CN105556250A - 角方位传感器以及相应的方法和设备 - Google Patents

Abstract

用于感测产生磁场的磁体的角方位的传感器(100)，所述传感器包括感测单元(1)，感测单元(1)包括-多个磁场感测设备；-扫描电路，用于以给定时钟频率重复地、以预设次序顺序地探测至少两个所述磁场感测设备并且连结相应的被探测的磁场感测设备的输出信号，从而形成包含具有所述时钟频率的频率分量的模拟原始磁信号(5)；-参考信号(7)的参考输出端，该参考信号是不依赖于所述磁场的具有所述时钟频率的逻辑信号。所述传感器还包括-分别接收原始磁信号(5)和参考信号(7)的第一和第二信号处理单元(2，2’)，该第一和第二信号处理单元(2，2’)被相同地构造；和-相位检测单元(30)，其用于根据相位检测单元(30)得出的相位差输出表示与所述角方位相关的角的输出角信号(50)，相位检测单元(30)包括无模糊相位检测电路(3)，其具有用于接收所述第一和第二信号处理单元(2，2’)的相应的输出的两个输入端。

Description

角方位传感器以及相应的方法和设备

技术领域

本发明涉及感测磁场的角方位的领域。本发明尤其涉及传感器，其用于感测产生磁场的磁体的角方位，并且通过这种方式，也可以得到磁体的旋转速度或相关尺寸。本发明涉及根据权利要求的公开条款的方法和装置。相应的设备应用于许多领域，例如，在例如电机和汽车与飞机工业中的位置感测和旋转速度测量。

背景技术

在WO2008/145662A1中，介绍了用于测量平面内磁场方向的磁场传感器，其包括感测结构，该感测结构包括环形阱和沿环形阱彼此等间距布置的等尺寸的多个触点；以及电路，其包括与感测结构的触点关联的多个电子开关、用于控制电子开关的逻辑块、至少一个电流源、用于测量第一电压和第二电压之间的差的装置、提供用于控制逻辑块的控制信号并提供参考信号的时序电路。逻辑块适用于根据预定方案在控制信号的控制下闭合和断开电子开关，以使得多个触点中的预定数量的触点形成垂直的霍尔元件，该垂直的霍尔元件由至少一个电流源供应电流并且具有两个连接至用于测量的装置的触点，以及使得垂直的霍尔元件沿着环形阱按步移动。还提供了用于测量参考信号和电压测量部件的输出信号之间的相位位移的装置。

根据WO2009/1124969A1可知一种用于测量平面内磁场方向的磁场传感器，其包括两个可作为旋转的霍尔元件操作的感测结构。这两个霍尔元件沿相反的方向以离散步进旋转。这种磁场传感器可以用作用于测量流过导体的初级电流的电流传感器。

WO2012/151707公开了用于感测磁场的角方位的方法，包括：

a)提供一组N≥2个霍尔效应设备，每个霍尔效应设备具有检测方向并且包括两对连接器；

b)提供至少一个具有基本频率f＝1/Tf的带通滤波器；

c)提供至少一个在其输出端输出电流的电流源；

其中，将霍尔效应设备的两对连接器接线至所述电流源的输出端或者接线至所述带通滤波器的特定方式被称为“接线方案”；

d1)在持续0.5Tf的第一时间段期间以及以所述N个霍尔效应设备的特定次序，在持续时间ti的各个连续时间段期间将相应的接线方案Wi+应用于所述N个霍尔效应设备中的每一个；以及

d2)在持续0.5Tf的第一时间段之后的、持续0.5Tf的第二时间段期间，以及以所述N个霍尔效应设备的相同特定次序，在相同持续时间ti的各个连续时间段期间将相应的接线方案Wi-应用于所述N个霍尔效应设备中的每一个；

其中，所述接线方案Wi+中的每一个是相应的另一接线方案Wi-的正交且反向的接线方案；以及

e)响应于执行步骤d1)和d2)，从由所述带通滤波器输出的的信号得到指示所述角方位的输出信号；

其中i＝1,…,N。

发明内容

本发明的一个目的在于创建感测产生磁场的磁体的角方位的改进的方式。更具体地说，提供用于感测产生磁场的磁体的角方位的改进的方法并且提供用于感测产生磁场的磁体的角方位的相应的传感器及包含这样的传感器的集成电路。此外，还提供包含这样的传感器的设备或装置以及用于制造用于感测产生磁场的磁体的角方位的传感器的方法，以及信号处理单元在用于感测产生磁场的磁体的角方位的传感器中的用途。

本发明的另一目的是创建感测产生磁场的磁体的角方位的方法，其产生特别稳定的结果。

本发明的另一目的是提供确定此类角方位的方法，其对不期望的相位位移特别不敏感。

本发明的另一目的是提供确定此类角方位的方法，其对不期望的外部影响特别不敏感。

本发明的另一目的是提供确定此类角方位的方法，其对不期望的内部影响特别不敏感。

本发明的另一目的是提供确定此类角方位的方法，其能够明确地确定表示所述角方位的角。换句话说，所述角方位能够被确定以使得0°和360°之间的任一角能够被单一地(唯一地)确定。

本发明的另一目的是提供相对容易地实现的确定此类角方位的方法。

本发明的另一目的是提供产生特别精确的结果的确定此类角方位的方法。

本发明的另一目的是提供确定此类角方位的特别快的方法。

本发明的另一目的是提供具有良好的可制造性的传感器。

本发明的另一目的是提供改进的角位置传感器。

本发明的另一目的是提供改进的旋转编码器。

本发明的另一目的是提供改进的旋转速度传感器。

本发明的另一目的是提供改进的转数计。

本发明的另一目的是提供改进的电动机。

本发明的另一目的是创建在感测产生磁场的磁体的角方位中使用的改进的处理信号的方法。

本发明的另一目的是在用于感测产生磁场的磁体中的角方位的传感器中实施信号处理以使得传感器产生特别稳定的输出。

从下文的说明书和实施例呈现进一步的目的。

这些目的中的至少一个目的是至少部分地通过根据本专利权利要求所述的装置和方法实现的。

用于感测产生磁场的磁体的角方位的传感器，所述传感器包括感测单元，感测单元包括

—N≥2个磁场感测设备；

—扫描电路，用于(更特别地被构造和配置为)以频率f0重复地、以第一预设次序顺序地探测所述N个磁场感测设备中的至少两个磁场感测设备并且连结由相应的被探测的(或“被扫描的”)磁场感测设备针对所述磁场输出的信号，以便获取被称为第一原始磁信号的模拟信号，该模拟信号是包含具有所述频率f0的频率分量的信号；

—用于输出所述第一原始磁信号的至少第一磁信号输出端；以及

—用于输出参考信号的参考输出端，该参考信号是不依赖于所述磁场的、具有所述频率f0的逻辑信号；

所述传感器还包括

—第一信号处理单元和第二信号处理单元，它们被相同地构造，各自具有输入端和输出端；

—具有至少第一输入端和第二输入端的相位检测单元，用于得出输入到该相位检测单元的信号之间的相位差，以及用于根据所述相位差获取并输出表示与所述角方位相关的角的被称为输出角信号的信号，所述相位检测单元至少包括第一无模糊相位检测电路，第一无模糊相位检测电路具有两个分别与所述第一输入端和所述第二输入端相同的输入端；

其中

C1)所述第一信号处理单元的所述输入端耦合至所述第一磁信号输出端；

C2)所述第一信号处理单元的所述输出端耦合至所述相位检测单元的所述第一输入端；

C3)所述参考输出端耦合至所述相位检测单元的所述第二输入端；

C4)所述第二信号处理单元的所述输入端耦合至所述感测单元的输出端；

C5)所述第二信号处理单元的所述输出端耦合至所述相位检测单元的输入端。

如此，可以构造用于明确地感测整个360°场方位的传感器，此外，该传感器提供非常精确的输出(即，所述输出角信号对不期望的影响非常不敏感)。更特别地，可以获取两个分别经历可能发生在第一信号处理单元和第二信号处理单元中的相位偏移(不期望的相位偏移)的信号，尽管如此，由于使用参考信号，仍可以获得明确的结果。由于第一信号处理单元和第二信号处理单元的相似性(相同的构造)，这些(不期望的)相位偏移对于第一和第二信号处理单元(至少在很大程度上)是相等的。

基于这些信号形成差(特别是相位差)可能抵消相位偏移。消除了相位偏移，可以获取更稳定的传感器输出信号，实际上或者至少在很大程度上不依赖于内部效应(例如频率相关或电流相关效应)并且独立于第一和第二信号处理单元所受的外部影响(例如温度变化)。

可以通过不同的方法形成所述差。可以获取前述信号本身的相位差，即通过所述第一无模糊相位检测电路来获取。可替代地，两个信号中的每一个(分别与另一信号一起)被提供至相位检测单元的不同的无模糊相位检测电路，然后，从如此获得的相位差信号形成所述差，其特别地可以是数字信号，在这种情况下，可以使用数字加法或减法。

对于形成差，可替代地或另外地，也可以使用相位检测单元的第二无模糊相位检测电路确定所述相位偏移，并且使用所获得的信号作为闭环控制中的控制信号。更特别地，所述信号可以用于控制时钟发生器的频率，从该频率也能得出针对第一原始磁信号和针对参考信号的所述频率f0。

注意，措词“由相应的被探测的磁场感测设备‘针对’所述磁场输出的信号”可以被理解为“由相应的被探测的磁场感测设备输出的、‘作为该相应的被探测的磁场感测设备与所述磁场交互作用的结果’的信号”。

更具体地，所述第一原始磁信号可以为具有所述频率f0的周期信号-至少假设磁场保持不变。典型地，原始磁信号(第一或第二，参考下文)是阶梯信号。以及典型地，所述阶梯信号近似正弦形信号(至少假设在探测期间中磁场保持不变)。

注意，例如上述耦合C1至C5中的一些的耦合可以是至少部分相同的，例如，在一些实施例中，耦合C3和C4可以部分一致，例如耦合C4构成耦合C3的一部分。

还要注意，耦合(一般)不必是直接的，而是可以经由一个或多个单元实现，例如，在一些实施例中，耦合C3和/或耦合C4可以是例如经由衰减器的间接耦合。

相应地，根据该实施例，所述参考输出端可以直接或间接耦合至所述相位检测单元的所述第二输入端。特别地，间接耦合可以经由所述第二信号处理单元实现，参见下文。

所述信号处理单元可以特别地被构造和配置为从输入的模拟信号获取逻辑信号，以及更特别地从输入的周期模拟信号(例如第一原始磁信号或参考信号)获取在输入的周期模拟信号的每个零交点具有一个边沿的逻辑信号。

无模糊的相位检测电路被构造和配置为单一地(唯一地、明确地)确定两个输入信号的相位差，即，从0°到360°的整个范围内的相位差是可区分的，即，可以被唯一地识别。因此，无模糊相位检测电路的两个输入端不是等价的，即，互换输入信号通常产生不同的检测相位差，即，在另一情况下检测的相位差的负值。

