知られている。例えば、感度は、磁界センシング素子の温度の変化に関係して変化し得る。別の例として、磁界センシング素子が配置される基板に掛けられる圧力に関係して、感度は変化し得る。このような圧力は、基板を含んでいる集積回路の製造時に、基板に掛けられる可能性がある。例えば、基板の封止、例えば、プラスチック封止を形成するために使用されるモールドコンパウンドの硬化により生じる応力によって、圧力が掛けられることがあり得る。

[0005]磁界センサの温度の変化が、その温度の変化により直接的に結果として感度の変化になり得ることが認識される。しかしながら、磁界センサの温度の変化は、磁界センシング素子が配置されている基板に温度が圧力を与える場合は、間接的に感度の変化を引き起こすこともあり得る。磁界センサ及び磁界センシング素子の感度の変化は、望ましくない。

[0006]知られているように、集積回路には、内部ビルトイン自己テスト（ＢＩＳＴ）能力を有するものがある。ビルトイン自己テストは、集積回路の内部機能性の全体又は一部を検査できる機能である。いくつかのタイプの集積回路は、集積回路ダイ上に直接造られたビルトイン自己テスト回路を有する。通常は、ビルトイン自己テストは、外部手段（例えば、集積回路上の専用のピン又はポートに集積回路の外側から通信される信号）によって起動される。あるいは、いくつかの回路においては、ビルトイン自己テストが内部手段によって、例えばオンチップコイル等により起動されるものを使用して、自己テスト磁界を発生させるが、それは「Ｃｉｒｃｕｉｔｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ａ Ｓｅｌｆ−Ｔｅｓｔ ｏｆ ａ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ Ｓｅｎｓｏｒ（磁界センサの自己テストを生成するための回路及び方法）」と題する米国特許第８，４４７，５５６号に記載されており、この特許は、本出願の譲受人に譲渡され、本明細書にその全体を参照して組み込まれる。

[0007]いくつかの磁界センサは、自己較正技術を使用するが、それは例えば、ローカルにコイル等で較正磁界を発生させて、較正磁界から生じている信号を測定して、生じている信号に関連した信号をフィードバックして磁界センサの利得を制御することによる。いくつかの自己較正装置が示されて記述されているのが、「Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ Ｓｅｎｓｏｒ ｗｉｔｈ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ（自動感度調整を備えた磁界センサ）」と題する米国特許第７，９２３，９９６号と、「Ｃｉｒｃｕｉｔｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｓｅｌｆ−Ｃａｌｉｂｒａｔｉｎｇ ｏｒ Ｓｅｌｆ−Ｔｅｓｔｉｎｇ ａ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ Ｓｅｎｓｏｒ（磁界センサを自己較正又は自己テストするための回路及び方法）」と題する米国特許第８，６８０，８４６号であり、これらは両方とも本発明の譲受人に譲渡されている。また、本発明の譲受人に譲渡されている、「Ｃｉｒｃｕｉｔｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ａ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｍｏｄｅ ｏｆ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ Ａ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ Ｓｅｎｓｏｒ（磁界センサにおいて、診断モードの動作を生成するための回路及び方法）」と題する米国特許第８，５４２，０１０号は、磁界センシング素子に近接して配置され、自己テスト磁界を発生させるために使用される、コイル及び導体の様々な配置を教示する。上記の出願はまた、様々な多重化配置を教示する。これらの出願及び本願明細書において、記載されている他のすべての特許及び特許出願は、参照によって、それらの全体が本明細書に組み込まれる。

自己較正回路及び自己較正技術を有する磁界センサを提供する。

[0008]ある実施形態において、磁界センサは、外部磁界に応答する測定磁界信号を生成し、基準磁界に応答する基準磁界信号を生成するように構成された、少なくとも１つの磁界センシング素子を含む。また、測定磁界信号に応答する少なくとも１つのアナログ・デジタル変換器は、デジタル測定磁界信号を生成し、基準磁界信号に応答してデジタル基準磁界信号を生成するために含まれる。較正回路は、較正された磁界信号を生成するために、デジタル測定磁界信号及びデジタル基準磁界信号に応答して、デジタル測定磁界信号とデジタル基準磁界信号とを結合する。

[0009]以下の特徴の１つ又は複数が含まれ得る。
[0010]較正回路は、デジタル基準磁界信号によって、デジタル測定磁界信号を除算して較正された磁界信号を生成するように構成された除算器を含むことができる。基準コイルは少なくとも１つの磁界センシング素子に近接していてもよく、そこにおいて、基準コイルは基準電流を伝送して基準磁界を発生させるように構成される。少なくとも１つの磁界センシング素子は、第１の期間の間に測定磁界信号を生成して、第２の、オーバラップしていない期間の間に基準磁界信号を生成するように、構成可能であってもよい。少なくとも１つの磁界センシング素子は、ホール効果素子及び／又は磁気抵抗素子を含むことができる。

[0011]ビルトイン自己テスト回路は、磁界センサにおけるエラーを検出するために含まれ得る。較正された磁界信号に応答する出力信号生成器は、外部磁界を表す磁界センサの出力信号を生成できる。較正回路は、感知温度に基づいてデジタル測定磁界信号の利得又はオフセットの少なくとも１つを調整するように構成された製造トリム回路を含むことができる。較正回路は、予め定められたスケールファクタに基づいてデジタル基準磁界信号の利得を調整するように構成された較正トリム回路を含むことができる。較正トリム回路は、感知温度に基づいてデジタル基準磁界信号の利得又はオフセットの少なくとも１つを調整するように構成され得る。

[0012]除算器は、テイラー級数展開に基づいて較正された磁界信号を生成するように構成された乗算器を含むことができる。少なくとも２つの磁界センシング素子は、ホール効果素子、磁気抵抗素子又は両方から選択できる。

[0013]別の実施形態では、磁界センサは、外部磁界に応答する測定磁界信号を生成し、基準磁界に応答する基準磁界信号を生成するように構成された少なくとも１つの磁界センシング素子を含む。較正回路は、基準磁界信号により測定磁界信号を除算して較正された磁界信号を生成するために、含まれ得る。基準コイルは少なくとも１つの磁界センシング素子に近接していてもよく、そこにおいて、基準コイルは基準電流を伝送して基準磁界を発生させるように構成される。

[0014]以下の特徴の１つ又は複数が、含まれ得る。
[0015]少なくとも１つのアナログ・デジタル変換器は、デジタル測定磁界信号を生成するために測定磁界信号に応答し、またデジタル基準磁界信号を生成するために基準磁界信号に応答することができ、そこにおいて、較正回路は、デジタル基準磁界信号によって、デジタル測定磁界信号を除算して、較正された磁界信号を生成するように構成される。少なくとも１つの磁界センシング素子は、第１の期間の間に測定磁界信号を生成するように構成され、第２の、オーバラップしていない期間の間に基準磁界信号を生成するように構成される。少なくとも１つの磁界センシング素子は、ホール効果素子及び／又は磁気抵抗素子を含むことができる。

[0016]磁界センサは、磁界センサ及び／又は較正された磁界信号に応答する出力信号生成器におけるエラーを検出して外部磁界を表す磁界センサの出力信号を生成するように構成された、ビルトイン自己テスト回路を含むこともできる。製造トリム回路は、感知温度に基づいてデジタル測定磁界信号の利得又はオフセットの少なくとも１つを調整するように構成され得る。較正トリム回路は、予め定められたスケールファクタに基づいてデジタル基準磁界信号の利得を調整するように構成され得る。較正トリム回路は、感知温度に基づいてデジタル基準磁界信号の利得又はオフセットの少なくとも１つを調整するように構成され得る。較正回路は、テイラー級数展開に基づいて較正された磁界信号を生成するように構成された乗算器を含むことができる。

[0017]別の実施形態では、感知磁界信号を較正するための方法は外部磁界に依存している振幅を有する測定磁界信号を生成すること、基準磁界に依存している振幅を有する基準磁界信号を生成すること、測定磁界信号をデジタル測定磁界信号に変換すること、基準磁界信号をデジタル基準磁界信号に変換すること、及び、較正された信号を生成するようにデジタル測定磁界信号及びデジタル基準磁界信号を結合することを含む。

[0018]以下の特徴の１つ又は複数が含まれ得る。
[0019]デジタル測定磁界信号及びデジタル基準磁界信号を結合することは、較正された信号を生成するようにデジタル基準磁界信号によってデジタル測定磁界信号を除算することを含むことができる。感知温度に基づいてデジタル測定磁界信号の利得又はオフセットの少なくとも１つが調整され得る。デジタル基準磁界信号の利得は予め定められたスケールファクタに基づいて調整され、それは感知温度に基づいてデジタル基準磁界信号の利得又はオフセットの少なくとも１つを調整することを含むことができる。

[0020]方法は、テイラー級数展開に従って複数の項を乗算することを含むことができ、測定磁界信号を生成すること及び／又は基準磁界信号を生成することは、少なくとも１つのホール効果素子を使用することを備える。

[0021]測定磁界信号を生成すること又は基準磁界信号を生成することの少なくとも１つは、少なくとも１つの磁気抵抗素子を使用することを備える。エラーは、ビルトイン自己テスト回路により検出され得る。

[0022]別の実施形態では、感知磁界信号を較正するための方法は、外部磁界に依存している振幅を有する測定磁界信号を生成すること、基準磁界に依存している振幅を有する基準磁界信号を生成すること、較正された信号を生成するように基準磁界信号によって測定磁界信号を除算することを含む。

[0023]以下の特徴の１つ又は複数が、含まれ得る。
[0024]測定磁界信号はデジタル測定磁界信号に変換することが可能であり、及び／又は、基準磁界信号はデジタル基準磁界信号に変換できる。測定磁界を除算することは、較正された信号を生成するようにデジタル基準磁界信号によってデジタル測定磁界信号を除算することを含むことができる。

[0025]デジタル測定磁界信号の利得又はオフセットの少なくとも１つは、感知温度に基づいて調整され得る。デジタル基準磁界信号の利得は、予め定められたスケールファクタに基づいて調整され得る。感知温度に基づくデジタル基準磁界信号の利得又はオフセットの少なくとも１つを、調整できる。

[0026]測定磁界を除算することは、テイラー級数展開に従って複数の項を乗算することを含むことができる。測定磁界信号を生成すること及び／又は基準磁界信号を生成することが、少なくとも１つのホール効果素子を使用することを含むことを、方法は含むことができる。測定磁界信号を生成すること及び／又は基準磁界信号を生成することは、少なくとも１つの磁気抵抗素子を使用することを備えることを、方法は含むことができる。エラーは、ビルトイン自己テスト回路により検出され得る。

[0027]開示並びに開示そのものの前述の特徴は、図面の以下の詳細記述から、より完全に理解できる。

[0028]磁界センサを含むシステムのブロック図である。 [0029]増幅器と二重経路アナログ・デジタル変換器とを含む磁界センサのブロック図である。 [0030]磁界センシング素子への、チョップされるか又は切り替えられた接続を説明する、磁界センシング素子の回路図である。 [0031]テストカバレージを説明する磁界センサのブロック図である。 [0032]図２の磁界センサに関する信号のタイミング図である。 [0033]アナログ・デジタル変換器のブロック図である。 [0034]積分器回路の機能ブロック図である。 [0035]積分器回路の回路図である。 [0036]図８の積分器回路に関連した信号のタイミング図である。 [0037]較正回路を含む磁界センサのブロック図である。 [0038]図１０のコントローラのブロック図である。 [0039]図１０の磁界センサの数学的モデルを説明するブロック図である。 [0040]図１０の磁界センサの較正処理を説明するフロー図である。

