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CN1643341A - 角度检测装置和角度检测系统 - Google Patents

角度检测装置和角度检测系统 Download PDF

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CN1643341A
CN1643341A CNA038060922A CN03806092A CN1643341A CN 1643341 A CN1643341 A CN 1643341A CN A038060922 A CNA038060922 A CN A038060922A CN 03806092 A CN03806092 A CN 03806092A CN 1643341 A CN1643341 A CN 1643341A
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CN
China
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mentioned
detection device
angle detection
magnetic sensor
sensor portion
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CNA038060922A
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角田胜巳
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

提供一种电路角度检测装置及磁场角度检测系统，结构简单且可以正确检测磁场角度。其中包括：霍尔元件(HE)、X/Y切换部(2)、调制和驱动部(4)、DDA(6)、P－P检测部(8)、S/H部(10、12)、后级处理电路(14)、S/H部(16)、保持分量指定电路(18)、X、Y指定输入部(20)以及运算放大器(22)。根据该角度检测装置，无需进行任何单独的求得sinθ和cosθ并进而求得tanθ的计算处理，就可以由S/H部(10、12)保持的X和Y分量直接获得tanθ。

Description

角度检测装置和角度检测系统
技术领域
本发明涉及角度检测装置和角度检测系统。
更详细言之，本发明涉及根据来自检测至少两个方向的磁分量的磁传感器部的输出信号，检测与磁场的相对角度的角度检测装置以及具有该角度检测功能的角度检测系统。
背景技术
现在已公知有利用霍尔元件等的磁传感器的各种角度检测装置。在这些现有的角度检测装置中，公知的有借助采用基于所谓的自旋电流法的结构使包含于霍尔元件输出中的失调(offset)误差相抵消的结构。例如，在下列文献中有记述：Alberto Bilotti，Gerardo Monreal及Ravi Vig著的“MONOLITHIC MAGNETIC HALL SENSOR USINGDYNAMIC QUADRATURE OFFSET CANCELLATION”，AllergoMicroSystems，Inc.发行，Technical Paper STP 97-10。
另外，如在美国专利第5942895号公报中所载，已公知通过在磁聚焦板的下部配置霍尔元件可进行正确的磁检测。
不过，在利用这些现有技术进行磁场的角度检测时，因为必须对每一个霍尔输出实施既定的数字处理，进行为最后获得角度信息的运算处理等等，电路规模的扩大及生产成本的上升就是无法避免的问题。
特别是，在意欲利用半导体加工过程等实现超小型的角度检测装置时，电路结构简化及装置整体小型化就必定成为必须解决的问题。
因此，鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种虽然电路结构简单但可以正确检测角度的角度检测装置和角度检测系统。