通常，逻辑信号被输入至无模糊相位检测电路。

逻辑信号可以被限定为例如仅可以采用两个离散值的信号(或波形)。更特别地，逻辑信号的电压等于逻辑电平1或者逻辑电平零。

在一个实施例中，

—所述相位检测单元包括第三输入端和第四输入端；

—所述相位检测单元包括第二无模糊相位检测电路，所述第二无模糊相位检测电路具有两个分别与所述第三输入端和所述第四输入端相同的输入端；

—所述第二信号处理单元的所述输出端耦合至所述相位检测单元的所述第三输入端。

第一无模糊相位检测电路和第二无模糊相位检测电路可以被相同地构造或者可以被不同地构造。

具有第二无模糊相位检测电路提供了获取两个(通常不同的)相位差的可能性，一个通过第一无模糊相位检测电路获取而另一个通过第二无模糊相位检测电路获取。这可以补偿不期望的效应或漂移，尤其是补偿所述相位偏移，并因此获取高稳定的输出角信号。特别地，这些相位差中的一个可以用于建立对另一个的修正。可以采用多种方法这样做。

特别地，这可以例如通过形成两个相位差之间的和或差来实现。在这种情况下，规定第一和第二无模糊相位检测电路被相同地构造是可取的。

在涉及最后提到的实施例的一个实施例中，所述相位检测单元包括具有第一输入端和第二输入端的加法器或减法器，所述第一和第二无模糊相位检测电路各自具有用于输出表示输入至相应的无模糊相位检测电路的两个输入端的信号之间的相位差的相位差信号的输出端，其中

—所述第一无模糊相位检测电路的输出端耦合至所述数字加法器或减法器的所述第一输入端；以及

—所述第二无模糊相位检测电路的输出端耦合至所述数字加法器或减法器的所述第二输入端；

特别地，该相位差信号可以是数字信号。

特别地，该加法器或减法器可以是数字加法器或减法器。

因此，可以使第一信号处理单元的输出端耦合(特别地直接耦合)至第一无模糊相位检测电路的输入端(尤其是至所述第一输入端)以及使第二信号处理单元的输出端耦合(特别地直接耦合)至第二无模糊相位检测电路的输入端(尤其是至所述第三输入端)。相应地，需要选择另外的互连，其中存在多种可能性。注意，当与无模糊相位检测电路的输入端的连接被互换时，无模糊相位检测电路一般输出不同的相位差信号。更精确地，当与它们的输入端的连接被互换时，输出的符号发生改变。因此，并且因为可以在一侧的无模糊相位检测电路之一(或者两者)和另一侧的加法器或减法器之间互连一个或多个反相器(即，针对数字信号，用于改变符号的部件)，所以为了获取期望的输出角信号，可以选择加法器或减法器，以及可以选择提供互连的多种方法，以及可以不提供反相器或者提供一个或多个反相器。

可以例如从两个相位差信号来形成和或差，这两个相位差信号被期望是相同的，并因此除了第一相位差信号相比第二相位差信号以相反的方式经历了不期望的效应以外而名义上相同(可能除了符号)，或者可以从经历了不期望的效应的一个相位差信号和表示该不期望的效应本身(可能除了符号)的另一相位差信号来形成和或差。

加法器或减法器的输出端通常是相位检测单元的输出端。特别地，加法器或减法器所获取的和或差可以是输出角信号。

在涉及最后提到的实施例的一个实施例中，

I)所述参考输出端；或

II)所述第一信号处理单元的所述输出端；

耦合至所述相位检测单元的所述第四输入端和所述第二信号处理单元的所述输入端。

以及特别地，可以规定将所述第二信号处理单元的所述输入端经由衰减器耦合

—在情况I)，至所述参考输出端；以及

—在情况II)，至所述第一信号处理单元的所述输出端；

特别地，在情况I)，可以给第二无模糊相位检测电路(经由相位检测单元的第四输入端)直接提供参考信号以及(经由相位检测单元的第三输入端)直接提供基于参考信号、但是已在第二信号处理单元中处理过的信号。通常，参考信号可以在衰减器中被衰减，然后(衰减的)信号再到达第二信号处理单元。

特别地，在情况I)，第一无模糊相位检测电路可以确定参考信号和通过在第一信号处理单元中处理第一原始磁信号获取的信号之间的相位差。我们将把所述通过在第一信号处理单元中处理第一原始磁信号获取的信号，即从第一信号处理单元(当其被提供以第一原始磁信号时)输出的信号，称为“第一处理的磁信号”。相应地，由第一无模糊相位检测电路输出的相位差信号表示叠加了不可避免地发生的，尤其是在第一信号处理单元中并且由于第一信号处理单元不可避免地发生的相位偏移的期望信号(可能除了符号)。第二无模糊相位检测电路确定参考信号和通过在第二信号处理单元中处理参考信号获取的信号之间的相位差。相应地，由第二无模糊相位检测电路输出的相位差信号表示不可避免地发生的，特别是在第二信号处理单元中且由于第二信号处理单元不可避免地发生的相位偏移。适当地形成由第一无模糊相位检测电路输出的相位差信号与由第二无模糊相位检测电路输出的相位差信号的和或差将导致该(不期望的)相位偏移的消除(因为第一和第二信号处理单元被相同地构造)并因此允许具有至少在很大程度上不依赖于所述相位偏移并因此非常稳定和精确的输出角信号。在这种情况下，该输出角信号通常表示所探寻的角方位(忽略符号)。

在情况II)，特别地，可以给第二无模糊相位检测电路(经由相位检测单元的第四输入端)直接提供从第一信号处理单元输出的信号(即第一处理的磁信号)以及(经由相位检测单元的第三输入端)直接提供基于所述第一处理的磁信号但是已经在第二信号处理单元中处理的信号。通常，第一处理的磁信号可以在衰减器中被衰减，然后(衰减的)信号到达第二信号处理单元。

特别地，在情况II)，第一无模糊相位检测电路可以确定参考信号和第一处理的磁信号之间的相位差。相应地，由第一无模糊相位检测电路输出的相位差信号表示叠加了不可避免地发生的(特别是在第一信号处理单元中并且由于第一信号处理单元不可避免地发生的)相位偏移的期望的信号(可能除了符号)。并且第二无模糊相位检测电路确定第一处理的磁信号和通过在第二信号处理单元中处理第一处理的磁信号所获取的信号之间的相位差。相应地，由第二无模糊相位检测电路输出的相位差信号表示不可避免地发生的，特别是在第二信号处理单元中并且由于第二信号处理单元不可避免地发生的相位偏移。适当地形成第一无模糊相位检测电路输出的相位差信号与第二无模糊相位检测电路输出的相位差信号的和或差将导致该(不期望的)相位偏移的消除(因为第一和第二信号处理单元被相同地构造)并因此允许具有至少在很大程度上不依赖于所述相位偏移并因此非常稳定和精确的输出角信号。在这种情况下，该输出角信号通常表示所探寻的角方位(忽略符号)。

如上所述，相位差信号的和或差也可以从两个相位差信号形成，除了第一相位差信号相对于第二相位差如何经历不期望的效应相反地经历该不期望的效应以外，这两个相位差信号名义上相同(可能除了符号)。实际上相当于，可以说相位差信号的和或差也可以从两个名义上相反(可能除了符号)的相位差信号形成，然而其中，第一相位差信号以与第二相位差信号经历不期望的效应的方式相同的方式(具有相同的符号)经历该不期望的效应。

这可以通过提供两个原始磁信号来实现，即除了所述第一原始磁信号之外还有第二原始磁信号。以这种方式生成这些第一和第二原始磁信号使得它们(被期望是并因此名义地)彼此互补并且在第一信号处理单元中处理第一个信号及在第二信号处理单元中处理第二个信号可以通过根据它们适当地形成差(或和，这取决于接线和可能存在的反相器；参见上文)来抵消相位偏移(特别是发生在信号处理单元中并由于信号处理单元发生的相位偏移)。其中，彼此互补的两个原始磁信号意味着一个信号的相位是360°减去另一个信号的相位，即，意味着两个信号具有相反的相位。产生两个这种反相的信号可以例如通过针对同一组磁场感测设备的探测提供两个相反的次序来实现。

在涉及之前最后提到的实施例的一个实施例中，所述扫描电路还被构造和配置为以所述频率f0重复地、以第二预设次序顺序地探测所述N个磁场感测设备中的至少两个磁场感测设备并且连结由相应的被探测的磁场感测设备针对所述磁场输出的信号，以便获取被称为第二原始磁信号的模拟信号，该模拟信号为包含频率为f0的频率分量的信号，以及其中，所述感测单元包括用于输出所述第二原始磁信号的第二磁信号输出端，以及其中

C1’)所述第二磁信号输出端耦合至所述第二信号处理单元的所述输入端；以及

C3’)所述参考输出端耦合至所述相位检测单元的所述第四输入端。

如此，传感器可以是非常对称的。然而，扫描电路可能需要比其他实施例中更复杂。

在这种实施例中，特别地，可以给第二无模糊相位检测电路(经由相位检测单元的第四输入端)直接提供参考信号以及(经由相位检测单元的第三输入端)直接提供通过在第二信号处理单元中处理第二原始磁信号获取的信号。我们可以将通过在第二信号处理单元中处理第二原始磁信号所获取的所述信号，即从第二信号处理单元(当其被提供第二原始磁信号时)输出的信号，称为“第二处理的磁信号”。

仅仅作为重复，耦合(例如C1’)、C3’))可以是直接的，但是另一方面，也可以经由一个或多个单元来实现。

特别地，在这样的实施例中，第一无模糊相位检测电路可以确定参考信号和第一处理的磁信号之间的相位差。相应地，由第一无模糊相位检测电路输出的相位差信号表示被不可避免地发生的，特别地在第一信号处理单元中并且由于第一信号处理单元不可避免地发生的相位偏移叠加的期望的信号(可能除了符号)。而第二无模糊相位检测电路确定参考信号和第二处理的磁信号之间的相位差。相应地，由第二无模糊相位检测电路输出的相位差信号表示被不可避免地发生的，特别是在第一信号处理单元中并且由于第一信号处理单元不可避免地发生的相位偏移叠加的期望的信号(可能除了符号)，其中，源于原始磁信号(以及由此源于磁场感测设备并由此源于磁场)的、由第一和第二无模糊相位检测电路输出的信号的成分(contribution)是相反的，然而，(不期望的)相位偏移的成分是大致相同的；或者反之亦然(这取决于接线和可能存在的反相器)：磁场相关的成分是大致相同的而相位偏移的成分是相反的。适当地形成由第一无模糊相位检测电路输出的相位差信号与由第二无模糊相位检测电路输出的相位差信号的和或差会导致该(不期望的)相位偏移的消除(因为第一和第二信号处理单元被相同地构造)并因此允许具有至少在很大程度上不依赖于所述相位偏移并因此非常稳定和精确的输出角信号。在这种情况下，该输出角信号通常表示所探寻的角方位的两倍(忽略符号)。

更具体地，所述第二原始磁信号可以是具有所述频率f0的周期信号-至少假设磁场保持不变。

以所述第二预设次序探测的所述N个磁场感测设备中的至少两个设备可以与以所述第一预设次序探测的所述N个磁场感测设备中的至少两个设备相同或不同，或者它们的一部分相同而另一部分不同。

可以规定所述第一和第二预设次序是彼此不同的，然而，第一和第二预设次序可以是相同的-特别是在仅具有两个磁场感测设备(N＝2)的情况下。在以所述第一预设次序探测的磁场感测设备和以所述第二预设次序探测的所述磁场感测设备是不同的的情况下，规定预设次序相等或相同甚至可能是没有意义的。