[0041]本明細書において、「磁界センシング素子」という用語は、磁界を感知できる様々な電子的素子を記載するために使用される。磁界センシング素子は、限定するものではないが、ホール効果素子、磁気抵抗素子又は磁気トランジスタであり得る。知られているように、異なるタイプのホール効果素子、例えば、平面ホール素子、垂直ホール素子及び円形垂直ホール（ＣＶＨ）素子がある。また知られているように、異なるタイプの磁気抵抗素子、例えば、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）などの半導体磁気抵抗素子、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子、異方性の磁気抵抗素子（ＡＭＲ）、トンネリング磁気抵抗（ＴＭＲ）素子、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）、スピンバルブなどがある。磁界センシング素子は、単一の素子でもよく、あるいは、各種の構成（例えば、ハーフブリッジ又は完全な（ホイートストン）ブリッジ）に配置される２つ以上の磁界センシング素子を含むことができる。デバイスタイプ及び他の応用の要件に応じて、磁界センシング素子は、シリコン（Ｓｉ）もしくはゲルマニウム（Ｇｅ）などのタイプＩＶ半導体材料、又は、ガリウムひ素（ＧａＡｓ）もしくはインジウム合成物、例えば、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）のようなタイプＩＩＩ〜Ｖ半導体材料でできているデバイスでもよい。

[0042]知られているように、上記の磁界センシング素子のいくつかは、磁界センシング素子を支持する基板と平行して最高感度の軸を有する傾向があり、上記の磁界センシング素子の他のものは、磁界センシング素子を支持する基板に対して垂直な最高感度の軸を有する傾向がある。特に、平面ホール素子は基板に対して垂直な感度の軸を有する傾向があり、その一方で、金属ベースの、又は、金属の磁気抵抗素子（例えば、ＧＭＲ、ＴＭＲ、ＡＭＲ、スピンバルブ）及び垂直ホール素子は、基板と平行して感度の軸を有する傾向がある。

[0043]基板（例えば半導体基板）が磁界センシング素子を「支持する」と記述される一方で、この要素は、磁界センシング素子の前記タイプによって、能動的な半導体表面を「覆って」、もしくは、その「上に」、配置され得るか、又は半導体基板の「中に」、もしくは、その「一部として」、形成され得ることが、当業者によって理解される。説明を簡単にするため、本願明細書において記載されている実施形態が、いかなる適切なタイプの磁界センシング素子も利用することができ、かかる素子は基板によって支持されているとして本明細書では記載されている。

[0044]本明細書において、使用されるように、「磁界センサ」という用語は、磁界センシング素子を、通常、他の回路と組み合わせて使用する回路を記載するために使用されている。磁界センサは、磁界の方向の角度を感知する角度センサ、電流伝送導体により伝送される電流により生成される磁界を感知する電流センサ、強磁性物体の近接を感知する磁気スイッチ、一時的な強磁性の物品を感知する回転検出器を含むがこれに限らず、様々な応用品、例えば、磁界センサが後部付勢であるか他の磁石と組み合わせて使用されることが可能である輪形磁石又は強磁性の目標（例えば、ギヤ歯）の磁区及び磁界の磁界密度を感知する磁界センサで、使用される。

[0045]本明細書において、使用されるように、「目標」という用語は、磁界センサ又は磁界センシング素子により感知されるか又は検出される対象物を記載するために使用される。目標は、強磁性又は磁性であり得る。

[0046]図１を見ると、目標１０２を検出するためのシステム１００のブロック図が示され、磁界１０６が磁界センサ１０４により感知され得るように目標１０２に隣接して配置される、磁界センサ１０４を含む。ある実施形態において、目標１０２は磁気目標であり、外部磁界１０６を生じる。別の実施形態では、磁界１０６は、目標１０２に物理的に接続しない磁気ソース（例えばバックバイアス磁石又は電磁石）によって、生成される。目標１０２は、磁性であるか磁性がない目標でもよい。これらの例において、目標１０２は磁界１０６を通って、又は、その中で移動するにつれて、磁界センサ１０４により検出され得る外部磁界１０６に摂動を生じさせる。

[0047]磁界センサ１０４は、外部磁界１０６の変化を検出し、処理することができる。例えば、磁界センサ１０４は、目標１０２が回転し、機構１０５が、磁界センサ１０４に近づき、磁界センサ１０４から離れ、その結果磁界センサ１０４により感知される磁界１０６の強度が増減すると、磁界１０６の変化を検出できる。磁界センサ１０４は、磁界１０６へのこれらの変化に基づく目標１０２の速度、方向、近接度、角度などを判定するための回路を含むことができる。磁気目標１０２が歯車として示されているが、目標１０２が回転するにつれて、磁界１０６に影響を及ぼすことができる他の配置及び形状は可能である。例えば、磁気目標１０２は、非対称形状（例えば卵形）を有することができるし、磁界などに影響を及ぼす異材質のセクションを含むことができる、などである。

[0048]ある実施形態において、磁気センサ１０４はコンピュータ１０８に接続され、それはソフトウェア又はファームウェアを実行している汎用プロセッサ、カスタムプロセッサ又は磁気センサ１０４からの出力信号１０４ａを処理するためのカスタムメイドの電子回路でもよい。出力信号１０４ａは、コンピュータ１０８への目標１０２の移動の速度、位置及び／又は方向に関する情報を提供することができ、それから、コンピュータ１０８は受信情報に基づいて動作を実行できる。ある実施形態において、コンピュータ１０８は、車両に設置された自動車コンピュータ（エンジン制御ユニットとも呼ばれる）であり、目標１０２は、伝動軸、ブレーキロータなどの、車両範囲内の可動部である。磁気センサ１０４は、目標１０２の速度及び方向を検出し、コンピュータ１０８は、磁界センサ１０４により提供される情報に応答して（全輪駆動、ＡＢＳ、速度計表示制御などのような）自動車機能を制御する。

[0049]ある実施形態において、コンピュータ１０８は、磁界センサ１０４から比較的遠く離して配置され得る。例えば、コンピュータ１０８は、磁界センサ１０４が車輪又は車両の底面及び／又は後部の近くの変速機要素に配置される一方で、車両のボンネットの下に配置され得る。このような実施形態では、コンピュータ１０８と磁界センサ１０４との間に最小数の電気的接続（例えばワイヤ）を有するシリアルコミュニケーションインターフェースを有することは、有益であり、コスト及び整備要件を減らすことができる。

[0050]複数の実施形態において、ブレーキ又は変速システムなどの車両の安全性に影響を及ぼすシステムの一部として磁界センサ１０４が作動する所で、磁界センサ１０４が自己テストを実行して、発生するいかなるエラー又は障害もコンピュータ１０８に報告することが望ましい。

[0051]複数の実施形態において、磁界センサ１０４は、磁界センサ１０４をテストすることができるビルトイン自己テスト（「ＢＩＳＴ」）回路又は方法を含む。自己テストは、磁界センサ１０４のアナログ回路部分をテストするアナログテスト及び磁界センサ１０４のデジタル回路部分をテストするデジタルテストを含むことができる。自己テストは、磁界センサ１０４のアナログ及びデジタル部分の両方をテストする、テスト回路又は手順を含むこともできる。自己テストが、障害を見つける際のテストのテストカバレージ及び有効度を上昇させるために、できるだけ多くの回路を含む磁界センサ１０４のテストカバレージを提供することが望ましい。

[0052]図２を次に参照すると、ブロック図は、磁界センサ１０４に含まれる、又は、その一部として含まれる回路２００を説明する。回路２００は、磁界（磁界１０６など）を検出し、また検出された磁界を表している処理信号を検出するように、構成され得る。回路２００は、予め定められた強度を有する基準磁界を発生させて、例えば、基準磁界に関連する信号を処理して、処理された信号を予測値と比較することによって、自己テストを実行するように、構成されることもできる。

[0053]回路２００は、１つ又は複数のいわゆる信号経路を含み、それは信号が処理されている間に信号が伝播される、回路２００を介した経路である。例えば、信号は、ホール素子２０２により生成され、次いで増幅器２１４に伝播され、次いでＡＤＣ２２２に伝搬されて、変換器回路２３４又は２３６のいずれかを通り、次いで信号２２４としてＡＤＣ２２２の出力に最終的に伝播され得る。全般に、信号経路という用語は、１つ又は複数の回路を通って信号が進む電子的経路を指すことができる。信号経路という用語は、すべての経路又は信号が進む一部の経路を記載するために使用され得る。

[0054]ある実施形態において、回路２００は、外部磁界（磁界１０６など）を測定して、外部磁界に応答する測定磁界信号２０４を生成するように構成された、１つ又は複数の磁界センシング素子（例えば磁界センシング素子２０２）を含む。磁界センシング素子２０２は、基準磁界を測定し、その基準磁界に応答して基準磁界信号２０６生成するように構成され得る。複数の実施形態において、磁界センシング素子２０２は、ホール効果素子、磁気抵抗素子又は磁界を検出できる別のタイプの回路又は素子でもよい。

[0055]回路２００は、磁界センシング素子２０２に近接して配置され得るコイル２１６を含むこともできる。ドライバ回路２１８は、コイル２１６の中を流れて前述の基準磁界を生じる電流を生じることができる。基準磁界は、回路２００により処理されるときに基準磁界信号２０６が周知の値を有して、断定できる結果をもたらすように、予め定められた強度（例えば予め定められた磁束密度）を有することができる。

[0056]ある実施形態において、基準磁界及び外部磁界は互いに反対向きであるか、又は、互いに干渉しないように構成された磁界方向を有することができる。基準磁界信号は、ホールプレートが非差動の構成にあるときに、平均化を行う差動磁界でもよい。例えば、磁界センシング素子２０２は、変更又は切替えが可能な最高感度の軸を有することができ、そのため、１つの配置においては、最高感度の軸は、磁界センシング素子２０２が外部磁界１０６を検出できるように整列配置され、別の配置では、最大感度の軸は、磁界センシング素子２０２がコイル２１６によって生じる基準磁界を検出できるように整列配置される。

[0057]特定の配置において、コイル２１６は、磁界センシング素子２０２により検出されることが可能な、予め定められた基準磁界を生じることができる永久磁石又は他の磁気ソースと、置き換えられることが可能である。

[0058]回路２００は、測定磁界信号２０４が、測定期間の間に増幅器２１４への入力として供給され、また基準磁界信号２０６が、基準期間の間に増幅器２１４への入力として供給されるように、信号ライン（例えば信号２１２）を切り替えることができるマルチプレクサ２０８、チョッピング回路２１０及び／又は他の機構又は切替回路を含むこともできる。チョッピング回路の例は米国特許出願第１３／３９８，１２７号（２０１２年２月１６日に出願された）に記載されており、それは参照によって、その全体が本明細書に組み込まれるものとする。