发明内容
为达到上述目的，本发明的第1方面是一种角度检测装置，输入来自检测至少2个方向的磁分量的第1和第2磁传感器部的输出信号，检测从上述磁分量产生的磁场的相对角度，其特征在于包括：控制成使由上述第1磁传感器部检测的第1方向分量的输出信号具有一定值的控制单元；以及通过与利用上述控制单元控制上述第1磁传感器部时相同的驱动条件驱动上述第2磁传感器部，检测第2方向分量的输出信号的驱动单元。
本发明的第2方面是一种角度检测装置，具有检测至少2个方向的磁分量的第1和第2磁传感器部，检测与上述磁分量产生的磁场的相对角度，其特征在于包括：控制成使由上述第1磁传感器部检测的第1方向分量的输出信号具有一定值的控制单元；以及借助与上述第1磁传感器部利用上述控制单元进行控制时相同的驱动条件对上述第2磁传感器部进行驱动而检测第2方向分量的输出信号的驱动单元。
本发明的第3方面是在第1或第2方面中所述的角度检测装置中，上述第1磁传感器部和上述第2磁传感器部分别具有对置的一对磁传感器，这一对磁传感器配置在互相正交的直线上。
本发明的第4方面是在第1～第3方面的任何一个中所述的角度检测装置中，上述第1磁传感器部和上述第2磁传感器部靠近磁聚焦板的端部配置。
本发明的第5方面是在第1～第4方面的任何一个中所述的角度检测装置中，上述控制单元具有用于控制成使上述第1方向分量的输出信号具有上述一定值的反馈控制环。
本发明的第6方面是在第5方面中所述的角度检测装置中，上述控制单元具有使上述反馈控制环切断的反馈停止单元。
本发明的第7方面是在第5或第6方面中所述的角度检测装置中，上述反馈控制环具有运算放大器，经电阻对该运算放大器的反转输入端输入上述第1方向分量的输出信号或上述第2方向分量的输出信号中的任何一个，并且经电阻对该运算放大器的反转输入端输入基准输入电压。
本发明的第8方面是在第7方面中所述的角度检测装置中，输入到上述运算放大器的反转输入端的上述第1方向分量的输出信号或上述第2方向分量的输出信号是根据从指定输入部供给的指定决定的。
本发明的第9方面是在第7或第8方面中所述的角度检测装置中，在上述运算放大器的输出端和反转输入端之间连接有PI调节器。
本发明的第10方面是在第6～第9方面的任何一个中所述的角度检测装置中，上述反馈停止单元，利用既定的固定电压对上述第1和第2磁传感器部进行驱动。
本发明的第11方面是在第7～第10方面的任何一个中所述的角度检测装置中，上述反馈停止单元，使上述运算放大器作为电压跟随器工作。
本发明的第12方面是在第7～第11方面的任何一个中所述的角度检测装置中，上述第1和第2磁传感器部是根据从上述运算放大器的输出端得到的电压进行驱动。
本发明的第13方面是在第1～第12方面的任何一个中所述的角度检测装置中，上述第1和第2磁传感器部是按照自旋电流法进行驱动。
本发明的第14方面是在第6～第13方面的任何一个中所述的角度检测装置中，还具有在该角度检测装置的电源接通之后，立即由上述反馈停止单元保持使上述反馈控制环的功能停止的状态，同时根据来自检测至少2个方向的磁分量的上述第1和第2磁传感器部的检测输出进行角度区域的判定的区域判定单元。
本发明的第15方面是在第14方面中所述的角度检测装置中，上述区域判定单元，在进行角度区域判定时，使用从上述第1和第2磁传感器部得到的上述第1和第2方向分量的输出信号的绝对值和符号的正负。
本发明的第16方面是在第1～第15方面的任何一个中所述的角度检测装置中，还具有使根据上述第1和第2磁传感器部的输出分别检测的上述第1和第2方向分量的输出信号的符号相应于与磁场的相对角度进行反转的符号反转单元，以及将控制成把具有上述一定值的上述第1方向分量的输出信号切换为上述第2方向分量的输出信号的分量切换单元，且扩展角度的可检测范围。
本发明的第17方面是在第16方面中所述的角度检测装置中，上述分量切换单元，在切换为上述第2方向分量的输出信号之后再次切换为上述第1方向分量。