以所述第一预设次序的所述探测通常与以所述第二预设次序的探测同时发生。

一般来说，通常，所述磁场感测设备的每一个具有检测方向，以及一般地，所述检测方向通常限定感测单元的感测平面。

在另一可能的配置中，可以通过对所述N个磁场感测设备中的至少两个设备的所述探测来探测所述磁场在感测单元的感测平面内的不同矢量分量。在那种情况下，特别地可以规定：在所述第一预设次序(以及由此的第一原始磁信号)的情况下，所探测的磁场分量描绘绕垂直于所述感测平面的轴在第一方向的旋转，然而，在所述第二预设次序(以及由此的第二原始磁信号)的情况下，所探测的磁场分量描绘绕所述轴在第二方向的旋转，其中，所述第一和第二方向是相反的。

在这种配置中，相应的磁场感测设备的至少两个检测方向通常位于一共同平面内；并且在这种情况下，该共同平面是感测单元的感测平面。

特别地，通过对所述N个磁场感测设备中的至少两个设备的所述探测可以在空间的不同位置(即不同的空间位置)探测磁场的一个分量。在这种情况下，特别地可以规定：在所述第一预设次序(以及由此的第一原始磁信号)的情况下，探测到磁场分量的位置描绘绕垂直于所述感测平面的轴在第一方向的旋转，然而，在所述第二预设次序(以及由此第二原始磁信号)的情况下，所探测的磁场分量描绘绕所述轴在第二方向的旋转，其中所述第一和第二方向相反。

在这种情况下，磁场感测设备的相应的检测方向通常沿轴(共同轴)对齐，并且感测平面是垂直于所述轴的平面。

如上所述，还存在使用(由其中一个无模糊相位检测电路输出的)其中一个相位差建立对(由另一个无模糊相位检测电路输出的)另一个相位差的修正的其他方法。作为对于形成相位差的差的替代或补充，也可以使用相位检测单元的第二无模糊相位检测电路确定所述(不期望的)相位偏移，以及将如此获得的信号用作闭环控制的控制信号。更特别地，所述信号可以用于控制时钟发生器的频率，从该频率也可以得出用于第一原始磁信号和用于参考信号的所述频率f0。

在涉及首先提到的(引入第二无模糊相位检测电路的)实施例的一个实施例中，所述感测单元包括用于接收时钟信号的输入端，以及所述相位检测电路包括用于产生并在其输出端输出被称为控制信号的信号的积分单元，该控制信号适合于控制时钟发生器的时钟信号的频率。所述积分单元包括积分器，以及所述第二无模糊相位检测电路的输出端耦合至所述积分单元的输入端。

所述感测单元通常被构造为例如通过分频从所述时钟信号得出所述参考信号。特别地，时钟的频率fc(“时钟频率”)可以是f0的2ⁿ倍，n是2和32之间的整数，更典型地为4和16之间的整数。至少，fc和f0通常彼此成比例。

控制信号可以用于特别地以闭环方式控制时钟信号的频率，并且可以从时钟信号得出所述频率f0(其支配对磁场感测设备的探测)，以使得最终可以控制频率f0。

提供时钟发生器以产生时钟频率为fc的时钟信号。时钟信号是周期逻辑信号，典型地每个周期具有一个上升边沿和一个下降边沿。

逻辑信号可以被限定为例如仅可以采用两个离散值的信号(或波形)。更特别地，逻辑信号的电压可以等于逻辑电平1或等于逻辑电平零。

源于信号处理单元的相位偏移通常表现出频率相关性。在信号处理单元包括滤波器的情况下尤其明显和显著；但是，例如任何普通的放大器也显示频率相关性。为了使由第一信号处理单元产生的(不期望的)相位偏移保持恒定，可以利用这种频率相关性。可以说时钟频率fc可以用于控制相位偏移。更特别地，通过合适地选择时钟频率，可以大大减小或补偿相位偏移的时间变化。这可以通过(经由积分单元)将第二无模糊相位检测电路的输出提供给时钟发生器的控制输入端来实现。变化的fc导致变化的f0，该变化的f0使(不期望的)相位偏移发生改变。在闭环控制中，与相位偏移有关的信号可以用于控制fc并因此将相位偏移保持恒定-这导致了稳定的输出角信号。

所述积分器(或积分单元)使得能够将时间常数插入(至控制环中)，其可能是有用的因为引起(不期望的)相位偏移的效应通常比1/f0慢很多。特别地，可以提供所述积分单元以接收信号(特别地为数字信号)并输出对应于输入信号在时间段上的积分的信号(特别地为模拟信号)。积分器(或积分单元)的该时间段是设计中的问题。通常，它为1/f0的至少5倍，特别地至少10倍，或者甚至至少50倍。

特别地，输出信号(控制信号)可以是模拟信号，尤其是在时钟发生器是电压控制振荡器(VCO)的情况下；但是输出信号也可以是数字信号。特别地，积分器可以是数字积分器，特别地是在由第二无模糊相位检测电路输出的相位差信号是数字信号的情况下。在积分器输出的信号是数字信号的情况下，积分单元可以包含数模转换器以获取积分单元的模拟输出信号。

很容易理解，如果需要，在积分单元的输入端和积分器的输入端之间以及/或者在积分单元的输出端和积分器的输出端之间，可以提供数模转换器或模数转换器。

注意，可以提供与传感器分开的所述时钟发生器，即，在传感器外部的时钟发生器。然而，传感器本身也可以包括时钟发生器。

并且时钟发生器可以例如是电压控制振荡器。

在涉及最后提到的实施例的一个实施例中，所述传感器包括用于产生并在其输出端输出频率为fc的时钟信号的时钟发生器，所述时钟发生器具有用于设置所述频率fc的控制输入端，所述感测单元的所述输入端耦合至所述时钟发生器的所述输出端，以及其中，所述积分单元的所述输出端耦合至所述时钟发生器的所述控制输入端。

特别地，传感器内部的时钟发生器可以在同一个半导体芯片中实现，在该半导体芯片中可以实现传感器的一个或多个另外的组成部分。特别地，可以特别地使用CMOS工艺在单个芯片(例如硅芯片)上实现整个传感器(包括时钟发生器)。

在涉及最后提到的两个实施例中的一个或两个的一个实施例中，

i)所述参考输出端；或

ii)所述第一信号处理单元的所述输出端；

被耦合至所述相位检测单元的所述第四输入端和所述第二信号处理单元的所述输入端。

以及特别地，可以将所述第二信号处理单元的所述输入端经由衰减器耦合

—在情况i)，至所述参考输出端；以及

—在情况ii)，至所述第一信号处理单元的所述输出端；

在两种情况下，第二无模糊相位检测电路和所述积分单元一起可以产生与(不期望的)相位偏移有关的信号，其可以用于选择(或调节)频率fc。

第一信号处理单元引起的(不期望的)相位偏移的消除也可以以特别简单的方式实现。可以通过如下考虑该方式：在例如“情况I)”的一个实施例中修改与两个无模糊相位检测电路的输入端的接线，参考上文。重新接线会致使两个无模糊相位检测电路之一变成多余的，因为在相应的(通常第二)无模糊相位检测电路的两个输入端会存在相同的信号。

因此，在对应的实施例中，

—所述参考输出端耦合至所述第二信号处理单元的所述输入端；以及

—所述第二信号处理单元的所述输出端耦合至所述相位检测单元的所述第二输入端；

通常，参考信号可以在衰减器中被衰减，然后(衰减的)信号到达第二信号处理单元。如此，在第二信号处理单元中，(可能衰减的)参考信号经历相位偏移。由于第一和第二信号处理单元的相同构造，(可能衰减的)参考信号所经历的相位偏移与第一原始磁信号所经历的相位偏移至少大致相同。相应地，两个相位偏移在相位检测单元中(更精确地在第一无模糊相位检测电路中)至少彼此大致抵消，以使得获取至少在很大程度上不依赖于所述相位偏移并因此非常稳定和精确的输出角信号。在这种情况下，该输出角信号通常表示所探寻的角方位(忽略符号)。

在这种情况下，相位检测电路大体上由第一无模糊相位检测电路组成。

在可与一个或多个前述实施例结合的一个实施例中，所述第一信号处理单元包括滤波器、放大器、比较器中的至少一个。

特别地，第一信号处理单元包括放大器、滤波器和比较器。更特别地，第一信号处理单元大体上由滤波器、放大器和比较器组成。

放大器通常被提供用于放大通常较弱的原始磁信号。

更一般地，通常也被认为是滤波-或-谐振单元的滤波器被提供以用于从阶梯形信号获取至少大致正弦形信号。特别地，它可以是带通滤波器，该带通滤波器的中心频率通常在f0加-减20％的范围内，或者甚至是在f0加-减10％的范围内。包括滤波器的信号处理单元特别易于产生明显的相位偏移。与所述扫描电路一起使用的信号处理单元通常自信号处理单元中的滤波-或-谐振单元受益很多。

比较器使得能够以非常简单的方式从输入的模拟信号获取逻辑信号。可替代地，也可以使用能够将模拟信号转换成逻辑信号的另一部件。

由于第一和第二信号处理单元的相同的构造，上述情况也适用于第二信号处理单元。

在可与一个或多个前述实施例结合的一个实施例中，实施以所述第一预设次序探测所述N个磁场感测设备中的至少两个设备以使得重复地进行如下，

X)探测所述磁场在所述感测平面内的不同矢量分量；

Y)在所述感测平面内的不同位置，探测所述磁场的垂直于所述感测平面的相应的矢量分量。

相同的情况也适用于以所述第二预设次序的探测。

关于情况X)，所述不同矢量分量通常是平行于相应的磁场感测设备的检测方向的那些分量。

关于情况Y)，所述不同位置通常是相应的磁场感测设备所处的那些位置。

在可与一个或多个前述实施例结合的一个实施例中，所述磁场感测设备是霍尔效应设备。在霍尔效应设备的情况下，每个磁场感测设备(即每个霍尔效应设备)包括第一对连接器和第二对连接器，并且在存在所述磁场时，所述第一对连接器之间的电流(“偏置电流”)的流动使得能够获得所述磁场引起的第二对连接器之间的霍尔电压，除非所述磁场沿磁场感测设备(霍尔效应设备)的检测方向的磁场分量为零。

在可与一个或多个前述实施例(除了最后提及的实施例)结合的一个实施例中，所述磁场感测设备是磁阻效应设备(MR设备)。特别地，它们可以是巨磁阻效应设备(GMR设备)或各向异性磁阻效应设备(AMR设备)。

在可与一个或多个前述实施例结合的一个实施例中，所述感测单元被构造为在所述顺序地探测所述磁场感测设备期间给所述磁场感测设备施加偏置信号，其中对于每个被探测的磁场感测设备，所施加的偏置信号在探测相应的磁场感测设备期间是恒定的。

特别地，所述偏置信号可以是偏置电流。

相应地，可以提供矩形电流脉冲作为用于偏置磁场感测设备的偏置信号，从而允许磁场感测设备产生依赖于当前磁场的信号。原始磁信号(第一或者，如果适用的话，第二)可以被理解为一系列如此产生的依赖于当前磁场的信号。

时钟信号通常提供用于探测(或扫描)该N个磁场感测设备的基础。通常，感测单元包括分频器，时钟信号的频率通常是频率f0的整数倍，例如f0的2ⁿ倍，例如，n＝4或8或10或12，n典型地指示输出角信号的比特分辨率。