[0059]増幅器２１４は、測定期間の間に測定磁界信号２０４を受信及び増幅し、基準期間の間に基準磁界信号２０６を受信及び増幅するように構成される。ある実施形態において、信号２０４及び２０６は差動信号であり、増幅器２１４は差動増幅器である。

[0060]増幅器２１４の出力（すなわち増幅信号２２０）は、特定の複数の実施形態において、アナログ信号でもよい。このように、回路２００は、増幅信号２２０を受信して、それをデジタル信号２２４に変換するために接続されるアナログ・デジタル変換器（「ＡＤＣ」）回路２２２を含むことができる。増幅器２１４が、測定期間の間に測定磁界信号２０４を受信して、基準期間の間に基準磁界信号２０６を受信するので、増幅信号２２０は異なる時間に両方の信号を表すことができる。それは、測定期間の間に測定磁界信号２０４を表すことができて、基準期間の間に基準磁界信号２０６を表すことができる。

[0061]ＡＤＣ２２２は、本明細書では、いわゆる二重経路ＡＤＣとして参照することができ、その理由は、ＡＤＣ２２２が、測定磁界信号２０４及び基準磁界信号２０６を処理するいくつかの共用回路部分を有することができて、測定磁界信号２０４又は基準磁界信号２０６の両方を処理するように構成された他の専用の回路部分を有することができるからである。例えば、チョッピング回路２２６、２２８及び２３０は、信号２０４及び２０６の両方を処理するように構成された共用回路部分でもよい。対照的に、変換器回路２３４は測定磁界信号２０４を処理するように構成され、一方で変換器回路２３６は基準磁界信号２０６を処理するように構成され得る。ＡＤＣ２２２は、変換器回路２３４及び２３６をＡＤＣ２２２に含まれる他の回路と選択的に接続し、また切り離すことができる、マルチプレクサ２３８及び２４０又は他のスイッチング回路を含むことができ、それによって、変換器回路２３４が測定期間の間に測定磁界信号２０４を処理し、変換器回路２３６が基準期間の間に基準磁界信号２０６を処理する。

[0062]ある実施形態において、変換器回路２３４は積分器回路に含まれる１つ又は複数のコンデンサを含み、変換器回路２３６は同じ積分器回路に含まれる１つ又は複数のコンデンサを含む。後述するように、ＡＤＣ２２２は、各々１つ又は複数のコンデンサの少なくとも２つのセットを備えている１つ又は複数の積分器回路を含むことができ、第１のセットは測定磁界信号２０４を処理するためのもので、第２のセットは基準磁界信号２０６を処理するためのものである。これは、より詳細に後述する。

[0063]コンデンサの第１のセットが基準磁界信号２０６を処理し、コンデンサの第２のセットが測定磁界信号２０４を処理するように、コンデンサのセットは周期的にスワップできる。基準磁界信号２０６がテスト信号である場合、コンデンサをスワップすることによって、コンデンサの両方のセットがテスト信号を処理して、テストカバレージを受信することが可能になる。

[0064]動作において、測定期間及び基準期間は、交互にあるオーバラップしていない期間であり、回路２００は、測定磁界信号２０４及び基準磁界信号２０６を時分割多重化（「ＴＤＭ」）方式で処理する。例えば、測定期間の間にマルチプレクサ２０８は増幅器２１４を通じて測定磁界信号２０４を伝播するように構成され、マルチプレクサ２３８及び２４０は、変換器回路２３４を信号経路に接続して、変換器回路２３６を信号経路から切り離すように、構成され得る。基準期間の間にマルチプレクサ２０８は増幅器２１４を通じて基準磁界信号２０６を伝播するように構成され、マルチプレクサ２３８及び２４０は、変換器回路２３６を信号経路に接続して変換器回路２３６を信号経路から切り離すように構成され得る。

[0065]ある実施形態において、上述のように変換器回路２３４及び２３６は、期間の所定回数の後でスワップできる。基準磁界信号２０６がテスト信号である場合、それらをスワップすることによって、それらが各々テスト信号さらされて、各々それを処理するので、これによって、両方の変換器回路がテストされることが可能となる。変換器回路２３４及び２３６は、磁界センサによって、コンピュータ１０８から受信されるコマンドに応答して、又は、他の任意の予定又はトリガに応答して、スワップされることもできる。

[0066]コイル２１６によって生じる磁界は、既知の値、すなわち既知の強度又は磁束密度を有することができる。このように、測定期間の間、測定期間の間にコイル２１６によって生じる磁界に最終的に由来している増幅信号２２０及びデジタル信号２２４は、予測値を有することもできる。これらの予測値は、障害が回路２００にあるかどうか判定するために、予め定められたテスト値と比較され得る。増幅器２１４を含む回路のほとんどが、測定磁界信号２０４及び基準磁界信号２０６の両方を処理する共用回路であるので、回路２００のテストカバレージは増加できる。テスト回路を使用して両方の信号を処理することは、テスト結果の精度及びカバレージを増加させる。

[0067]シリコン回路製作の変動は、コイル２１６により生成される基準信号の測定の精度を制限することがあり得る。例えば、ホールプレート製作（例えば、シリコンドーピングの厚さ、光学マスクなどの位置調整）における変動は、コイル２１６によって生じる基準磁界に、ホールプレート感度又は応答性における変動を生じさせる場合がある。別の例として、抵抗器製作（例えば、シリコン材料の不純物原子）における変動は、例えば温度の関数として、基準磁界を発生させるために使用されるコイル電流における変動を生じさせる場合がある。両方の変動とも、測定基準磁界をその予測値からそれさせることがあり得る。基準磁界測定におけるこのエラーが製作処理における変動によるか又はデバイスの故障によるか否かについて判定することが、困難な場合がある。従って、製作の後、温度の関数として、測定基準信号の利得又はオフセットはトリムされる（すなわち調整される）ことができる、その結果、それは予測値と一致する。ある実施形態において、製作の後に利得及びオフセットを調整することは、信号の所望の利得及び／又はオフセットを成し遂げるためにトリミング回路をセットすること又は構成することを含む。それから、工場トリムの後に検出される基準磁界測定におけるエラーは、シリコン製作による変動よりもむしろ回路故障として検出される。

[0068]回路２００は、デジタル信号２２４を形づくるために使用され得るトリム回路２３０を含むこともできる。トリム回路２３０はデジタルフィルタ、デジタル加算器及び乗算器、並びに、出力基準磁界信号（例えば、基準磁界信号２０６を処理している回路２００の結果として生じる信号）の利得及びオフセットを調整できる他の回路を含むことができる。ある実施形態において、トリム回路２３０は、アナログフィルタ及び増幅器を含んでいるアナログ回路であってもよく、増幅器２１４とＡＤＣ２２２との間に接続され得る。トリム回路２３０はチョッピング回路及び／又は他の回路も含み、信号２２４を形づくることもできる。他の複数の実施形態において、トリム回路２３０は、ＡＤＣ２２２の一部として含まれ得るか又は埋め込むことができ、又はホールプレートを制御する回路に含まれ得るか又は埋め込むことができる。後者の例において、トリム回路は、ホールプレートの感度を調整するためにホールプレートによる電流を調整できる。基準期間の間にデジタル信号２２４を調整することは、結果として、より高い精度で上記のテスト限界と比較され得る、より正確なテスト信号をもたらすことができる。

[0069]回路２００は、回路２００の温度を感知するための温度センサ回路（図２で図示せず、図４を参照）を含むこともできる。トリム回路２３０によって、成し遂げられる利得及びオフセットの調整量は、温度センサ回路で測定される温度に基づくことができる。例えば、温度読取り値が高い場合、温度が低い場合より、トリム回路２３０はより多く又はより少ない利得及びオフセットの調整を適用することができ、又は、逆もまた同じである。

[0070]ここで図３に移って、回路図３００は、磁界センシング素子が外部磁界及び基準磁界を検出することを可能とするための、磁界センシング素子の切替えを説明する。ダイアグラム３００において、磁界センシング素子３０３は、磁界センシング素子２０２と同じであるか類似していてもよく、２つのホールプレート３０４及び３０５を含む。磁界センシング素子３０３は、電流３０６が第１の方向に（例えばダイアグラム３００で示すように左下から右上に）ホールプレート３０４の中を流れるように配置され、磁界センシング素子３０３の出力電圧Ｖ_ＯＵＴは、左上から右下までホールプレート３０４全体にとられる。磁界センシング素子３０３はまた、電流３０６が第１の方向に（例えばダイアグラム３００で示すように左上から右下に）ホールプレート３０５の中を流れるように配置され、磁界センシング素子３０３の出力電圧Ｖ_ＯＵＴは、右上から左下までホールプレート３０５全体にとられる。この配置では、ホールプレート３０４及び３０５は、検出された外部磁界１０６の平均を提供して、基準磁界を排除する。ホールプレートの最高感度の軸は、外部磁界１０６を検出するように構成され得る。すなわち、この方向に流れる電流３０６によって、磁界センシング素子３０４の最大感度の軸は、外部磁界１０６を検出するために整列配置され得る。このように、この配置が測定期間の間使用されて、外部磁界１０６を検出できる。必要というわけではないが、コイル２１６を励磁して基準磁界を生じるドライバ回路２１８は、基準磁界が磁界センシング素子３０３によって、外部磁界１０６の検出を干渉しないように、測定期間の間、無効にされ得る。

[0071]ダイアグラム３０２において、ホールプレート３０４は、電流３０６’が左上から右下に流れ、磁界センシング素子３０４の出力電圧Ｖ_ＯＵＴが左下から右上までホールプレート３０４全体にとられるように、切り替えることができる。加えて、ホールプレート３０５は、電流３０６’がまた左上から右下に流れるが、磁界センシング素子３０３の出力電圧Ｖ_ＯＵＴは右上から左下までホールプレート３０５全体にとられるように、切り替えることができる。この配置では、ホールプレート３０４及び３０５は、外部磁界１０６をキャンセルすることができるか又は排除することができて、コイル２１６によって生じる基準磁界の平均を提供できる。この方向に流れる電流３０６’によって、ホールプレート３０４の最大感度の軸は、コイル２１６によって生じる基準磁界を検出するために、整列配置され得る。

[0072]ある実施形態において、コイル２１６によって生じる基準磁界は差動磁界であり、ダイアグラム３０２のホールプレート３０４及び３０５の配置によって、磁界センシング素子３０３が差動磁界を検出することを可能にする。例えば、電流は、コイル２１６の少なくとも一部を通って矢印３０８の方向に流れ、ホールプレート３０４の近くのページへ向かう方向を有するローカル磁界を生じることができる。

[0073]電流はまた、コイル２１６の別の部分を通って（又は別のコイルを通って）矢印３１０の方向に流れ、ホールプレート３０５の近くのページから出る方向を有する磁界を生じることができる。ダイアグラム３０２に示される配置において、ホールプレート３０４は、方向３０８に流れる電流によって生じ、ページへ向かう方向を有している磁界を検出するように構成され、ホールプレート３０５は、方向３１０に流れる電流によって生じ、ページから出る方向を有している磁界を検出するように構成され得る。参照によって、本明細書に組み込まれている米国特許出願第８，６８０，８４６号は、ホールプレート構成の他の例を含む。