本发明的第18方面是在第1～第17方面的任何一个中所述的角度检测装置中，还具有：回应由上述第1磁传感器部检测到的上述第1方向分量的输出信号或由上述第2磁传感器部检测到的上述第2方向分量的输出信号，进行规定的时钟的计数动作的计数单元；将上述计数单元的计数值变换为预先确定的变换值的第1变换单元；将上述第1或第2方向分量的输出信号的值和上述变换值进行比较，在上述变换值达到上述第1或第2方向分量的输出信号的值时，使上述计数单元的计数动作停止的计数停止单元；以及将上述计数值变换为角度信息的第2变换单元。
本发明的第19方面是在第18方面中所述的角度检测装置中，上述计数值与检测角度θ相对应，上述变换值与tanθ相对应。
本发明的第20方面是在第18或第19方面中所述的角度检测装置中，上述第1变换单元具有将检测角度θ变换为tanθ的逻辑电路。
本发明的第21方面是在第18～第20方面的任何一个中所述的角度检测装置中，上述计数停止单元是具有将根据上述第1磁传感器部或第2磁传感器部的输出检测到的正切值输入的第1输入端和将与上述第1变换单元的输出相对应的正切值输入的第2输入端的比较器。
本发明的第22方面是在第18～第21方面的任何一个中所述的角度检测装置中，上述第1变换单元的输出端与上述计数停止单元的输入端经D/A变换器相连接。
本发明的第23方面是在第22方面所述的角度检测装置中，作为上述D/A变换器的参照电压，使用在根据上述第1和第2磁传感器部的输出检测到的上述第1和第2输出信号中的控制成具有上述一定值的方向分量的输出信号。
本发明的第24方面是在第18～第23方面的任何一个中所述的角度检测装置中，上述第2变换单元是进行用来得到上述角度信息的规定的内插处理。
本发明的第25方面是在第18～第24方面的任何一个中所述的角度检测装置中，还具有将根据上述第1磁传感器部或上述第2磁传感器部的输出检测到的上述第1和第2方向分量的输出信号进行输入，对上述第2变换单元输出的角度信息进行失调角度值的加法处理的失调修正单元。
本发明的第26方面是在第1～第25方面的任何一个中所述的角度检测装置中，还具有将与角度有依赖关系的信号分割为相对于角线性变化的多个角度区域，并对该区域进行判定的判定单元；通过近似直线的斜度的调节和利用失调相加的一次变换进行角度的抽取。
本发明的第27方面是在第1～第26方面的任何一个中所述的角度检测装置中，上述第1和第2磁传感器部具有霍尔元件。
本发明的第28方面是在第22方面中所述的角度检测装置中，上述霍尔元件靠近磁聚焦板的端部配置。
本发明的第29方面是将在半导体基板上形成有第1～第28方面的任何一个中所述的角度检测装置的半导体装置设置于转动的永久磁铁的附近，检测该永久磁铁的转动角度的角度检测系统。
附图说明
图1为示出应用本发明的角度检测装置的主要部分的电路图。
图2为示出在实施方式中使用的磁聚焦板和霍尔元件的位置关系的说明图。
图3用于说明图1所示的XY切换部2的动作的波形图。
图4A用于说明图1所示的调制和驱动部4的动作的说明图。
图4B用于说明图1所示的调制和驱动部4的动作的说明图。
图5为示意地描绘出如何驱动用来经过图1所示的调制和驱动部4得到X检测信号的霍尔元件和用来得到Y检测信号的霍尔元件的说明图。
图6为示意地示出叠加于霍尔元件的检测信号上的失调电压的示图。
图7为示出P-P(峰-峰)检测后的采样/保持信号的说明图。
图8为示出使用8个霍尔元件时的tanθ检测原理的说明图。
图9为说明使用霍尔元件时的本实施方式的检测角度的范围扩展处理的示图。
图10为示出在电源接通后进行角度区域判定时，进行反馈控制解除时的开关SW的示图。
图11为示出在图1所示的后级处理电路14中包含的角度运算处理电路的一例的框图。
图12为示出0～45°的角度范围的正切的输出曲线的示图。
图13A为本实施方式的一次变换处理的说明图。
图13B为本实施方式的一次变换处理的说明图。