一般，所述时钟信号也被提供至相位检测单元，更特别地被提供至所述第一无模糊相位检测电路，以及通常被提供至包含在相位检测单元中的每一个无模糊相位检测电路。

在可与一个或多个之前建议的实施例结合的一个实施例中，每一个所述无模糊相位检测电路包括锁存器和计数器，以及更特别地大致由锁存器和计数器组成。这是实现无模糊相位检测电路，特别是输出数字信号的无模糊相位检测电路的非常简单的方式。另外，这种无模糊相位检测电路非常快地响应于输入信号(处理的磁信号)。特别地，所述锁存器是置位-复位锁存器(SR锁存器)。

由相位检测单元输出的输出角信号通常与指示(或表示)角方位的角成比例，或者至少经由线性函数与其相关，并且它们特别地不与所述角的三角函数(例如所述角的正切)成比例。

关于感测单元的设计和构造的可能的细节参见现有技术。例如在上述WO2008/145662A1和WO2012/151707A1以及2012年9月7日提交的案号1636/12的瑞士专利中详细描述了合适的可能性。因此，将这些专利申请通过引用包含在本专利申请中。

所述第一(以及所述第二)原始磁信号是包含频率为f0的频率分量的模拟信号，其中，频率为f0的频率分量的相位与表示所述角方位(至少当忽略不期望的相位偏移时)的角成比例。

一种包括根据本发明的传感器的集成电路。

可以在一块半导体材料(例如硅)上制作完整的传感器。特别地，可以分别以CMOS技术和使用CMOS工艺制作传感器。

集成电路的特征与对应传感器的特征相对应，反之亦然。相应的效果和优势也彼此对应。

一种包括根据本发明的传感器或根据本发明的集成电路的设备或装置。

在一个实施例中，所述设备或装置是如下至少之一

—角位置传感器；

—旋转编码器；

—旋转速度传感器；

—转数计；

—电动机。

设备或装置的特征与对应传感器的特征相对应，反之亦然。相应的效果和优势也彼此对应。

用于感测产生磁场的磁体的角方位的方法包括如下步骤

a)提供包括N≥2个磁场感测设备的感测单元；

b)以频率f0重复地以第一预设次序顺序地探测所述N个磁场感测设备中的至少两个磁场感测设备；

c)连结由相应的被探测的磁场感测设备针对所述磁场输出的信号，以便获取被称为第一原始磁信号的模拟信号，该模拟信号是包含频率为f0的频率分量的信号；

d)输出所述第一原始磁信号；以及

e)输出参考信号，所述参考信号是不依赖于所述磁场的、频率为f0的逻辑信号；

f)提供被相同地构造并且各自都具有输入端和输出端的第一信号处理单元和第二信号处理单元；

g)提供至少具有第一输入端和第二输入端的相位检测单元，用于得出输入所述相位检测单元的信号之间的相位差，以及用于根据所述相位差获取并输出表示与所述角方位相关的角的、被称为输出角信号的信号，所述相位检测单元至少包括第一无模糊相位检测电路，第一无模糊相位检测电路具有两个分别与所述第一输入端

和第二输入端相同的输入端；

所述方法还包括如下步骤

m)在所述第一信号处理单元中处理所述第一磁信号以获取被称为第一处理的磁信号的信号；

n)将所述第一处理的磁信号提供至所述相位检测单元的所述第一输入端；

o)提供所述参考输出端和所述相位检测单元的所述第二输入端之间的互连；

p)提供所述第二信号处理单元的所述输入端和所述感测单元的输出端之间的互连；

q)提供所述第二信号处理单元的所述输出端和所述相位检测单元的输入端之间的互连。

感测方法的特征与对应传感器的特征相对应，反之亦然。相应的效果和优势也彼此对应。

例如，步骤o)、p)、q)中所提到的所述互连中的任一个可以是直接的或间接的，并且它们中的一些可以构成另一些的一部分。

该方法(以及传感器同样也)可具有多种应用并因此可用于多种目的，例如，用于如下至少之一

—确定包括所述磁体的可旋转主体的角位置；

—确定包括所述磁体的旋转主体的旋转速度；

—确定包括所述磁体的旋转主体的旋转速度的改变；

—确定可旋转主体从时间的初始点开始发生的转数。

用于制作用于感测产生磁场的磁体的角方位的传感器的方法包括在单块半导体材料中制作感测单元，感测单元包括

—N≥2个磁场感测设备；

—扫描电路，用于(更特别地被构造和配置为)以频率f0重复地、以第一预设次序顺序地探测所述N个磁场感测设备中的至少两个磁场感测设备并且连结由相应的被探测的磁场感测设备针对所述磁场输出的信号，以便获取被称为第一原始磁信号的模拟信号，该模拟信号是包含频率为f0的频率分量的信号；

—用于输出所述第一原始磁信号的至少第一磁信号输出端；以及

—用于输出参考信号的参考输出端，参考信号是不依赖于所述磁场的、频率为f0的逻辑信号；

所述传感器还包括

—第一信号处理单元和第二信号处理单元，它们被相同地构造，各自都具有输入端和输出端；

—至少具有第一输入端和第二输入端的相位检测单元，用于得出输入所述相位检测单元的信号之间的相位差，以及用于根据所述相位差获取并输出表示与所述角方位相关的角的、被称为输出角信号的信号，所述相位检测单元至少包括第一无模糊相位检测电路，第一无模糊相位检测电路具有两个分别与所述第一输入端和第二输入端相同的输入端；

其中

C1)所述第一信号处理单元的所述输入端耦合至所述第一磁信号输出端；

C2)所述第一信号处理单元的所述输出端耦合至所述相位检测单元的所述第一输入端；

C3)所述参考输出端耦合至所述相位检测单元的所述第二输入端；

C4)所述第二信号处理单元的所述输入端耦合至所述感测单元的输出端；

C5)所述第二信号处理单元的所述输出端耦合至所述相位检测单元的输入端。

如上面已经解释的，这些耦合中的一些可以(部分地)一致，并且这些耦合中的一些可以是间接的。

该制作方法的特征与对应传感器的特征相对应，反之亦然。相应的效果和优势也彼此对应。

根据本发明的用途是第二信号处理单元在用于感测产生磁场的磁体的角方位的传感器中的用途，其用于补偿在与所述第二信号处理单元相同地构造的第一信号处理单元中发生的(不期望的)相位偏移。特别地，由所述第一信号处理单元输出的信号和由所述第二信号处理单元输出的信号被提供至相位检测单元，用于得出输入所述相位检测单元的信号之间的相位差，以及更特别地，其中，将不依赖于所述磁场的参考信号提供至所述相位检测单元。

本发明还包含具有与对应传感器的特征相对应的特征的用途，反之亦然。相应的效果和优势也彼此对应。

自从属权利要求和附图呈现进一步的实施例和优势。

附图说明

下面，通过示例和所包含的附图更详细地描述本发明。附图示意性地示出：

图1现有技术已知的传感器的示意框图；

图2根据第一实施例的传感器的示意框图；

图3根据第二实施例的传感器的示意框图；

图4根据第三实施例的传感器的示意框图；

图5根据第四实施例的传感器的示意框图；

图6根据第五实施例的传感器的示意框图；

图7根据第六实施例的传感器的示意框图；

图8传感器的示意框图；

图9无模糊相位检测电路的示意框图；

图10信号处理单元的示意框图。

具体实施方式

所描述的实施例仅作为示例并且不应当限制本发明。

在附图中，用比表示逻辑信号或数字信号的线更细的线表示模拟信号，其中，这种分配应被理解为一种可能的选择。

本发明的一个目的是改进基于相位检测方法的磁方位传感器。在基于相位检测的传感器中，产生具有与待测量的角度相关的或者表示待测量的角度的相位的波形。在这种传感器中，可以用直接的方法获取数值：其基本上足够提供用于测量时间的时钟和用于获取以数值(通常为数字)形式的所探寻的角的计数器。这可以使得其他磁方位传感器所必需的一系列电压水平的转换和ATAN(反正切)函数的计算变得多余。

然而，由于关于待确定的物理量(角度)的信息包含在信号的相位中，所以在信号调节过程中发生的任何相位位移都可能引起误差。

建议这样的架构和配置：允许稳定传感器中的相位位移，尤其在信号调节过程中，使得相位位移很大程度上不受外界条件的影响并且也不受不期望的内部效应的影响。

首先将介绍具有非常简单的架构的现有技术的传感器。

图1示出从现有技术已知的传感器100的示意框图。传感器100是用于感测产生磁场的磁体的角方位的传感器。其包括感测单元1、信号处理单元2、和包括无模糊相位检测电路3(或者由其组成)的相位检测单元30。

感测单元1接收(频率为fc的)时钟信号4并且除了输出频率为f0的参考信号7之外，还输出原始磁信号5，其是具有与所探寻的角相关的相位的模拟信号。为了完成这项任务，感测单元1包括多个例如霍尔效应设备的磁场感测设备、和用于重复地探测或扫描磁场感测设备的电路(也被称为扫描电路)。连结所探测的磁场感测设备输出的信号产生所述原始磁信号5，其通常表示与频率为f0的正弦形波近似的阶梯波形，其中，时钟频率fc是频率f0的整数倍，以及其中，1/f0是用于探测磁场感测设备的周期时间。从多个现有技术的文件可知实现这样的扫描电路的可能性，参见，例如上述的公开文本WO2008/145662A1和WO2012/151707A1。

在信号处理单元2中调节原始磁信号，从而生成处理的磁信号6，处理的磁信号6是这样一种逻辑信号，其上升边沿或下降边沿的相位与所探寻的角成比例。

处理的磁信号6被提供至相位检测单元30，更为具体地是被提供至其第一输入端(以及被提供至无模糊相位检测电路3)。相位检测单元30的第二输入端被提供以参考信号7，参考信号7由感测单元1输出并构成独立于磁场的逻辑周期信号。作为逻辑周期信号，参考信号7仅采用表示逻辑1的电压和表示逻辑0的电压。由无模糊相位检测电路3输出的相位差信号8以及由此通过相位检测单元30输出的信号指示并通常表示所探寻的角。因此它与传感器100的输出角信号50相同。输出角信号50因此通常是数字形式的所探寻的角，尤其是用一系列比特编码的所探寻的角。

参考信号7和无模糊相位检测电路3的提供允许区分0°和360°之间的所有角度。换句话说，所确定的角度没有任何模糊性。设想单元3是例如XOR，或者其他非-无模糊相位检测电路，那么就无法将0°和180°之间的角度与180°和360°之间的角度相区分，因此关于描述所探寻的磁场的角方位的实际角度，留下相当大的不确定性。

从上述可以清楚的看出，造成处理的磁信号6的不期望的位移或调制的任何影响，特别是在信号处理单元2中产生的，将会降低所输出的角度的精确度。发明人意识到该问题并且发现以更加稳定和更加精确的方式获取所探寻的角的方法。可能依赖于温度或者依赖于频率或者源于老化过程的输出信号的漂移会引起不期望的相位偏移，通过根据本发明的实施例，可以在很大程度上补偿这种相位偏移。

在下文描述的所有实施例的情况下，除了第一信号处理单元2之外，还提供了被构造为(至少基本上)与第一信号处理单元2一致的第二信号处理单元2’，以便生成如下信号：该信号所经历的相位偏移与(第一)原始磁信号成为(第一)处理的磁信号时所经历的相位偏移至少基本上相同。接着，可以将这些信号用于确定和(通过减法)去除(不期望的)相位偏移，用于确定(不期望的)相位偏移并使用其控制频率fc以补偿不期望的相位偏移，或者用于形成第一处理的磁信号和在第二信号处理单元内处理的信号之间的相位差，或者用于产生与第一处理的磁信号互补的磁信号，但该磁信号经历与第一处理的磁信号所经历的相位偏移至少基本上相同的相位偏移。