[0074]図３で説明される構成は、基準磁界信号２０６を交互に生成する１つの方法を示す。他の複数の実施形態において、回路２００により処理され得る基準磁界２０６を生成できる、他の可能な回路及び技術があり得る。

[0075]図４を次に参照すると、回路４００のブロック図は、回路のテストカバレージを説明する。回路４００は、図２の回路２００と同じであるか、類似していてもよい。ある実施形態において、回路２００が基準磁界信号２０６を処理すると共に、ボックス４０２内の回路素子はテストカバレージを受信できる。素子は、それらが基準磁界信号を処理することに関与するので、テストカバレージを受信できる。例えば、処理された基準磁界信号が予測値と異なる場合、信号、すなわちボックス４０２内の素子の少なくとも１つを処理することに関与した素子の、少なくとも１つに障害があると推測され得る。

[0076]これらの素子は、コンデンサ４１０を例外として、共用素子であり、それらが測定磁界信号２０４及び基準磁界信号２０６の両方を処理するように構成されていることを意味している。これらの素子はホールドライバ回路（図示せず）、コイルドライバ回路４０３、磁界センシング素子４０４、増幅器４０６、ＡＤＣ４０８、基準信号コンデンサ４１０、及び、レギュレータ、バイアス回路、温度センサなどの他の回路を含む。ある実施形態において、磁界センシング素子４０４は磁界センシング素子２０２と同じであるか類似していてもよく、増幅器４０６は増幅器２１４と同じであるか類似していてもよく、ＡＤＣ４０８はＡＤＣ２２２と同じであるか類似していてもよく、基準信号コンデンサ４１０は変換器回路２３６と同じであるか類似していてもよい。

[0077]測定信号コンデンサ４１２は、変換器回路２３４と同じであるか類似していてもよく、それらが基準磁界信号２０６ではなく測定磁界信号２０４を処理するように構成されるので、テストカバレージボックス４０２の外側に示される。しかしながら、上記のように、これらのコンデンサ４１０及び４１２は、コンデンサ４１２が基準磁界信号２０６を周期的に処理できるように、周期的にスワップされ得る。このように、テストカバレージは、コンデンサ４１２が基準磁界信号２０６を処理する時間の間、コンデンサ４１２まで広げられることが可能である。追加テスト回路及び技術は、磁界センサ１０４にも含まれて、例えば、磁界センサ１０４のデジタル部分、例えばデジタル制御装置をテストする論理ＢＩＳＴ回路及びＥＥＰＲＯＭをテストするデュアルビットエラーチェックなどをテストすることもできる。

[0078]図５を参照すると、タイミング図４１４は、図２の回路２００と関連した信号を説明する。信号４１６は、交互期間を説明する。例えば、期間Ｔ１及びＴ３は、回路２００が測定磁界信号２０４を処理している測定期間に対応し、また期間Ｔ２及びＴ４は、回路２００が基準磁界信号２０６を処理している基準期間に対応する。タイミング図に示される増幅信号２２０は、増幅器２１４によって生じる出力信号である。クロック信号４１８及び４２０は、ＡＤＣ２２２の内部クロック信号である。クロック信号４１８は、測定磁界信号２０４を処理するために使用され、期間Ｔ１及びＴ３の間、作動中でもよい。クロック信号４２０は、基準磁界信号２０６を処理するために使用され、期間Ｔ２及びＴ４だけの間、作動中でもよい。

[0079]期間Ｔ１の間、回路２００は外部磁界１０６を測定する。例えば、マルチプレクサ２０８は、Ｔ１の間、測定磁界信号２０４を信号経路に接続できる。このように、期間Ｔ１の間、信号２２０は、測定磁界信号２０４に対応する。また、Ｔ１の間、変換器回路２３４は有効にされて、ＡＤＣ２２２によって、信号２２０をデジタル信号に変換するために使用される。期間Ｔ２の間、回路２００は、コイル２１６によって生じる基準磁界を測定する。例えば、マルチプレクサ２０８は、基準磁界信号２０６を信号経路に接続できる。このように、期間Ｔ２の間、信号２２０は、期間Ｔ２の間の基準磁界信号２０６に対応する。

[0080]デジタル信号２２４が図５に示されないが、デジタル信号２２４は増幅信号２２０のデジタル信号バージョンであり、増幅信号２２０に従うはずのものである。ある実施形態において、基準信号２０６が既知の値又は予測値を有するテスト信号である場合、障害が回路２００にあって障害が存在するかどうかを表す診断信号を生成する場合、決定するテスト値又は閾値と、信号２２０及び／又はデジタル信号２２４を、比較できる。例えば、比較器又は他の回路は、信号２２０及び／又は信号２２４をテスト閾値と比較できる。例えば、信号の一方又は両方が予測されるテスト値の範囲外になる場合、それは回路２００の障害を示す場合がある。回路２００は、障害の場合障害に信号をアサートする回路を含むこともできる。例えば、障害を処理することができ、それに応答できるコンピュータ１０８（図１）によって、障害信号を、受信できる。

[0081]図６を参照すると、ＡＤＣ回路４２２は、図２のＡＤＣ２２２と同じであるか、類似していてもよい。ある実施形態において、ＡＤＣ４２２は、示すように１つ又は複数の積分器回路（例えば積分器回路４２４、４２６及び４２８）を有するシグマデルタタイプのアナログ・デジタル変換器である。しかしながら、ＡＤＣ回路４２２は、アナログ・デジタル変換器のどのようなタイプであってもよい。また、ＡＤＣ４２２は、いわゆる多重経路又は二重経路アナログ・デジタル変換器回路であってもよい。言い換えれば、ＡＤＣ４２２は、測定期間の間に測定磁界信号２０４を処理するための第１の信号経路、及び基準期間の間に基準磁界信号２０６を処理するための第２の信号経路を含む、２つ以上の信号経路を含むことができる。ある実施形態において、２つ以上の信号経路は、積分器回路の少なくとも１つに配置される。

[0082]上記したように、測定期間及び基準期間は、交互にある期間であってもよい。従って、第１の信号経路は、測定期間の間有効にされ（例えば主信号経路に接続される）、基準期間の間無効にされ（例えば主信号経路から切り離される）、第２の信号経路は、測定期間の間無効にされ、基準期間の間有効にされ得る。

[0083]図７を参照すると、機能ブロック図４３０は、二重経路又は多重経路積分器回路４３２の動作を説明する。積分器回路４３２は、積分器回路４２４、４２６及び４２８のいずれか又は全部と同じであるか、類似していてもよい。

[0084]積分器回路４３２は、変換器回路４３４を備えて測定磁界信号２０４を処理するように構成された第１の信号経路、及び、変換器回路４３６を備えて基準磁界信号２０６を処理するように構成された第２の信号経路を含むことができる。変換器回路４３４及び４３６は、図２の変換器回路２３４及び２３６と同じもしくは類似しているか、又は、その一部分を形成していてもよい。

[0085]変換器回路４３４及び４３６は、電圧チャージをスイッチトキャパシタに格納することにより形成されるアナログメモリ素子でもよい。フィードバック信号４５０で示すように、各積分器は、積分器の以前の出力状態が積分器の現在の入力と合計されて次の出力状態を生じる、離散時間演算回路でもよい。各積分器は、２つ以上のアナログメモリ素子を有することができ、ここで、各メモリ素子は、他の信号が処理されている一方で、異なる信号を処理して、信号と関連した電圧チャージを格納するために使用され得る。

[0086]図７に示すように、積分器回路４３０は、経路選択信号４３８、マルチプレクサ４４０、クロック信号４４２及び論理ＡＮＤゲート４４４及び４４６を含むことができる。もちろん、この論理ゲートは、等価な機能を有した任意のタイプの論理ゲート又はスイッチにより置き換えることができる。

[0087]動作において、経路選択信号４３８は、変換器回路４３４及び４３６を有効にする及び無効にするために使用され得る。経路選択信号４３８がハイ側の場合、変換器回路４３４はクロック信号４４２を受信し、変換器回路４３６は、それがクロック信号を受信しないので無効にされ、マルチプレクサ４４０は変換器回路４３４の出力を出力４４８に接続する。経路選択信号４３８がロー側の場合、変換器回路４３４は、それがクロック信号４４２を受信しないので無効にされ、変換器回路４３６は、それがクロック信号４４２を受信するので有効にされ、マルチプレクサ４４０は変換器回路４３６の出力を出力４４８に接続する。ある実施形態において、経路選択信号４３８は、測定期間の間に変換器回路４３４が測定磁界信号２０４を処理することを可能とするためにハイ側でもよく、また、基準期間の間に変換器回路４３６が基準磁界信号２０６を処理することを可能とするためにロー側でもよい。経路選択信号４３８は、変換器回路４３４及び４３６をスワップするために、逆に（例えば基準期間の間はハイ側で、測定期間の間はロー側に）することができ、そのため、上記のように、テストカバレージをそれら両方が受信する。

[0088]図８を次に参照すると、積分器回路４５２の実施形態の回路図は、入力信号４５３を受信して、出力信号４６２を作り出すために接続される。積分器回路４５２は、変換器回路２３４及び２３６の実装又はサブセットでもよい。積分器回路４５２は、積分器回路４３２と同じであるか、類似していてもよい。積分器回路４５２は、１つ又は複数の第１のコンデンサ４５４を含む第１の信号経路及び１つ又は複数の第２のコンデンサ４５６を含む第２の信号経路を含む。コンデンサ４５４及び４５６が単一コンデンサとして示される一方で、コンデンサ４５４及び／又は４５６は、直列、並列に接続された複合コンデンサ、差動構成に（すなわち差動信号を受信するために）配置されたコンデンサ又は、これらの組合せであり得る、ということが理解されるということに注意する。

[0089]積分器回路４５２は、測定磁界信号２０４及び基準磁界信号２０６の両方を処理するために使用される、演算増幅器４６４などの共用素子を有することもできる。ある実施形態において、コンデンサ４５４は、共用回路素子ではない（すなわち、専用の素子である）。コンデンサ４５４は、測定期間の間に測定磁界信号２０４を処理するように構成され、コンデンサ４５６は、基準期間の間に基準磁界信号２０４を処理するように構成され得る。

[0090]ある実施形態において、制御回路４６０は、スイッチｓｗｄを制御して、コンデンサ４５６を選択的に信号経路と接続しまた切り離し、スイッチｓｗｅを制御して、コンデンサ４５４を選択的に信号経路と接続しまた切り離す。制御回路４６０はまた、スイッチｐ１及びｐ２を制御して、共用入力コンデンサ４５８を選択的に演算増幅器４６４の逆相入力端子に接続する。

[0091]動作において、コンデンサ４５４は、測定期間の間、信号経路に接続され、基準期間の間、信号経路から切り離されて、コンデンサ４５６は、基準期間の間、信号経路に接続され、測定期間の間、信号経路から切り離される。ある実施形態において、スイッチｓｗｄは、コンデンサ４５６が信号経路から切り離される間にコンデンサ４５６全体の電圧が保持されるように、実質的に同時に開閉し、スイッチｓｗｅは、コンデンサ４５４が信号経路から切り離される間にコンデンサ４５４全体の電圧が保持されるように、実質的に同時に開閉する。