图14为示出在本实施方式中由于反馈控制滞后引起的应该调节的电压不是一定电压时的状态的说明图。
图15A为示出用来回避应该调节的电压不是一定电压的状态的另一实施方式的电路图。
图15B为示出用来回避应该调节的电压不是一定电压的状态的另一实施方式的电路图。
图16A为示出应用本发明的角度检测部的磁芯的一例的斜视图。
图16B为示出应用本发明的角度检测部的磁芯的一例的剖面图。
具体实施方式
图1为示出应用本发明的角度检测装置的主要部分的电路图。在本图中，HE是霍尔元件，用作磁传感器。为了检测磁场的X方向分量及Y方向分量，至少需要2对霍尔元件。在本实施方式中，设置有用于检测X方向分量的4个霍尔元件和用于检测Y方向分量的4个霍尔元件。
这些霍尔元件HE，如图2所示，配置于圆形的磁聚焦板MC周边的下端。另外，借助磁聚焦板MC，如美国专利第5942895号所载，霍尔元件附近的磁场受到聚焦，霍尔元件的磁检测面的磁通密度可加大。
本发明的“控制单元”相当于图1所示的运算放大器(运放)22、PI调节器24、2个电阻R1以及基准电压Vref(关于这些要素在后面详述)。另外，本发明的“驱动单元”相当于图1所示的调制和驱动部4及运算放大器22(关于此调制和驱动部4也在后面详述)。
再返回图1，对霍尔元件的输出切换处理予以说明。
由8个霍尔元件HE分别检测的检测信号，在XY切换部2中，分时顺序选择。就是说，在此XY切换部2中，各对霍尔元件发出的信号，在交互切换的同时进行采样。一般，可以对检测信号X及检测信号Y分别装备运放及解调电路(P-P检测部)，但这会招致芯片面积的增大。于是，在本实施方式中，采用对检测信号X、Y交互采样，使用这些检测信号X、Y公用的运放及解调电路(P-P检测部)的构成。
具体言之，对用于得到检测信号X的霍尔元件和用于得到检测信号Y的霍尔元件交互切换进行驱动。于是，在XY切换部2中，如图3所示，使用第1相用的时钟及第2相用的时钟，进行霍尔元件的选择。例如，XY切换部2，由开关电容电路构成，将第1相用的时钟及第2相用的时钟用作该采样时钟。使用这些2相的时钟的理由，是因为叠加于霍尔元件的检测信号上的失调DC分量相抵消。关于其详细情况将结合下段的调制和驱动部4予以说明。
在调制和驱动部4中，进行用来得到检测信号X及检测信号Y的偏置方向切换处理以及用来切换信号(霍尔电压)的取出方向的处理。此处理，作为所谓的斩波方式或自旋电流法，是公知的方法。图4A及图4B，说明使用这一自旋电流法对霍尔元件进行2相驱动的方式。在自旋电流法中，如这些图4A及图4B所示，通过切换霍尔元件HE的偏置方向，可使包含在霍尔元件的输出信号中的偏置分量相抵消。
另外，此处应该注意之点，是在图3所示的第1相和第2相中使入到后级的4输入加法型运放6(DDA：微分差动放大器)的信号的极性反转。借助此符号反转处理，从DDA 6一侧观察的霍尔元件HE的检测信号，如图4B所示，是以AC(交流)方式切换的矩形波。就是说，作为DC分量输入的霍尔电压，通过此符号反转处理，调制(即变换)为AC信号。此信号处理，对检测信号X和检测信号Y进行完全相同的处理。
图5为示意地描绘出如何驱动用来经过图1所示的调制和驱动部4得到X检测信号的霍尔元件和用来得到Y检测信号的霍尔元件的说明图。从本图可知，因为在运算放大器(以下称其为OP运放)的加法输入点(反转输入端)上施加有基准电压Vref和X分量(或Y分量)，所以动作结果使Vref+X(或Vref+Y)与虚拟接地点(非反转输入端)的电位(模拟接地)相等。另外，从图1可知，因为此X分量(或Y分量)是反馈的电压，所以通过反馈控制使X分量(或Y分量)成为一定值。此外，在本实施方式中，用来得到反馈控制的一个分量(X分量或Y分量)的霍尔元件驱动电压，施加于未受到反馈控制的另一分量(Y分量或X分量)的霍尔元件(Y分量检测用的霍尔元件或X分量检测用的霍尔元件)。这一点，对本实施方式是非常重要的一点，其意义在后面详述。