因为如下实施例中的一些部件可以与结合图1所描述的那些部件相似或甚至完全相同，所以不必重复描述。

在第一实施例中，如图2所示，第一原始磁信号5经由所述第一信号处理单元2被提供至无模糊相位检测电路3的第一输入端。所述参考信号7经由衰减器13和所述第二信号处理单元被提供至所述无模糊相位检测电路3的第二输入端。

相应地，原始磁信号5被处理以获取处理的磁信号6。因此，处理的磁信号6的相位由与磁场相关的一部分和与磁场无关的另一部分((不期望的)相位偏移)组成。

参考信号7被衰减器13衰减之后在第二信号处理单元2’中进行处理，以使得它们经历与处理的磁信号6所经历的(不期望的)相位偏移至少大致相同的(不期望的)相位偏移。

因此，处理的磁信号6和处理的参考信号7’被提供至无模糊相位检测电路3，以使得在无模糊相位检测单元30中，两个输入端存在的(不期望的)相位偏移至少几乎相互抵消，并且获得精确和稳定的输出角信号。

在其他描述的实施例中也是这种情况，感测单元1被提供(频率为fc的)时钟信号4，从时钟信号4获取频率为f0的参考信号7。

因此，第一实施例可以采用用于感测产生磁场的磁体的角方位的传感器100来实现，其中，传感器100包括感测单元1，感测单元1包括

—N≥2个磁场感测设备；

—扫描电路，用于以频率f0重复地、按第一预设次序顺序地探测所述N个磁场感测设备中的至少两个磁场感测设备并且连结相应的被探测的磁场感测设备针对所述磁场输出的信号，以获取被称为第一原始磁信号5的模拟信号，该模拟信号为包含频率为f0的频率分量的信号；

—用于输出所述第一原始磁信号5的至少第一磁信号输出端；以及

—用于输出参考信号7的参考输出端，参考信号7是不依赖于所述磁场的、频率为f0的逻辑信号；

其中，所述传感器100还包括

—第一信号处理单元2和第二信号处理单元2’，它们被相同地构造，都具有输入端和输出端；

—至少具有第一输入端和第二输入端的相位检测单元30，用于得出输入到相位检测单元30的信号之间的相位差，以及根据所述相位差获取并输出表示与所述角方位相关的角的、被称为输出角信号50的信号，所述相位检测单元至少包括第一无模糊相位检测电路3，第一无模糊相位检测电路3具有两个分别与所述第一输入端和第二输入端相同的输入端；

其中

C1a)所述第一信号处理单元2的所述输入端耦合至所述第一磁信号输出端；

C1b)所述第一信号处理单元2的所述输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第一输入端；

C1c)所述参考输出端耦合至所述第二信号处理单元2’的所述输入端；

C1d)所述第二信号处理单元2’的所述输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第二输入端。

以及特别地，传感器100可以包括衰减器13，其中，耦合C1c)被如下耦合代替

C1c’)所述参考输出端经由所述衰减器13耦合至所述第二信号处理单元2’的所述输入端。

其中，特别地，所述耦合(C1a)、C1b)、C1c)、C1c’)、C1d))中的任何一个可以是直接耦合或者至少是在耦合的元件之间没有耦合部件的耦合，耦合的元件之间的部件会明显地改变模拟信号的相位或数字信号的值或者将模拟信号转换为数字信号或者相反。更特别地，在耦合的元件之间可以不耦合电气或电子部件(有源或无源的)(当然，其中，存在提供这种耦合的元件，例如电路通道或导体引线)。

在第二实施例中，如图3所示，相位检测单元30包括两个无模糊相位检测电路3、3’。第一原始磁信号5经由所述第一信号处理单元2被提供至无模糊相位检测电路3的第一输入端。参考信号7被提供至所述无模糊相位检测电路3的第二输入端。

相应地，处理原始磁信号5以便获取处理的磁信号6。因此，处理的磁信号6的相位由与磁场有关的一部分和与磁场无关的另一部分((不期望的)相位偏移)组成。

参考信号7被提供至无模糊相位检测电路3而不会(或者至少基本上不会)带来相位偏移。参考信号7与磁场无关。

因此，在无模糊相位检测电路3中，获取相位差信号8，其由期望的与磁场有关的相位位移和(不期望的)相位偏移组成。

然而，参考信号7还被提供至无模糊相位检测电路3’的输入端而不会(或者至少基本上不会)带来相位偏移。

另外，参考信号7经由衰减器13被提供至信号处理单元2’。并且，如此获得的处理的参考信号7’被提供至无模糊相位检测电路3’的另一输入端。该处理的参考信号7’经历的(不期望的)相位偏移与处理的磁信号6所获得的(不期望的)相位偏移至少大致相同。

因此，在无模糊相位检测电路3’中，获取相位差信号8’，其至少近似地表示也包含在无模糊相位检测电路3输出的相位差信号8中的相位偏移。

适当地形成两个相位差信号8、8’的差由此可以至少大致去除(不期望的)相位偏移，因此获取非常精确和稳定的输出角信号50。

为了获取所述差，提供减法器14。注意，也可以使用加法器，其中接着，可以在无模糊相位检测电路3、3’之一和(在减法器14的位置处的)加法器之间插入反相器(即，针对数字信号，用于改变符号的部件)，或者，更确切地说，至无模糊相位检测电路3、3’之一的两个输入端的接线可以被互换。

因此，第二实施例可以采用用于感测产生磁场的磁体的角方位的传感器100来实现，其中，传感器100包括感测单元1，感测单元1包括

—N≥2个磁场感测设备；

—扫描电路，用于以频率f0重复地、按第一预设次序顺序地探测所述N个磁场感测设备中的至少两个磁场感测设备并且连结由相应的被探测的磁场感测设备针对所述磁场输出的信号，以便获取被称为第一原始磁信号5的模拟信号，该模拟信号为包含频率为f0的频率分量的信号；

—用于输出所述第一原始磁信号5的至少第一磁信号输出端；以及

—用于输出参考信号7的参考输出端，参考信号7是不依赖于所述磁场的、频率为f0的逻辑信号；以及

其中，所述传感器还包括

—第一信号处理单元2和第二信号处理单元2’，它们被相同地构造，各自具有输入端和输出端；

—至少具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端的相位检测单元30，用于得出输入到相位检测单元的信号之间的相位差，以及用于根据所述相位差获取并输出表示与所述角方位相关的角的、被称为输出角信号50的信号，所述相位检测单元30包括至少第一无模糊相位检测电路3和第二无模糊相位检测电路3’，第一无模糊相位检测电路3具有两个分别与所述第一输入端和第二输入端相同的输入端，而第二无模糊相位检测电路3’具有两个分别与所述第三输入端和第四输入端相同的输入端；

其中

C2a)所述第一信号处理单元2的所述输入端耦合至所述第一磁信号输出端；

C2b)所述第一信号处理单元2的所述输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第一输入端；

C2c)所述参考输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第二输入端；

C2d)所述参考输出端耦合至所述第二信号处理单元2’的所述输入端；

C2e)所述第二信号处理单元2’的所述输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第三输入端；

C2f)所述参考输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第四输入端。

以及特别地，所述传感器100可以包括衰减器13，其中，耦合C2d)由如下耦合代替

C2d’)所述参考输出端经由所述衰减器13耦合至所述第二信号处理单元2’的所述输入端。

其中，特别地，所述耦合(C2a)、C2b)、C2c)、C2d)、C2d’)、C2e)、C2f))中的任何一个可以是直接耦合或者至少是在耦合的元件之间没有耦合部件的耦合，耦合的元件之间的部件会明显地改变模拟信号的相位或数字信号的值或者将模拟信号转换为数字信号或者相反。更特别地，在耦合的元件之间可以不耦合任何电气或电子部件(有源或无源的)(当然，其中，存在提供这种耦合的元件，例如电路通道或导体引线)。

第三实施例与第二实施例非常类似。然而在第二实施例中，第二无模糊相位检测电路3’被提供以(未处理的)参考信号7和处理的参考信号7’，而在第三实施例中，通过给第二无模糊相位检测电路3’提供处理的磁信号6和再一次(即在信号处理单元2’中)处理之后的这些信号来得到相位偏移。

相应地，在第三实施例中，如图4所示，相位检测单元30包括两个无模糊相位检测电路3、3’。第一原始磁信号5经由所述第一信号处理单元2被提供至无模糊相位检测电路3的第一输入端。参考信号7被提供至所述无模糊相位检测电路3的第二输入端。

相应地，处理原始磁信号5以获取处理的磁信号6。因此，处理的磁信号6的相位由与磁场有关的一部分和与磁场无关的另一部分((不期望的)相位偏移)组成。

参考信号7被提供至无模糊相位检测电路3而不会(或者至少大致不会)带来相位偏移。参考信号7与磁场无关。

因此，在无模糊相位检测电路3中，获取相位差信号8，相位差信号8由期望的与磁场有关的相位位移和(不期望的)相位偏移组成。

然而，处理的磁信号6还被提供至无模糊相位检测电路3’的输入端而不会(或至少大致不会)带来额外的相位偏移。

另外，处理的磁信号6经由衰减器13被提供至信号处理单元2’。并且如此获得的两次处理的磁信号6’被提供至无模糊相位检测电路3’的另一输入端。相对于处理的磁信号6，该两次处理的磁信号6’经历与已经由处理的磁信号6自身获取的(不期望的)相位偏移至少大致相同的(不期望的)相位偏移。

因此，在无模糊相位检测电路3’中，获取相位差信号8’，相位差信号8’至少近似地表示也被包含在无模糊相位检测电路3输出的相位差信号8中的相位偏移。

因此，适当地形成两个相位差信号8、8’的差可以至少大致去除(不期望的)相位偏移，因此获取非常精确和稳定的输出角信号50。

为了获取所述差，提供减法器14。注意，也可以使用加法器，其中接着，可以在无模糊相位检测电路3、3’之一和(在减法器14的位置处的)加法器之间插入反相器(即，针对数字信号，用于改变符号的部件)，或者，更确切地说，至无模糊相位检测电路3、3’之一的两个输入端的接线可以被互换。

因此，第三实施例可以采用用于感测产生磁场的磁体的角方位的传感器100来实现，其中，传感器100包括感测单元1，感测单元1包括

—N≥2个磁场感测设备；

—扫描电路，用于以频率f0重复地、按第一预设次序顺序地探测所述N个磁场感测设备中的至少两个设备并且连结由相应的被探测的磁场感测设备针对所述磁场输出的信号，以便获取被称为第一原始磁信号5的模拟信号，该模拟信号为包含频率为f0的频率分量的信号；

—用于输出所述第一原始磁信号5的至少第一磁信号输出端；以及

—用于输出参考信号7的参考输出端，参考信号7是不依赖于所述磁场的、频率为f0的逻辑信号；以及

其中，所述传感器还包括

—第一信号处理单元2和第二信号处理单元2’，它们被相同地构造，各自具有输入端和输出端；

—至少具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端的相位检测单元30，用于得出输入到相位检测单元的信号之间的相位差，以及根据所述相位差获取并输出表示与所述角方位相关的角的、被称为输出角信号50的信号，所述相位检测单元30包括至少第一无模糊相位检测电路3和第二无模糊相位检测电路3’，第一无模糊相位检测电路3具有两个分别与所述第一输入端和第二输入端相同的输入端，而第二无模糊相位检测电路3’具有两个分别与所述第三输入端和第四输入端相同的输入端；