[0092]図９に移り、タイミング図４６６は、積分器回路４５２と関連した信号を含む。上述の信号ｐ１、ｐ２、ｓｗｅ及びｓｗｄが示される。Ｖ_ＩＮとラベル表記された信号は入力信号４５３に対応することができ、Ｖ_ＯＵＴとラベル表記された信号は出力信号４６２に対応できる。

[0093]期間Ｔ１及びＴ３は、積分器回路４５２が測定磁界信号２０４を処理している測定期間に対応し、及び期間Ｔ２及びＴ４は、積分器回路４５２が基準磁界信号２０６を処理している基準期間に対応する。

[0094]期間Ｔ１の間、信号ｓｗｅはハイ側なのでコンデンサ４５４は信号経路に接続され、信号ｓｗｄはロー側なのでコンデンサ４５６は信号経路から切り離される。期間Ｔ１の間の測定された外部磁界１０６に対応するＶ_ＩＮは、期間Ｔ１の間、ゼロより大きい値を有する。信号ｐ１及びｐ２が、演算増幅器４６４の逆相入力端子を入力コンデンサ４５８に接続して切り離すにつれて、期間Ｔ１の間のＶ_ＯＵＴの上昇する値で示されるように、コンデンサ４５４全体の電圧は上昇する。

[0095]期間Ｔ２の間、信号ｓｗｅはロー側なのでコンデンサ４５４が信号経路から切り離され、信号ｓｗｄはハイ側なのでコンデンサ４５６が信号経路に接続される。ある実施形態において、Ｖ_ＯＵＴはコンデンサ４５６に保存される以前の値にまず変化し、それはこの例ではゼロである。期間Ｔ２の間にコイル２１６によって生じる基準磁界に対応するＶ_ＩＮは、期間Ｔ２の間、ゼロより大きい値を有する。しかしながら、期間Ｔ２の間のＶ_ＩＮの振幅は、期間Ｔ１の間の振幅より低いように示される。ある実施形態において、より低い振幅は、測定磁界１０６より比較的低い強度を有する基準磁界によるものであり得る。信号ｐ１及びｐ２が、演算増幅器４６４の逆相入力端子を入力コンデンサ４５８に接続して切り離すにつれて、期間Ｔ１の間のＶ_ＯＵＴの上昇する値で示されるように、コンデンサ４５６全体の電圧は上昇する。図示のように、Ｖ_ＯＵＴは期間Ｔ２の間、この期間の間のより低い信号値Ｖ_ＩＮのために、より遅い率で上昇する。

[0096]期間Ｔ３の間、コンデンサ４５４が信号経路に再び接続されると、Ｖ_ＯＵＴ信号は、それが期間Ｔｌの終了時に有していた同一電圧レベルへジャンプする。これは、コンデンサ４５４が期間Ｔｌの終了時に信号経路から切り離されるときに、コンデンサ４５４全体の電圧が保持されたからである。

[0097]期間Ｔ３において、期間Ｔ３の間に測定された外部磁界１０６に対応するＶ_ＩＮは、期間Ｔ３の間はゼロ未満の値を有する。このように、期間Ｔ３の間、コンデンサ４５４全体の電圧は、Ｖ_ＯＵＴ信号の減少している値で示すように、減少する。

[0098]期間Ｔ４の間、コンデンサ４５６が信号経路に再び接続されると、Ｖ_ＯＵＴ信号は、それが期間Ｔ２の終了時に有していた同一電圧レベルへジャンプする。これは、コンデンサ４５６が期間Ｔ２の終了時に信号経路から切り離されるときに、コンデンサ４５６全体の電圧が保持されたからである。

[0099]期間Ｔ４において、期間Ｔ４の間、コイル２１６によって生じる基準磁界に、対応するＶ_ＩＮは、期間Ｔ４の間、ゼロ未満の値を有する。このように、期間Ｔ４の間、コンデンサ４５６全体の電圧は、Ｖ_ＯＵＴ信号の減少している値で示すように、減少する。この例では、Ｖ_ＩＮの値は、Ｔ３の間に、測定された外部信号を処理しているときよりも、Ｔ４の間はより小さくてよい。このように、Ｖ_ＯＵＴ信号の値は、それがＴ３の間に減少するのより比較的遅い率で、Ｔ４の間、減少できる。

[00100]基準磁界がテスト信号として使われている場合、コンデンサ４５６全体の電圧レベル（例えば期間Ｔ２及びＴ４の間のＶ_ＯＵＴ）は予測値又は予測される閾値と比較されて、例えば、障害が存在するかどうかについて示すことができる診断出力信号を生成できる。Ｖ_ＯＵＴが閾値外に減少する場合、障害信号を生成できる。加えて、測定磁界信号に対応するコンデンサ４５４全体の電圧レベルは、磁気目標１０２の位置、速度、方向及び他の特徴を判定するために、処理され得る。

[00101]ある実施形態において、ＡＤＣ２２２の出力信号は、ＡＤＣへの入力信号と同じであるか類似している形状及び／又は値を有する。出力信号をフィルタ処理して高周波成分を取り除くことで、それが入力信号により近似するように、出力信号を形づくることもできる。このように、ＡＤＣ２２２からの出力信号は、基準期間の間、入力信号と比較できる。出力信号が予め定められた量又は閾値だけ入力信号から逸脱する場合、障害信号は障害が検出されたことを示して生成できる。障害信号を生成する他の方法も使用できる。

[00102]ある実施形態において、コンデンサ４５４及び４５６は周期的にスワップされてよく、その結果、コンデンサ４５４は期間Ｔ２及びＴ４の間、基準磁界信号２０６を処理するために使用され、コンデンサ４５６は期間Ｔｌ及びＴ２の間、測定磁界信号２０４を処理するために使用される。これによって、コンデンサの両方のセットが、基準磁界信号を処理するためにその時々に使用されることを確実にすることができ、その結果、コンデンサの両方のセットがテストカバレージを受信する。コンデンサのセットは、予め定められたタイムスケジュールに従って、磁界センサ１０４により受信されるコマンドに応答して、又は、コンデンサのセットがスワップされ得る他の任意の方法に従って、スワップできる。ある実施形態において、制御回路４６０は、信号ｓｗｅとｓｗｄをスワップすることによって、コンデンサ４５４と４５６をスワップできる。

[00103]ある実施形態において、リセット信号（図９で「ｒｅｓｅｔ」とラベル表記される）は、測定期間と基準期間との間での各移行間にアサートされる。リセット信号は、各移行間のあらゆる寄生容量を放出することができ、測定磁界信号と基準磁界信号との間の、クロストーク及びミキシングを減らすために、以前の期間からの残留信号を削減又は除去できる。

[00104]また、期間の間の各移行の始めに、クロック信号（「ａｄｃ＿ｃｌｋ」とラベル表記される）は、磁界センサ、増幅器及び他の回路時間が落ち着くことができるようにするセットリング時間の間、中断され得る。この時間の間に、演算増幅器４６４の入力及び出力はリセットすることができ、コンデンサ４５４及び４５６は切断、すなわち演算増幅器４６４から切り離され得る。ある実施形態において、コンデンサ４５４及び４５６は、コンデンサが演算増幅器４６４に接続されている間に、リセットラインをアサートすることによって、パワーアップ又は他の時間に必要に応じてリセットされることもできる。

[00105]セットリング時間の後、信号ｓｗｅはハイ側になり、積分器４５２は動作を開始する。積分器動作は、コンデンサ４５８からのＶ_ＩＮのサンプリング、及び、Ｃ_ＩＮからコンデンサ４５４（測定期間の間）又はコンデンサ４５６（基準期間の間）への電荷の転送を含む。こうして、各サンプルについて、積分器４５２は、入力信号のスケーリングされたバージョンを以前の出力電圧レベルに加算する。

[00106]多くのクロックサイクルの後、積分器４５２は、基準期間に入って、基準信号を処理する。ある実施形態において、クロック信号の数は、セットリング時間、及び、処理されている信号のオーバーサンプリングを可能とするために十分に大きく選ばれ、また、リーク電流が、演算増幅器４６４から切断されて処理されていないコンデンサ４５４又は４５６に保存されている電圧を変えるのを防止するために十分に小さく選ばれ得る。図９に示すように、クロックサイクルの数は、６である。しかしながら、任意の数の適切なクロックサイクルが選ばれ得る。

[00107]信号Ｖ_ＯＵＴは、クロックａｄｃ＿ｃｌｋの立下りエッジでサンプリングされて、コンデンサ４５４又は４５６に保存され得る。測定期間Ｔ１の終了時に、磁界センシング素子は、ダイアグラム３００で示す測定モードからダイアグラム３０２（図３を参照）で示す基準モードへ、切り替えることができ、演算増幅器４６４の入力及び出力はリセットされ得る。ｓｗｄ信号の立上りエッジで、コンデンサ４５６は演算増幅器４６４に接続されて、積分器回路４５２が基準磁界信号を処理することが可能となる。上記のように、期間Ｔ２の間のＶ_ＯＵＴの上昇がより遅いのは、Ｖ_ＩＮでの診断信号の値がより小さいためであり得るが、それは比較的低い強度を有する基準磁界に対応できる。期間Ｔ２の終了時に、積分器４５２は、測定期間Ｔ３に入ることができて、再び上記の方法で測定磁界信号２０４を処理できる。最後に、図９に示すように、期間Ｔ３の終了時に、積分器４５２は、基準期間Ｔ４に入ることができて、再び上記の方法で基準磁界信号２０６を処理できる。

[00108]図１０を参照すると、磁界センサ５００は、デジタル測定磁界信号５１２及びデジタル基準磁界信号５１４に応答して、較正された磁界信号５２０を生成する、較正回路５１０を含む。較正された磁界信号５２０は、外部磁界を表すセンサの出力信号５４０を生成するためにさらに処理される。

[00109]デジタル測定磁界信号５１２及びデジタル基準磁界信号５１４は、上記の信号２０４及び２０６と同じであるか、類似していることができて、従って、測定磁界信号５１６がホールドライバ５３２の管理下の例示されるホール効果素子などの磁界センシング素子５２６により生成される外部動作モードと、基準磁界信号５１８がコイルドライバ５３０の管理下の基準コイル５２８により生成される基準動作モードとの間の切替えによって、生成され得る。基準コイル５２８は、基準電流を伝送して基準磁界を発生させるように構成される。少なくとも１つの、例示の実施形態では２つの、磁界センシング素子５２６は、このように、第１の期間の間に測定磁界信号５１６を生成して、第２の、オーバラップしていない期間の間に基準磁界信号５１８を生成するように構成可能である。

[00110]上述の通り、測定磁界信号及び基準磁界信号は図２の増幅器２１４と同じであるか類似していてもよいフロントエンド（ＦＥ）増幅器５２４により処理され、電圧基準５９２から固定基準を使用して、アナログ・デジタル変換器５３６によってそれぞれのデジタル信号５１２、５１４に変換することができ、その変換器５３６は図２の変換器２２２と同じであるか類似し得る。