再次返回到图1，对DDA(微分差动放大器)6予以说明。此DDA6，处理输入电压的相加，完成放大功能。在本实施方式中，如前所述(参照图2)，因为分别有4个霍尔元件为X分量、Y分量用，所以将这4个检测输出相加以既定的放大率进行放大。所以，从DDA 6输出的信号，成为以4×[设定放大率]将在图4B的下方所示的第2相的输入结束时的波形进行放大的信号。此时，叠加于各霍尔元件的检测信号上的失调电压分量，对于两相(即第1相和第2相)具有相同的值。图6为示意地示出此失调电压的示图，在图中以点划线表示。
P-P(峰-峰)检测部8是检测上述第1相信号的峰值和第2相信号的峰值，求出这些峰值间的值的电路。就是说，在P-P检测部8中，通过使第1相的信号的峰值和第2相的信号的峰值相减，解调成为调制(变换)成为AC信号的传感器检测信号(＝调制和驱动部4的输出信号)。更详细言之，第1相的信号由P-P检测部8的电容(未图示)保持，与第2相的信号输入同时相减。此处重要之点是可以通过执行减法处理使具有同一值的失调分量相抵消。另外，通过相减，振幅分量可放大为2倍。
从P-P检测部8输出的信号，输入到采样保持(S/H)部10、12进行保持。此处，S/H部10保持解调的X分量，而S/H部12保持解调的Y分量。如图7所示，因为采样保持的信号是阶梯形状的，通过利用包含在后级处理电路14中的滤波器(未图示)进行的平滑处理，可得到如虚线所示的平缓的波形。另外，P-P检测部8，因为可输出非反转信号及反转信号两者，所以可能利用符号位对输入到S/H部10、12的信号的符号进行切换。
从P-P检测部8以时间序列输出的X分量、Y分量，也输入到另一个S/H部16。此S/H部16，相应于从保持分量指定电路18发出的控制输出，只对X分量、Y分量中的任何一个分量进行保持。就是说，通过从外部向X、Y指定输入部20输入保持分量指定信号，保持分量指定电路18，可供给用于保持X分量及Y分量中的任何一个的控制输出。
从S/H部16输出的X分量(或Y分量)，如先前参照图5所说明的，经电阻R1施加于OP运放22的加法输入点(反转输入端)。其结果，利用反馈控制环的功能，可通过控制使X分量(或Y分量)成为一定值。另外，在此OP运放22中包含由电阻R2及电容C串联组成的反馈电路(PI调节器：比例积分调节器)，其理由是因为上述反馈控制环的反馈控制可由与采样脉冲同步的离散系统进行，可以为回避发送信号等的不合适情况使其具有积分功能。
下面针对在使X分量为一定时对霍尔元件进行驱动的场合，对本实施方式的角度检测原理进行大概说明。
一般，从用来检测X分量的霍尔元件输出的电压Vx及从用来检测Y分量的霍尔元件输出的电压Vy可分别表示为：
Vx＝k·Ix·Bcosθ
Vy＝k·Iy·Bsinθ
其中，k是比例系数，Ix及Iy是电流值，B是磁通密度，θ是磁场和霍尔元件形成的角度。
如在图5中所说明的，对用来检测Y分量的霍尔元件HE(Y)也供给相同的驱动电压，并且在考虑到任何一个霍尔元件也都是在同一基板上形成的微小元件，使Ix＝Iy是可能的。
所以，从上述两式，即Vx＝k·Ix·Bcosθ及Vy＝k·Iy·Bsinθ，可有：
Vy/Vx＝(k·Iy·Bsinθ)/(k·Ix·Bcosθ)
     ＝sinθ/cosθ
     ＝tanθ
此模拟除法(Vy/Vx)也可以在后级处理电路14中执行。
然而，根据本实施方式，通过实施上述的单个运算处理求出sinθ及cosθ，并且可以不根据这两个sinθ及cosθ进行求出tanθ的运算，而直接由S/H部10保持的X分量或S/H部12保持的Y分量求出tanθ。
图8为示出使用8个霍尔元件(参照图2)时可应用上述tanθ检测原理的说明图。此图8，示出的是，例如，为提高灵敏度，对X分量用4个、对Y分量用4个(合计8个)霍尔元件的场合。在本图中，霍尔元件，严格讲，不是配置在X(或Y)轴上，而是稍微离开一些。在配置上从中心向霍尔元件的中心引出的直线相对轴线有一个微小角度d。例如，对于X分量用的霍尔元件而言，在将元件配置成为相对X轴对称具有±d的角度时，各个元件输出与cos(θ+d)、cos(θ-d)成比例的信号。在将这4个信号分量利用DDA6相加时，X分量用霍尔元件输出合计为：