其中

C3a)所述第一信号处理单元2的所述输入端耦合至所述第一磁信号输出端；

C3b)所述第一信号处理单元2的所述输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第一输入端；

C3c)所述参考输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第二输入端；

C3d)所述第一信号处理单元2的所述输出端耦合至所述第二信号处理单元2’的所述输入端；

C3e)所述第二信号处理单元2’的所述输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第三输入端；

C3f)所述第一信号处理单元2的所述输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第四输入端。

以及特别地，所述传感器100可以包括衰减器13，其中，耦合C3d)由如下耦合代替

C3d’)所述第一信号处理单元2的所述输出端经由所述衰减器13耦合至所述第二信号处理单元2’的所述输入端。

其中，特别地，所述耦合(C2a)、C2b)、C2c)、C2d)、C2d’)、C1e)、C2f))中的任何一个可以是直接耦合或者至少是在耦合的元件之间没有任何耦合部件的耦合，耦合的元件之间的部件会明显地改变模拟信号的相位或数字信号的值或者将模拟信号转换为数字信号或者相反。更特别地，在耦合的元件之间可以不耦合电气或电子部件(有源或无源的)(当然，其中，存在提供这种耦合的元件，例如电路通道或导体引线)。

在第四实施例中，如图5所示，相位检测单元30包括两个无模糊相位检测电路3、3’。另外，感测单元1不仅输出第一原始磁信号5，还输出第二原始磁信号5*。

为了获取所述第二原始磁信号5*，使用(探测磁场感测设备的)第二预设次序探测至少两个磁场感测设备。

特别地，选择所述预设次序以及以相应的预设次序探测的一组或多组磁场感测设备，以使得：当以所述第一次序探测磁场感测设备时，以相对于感测单元的感测平面的第一旋转方向探测磁场，而当以所述第二次序探测磁场感测设备时，以相对于感测单元的感测平面的第二旋转方向探测磁场，以及其中，所述第一旋转方向和第二旋转方向相反。

更特别地，可以通过所述探测来探测感测平面内所述磁场的不同的矢量分量，以及由此，所探测的磁场分量描述绕垂直于感测平面的轴的旋转(或者至少指示旋转方向)；或者可以通过所述探测来探测空间中不同位置处的磁场分量，并且被探测到磁场分量的位置描述绕垂直于感测平面的轴的旋转。

为了简单起见，当涉及第一原始磁信号5和第二原始磁信号5*以及获取它们的方法时，可以分别称为“反向旋转原始磁信号”和“反向旋转探测”。

在第四实施例中，第一原始磁信号5经由所述第一信号处理单元2被提供至无模糊相位检测电路3的第一输入端。参考信号7被提供至所述无模糊相位检测电路3的第二输入端。

相应地，处理原始磁信号5以获取处理的磁信号6。因此，处理的磁信号6的相位由与磁场有关的一部分和与磁场无关的另一部分((不期望的)相位偏移)组成。

参考信号7被提供至无模糊相位检测电路3而不会(或者至少基本上不会)带来相位偏移。参考信号7与磁场无关。

因此，在无模糊相位检测电路3中，获取相位差信号8，该相位差信号8由期望的磁场相关的相位位移和(不期望的)相位偏移两者组成。

此外，第二原始磁信号5*(相对于第一原始磁信号5反向旋转)经由所述第二信号处理单元2’被提供至无模糊相位检测电路3’的第一输入端。参考信号7被提供至所述无模糊相位检测电路3’的第二输入端。

相应地，(反向旋转的)原始磁信号5*被处理以获取第二处理的磁信号6*。因此，第二处理的磁信号6*的相位由与磁场相关的一部分(其与第一处理的磁信号6的相应部分互补)和与磁场无关的另一部分((不期望的)相位偏移)组成。

参考信号7被提供至无模糊相位检测电路3’而不会(或者至少基本上不会)带来相位偏移。参考信号7与磁场无关。

因此，在无模糊相位检测电路3’中，获取相位差信号8’，该相位差信号8’由期望的磁场相关的相位位移(其与相位差信号8’的相应分量符号相反)和(不期望的)相位偏移两者组成。

因此，适当地形成两个相位差信号8、8’的和(或差)可以至少大致去除(不期望的)相位偏移并由此获取非常精确和稳定的输出角信号50。在这种情况下，输出角50对应于表示磁场的方位的角的两倍。

为了获取所述和或差，提供减法器14。注意，也可以使用加法器，其中接着，在无模糊相位检测电路3、3’之一和(在减法器14的位置处的)加法器之间插入反相器(即，针对数字信号，用于改变符号的部件)，或者，更确切地说，至无模糊相位检测电路3、3’之一的两个输入端的接线可以被互换。

因此，第四实施例可以采用用于感测产生磁场的磁体的角方位的传感器100来实现，其中，传感器100包括感测单元1，感测单元1包括

—N≥2个磁场感测设备；

—扫描电路，

—用于以频率f0重复地、以第一预设次序顺序地探测所述N个磁场感测设备中的至少两个设备并且连结由相应的被探测的磁场感测设备针对所述磁场输出的信号，以便获取被称为第一原始磁信号5的模拟信号，该模拟信号为包含频率为f0的频率分量的信号；以及

—用于以频率f0重复地、以第二预设次序顺序地探测所述N个磁场感测设备中的至少两个设备并且连结由相应的被探测的磁场感测设备针对所述磁场输出的信号，以便获取被称为第二原始磁信号5*的模拟信号，该模拟信号为包含频率为f0的频率分量的信号；

—用于输出所述第一原始磁信号5的至少第一磁信号输出端；

—用于输出所述第二原始磁信号5*的至少第二磁信号输出端；以及

—用于输出参考信号7的参考输出端，参考信号7是不依赖于所述磁场的、频率为f0的逻辑信号；以及

其中，所述传感器还包括

—第一信号处理单元2和第二信号处理单元2’，它们被相同地构造，各自具有输入端和输出端；

—至少具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端的相位检测单元30，用于得出输入到该相位检测单元的信号之间的相位差，以及根据所述相位差获取并输出表示与所述角方位相关的角的、被称为输出角信号50的信号，所述相位检测单元30包括至少第一无模糊相位检测电路3和第二无模糊相位检测电路3’，第一无模糊相位检测电路3具有两个分别与所述第一输入端和第二输入端相同的输入端，而第二无模糊相位检测电路3’具有两个分别与所述第三输入端和第四输入端相同的输入端；

其中

C4a)所述第一信号处理单元2的所述输入端耦合至所述第一磁信号输出端；

C4b)所述第一信号处理单元2的所述输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第一输入端；

C4c)所述参考输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第二输入端；

C4d)所述第二磁信号输出端耦合至所述第二信号处理单元2’的所述输入端；

C4e)所述第二信号处理单元2’的所述输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第三输入端；

C4f)所述参考输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第四输入端。

其中，特别地，所述耦合(C4a)、C4b)、C4c)、C4d)、C4e)、C4f))中的任何一个可以是直接耦合或者至少是在耦合的元件之间没有耦合任何部件的耦合，耦合的元件之间的部件会明显地改变模拟信号的相位或数字信号的值或者将模拟信号转换为数字信号或者相反。更特别地，在耦合的元件之间可以不耦合电气或电子部件(有源或无源的)(当然，其中，存在提供这种耦合的元件，例如电路通道或导体引线)。

第五和第六实施例分别与第二和第三实施例类似。然而，并非形成相位差信号8和8’的差(或和)，而是将相位差信号8当作输出角信号50，而相位差信号8’被用于控制时钟频率fc的控制环中。经由所述闭环控制，信号处理单元2中发生的相位偏移可以保持恒定，因为信号处理单元2、2’通常显示频率相关性(其产生频率相关相位偏移)。

在所述第五实施例中，如图6所示，相位检测单元30包括两个无模糊相位检测电路3、3’。第一原始磁信号5经由所述第一信号处理单元2被提供至无模糊相位检测电路3的第一输入端。参考信号7被提供至所述无模糊相位检测电路3的第二输入端。

相应地，原始磁信号5被处理以获取处理的磁信号6。因此，处理的磁信号6的相位由与磁场有关的一部分和与磁场无关的另一部分((不期望的)相位偏移)组成。

参考信号7被提供至无模糊相位检测电路3而不会(或者至少基本上不会)带来相位偏移。参考信号7与磁场无关。

因此，在无模糊相位检测电路3中，获取相位差信号8，该相位差信号8由期望的磁场相关的相位位移和(不期望的)相位偏移两者组成。

然而，参考信号7还被提供至无模糊相位检测电路3’的输入端而不会(或者至少基本上不会)带来相位偏移。

此外，参考信号7还经由衰减器13被提供至信号处理单元2’。以及如此获得的处理的参考信号7’被提供至无模糊相位检测电路3’的另一输入端。该处理的参考信号7’经历与处理的磁信号6所获取的(不期望的)相位偏移至少大致相同的(不期望的)相位偏移。

因此，在无模糊相位检测电路3’中，获取相位差信号8’，该相位差信号8’至少近似地表示也包含在无模糊相位检测电路3输出的相位差信号8中的相位偏移。

该相位差信号8’可以用于控制时钟发生器12(例如电压控制振荡器)的频率fc，从而保持相位差信号8’并因此所述相位偏移恒定。第二信号处理单元2’中的滤波器和/或放大器和/或其他传感器部件通常显示它们产生的(不期望的)相位位移(或相位偏移)的频率相关性。

时钟发生器可以包含在传感器100中或者在传感器100的外部。它包括控制输入端，可以通过该控制输入端设定(选择、调节)输出的时钟信号4的频率fc。时钟信号4被提供至感测单元1，或者时钟发生器12的输出端被耦合至感测单元1的输入端。

为了完成所述闭环控制，相位检测单元30包括具有积分器9的积分单元90，积分器9被提供相位差信号8’。积分单元90的(和积分器9的)输出端耦合至时钟发生器12的所述控制输入端。

因此，第五实施例可以获取非常精确和稳定的输出角信号50。注意，(恒定的)增加的相位偏移并不会产生特别干扰，因为它仅仅是增加在输出角信号中的常数，并且这仅对应于(恒定地)位移被认为是0°的角。

因此，第五实施例可以采用用于感测产生磁场的磁体的角方位的传感器100来实现，其中，传感器100包括感测单元1，感测单元1包括

—N≥2个磁场感测设备；

—扫描电路，用于以频率f0重复地、以第一预设次序顺序地探测所述N个磁场感测设备中的至少两个设备并且连结由相应的被探测的磁场感测设备针对所述磁场输出的信号，以便获取被称为第一原始磁信号5的模拟信号，该模拟信号为包含频率为f0的频率分量的信号；

—用于输出所述第一原始磁信号5的至少第一磁信号输出端；以及

—用于输出参考信号7的参考输出端，参考信号7是不依赖于所述磁场的、频率为f0的逻辑信号；以及

其中，所述传感器还包括

—第一信号处理单元2和第二信号处理单元2’，它们被相同地构造，各自具有输入端和输出端；

—至少具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端的相位检测单元30，用于得出输入到该相位检测单元的信号之间的相位差，以及根据所述相位差获取并输出表示与所述角方位相关的角的、被称为输出角信号50的信号，所述相位检测单元30至少包括第一无模糊相位检测电路3和第二无模糊相位检测电路3’，第一无模糊相位检测电路3具有两个分别与所述第一输入端和第二输入端相同的输入端，而第二无模糊相位检测电路3’具有两个分别与所述第三输入端和第四输入端相同的输入端；