[00111]デジタル測定磁界信号５１２は、フィルタ５４４によってフィルタ処理され、フィルタ処理されたデジタル測定磁界信号５４８（あるいは、本明細書において、デジタル測定磁界信号と称される）を提供し、デジタル基準磁界信号５１４は、フィルタ５４６によって、フィルタ処理されてフィルタ処理された基準磁界信号５５０（あるいは、本明細書において、デジタル基準磁界信号と称される）を提供する。一般に、デジタル測定磁界信号５１２はデジタル基準磁界信号５１４より大きい振幅を有し、そのため、フィルタ５４６はフィルタ５４４より高いフィルタ処理の程度を提供して、ノイズがある場合には、より正確に基準磁界信号を区別する。様々な形のフィルタが可能である。１つの例として、各フィルタ５４４、５４６は、デシメーションローパスＦＩＲフィルタである。

[00112]較正回路５１０は、磁界センサ５００上の特定の影響に対する依存度が減少したか除去された、較正された磁界信号５２０を生成する方法で、デジタル測定磁界信号５４８及びデジタル基準磁界信号５５０を結合するように、構成される。例えば、集積回路磁界センサ５００の場合、温度及び湿度変化によるパッケージに対する特定の機械的応力は、センサ出力信号５４０を所与の外部磁界に対するその名目上の、トリムされた値から変化させることがあり得て、それによって、センサの精度に悪影響を与える。較正回路５１０の動作は、マスター制御回路５４２（各種の他の回路機能性を加えて、制御できる）により制御されてよく、図１１から１３に関連してより詳細に記載されている。ここでは、較正回路５１０が、デジタル基準磁界信号５５０に依存している方法でデジタル測定磁界信号５４８に作用して、特定の逆影響に対する依存度が減少したか除去された較正された信号５２０を発生させる、と言えば十分である。

[00113]較正された磁界信号５２０は、特定の応用では線形化回路５２２により処理され得る。１つの例として、較正された信号５２０は、ルックアップテーブルに格納された値に較正された信号の値を関連させることによって、目標の位置を表す信号に変換され得る。線形化回路５２２の出力は、クランプ５５２により固定されて出力をプログラム可能な範囲に制限することができて、ＰＷＭ／ＳＥＮＴエンコーダ回路５５４によって、さらに処理されて、プログラム可能な周波数を備えたＰＷＭフォーマット又はＳＥＮＴ信号フォーマットを有する信号を生成できる。マルチプレクサ５５６は、出力信号生成器５７０に対して、ＰＷＭ／ＳＥＮＴ回路５５４の出力又はシリアルインターフェース回路５５８の出力を提供することの間での選択をするために使用され得る。

[00114]磁界センサ５００の追加要素は、センサのアナログフロントエンドにおけるエラーを検出する診断信号処理、ＥＥＰＲＯＭ５９４をテストするＥＥＰＲＯＭ ＢＩＳＴ回路５６２、及び、センサＩＣ５００上の各種の論理機能性をテストする論理ＢＩＳＴ回路５６４のための、上述の技術を実装できるようなアナログビルトイン自己テスト（ＢＩＳＴ）回路５６０を含むことができる。

[00115]出力信号生成器５７０は、マルチプレクサ５５６に接続され、スルー制御回路５７２、出力ドライバ５７４、電流制限回路５７６、ＥＳＤ保護デバイス５７８及びシリアル受信機（ＲＸ）回路５８０などの外部磁界を表す、センサ出力信号５４０を確実に生成するために使用される各種の素子を含む。出力信号５４０がＳＥＮＴ信号フォーマットにおいて、提供される応用例において、シリアルレシーバ５８０は、「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｉｎｇ Ｓｅｎｓｏｒ Ｄａｔａ（センサデータの同期のためのシステム及び方法）」と題する米国特許第８，５，７７，６３４号にて記載されるように、両方向通信を実行することができ、この特許は、本開示の譲受人に譲渡されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。センサ５００は、ＥＥＰＲＯＭ５９４、電荷ポンプ５８２、レギュレータ及び電源投入時リセット（ＰＯＲ）回路５８４、レベル検出器５８６、ＥＳＤ保護デバイス５８８、並びに、クロックジェネレータ５９０などの追加サポート要素をさらに含むことができる。

[00116]温度センサ５９６は、センサが影響を受けている周囲温度を感知し、感知温度をデジタル信号に変換して、後述するようにさらに較正回路５１０に接続するために、デジタル感知温度信号５９８を温度フィルタ及びトリム回路６００に提供する。

[00117]センサ５００がアナログフロントエンド部分及びデジタル部分を有する積分回路の形で提供され得る一方、回路機能がアナログ方法で、又は、デジタル回路及び信号で実装される、特定の図示が変化し得ることが理解される。さらに、説明される回路機能のいくつかは、集積回路センサ５００に実装することができ、他の回路及び機能性は別々の回路（例えば、同じ集積回路パッケージ又は追加の複数の集積回路パッケージ内の、及び／又は、回路基板上の追加的な基板）に実装できる。

[00118]また、同様の要素が同様の参照文字でラベル表記される図１１を参照すると、較正回路５１０及び図１０のセンサの特定の他の要素が示される。特に、デジタル測定磁界信号５１２をフィルタ処理するために作動してフィルタ処理されたデジタル測定磁界信号５４８を提供する、フィルタ５４４（図１０）が本明細書に示され、デシメーションフィルタ６０２、ＡＤＣフィルタ６０４及びバンド幅選択フィルタ６０６を含み、それぞれがローパスフィルタ処理を提供してノイズを減らす。ある実施形態において、フィルタ６０２は、２ＭＨｚのＡＤＣ信号を１２８ｋＨｚまでデシメーションして、いくらかのローパスフィルタ処理を提供する。より遅い（すなわち、１２８ｋＨｚ）処理により、電力及びシリコン面積の消費が少なくなる。フィルタ６０４は、デシメーションフィルタ６０２によって、可能であることを越えて、付加的なローパスフィルタ処理を提供し、フィルタ６０６は、ノイズ特性と応答時間との間のトレードオフをすることを可能とするために、カスタマーによって、選択可能な付加的なローパスフィルタ処理を提供する。デジタル基準磁界信号５１４をフィルタ処理して、フィルタ処理されたデジタル基準磁界信号５５０を提供するために作動する基準経路フィルタ５４６（図１０）は、デシメーションフィルタであってもよい。バンド幅選択フィルタ６０６の出力は、フィルタ処理されたデジタル測定磁界信号５４８を提供し、スイッチ６０８を介して較正回路５１０に接続されることが示される。スイッチ６０８は、いくつかの実施形態において、信号５４８のサンプリングが、例示された１６ｋＨｚなどの予め定められたサンプルレートであり得るか又は、代わりに、例えば上述した米国特許第８，５７７，６３４号にて説明したように、外部のトリガ信号に応答して異なるレートであり得る、ということを示す。

[00119]温度フィルタ及びトリム回路６００は、本明細書で温度デシメーションフィルタ６１０及び温度センサトリム回路６１２を含むように示される。温度センサトリム回路６１２は、工場トリム回路６２４及び基準トリム回路６４０により使用されるためのトリムされた工場温度信号６１４を提供する。温度センサトリム回路も、カスタマートリム回路６４４により使用されるためのトリムされたカスタマー温度信号６１６を提供する。各種の方式が、温度信号５９８をトリムすることに対して可能である。

[00120]線形化後処理回路６１８は、例えばフルスケールでない出力範囲を使用するときに、すべての線形化ポイントの使用を維持するために信号を減衰させるのに役立つように、さらなる利得をもたらす線形化回路５２２とオフセットトリムとの間に、接続され得る。

[00121]較正回路５１０は、デジタル測定磁界信号５４８、デジタル基準磁界信号５５０及びトリムされた温度信号６１４、６１６を受信して、示すように、較正された信号５２０を生成する。より詳しくは、較正回路５１０は、デジタル測定磁界信号５４８及びトリムされた温度信号６１４を受信して、感知温度に基づいて（すなわち、トリムされた温度信号６１４に基づいて）デジタル測定磁界信号の利得又はオフセットの少なくとも１つを調整するように構成された、工場トリム回路６２４（あるいは、製造トリム回路と称される）を含む。より詳しくは、工場トリム回路６２４は、温度によるアナログフロントエンド利得及びオフセット変動を補正するが、それは温度依存性のオフセットを加算すること、及び温度依存性の利得係数によって乗算することなどにより行われ、その係数は製造テスト工程の間にプログラムされ得る。工場トリム回路６２４は、アナログフロントエンド信号経路における、温度依存性のないオフセット及び利得エラーを、さらに補正できる。工場トリム回路及び他のいかなるトリム回路とも関連したプログラム可能なトリム値は、ＥＥＰＲＯＭ位置５９４にプログラムされ得る。

[00122]較正回路５１０は、デジタル基準磁界信号５５０及びトリムされた温度信号６１４を受信して、トリムされた基準磁界信号を参照フィルタ６４２に提供する基準トリム回路６４０をさらに含む。

[00123]基準トリム回路６４０は、基準磁界信号５５０の利得を調整するように構成される。一実施形態において、基準トリム回路６４０は、予め定められたスケールファクタに基づいてデジタル基準磁界信号の利得を調整し、後述するように、結合回路６３０によって、信号処理を容易にする。基準トリム回路６４０は、工場トリム回路６２４と同じであるか類似している方法で、感知温度に基づいて（すなわち、トリムされた温度信号６１４に基づいて）、デジタル基準磁界信号の利得又はオフセットの少なくとも１つをさらに調整できる。例えば、基準トリム回路６４０は、温度によるアナログフロントエンド利得及びオフセットを補正することができるが、それは温度依存性のオフセットを加算すること、及び温度依存性の利得係数によって乗算することなどにより行われ、その係数は製造テスト工程の間にプログラムされ得る。基準トリム回路６４０は、アナログフロントエンド信号経路における、温度依存性のないオフセット及び利得エラーを、さらに補正できる。また、プログラム可能なトリム値は、ＥＥＰＲＯＭ位置５９４にプログラムされ得る。

[00124]結合回路６３０は、デジタル測定磁界信号５４８及びデジタル基準磁界信号５５０を結合するように構成されて、より詳しくは、それぞれ、示すように、６２６、６２８とラベル表記されている、これらの信号のトリムされたバージョンを結合するために作動できる。ある実施形態において、結合回路６３０は、測定磁界信号６２６を基準磁界信号６２８によって、除算する。除算演算は、種々の方法で達成され得る。例示する実施形態において、テイラー級数展開が、後述するように使用される。

[00125]結合回路６３０の出力は、較正された磁界信号５２０を生成するために、カスタマートリム回路６４４によって、さらにトリムされ得る。カスタマートリム回路６４４は、ユーザープログラマブル温度依存性のゲイン係数によって、入力信号に乗算する感度トリム部分と、その入力に磁界の強度の関数としての温度上の線形従属するユーザープログラマブルオフセット及びカスタマーのアプリケーションのオフセットを追加するオフセット部分と、に分けられることが可能である。較正された信号５２０のさらなる処理は、線形化回路５２２、線形化後処理回路６１８、クランプ５５２及びＰＷＭ／ＳＥＮＴエンコーダ５５４（図１０）により実行され得る。