KIB·[cos(θ+d)+cos(θ-d)]
在将此输出利用调节器调节成为一定的电压Vref时，
Vref＝KIB·[cos(θ+d)+cos(θ-d)]
＝2KIBcosθcosd
∴KIB＝Vref/(cosθcosd)
另一方面，对于Y分量用的霍尔元件，同样，通过利用DDA 6相加时，得到：
KIB·[sin(θ+d)+sin(θ-d)]
＝2KIBsinθcosd
＝Vref(sinθcosd)/(cosθcosd)
＝Vreftanθ
实质上，在保持各霍尔元件输出的和为一定的同时，如果对其他霍尔元件的输出进行观察时，因为微小角度分量相抵消，对输出无影响。
另外，在本实施方式中，是以PI调节器24为例进行说明的，但并不限定于PI调节器，也可以使用其他调节器(例如，PID调节器等)。
图9为说明使用霍尔元件时的检测角度的范围扩展处理的示图。就是说，图9示出的是将检测角度范围扩展为360°的方法。通过将应该调节成为一定电压的信号从X分量信号切换为Y信号或从Y信号切换为X信号，可以将其输出从tanθ切换为cotθ或反之。众所周知，因为tanθ在向90°接近时变大，放大电路系统的输出会出现饱和。于是，为了在避免这一问题的同时可以检测接近90°的角度，使用tanθ的倒数cotθ很简便。
下面对图9所示的角度检测范围扩展方法在时间序列中予以说明。
首先，在角度范围为0～45°中，作为用于角度检测的输出使用tanθ。在检测角度增加时，当θ＝45°时，用于角度检测的输出从tanθ切换为cotθ。具体言之，将经过调节的信号从X分量切换为Y分量。其后，在角度增加到135°时，用于角度检测的输出也从cotθ切换为tanθ。
然而，此处应该注意的是符号的处理。如果不改变符号将X分量从cotθ切换为应该调节成的信号，会成为其分量从-Vref到+Vref的巨大变化的起因而产生不稳定状态。除此之外，状态到达稳定需要时间(即需要长期的稳定时间)。为了避免这一问题，在本实施方式中，对应该进行调节的信号的符号进行切换。由此，可以在使不稳定的转移状态达到最小限度的同时使稳定的角度检测成为可能。同样的符号切换处理，在315°的点也可以进行。
这样，在利用某一判定条件的同时对tan及cot符号进行切换，从而扩展角度检测范围就是本实施方式。针对tan、cot的切换，例如，判定其绝对值的大小关系。另外，关于上述符号切换，可以利用基准电压(模拟接地AGND)的绝对值的大小判定。
图10为示出在电源接通后进行角度区域判定时，进行反馈控制解除用的开关SW的示图。本图所示的电路是用来求出在接通电源后的角度位置信息的电路。迄今所说明的电路结构(图1～图9)的特征是，利用PI调节器24将一个输出分量变成为一定值，并在判定角度区域的同时扩展角度范围，但缺点是有时在接通电源后不能判定其角度区域。于是，用来补救这种缺点的是图10的电路。
在图10中，本电路及其控制电路设计成为在接通电源后的某一一定期间开关SW成为闭合状态。在此场合，PI调节器24，成为使单纯的AGND(模拟接地)成为输出电压的电压跟随器。因此，霍尔元件由模拟接地电压AGND进行驱动，针对角度可得到与sin、cos相对应的输出。在此状态下，进行同样的角度区域判定(绝对值比较、符号判定)，判定电源接通后的位置，决定基于该位置信息的符号，决定模式(tan、cot)，装载到触发器等二进制存储装置中。其后，打开开关SW，在利用该位置信息的同时，转移到通常的PI调节器模式。
图11为示出在后级处理电路14(参照图1)中包含的角度运算处理电路的一例的框图。就是说，图11是用来从利用图1的电路得到的X分量及Y分量得到的与磁场的角度相应的电压输出的电路。具体言之，因为利用图1所示的电路得到的角度检测结果表示为tanθ(或cotθ)，图11的电路实质上是进行用来得到反正切的运算。