其中，所述感测单元1包括用于接收时钟信号4的输入端，以及其中所述相位检测电路30包括用于产生并在其输出端输出被称为控制信号10的信号的积分单元90，所述积分单元90包括积分器9，其中所述控制信号10特别适合于控制时钟发生器12的时钟信号4的频率fc，以及其中

C5a)所述第一信号处理单元2的所述输入端耦合至所述第一磁信号输出端；

C5b)所述第一信号处理单元2的所述输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第一输入端；

C5c)所述参考输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第二输入端；

C5d)所述参考输出端耦合至所述第二信号处理单元2’的所述输入端；

C5e)所述第二信号处理单元2’的所述输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第三输入端；

C5f)所述参考输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第四输入端；

C5g)所述第二无模糊相位检测电路3’的输出端耦合至所述积分单元90的输入端。

以及特别地，所述传感器100可以包括衰减器13，其中，耦合C5d)由如下耦合代替：

C5d’)所述参考输出端经由所述衰减器13耦合至所述第二信号处理单元2’的所述输入端。

其中，特别地，所述耦合(C5a)、C5b)、C5c)、C5d)、C5d’)、C5e)、C5f)、C5g))中的任何一个可以是直接耦合或者至少是在耦合的元件之间没有耦合部件的耦合，耦合的元件之间的部件会明显地改变模拟信号的相位或数字信号的值或者将模拟信号转换为数字信号或者相反。更特别地，在耦合的元件之间可以不耦合任何电气或电子部件(有源或无源的)(当然，其中，存在提供这种耦合的元件，例如电路通道或导体引线)。

第六实施例与第五实施例非常类似。然而在第五实施例中，第二无模糊相位检测电路3’被提供(未处理的)参考信号7和处理的参考信号7’，而在第六实施例中，通过给第二无模糊相位检测电路3’提供处理的磁信号6和再一次(即在信号处理单元2’中)处理之后的这些信号来得到相位偏移。

相应地，在第六实施例中，如图7所示，相位检测单元30包括两个无模糊相位检测电路3、3’。第一原始磁信号5经由所述第一信号处理单元2被提供至无模糊相位检测电路3的第一输入端。参考信号7被提供至所述无模糊相位检测电路3的第二输入端。

相应地，原始磁信号5被处理以获取处理的磁信号6。因此，处理的磁信号6的相位由与磁场有关的一部分和与磁场无关的另一部分((不期望的)相位偏移)组成。

参考信号7被提供至无模糊相位检测电路3而不会(或者至少基本上不会)带来相位偏移。参考信号7与磁场无关。

因此，在无模糊相位检测电路3中，获取相位差信号8，该相位差信号8由期望的磁场相关的相位位移和(不期望的)相位偏移组成。

然而，处理的磁信号6还被提供至无模糊相位检测电路3’的输入端而不会(或至少基本上不会)带来额外的相位偏移。

另外，处理的磁信号6经由衰减器13被提供至信号处理单元2’。并且如此获得的两次处理的磁信号6’被提供至无模糊相位检测电路3’的另一输入端。相对于处理的磁信号6，该两次处理的磁信号6’经历与已经由处理的磁信号6自身获取的相位偏移至少大致相同的(不期望的)相位偏移。

因此，在无模糊相位检测电路3’中，获取相位差信号8’，该相位差信号8’至少近似地表示也包含在无模糊相位检测电路3输出的相位差信号8中的相位偏移。

类似于第四实施例，该相位差信号8’可以用于控制时钟发生器12(例如电压控制振荡器)的频率fc，从而保持相位差信号8’并因此所述相位偏移恒定。第二信号处理单元2’中的滤波器和/或放大器和/或其他传感器部件通常显示它们产生的相位位移的频率相关性。

时钟发生器可以包含在传感器100中或者在传感器100的外部。它包括控制输入端，可以通过控制输入端设定(选择、调节)输出的时钟信号4的频率fc。时钟信号4被提供至感测单元1，或者时钟发生器12的输出端被耦合至感测单元1的输入端。

为了完成所述闭环控制，相位检测单元30包括积分单元90，该积分单元90包括积分器9，积分器9被提供相位差信号8’。积分单元90的(和积分器9的)输出端耦合至时钟发生器12的所述控制输入端。

因此，第六实施例可以获取非常精确和稳定的输出角信号50。注意，(恒定的)增加的相位偏移不会产生特别干扰，因为它仅仅是增加在输出角信号中的常数，并且这仅对应于(恒定地)位移被认为是0°的角度。

因此，第六实施例可以采用用于感测产生磁场的磁体的角方位的传感器100来实现，其中，传感器100包括感测单元1，感测单元1包括

—N≥2个磁场感测设备；

—扫描电路，用于以频率f0重复地、以第一预设次序顺序地探测所述N个磁场感测设备中的至少两个设备并且连结由相应的被探测的磁场感测设备针对所述磁场输出的信号，以便获取被称为第一原始磁信号5的模拟信号，该模拟信号为包含频率为f0的频率分量的信号；

—用于输出所述第一原始磁信号5的至少第一磁信号输出端；以及

—用于输出参考信号7的参考输出端，参考信号7是不依赖于所述磁场的、频率为f0的逻辑信号；以及

其中，所述传感器还包括

—第一信号处理单元2和第二信号处理单元2’，它们被相同地构造，分别具有输入端和输出端；

—至少具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端的相位检测单元30，用于得出输入到该相位检测单元的信号之间的相位差，以及根据所述相位差获取并输出表示与所述角方位相关的角的、被称为输出角信号50的信号，所述相位检测单元30至少包括第一无模糊相位检测电路3和第二无模糊相位检测电路3’，第一无模糊相位检测电路3具有两个分别与所述第一输入端和第二输入端相同的输入端，而第二无模糊相位检测电路3’具有两个分别与所述第三输入端和第四输入端相同的输入端；

其中，所述感测单元1包括用于接收时钟信号4的输入端，以及其中所述相位检测电路30包括用于产生并在其输出端输出被称为控制信号10的信号的积分单元90，所述积分单元90包括积分器9，其中所述控制信号10特别适合于控制时钟发生器12的时钟信号4的频率fc，以及其中

C6a)所述第一信号处理单元2的所述输入端耦合至所述第一磁信号输出端；

C6b)所述第一信号处理单元2的所述输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第一输入端；

C6c)所述参考输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第二输入端；

C6d)所述第一信号处理单元2的所述输出端耦合至所述第二信号处理单元2’的所述输入端；

C6e)所述第二信号处理单元2’的所述输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第三输入端；

C6f)所述第一信号处理单元2的所述输出端耦合至所述相位检测单元30的所述第四输入端；

C6g)所述第二无模糊相位检测电路3’的输出端耦合至所述积分单元90的输入端。

以及特别地，所述传感器100可以包括衰减器13，其中，耦合C6d)由如下耦合代替：

C6d’)所述第一信号处理单元2的所述输出端经由所述衰减器13耦合至所述第二信号处理单元2’的所述输入端。

其中，特别地，所述耦合(C6a)、C6b)、C6c)、C6d)、C6d’)、C6e)、C6f)、C6g))中的任何一个可以是直接耦合或者至少是在耦合的元件之间没有耦合任何部件的耦合，耦合的元件之间的部件会明显地改变模拟信号的相位或数字信号的值或者将模拟信号转换为数字信号或者相反。更特别地，在耦合的元件之间可以不耦合任何电气或电子部件(有源或无源的)(当然，其中，存在提供这种耦合的元件，例如电路通道或导体引线)。

在任何情况下，以及特别地，在上述实施例中的任何一个中，可以参考下文如结合附图9所述地构造相应的无模糊相位检测电路3或3’。

在任何情况下，以及特别地，在上述实施例中的任何一个中，可以参考下文如结合附图10所述地构造相应的信号处理单元2或2’。

在任何情况下，以及特别地，在上述实施例中的任何一个中，提供无模糊相位检测电路用于测量第一输入的逻辑循环信号的边沿(上升或下降)和第二输入的逻辑循环信号的边沿(上升或下降)之间的时间长度。该结果通常被提供作为表示角的数值(数字)信号。

设计感测单元1的多种方法都是可能的。例如，可以使用上述WO2008/145662A1所描述的圆形感测结构，其中，在第四实施例中，使用以反向旋转的方式操作的两个这种结构。

图8是传感器100的示意性的框图说明，它是上述第一实施例的更详细的示例，其中感测单元1作为示例被更详细地说明。

图8所示的多数部件已经在上文，尤其是参照图2(和图1)进行了描述(说明它们相应的功能)。然而，在图8的示例中，感测单元1被示出为包括两个磁场感测设备M(例如两个霍尔效应设备或两个MR效应设备)和用于给磁场感测设备M提供偏置信号(例如偏置电流)以及用于从磁场感测设备M接收与磁场相关的相应输出信号(例如在霍尔效应设备作为磁场感测设备的情况下的霍尔电压)的接线单元W。为了提供所述偏置信号，可以提供例如电流源的偏置信号源20，它可以在传感器100的外部或者包含在传感器100中并且可以包含在感测单元1中。

感测单元1还包括控制单元L，其用于控制所述接线单元W以提供磁场感测设备M和偏置信号源20以及处理单元2之间的适当连接，使得产生原始磁信号5并将原始磁信号5提供至信号处理单元2。以这种方式顺序地探测(或“扫描”)磁场感测设备M，并且通常，当磁场感测设备M被探测时，施加给该磁场感测设备M的偏置信号是恒定的，例如恒定电流。因此，原始磁信号5为阶梯信号(至少假设在探测期间磁场保持不变)。以及典型地，所述阶梯信号近似于正弦形信号。

控制单元L也输出参考信号7。时钟发生器12给该控制单元L提供时钟信号4。

传感器100是用于感测磁场在感测单元1的感测平面内的投影B(图8的左上方所示)的角方位，其中，所述感测平面是图8的绘图平面，以及其中，所述角方位被描述为角α。角α可以是相对于例如(坐标)轴y的参考而取的。输出角信号50表示该角α。

可以在被包含的WO2012/151707A1，尤其是在该公开的图1以及说明书的相应部分中找到关于图8的感测单元1及其部件的更多细节。

图9是无模糊相位检测电路3的示意性框图说明，其可以用于根据图8或者根据另一所述的实施例的传感器中。

无模糊相位检测电路3包括锁存器32(尤其是置位-复位锁存器32)和计数器36。逻辑周期信号，例如，诸如从信号处理单元2输出的处理的磁信号6和从控制单元L输出的参考信号7，被输入至锁存器8的两个输入端，例如，处理的磁信号6被输入至锁存器8的置位(或使能)输入端，以便触发开启状态(或高态)，而参考信号7被输入至锁存器8的复位输入端，以便触发关闭状态(或空闲态)，反之亦然。两个输入的逻辑周期信号具有相同的频率f0，但是它们的相对相位依赖于(以及甚至表示)所探寻的角α。结果，具有表示两个输入的逻辑周期信号的相对相位并因此表示所探寻的角α的占空比的PWM(脉冲波调制)信号被输出。锁存器8输出的PWM信号被提供至计数器36，计数器36被额外地提供时钟信号4(参考例如图1)，该时钟信号4通常具有相比前述PWM信号高得多的频率(例如高三个数量级)，这取决于所期望的分辨率。计数器36输出输出角信号50，例如，如图10中所勾勒的，表示所探寻的角α的八位数字信号。可替代地，可以使用其他无模糊的相位检测原理和实现方式。