[00126]また、図１２を参照すると、磁界センサ５００のモデル（図１０及び１１）は、結合回路６３０の動作原理を説明するために示される。前述したように、センサ回路の多くは、外部磁界Ｂ_ＥＸＴに基づいて磁界信号を感知及び処理することと、基準磁界Ｂ_ＣＡＬに基づいて磁界信号を感知及び処理することとの間で共有されるが、しかしながら、説明を簡単にするため、これらの２つの信号処理機能は、図１２のモデルにおいて、別々の信号経路であるとして示される。

[00127]１つ又は複数の磁界センシング素子５２６（図１０）は、例えば基準コイル５２８（図１０）により提供され得るように、外部磁界Ｂ_ＥＸＴ及び基準磁界Ｂ_ＣＡＬに応答することとして、モデルブロック６５４により表される。基準磁界Ｂ_ＣＡＬは、それが熱感知コンポーネントによって、発生するので、温度（Ｔ）の関数としてモデル化される。磁界センシング素子は、温度依存性の感度ｋ_Ｈ１（Ｔ）、及びｋ_Ｈ２（Ｓ）の応力依存性の感度乗数によって、モデル化され、ここで「Ｓ」は機械的応力を表す。ここで、ｋ_Ｈ２（Ｓ）は応力による名目センシング素子感度ｋ_Ｈ２のパーセンテージ変化を表し、それは通常は３％未満である。言い換えれば、通常は、０．９７＜ｋ_Ｈ２（Ｓ）＜１．０３である。

[00128]増幅器５２４及びアナログ・デジタル変換器５３６（図１０）は、対応するブロック６５８及び６６２によって、モデル化され、それぞれ温度依存性の利得ｋ_Ａ（Ｔ）及びｋ_Ｄ（Ｔ）を有する。外部フィルタ５４４（図１０）及び基準フィルタ５４６（図１０）は、対応するブロック６６６及び６７２によって、モデル化され、それぞれ温度依存性のない利得パラメータｋ_ＦＥ及びｋ_ＦＣを有する。

[00129]工場トリム回路６２４（図１１）は、ブロック６６８によって、温度依存性の利得ｋ_ＴＥ（Ｔ）を有するようにモデル化される。基準トリム回路６４０（図１１）は、ブロック６７４によって、モデル化されて、温度依存性の利得項ｋ_ＴＣ（Ｔ）を含む。ブロック６７４は付加的な項Ｄ_ＲＥＦを含んで、予め定められた基準値による利得調整、又は結合回路６３０（図１１）の動作を容易にするために使用されるスケールファクタを表す。基準値Ｄ_ＲＥＦは、２の指数となるように選ばれ、基準トリム回路６４０による単純な除算演算（すなわち、ビットシフト演算）を容易にすることができる。

[00130]結合回路６３０（図１１）は、ブロック６７０によって、モデル化されて、さらなる信号処理のために、Ｄ_ＯＵＴ、つまり測定磁界信号６２６及び基準磁界信号６２８の商を計算することを示す。Ｄ_ＯＵＴ＝Ｄ_ＮＵＭ／Ｄ_ＤＥＮは、以下のように表すことができる。

[00131]上記のように、トリム回路６２４、６４０は、出力信号の温度依存性を減らすか又は取り除くように、設計されている。従って、ｋ_ＴＥ（Ｔ）及びｋ_ＴＣ（Ｔ）は、以下のように選ばれ得る。
ｋ_ＴＥ（Ｔ）≒ｋ_ＮＯＭ・［ｋ_ＦＥ・ｋ_Ｈ１（Ｔ）・ｋ_Ａ（Ｔ）・ｋ_Ｄ（Ｔ）］^−１（２）
ｋ_ＴＣ（Ｔ）≒Ｄ_ＲＥＦ・［ｋ_ＦＣ・ｋ_Ｈ１（Ｔ）・ｋ_Ａ（Ｔ）・ｋ_Ｄ（Ｔ）・Ｂ_ＥＸＴ（Ｔ）］^−１（３）
[00132]ここで、ｋ_ＮＯＭは、温度及び応力に依存しない、センサの名目、あるいは、所望の感度である。より詳しくは、ｋ_ＮＯＭは、１ガウスの入力磁界変更がある場合に、デバイス出力が、何個のＬＳＢを変更しなければならないかについて、定義する。式（２）によれば、フロントエンドパラメータ（製造の間に測定され得る）の複合効果がわかっている場合、（温度の関数としての）ｋ_ＴＥは、望まれる通りに、感度をｋ_ＮＯＭにするように選択され得る。同様の方法論が、ｋ_ＴＣを選択するために使用され得る。後者の表現を前者に置き換えてＤ_ＯＵＴの解を求めると、以下が得られる。

[00133]従って、Ｄ_ＯＵＴが、所望の感度ｋ_ＮＯＭを有して、温度（Ｔ）及び応力（Ｓ）に依存しない所望の応答となることが理解される。
[00134]図１２のモデルは、測定信号及び基準信号の利得を調整する動作だけを含む。不正確なアナログ回路コンポーネントによって発生するように、また、不正確なアナログ回路コンポーネントを工場及び基準トリムブロックで補償するために含まれるように、温度依存性のオフセットもシステムの中に存在する。これらの効果は上記の分析を単純化するために、モデルに含まれていない。これらのオフセットエラーが、上の式（２）から（４）に示される感度エラー取消しに類似した方法で取り消されてよく、応力効果に依存しないままであるセンサ出力信号Ｄ_ＯＵＴに結果としてなる、ということが理解される。

[00135]結合回路６３０（図１１）により実行される除算演算は、予め定められたスケールファクタＤ_ＲＥＦによって、基準磁界信号の利得を調整している基準トリム回路６４０によって、成し遂げられているように、除数が数値的に１に近く（例えば、約３％以内に）なるよう強制的にすることによって、単純化され得る。特に、一実施形態において、結合回路６３０は、以下の通りに表され得るテイラー級数展開を使用している除算演算を実行する。

[00136]この展開は、（１−Ｄ_ＤＥＮ）が１に対して数値的に小さい場合、ほんの少数の項だけによって、近似できる。これは、１−Ｄ_ＤＥＮ＝１−ｋ_Ｈ２（Ｓ）のような実際のケースであり、応力によるホールプレート感度のパーセンテージ変化が、大きさで０．０３（３％）より通常は小さい、言い換えれば、−０．０３＜１−ｋ_Ｈ２（Ｓ）＜＋０．０３であることを表す。

[00137]特に、除算演算は、以下の通りに３つの項だけを使用することによって、ほとんどの適用に対して十分な精度で表現可能である。
Ｄ_ＯＵＴ≒Ｄ_ＮＵＭ・［１＋（１−Ｄ_ＤＥＮ）＋（１−Ｄ_ＤＥＮ）^２＋（１−Ｄ_ＤＥＮ）^３］（６）
Ｄ_ＯＵＴ≒Ｄ_ＮＵＭ・［１＋Ｘ・（１＋Ｘ・（１＋Ｘ））］
[00138]ここで、Ｘ＝（１−Ｄ_ＤＥＮ）である。この簡略化は、基準トリム回路６４０がＤ_ＤＥＮ≒１を強制するので、可能であり、このことにより、テイラー級数近似において、使用する３つの項が、応力に起因するＤ_ＤＥＮの小さい変化を追跡するのに十分正確である、結果として生じる較正された信号５２０を発生させることを確実にする。

[00139]一実施形態において、式（６）により表される計算は、単一の共用乗算器を３回使用して実行できる。図１３は、磁界センサ５００（図１０及び１１）を実装して測定磁界信号を較正するための処理を例示しているフローチャートを示す。本願明細書において、「処理ブロック」を意味する四角形の要素は、コンピュータソフトウェア命令又は命令のグループを表す。本願明細書において、「判定ブロック」を意味する菱形の要素は、処理ブロックにより表されるコンピュータソフトウェア命令の実行に影響を及ぼす、コンピュータソフトウェア命令又は命令のグループを表す。あるいは、処理及び判定ブロックは、デジタルシグナルプロセッサ回路又は用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの、機能的に等価な回路により実行されるステップを表す。フロー図は、いかなる特定のプログラミング言語の文法も表さない。むしろ、フロー図は、当業者が回路を製作するか又は、特定の装置の中で必要とされる処理を実行するためのコンピュータソフトウェアを生成するのに必要な機能情報を、説明する。ループ及び変数の初期化並びに一時的変数の使用などの多くのルーチンプログラム要素が示されない点に留意すべきである。本願明細書において、示されない限り、記載されているブロックの特定のシーケンスは説明のためだけであり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変化し得ることが、当業者には理解される。このように、特に明記しない限り、後述するファイルブロックは、順序通りではなく、可能な場合、ステップがいかなる都合の良い望ましい順序においても実行可能であることを意味している。

[00140]外部磁界だけに応答するように構成されたホール効果素子５２６で達成されるように、ブロック７０２で外部磁界に応答して発生している測定磁界信号（例えば、図１０の信号５１６）で、方法７００は始まる。基準コイル５２８によって、発生する基準磁界などの基準磁界に応答するように構成されたホール効果素子５２６で、達成されることもできるように、ブロック７１２で、基準磁界信号（例えば、図１０の信号５１８）は、基準磁界に応答して発生する。上記の構成で、磁界センシング素子５２６は、第１の期間の間に測定磁界信号５１６を生成し、第２の、オーバラップしていない期間の間に基準磁界信号５１８を生成するように構成される。

[00141]測定及び基準磁界信号は、アナログ・デジタル変換器５３６（図１０）で成し遂げられるように、それぞれ、処理ブロック７０４及び７１４において、デジタル信号（例えば、図１０の信号５１２、５１４）に変換され、測定及び基準磁界信号は、それぞれ、フィルタ５４４、５４６によって、（例えば、図１０の信号５４８、５５０を提供するために）ブロック７０６、７１６において、フィルタ処理され得る。処理ブロック７０８において、外部磁界信号５４８の利得又はオフセットの少なくとも１つは、工場トリム回路６２４（図１１）によるなどして、調整され得る。処理ブロック７１８において、基準磁界信号５５０の利得は、予め定められたスケールファクタにより調整され得、あるいは代わりに、前記基準磁界信号５５０の利得又はオフセットは、基準トリム回路６４０（図１１）によるなどして、調整され得る。デジタル測定磁界信号６２６及びデジタル基準磁界信号６２８は、較正された磁界信号を生成するために、結合回路６３０（図１１）により達成され得るなどのように、ブロック７２０において結合される。従って、一実施形態において、デジタル測定磁界信号６２６は、デジタル基準磁界信号６２８により除算される。生成された較正された信号に対する応力影響の削減又は消去をさらに成し遂げるために、デジタル測定磁界信号６２６及びデジタル基準磁界信号６２８を結合するための他のスキームが可能であり得ることは理解される。例えば、単純な加算又は減算が使用可能である。すなわち、基準信号６２８がその予測値より２％大きい例を取り上げれば、２％は、測定信号６２６から減算され得る。処理ブロック７２２において、較正された磁界信号（例えば、図１０の信号５２０）は、センサ出力信号（例えば、図１０の信号５４０）を生成するために使用される。