图11示出的电路的动作如下。
从图1所示的电路得到的tan分量信号，由S/H(采样/保持)部50采样和保持，成为比较电路52的输入信号。接在其后的AND门54，在比较电路52的输出信号为Hi(VDD：电源电压)时，将时钟CLK的值按照原样输出，在是Low(GND)时输出“0”。所以，在比较电路52的输出信号为Low时，计数器56的计数时钟CLK为“0”，计数器56停止计数。在比较电路52的另一个输入端上输入将计数器56的计数输出值输入到正切逻辑电路58并进而经D/A变换器60得到的模拟电压。正切逻辑电路58的作用是输入计数器56的数字输出产生与tanθ相对应的数字值的电路。这并不特别限定于逻辑电路，也可以是以使用非易失性存储器(EEPROM、FRAM、MRAM)的表参照方式进行。
计数器56、正切逻辑电路58、D/A变换器60的反馈，一直反复重复到比较电路52的两个输入的大小关系反转，并且在大小关系一致或反转的时点，停止对计数器56的时钟输入CLK，计数器56停止计数。就是说，计数器56的数字输出值表示角度θ，D/A变换器60的输出表示tanθ。在成为由图1的电路供给并与由S/H电路50保持的tan值一致的值或最接近的值时的计数器56的数值输出值，表示角度θ本身。于是，将此数字输出值装入移位寄存器62，由D/A变换器64变换为模拟值，可以得到与角度θ相对应的模拟电压。
另外，作为另一实施方式，也可以不使用D/A变换器64，利用串行接口对数字输出值进行输出。作为串行接口可以举出的有SPI、微细线、12C总线等。
但是，在图9所示的角度判定的性质上，只利用这一变换，得到的信息是不充分的。因为，例如，22.5°和157.5°是同样的模拟输出电压。为避免这一问题，必须根据角度区域进行失调电压的相加。更具体言之，例如，为使在第1象限失调电压为0伏，在第3象限失调电压为2.5伏，在每个象限中使失调电压变化相加，就可以进行完全的角度判定。象限的判定可通过，例如，将0～360°的角度区域分割为各45°的8个区域，判定X的符号；X、Y的符号的“异”(一致、不一致判定)；绝对值的大小(tan或cot)而单值地决定。
如图11所示，在将与从D/A变换器64输出的角度θ相对应的模拟电压和从失调指定部66输出的失调电压相加时，可得到完全的角度。失调指定部66，例如，由D/A变换器构成。另外，在扩展D/A变换器64的位数，将角度区域判定部72的数字输出输入到D/A变换器64相加时，D/A变换器64的输出可得到完全的角度输出，没有失调指定部66及加法器68也可以。
图12示出0～45°的角度范围的正切的输出曲线。已经发现，在将此正切曲线分割为图12所示的3个区域并利用直线近似时，可以以非常高的精度近似。以直线近似的正切曲线，可用3个直线方程式描述。此时，从图13A到图13B的变换，不是反正切那样的非线性函数变换，可利用从直线到直线的一次变换实现。
例如，在正切近似直线中，在区域2的直线方程式为正切＝A·θ+B，角度电压直线的方程式为C·θ+D时，在对正切输出的斜率A和截距(失调)B进行模拟调节，使与C、D配合时，与进行反正切变换是等价的。
更具体言之，从A到C的斜率变换，是可以通过使负反馈放大电路的放大率为可变的而实现的。这除了也可以借助利用非易失性存储器的可编程放大电路实现之外，也可利用外置电阻进行修整。另外，与从B到D的截距的配合，可应用使用梯形电阻的可变电位器。
另外，在判定正切的直线近似的区域时，与比较电路一起使用参照电压发生电路是有效的。具体言之，在图13A中，设置有产生参照电压V1、V2的电路，将这些参照电压与正切输出进行比较。例如，通过使用2个比较电路，可以产生以下的代码。
正切输出≤V1              Code(0:0)
(比较电路1的输出：比较电路2的输出)
V1≤正切输出≤V2          Code(0:1)