图10是信号处理单元2的示意框图-由于信号处理单元2和2’的构造相同，所以其也表示针对信号处理单元2’的示例。图10所示的信号处理单元2可以用于根据图8或根据其他所述实施例的传感器100中。它包括放大器A、滤波-或-谐振单元F(例如带通滤波器)、和比较器。由滤波-或-谐振单元F输出的经滤波的信号被提供至比较器C的一个输入端，比较器C的另一输入端被连接至地电位。

滤波-或-谐振单元F通常被调谐为至少近似于频率f0，以便从包含频率为f0的频率分量的输入信号提取频率为f0的信号，例如，通过抑制包含在输入信号中的其他频率分量，例如，产生正弦形信号。

上述实施例中的任意一个可以特别地被构造为使得

—所述信号4是频率为fc的逻辑周期信号；

—所述信号5、5*是频率为f0的模拟周期信号；

—所述信号6、6’、6*是逻辑信号，尤其是频率为f0的逻辑周期信号；

—所述信号7、7’是逻辑信号，尤其是频率为f0的逻辑周期信号；

—所述信号8、8’是数字信号；

—所述信号50是数字信号。

以上结合附图和实施例描述的例如衰减器13的衰减器可以被实现为例如具有电阻器的分压器，或者不造成相位位移(或造成可忽略的相位位移)的其他分压器。

根据本发明的传感器可以特别快，尤其是当以上述方法中之一实施信号形成时。

Claims (19)

1.用于感测产生磁场的磁体的角方位的传感器，所述传感器包括感测单元，所述感测单元包括

—N≥2个磁场感测设备；

—扫描电路，用于以频率f0重复地、以第一预设次序顺序地探测所述N个磁场感测设备中的至少两个磁场感测设备并且连结由相应的被探测的磁场感测设备针对所述磁场输出的信号，以便获取被称为第一原始磁信号的模拟信号，该模拟信号是包含频率为f0的频率分量的信号；

—用于输出所述第一原始磁信号的至少第一磁信号输出端；以及

—用于输出参考信号的参考输出端，所述参考信号是不依赖于所述磁场的、频率为f0的逻辑信号；

所述传感器还包括

—第一信号处理单元和第二信号处理单元，它们被相同地构造，各自都具有输入端和输出端；

—至少具有第一输入端和第二输入端的相位检测单元，用于得出输入到所述相位检测单元的信号之间的相位差，以及根据所述相位差获取并输出表示与所述角方位相关的角的、被称为输出角信号的信号，所述相位检测单元至少包括第一无模糊相位检测电路，该第一无模糊相位检测电路具有分别与所述第一输入端和所述第二输入端相同的两个输入端；

其中

C1)所述第一信号处理单元的所述输入端耦合至所述第一磁信号输出端；

C2)所述第一信号处理单元的所述输出端耦合至所述相位检测单元的所述第一输入端；

C3)所述参考输出端耦合至所述相位检测单元的所述第二输入端；

C4)所述第二信号处理单元的所述输入端耦合至所述感测单元的输出端；

C5)所述第二信号处理单元的所述输出端耦合至所述相位检测单元的输入端。

2.根据权利要求1所述的传感器，其中

—所述相位检测单元包括第三输入端和第四输入端；

—所述相位检测单元包括第二无模糊相位检测电路，所述第二无模糊相位检测电路具有分别与所述第三输入端和所述第四输入端相同的两个输入端；

—所述第二信号处理单元的所述输出端耦合至所述相位检测单元的所述第三输入端。

3.根据权利要求2所述的传感器，其中，所述相位检测单元包括具有第一输入端和第二输入端的加法器或减法器，所述第一无模糊相位检测电路和所述第二无模糊相位检测电路各自具有用于输出表示输入到相应的无模糊相位检测电路的两个输入端的信号之间的相位差的相位差信号的输出端，其中

—所述第一无模糊相位检测电路的输出端耦合至所述数字加法器或减法器的所述第一输入端；以及

—所述第二无模糊相位检测电路的输出端耦合至所述数字加法器或减法器的所述第二输入端；

4.根据权利要求3所述的传感器，其中

I)所述参考输出端；或

II)所述第一信号处理单元的所述输出端；

耦合至所述相位检测单元的所述第四输入端和所述第二信号处理单元的所述输入端。

5.根据权利要求3所述的传感器，其中，所述扫描电路还被构造和配置为以所述频率f0重复地、以第二预设次序顺序地探测所述N个磁场感测设备中的至少两个磁场感测设备并且连结由相应的被探测的磁场感测设备针对所述磁场输出的信号，以便获取被称为第二原始磁信号的模拟信号，该模拟信号是包含频率为f0的频率分量的信号，以及其中，所述感测单元包括用于输出所述第二原始磁信号的第二磁信号输出端，以及其中

C1’)所述第二磁信号输出端耦合至所述第二信号处理单元的所述输入端；以及

C3’)所述参考输出端耦合至所述相位检测单元的所述第四输入端。

6.根据权利要求2所述的传感器，其中，所述感测单元包括用于接收时钟信号的输入端，以及其中，所述相位检测电路包括积分单元，所述积分单元用于产生并在其输出端输出被称为控制信号的信号，所述积分单元包括积分器，以及其中，所述第二无模糊相位检测电路的输出端耦合至所述积分单元的输入端。

7.根据权利要求6所述的传感器，其中，所述传感器包括时钟发生器，所述时钟发生器用于产生并在其输出端输出频率为fc的时钟信号，所述时钟发生器具有用于设置所述频率fc的控制输入端，所述感测单元的所述输入端耦合至所述时钟发生器的所述输出端，以及其中，所述积分单元的所述输出端耦合至所述时钟发生器的所述控制输入端。

8.根据权利要求6或权利要求7所述的传感器，其中

i)所述参考输出端；或

ii)所述第一信号处理单元的所述输出端；

耦合至所述相位检测单元的所述第四输入端和所述第二信号处理单元的所述输入端。

9.根据权利要求1所述的传感器，其中

—所述参考输出端耦合至所述第二信号处理单元的所述输入端；以及

—所述第二信号处理单元的所述输出端耦合至所述相位检测单元的所述第二输入端。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的传感器，其中，所述第一信号处理单元包括滤波器、放大器、比较器中的至少一个。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的传感器，其中，实施以所述第一预设次序探测所述N个磁场感测设备中至少两个磁场感测设备以使得重复地进行如下操作：

X)探测所述磁场在所述感测平面内的不同矢量分量；

Y)在所述感测平面内的不同位置，探测所述磁场的垂直于所述感测平面的相应的矢量分量。

12.一种包括根据权利要求1-11中任一项所述的传感器的集成电路。

13.一种包括根据权利要求1-11中任一项所述的传感器或者根据权利要求12所述的集成电路的设备或装置。

14.根据权利要求13所述的设备或装置，所述设备或装置是下列至少之一：

—角位置传感器；

—旋转编码器；

—旋转速度传感器；

—转数计；

—电动机。

15.一种用于感测产生磁场的磁体的角方位的方法，所述方法包括如下步骤：

a)提供包括N≥2个磁场感测设备的感测单元；

b)以频率f0重复地以第一预设次序顺序地探测所述N个磁场感测设备中的至少两个磁场感测设备；

c)连结由相应的被探测的磁场感测设备针对所述磁场输出的信号，以便获取被称为第一原始磁信号的模拟信号，该模拟信号是包含频率为f0的频率分量的信号；

d)输出所述第一原始磁信号；以及

e)输出参考信号，所述参考信号是不依赖于所述磁场的、频率为f0的逻辑信号；

f)提供被相同地构造的第一信号处理单元和第二信号处理单元，其各自都具有输入端和输出端；

g)提供至少具有第一输入端和第二输入端的相位检测单元，用于得出输入到所述相位检测单元的信号之间的相位差，以及根据所述相位差获取并输出表示与所述角方位相关的角的、被称为输出角信号的信号，所述相位检测单元至少包括第一无模糊相位检测电路，该第一无模糊相位检测电路具有分别与所述第一输入端和第二输入端相同的两个输入端；

所述方法还包括如下步骤

m)在所述第一信号处理单元中处理所述第一磁信号以获取被称为第一处理的磁信号的信号；

n)将所述第一处理的磁信号提供至所述相位检测单元的所述第一输入端；

o)提供在所述参考输出端和所述相位检测单元的所述第二输入端之间的互连；

p)提供在所述第二信号处理单元的所述输入端和所述感测单元的输出端之间的互连；

q)提供在所述第二信号处理单元的所述输出端和所述相位检测单元的输入端之间的互连。

16.一种包括实施根据权利要求15所述的方法的方法，其中，该方法是用于如下至少之一的方法：

—确定包括所述磁体的可旋转主体的角位置；

—确定包括所述磁体的旋转主体的旋转速度；

—确定包括所述磁体的旋转主体的旋转速度的改变；

—确定可旋转主体从时间的初始点开始已经发生的转数。

17.一种用于制作用于感测产生磁场的磁体的角方位的传感器的方法，所述方法包括在单块半导体材料中制作感测单元，该感测单元包括：

—N≥2个磁场感测设备；

—扫描电路，用于以频率f0重复地、以第一预设次序顺序地探测所述N个磁场感测设备中的至少两个磁场感测设备并且连结由相应的被探测的磁场感测设备针对所述磁场输出的信号，以便获取被称为第一原始磁信号的模拟信号，该模拟信号是包含频率为f0的频率分量的信号；

—用于输出所述第一原始磁信号的至少第一磁信号输出端；以及

—用于输出参考信号的参考输出端，该参考信号是不依赖于所述磁场的、频率为f0的逻辑信号；

所述传感器还包括：

—第一信号处理单元和第二信号处理单元，它们被相同地构造，各自都具有输入端和输出端；

—至少具有第一输入端和第二输入端的相位检测单元，用于得出输入到所述相位检测单元的信号之间的相位差，以及根据所述相位差获取并输出表示与所述角方位相关的角的、被称为输出角信号的信号，所述相位检测单元至少包括第一无模糊相位检测电路，该第一无模糊相位检测电路具有分别与所述第一输入端和第二输入端相同的两个输入端；

其中

C1)所述第一信号处理单元的所述输入端耦合至所述第一磁信号输出端；

C2)所述第一信号处理单元的所述输出端耦合至所述相位检测单元的所述第一输入端；

C3)所述参考输出端耦合至所述相位检测单元的所述第二输入端；

C4)所述第二信号处理单元的所述输入端耦合至所述感测单元的输出端；

C5)所述第二信号处理单元的所述输出端耦合至所述相位检测单元的输入端。

18.第二信号处理单元在用于感测产生磁场的磁体的角方位的传感器中的用途，其用于补偿在与所述第二信号处理单元相同地构造的第一信号处理单元中发生的相位偏移。

19.根据权利要求18所述的用途，其中，由所述第一信号处理单元输出的信号和由所述第二信号处理单元输出的信号被提供至相位检测单元，用于得出输入到所述相位检测单元的信号之间的相位差，以及更特别地，其中，将不依赖于所述磁场的参考信号提供至所述相位检测单元。