[00142]関連した回路及び処理がセンサ５００の範囲内（例えば、集積回路センサ５００上）に集積されるので、較正処理７００はいつでも実行され得る。さらにまた、処理ステップは、一緒に実行され得るか又は複数ステージで実行され得る。例えば、信号処理のいくつかの部分は、製造処理（例えば、工場トリム回路６２４、カスタマートリム回路６４４、基準トリム回路６４０及び／又は温度センサトリム回路６１２により実行される処理）の間に実行され得、一方、他の信号処理（例えば、結合回路６３０による信号結合）は、周期的に実行され得るか又は、意図された環境において、インストールされた後のセンサの使用の間のコマンド信号に応答して、実行され得る。

[00143]図１３に図示される処理ブロックが、順次よりもむしろ同時に発生する場合があり、図示されたシーケンスが多くの例において、変化し得る、ということが理解される。１つの例として、較正回路５１０（図１０及び１１）が、測定及び基準磁界信号をデジタル領域において、処理する（変換器５３６によるアナログ・デジタル変換の後）ことが示される一方で、同じ較正の概念がアナログ領域において、適用され得ることが理解される。例えば、結合回路６３０により実行される除算は、代わりに、その入力として測定磁界信号５１６（図１０）を有し、その基準として基準磁界信号５１８を有する、アナログ・デジタル変換器を使用して、アナログ領域において、実行され得る。このような実施形態においては、測定磁界信号が基準磁界信号により除算された後、図１３のアナログ・デジタル変換ブロック７０４、７１４が処理後半に発生することがあり得る、ということが理解される。

[00144]本願明細書において、記載されている異なる実施形態の要素は、具体的に上記に記載されていない他の実施形態を形成するために組み合わせることができる。単一の実施形態の文脈で記載されている様々な要素は、別々に、又は任意の適切な下位の組合せで提供されてよい。本願明細書において、具体的に記載されていない他の実施形態も、以下の請求項の範囲内である。

[00145]本願明細書において、引用されるすべての参照は、その全体を参照することによって、本願明細書に組み込まれているものとする。
[00146]好ましい実施形態を記載したので、それらの概念を組み込んでいる他の実施形態が使用可能であることは、ここで当業者にとって明らかになる。従って、これらの実施形態が開示された実施形態に限られるべきではなく、むしろ添付の請求の範囲の趣旨及び範囲だけにより限定されなければならないことが意識される。

Claims (43)

1. 外部磁界に応答する測定磁界信号を生成し、基準磁界に応答する基準磁界信号を生成するように構成された、少なくとも１つの磁界センシング素子と、
   前記測定磁界信号に応答してデジタル測定磁界信号を生成し、前記基準磁界信号に応答してデジタル基準磁界信号を生成する、少なくとも１つのアナログ・デジタル変換器と、
   較正された磁界信号を生成するために、前記デジタル測定磁界信号及び前記デジタル基準磁界信号に応答して前記デジタル測定磁界信号と前記デジタル基準磁界信号とを結合する較正回路と
   を含む、磁界センサ。
2. 前記較正回路が、前記デジタル基準磁界信号によって、前記デジタル測定磁界信号を除算して前記較正された磁界信号を生成するように構成された除算器を含む、請求項１に記載の磁界センサ。
3. 前記少なくとも１つの磁界センシング素子に近接する基準コイルをさらに含み、前記基準コイルは、基準電流を伝送して前記基準磁界を発生させるように構成された、請求項１に記載の磁界センサ。
4. 前記少なくとも１つの磁界センシング素子が、第１の期間の間に前記測定磁界信号を生成し、第２の、オーバラップしていない期間の間に前記基準磁界信号を生成するように構成可能である、請求項１に記載の磁界センサ。
5. 前記少なくとも１つの磁界センシング素子がホール効果素子を含む、請求項１に記載の磁界センサ。
6. 前記少なくとも１つの磁界センシング素子が磁気抵抗素子を含む、請求項１に記載の磁界センサ。
7. 前記磁界センサにおけるエラーを検出するように構成されたビルトイン自己テスト回路をさらに含む、請求項１に記載の磁界センサ。
8. 前記較正された磁界信号に応答して、前記外部磁界を示す前記磁界センサの出力信号を生成する、出力信号生成器をさらに含む、請求項１に記載の磁界センサ。
9. 前記較正回路が、感知温度に基づいて前記デジタル測定磁界信号の利得又はオフセットの少なくとも１つを調整するように構成された製造トリム回路を含む、請求項１に記載の磁界センサ。
10. 前記較正回路が、予め定められたスケールファクタに基づいて前記デジタル基準磁界信号の利得を調整するように構成された較正トリム回路を含む、請求項１に記載の磁界センサ。
11. 前記較正トリム回路が、感知温度に基づいて前記デジタル基準磁界信号の前記利得又はオフセットの少なくとも１つを調整するようにさらに構成された、請求項１０に記載の磁界センサ。
12. 前記除算器が、テイラー級数展開に基づいて前記較正された磁界信号を生成するように構成された乗算器を含む、請求項２に記載の磁界センサ。
13. 前記少なくとも２つの磁界センシング素子が、ホール効果素子、磁気抵抗素子又はその両方から選択される、請求項１に記載の磁界センサ。
14. 外部磁界に応答する測定磁界信号を生成し、基準磁界に応答する基準磁界信号を生成するように構成された、少なくとも１つの磁界センシング素子と、
    前記測定磁界信号を前記基準磁界信号によって除算して、較正された磁界信号を生成するように構成された、較正回路と
    を含む磁界センサ。
15. 前記少なくとも１つの磁界センシング素子に近接する基準コイルをさらに含み、前記基準コイルが、基準電流を伝送して前記基準磁界を発生させるように構成された、請求項１４に記載の磁界センサ。
16. 前記測定磁界信号に応答してデジタル測定磁界信号を生成し、前記基準磁界信号に応答してデジタル基準磁界信号を生成する、少なくとも１つのアナログ・デジタル変換器をさらに含み、前記較正回路が、前記デジタル測定磁界信号を前記デジタル基準磁界信号によって除算して、前記較正された磁界信号を生成するように構成された、請求項１４に記載の磁界センサ。
17. 前記少なくとも１つの磁界センシング素子が、第１の期間の間に前記測定磁界信号を生成するように構成され、第２の、オーバラップしていない期間の間に前記基準磁界信号を生成するように構成された、請求項１４に記載の磁界センサ。
18. 前記少なくとも１つの磁界センシング素子が、ホール効果素子を含む、請求項１４に記載の磁界センサ。
19. 前記少なくとも１つの磁界センシング素子が、磁気抵抗素子を含む、請求項１４に記載の磁界センサ。
20. 前記磁界センサにおけるエラーを検出するように構成されたビルトイン自己テスト回路をさらに含む、請求項１４に記載の磁界センサ。
21. 前記較正された磁界信号に応答して、前記外部磁界を表す前記磁界センサの出力信号を生成する、出力信号生成器をさらに含む、請求項１４に記載の磁界センサ。
22. 感知温度に基づいて前記デジタル測定磁界信号の利得又はオフセットの少なくとも１つを調整するように構成された製造トリム回路をさらに含む、請求項１６に記載の磁界センサ。
23. 予め定められたスケールファクタに基づいて前記デジタル基準磁界信号の利得を調整するように構成された較正トリム回路をさらに含む、請求項１６に記載の磁界センサ。
24. 前記較正トリム回路が、感知温度に基づいて前記デジタル基準磁界信号の前記利得又はオフセットの少なくとも１つを調整するようにさらに構成された、請求項２３に記載の磁界センサ。
25. 前記較正回路が、テイラー級数展開に基づいて前記較正された磁界信号を生成するように構成された乗算器を含む、請求項１４に記載の磁界センサ。
26. 感知磁界信号を較正するための方法であって、
    外部磁界に依存している振幅を有する測定磁界信号を生成するステップと、
    基準磁界に依存している振幅を有する基準磁界信号を生成するステップと、
    前記測定磁界信号をデジタル測定磁界信号に変換し、前記基準磁界信号をデジタル基準磁界信号に変換するステップと、
    較正された信号を生成するように前記デジタル測定磁界信号及び前記デジタル基準磁界信号を結合するステップと
    を含む方法。
27. 結合するステップが、較正された信号を生成するように前記デジタル測定磁界信号を前記デジタル基準磁界信号によって除算するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
28. 感知温度に基づいて、前記デジタル測定磁界信号の利得又はオフセットの少なくとも１つを調整するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
29. 予め定められたスケールファクタに基づいて、前記デジタル基準磁界信号の利得を調整するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
30. 調整するステップが、感知温度に基づいて、前記デジタル基準磁界信号の前記利得又はオフセットの少なくとも１つを調整するステップをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
31. 除算するステップが、テイラー級数展開に従って複数の項を乗算するステップを含む、請求項２７に記載の方法。
32. 前記測定磁界信号を生成するステップ又は前記基準磁界信号を生成するステップの少なくとも１つが、少なくとも１つのホール効果素子を使用するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
33. 前記測定磁界信号を生成するステップ又は前記基準磁界信号を生成するステップの少なくとも１つが、少なくとも１つの磁気抵抗素子を使用するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
34. ビルトイン自己テスト回路でエラーを検出するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
35. 感知磁界信号を較正するための方法であって、
    外部磁界に依存している振幅を有する測定磁界信号を生成するステップと、
    基準磁界に依存している振幅を有する基準磁界信号を生成するステップと、
    較正された信号を生成するように前記測定磁界信号を前記基準磁界信号によって除算するステップと
    を含む方法。
36. 前記測定磁界信号をデジタル測定磁界信号に変換するステップと、前記基準磁界信号をデジタル基準磁界信号に変換するステップとをさらに含み、除算するステップは、較正された信号を生成するように前記デジタル測定磁界信号を前記デジタル基準磁界信号によって除算するステップを含む、請求項３５に記載の方法。
37. 感知温度に基づいて、前記デジタル測定磁界信号の利得又はオフセットの少なくとも１つを調整するステップをさらに含む、請求項３５に記載の方法。
38. 予め定められたスケールファクタに基づいて、前記デジタル基準磁界信号の利得を調整するステップをさらに含む、請求項３５に記載の方法。
39. 調整するステップが、感知温度に基づいて、前記デジタル基準磁界信号の前記利得又はオフセットの少なくとも１つを調整するステップをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
40. 除算するステップが、テイラー級数展開に従って複数の項を乗算するステップを含む、請求項３５に記載の方法。
41. 前記測定磁界信号を生成するステップ又は前記基準磁界信号を生成するステップの少なくとも１つが、少なくとも１つのホール効果素子を使用するステップを含む、請求項３５に記載の方法。
42. 前記測定磁界信号を生成するステップ又は前記基準磁界信号を生成するステップの少なくとも１つが、少なくとも１つの磁気抵抗素子を使用するステップを含む、請求項３５に記載の方法。
43. ビルトイン自己テスト回路でエラーを検出するステップをさらに含む、請求項３５に記載の方法。

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