正切输出≥Y2              Code(1:1)
利用上述的代码可对区域进行单值定义。
对于角度区域的扩展，可使用图9所述的方法。在余切的区域中，同样将45°的范围分割为3个区域并进行一次变换。此时，由于直线的斜率为负，使用反转放大电路使直线的斜率反转。关于截距的配合，可利用可变电位器实现。对此直线，如果加上与角度区域相应的失调电压，原理上角度范围可扩展到360°。不过，从缩小电路规模及修正算法简单化的观点考虑，这一方法，对于角度范围小的用途(例如0～90°)更加合适。
图14为示出在由于反馈控制滞后引起的应该调节的电压不是一定电压时的状态的说明图。就是说，在应该调节的电压不是一定电平(反馈速度追不上)时，其电压变动的程度，可由正切的增量的变化引起。于是，为了消除这种状态下的缺陷，下面参照图15A及图15B对另一实施方式予以说明。
图15A及图15B为示出用来回避应该调节的电压不是一定电压的状态的另一实施方式的电路图。在这两个附图中示出的电路，在对先前说明的图11的电路进行更具体描述的同时，还增加以下的改进。
在图15A中，从模拟前端输入|X|或|Y|信号的绝对值。切换部1的作用是将输入到采样保持电路80的信号切换为|X|或|Y|。采样保持电路80的输出，输入到比较器82的一个输入端。比较器82的输出信号，输入到双输入型的AND电路84。AND电路84的另一个输入信号是时钟，输出时钟信号的工作一直进行到比较器82的输出信号切换为LOW电平为止。
8位的计数器86，对AND电路84输出的时钟进行计数。8位的计数器86的输出(8位数字信号)，输入到逻辑电路88。逻辑电路88是输入8位计数器86的输出数据并对该输入生成附加Tan函数的权重的数字输出的逻辑电路。就是说，在以计数器输出为θ时，逻辑电路88的输出为Tanθ。
此数字数据Tanθ，输入到梯形电阻式的D/A变换器90，反馈到比较器82的另一输入端。比较器82，将输入到采样保持电路80的|X|或|Y|的绝对值(正切或余切)和反馈回来的Tanθ进行比较，在其大小关系反转时将比较器输出从HIGH切换为LOW，使8位计数器86时钟计数停止。
就是说，利用最接近输入到采样保持电路80的|X|或|Y|信号的电压值，使8位计数器86的计数时钟停止。所以，在逻辑电路88中附加正切的权重之前的数字值，即角度θ的数字值本身成为8位计数器86的输出。表示此角度θ的数字值，利用合适的数据装载信号转移到闩锁电路92并输入到其后级的D/A变换器94(参照图15B)。
另外，切换部2的作用是将D/A变换器90的参照电压切换为|X|或|Y|信号。切换部1，以如下方式进行利用切换部2的切换控制信号的切换。
就是说，在模拟前端，将|X|或|Y|中的一个调节为一定电压，从另一个得到正切或余切。通过选择信号使在采样保持电路80中输入正切或余切信号，在D/A变换器90的参照电压上输入经过调节的一方的电压。例如，在|X|或|Y|受到调节时，可从|Y|得到Tanθ，但此时，在采样保持电路80中输入|Y|，而且输入|X|作为D/A变换器的参照电压。
下面，对这样将经过调节的信号用作D/A变换器90的参照电压的场合的效果予以说明。在模拟前端，如已经在图1中所说明的，是利用PI调节器控制离散系统的反馈控制环，但在磁场高速旋转时，由PI调节器的积分时间引起的滞后的影响表现显著。具体言之，如图14所示，本来应该调节为一定值的信号不能保持为一定电平而发生电压下降的现象。此电压下降的大小，与旋转速度有关，在此状态下不可能进行高精度的角度检测。关于这一点，下面利用数式进行更详细的说明。
下面，假设应该调节的电压在不能保持为一定而随时间变化时，设此参照电压为Vref(t)。此时，在调节|X|信号时，下面的关系式成立：
Vref(t)＝K·I·B·cosθ
|Y|＝K·I·B·sinθ
从上述关系可得到：
|Y|＝Vref(t)·Tanθ
就是说，因为从|Y|得到的Tanθ具有因时间而变化的增益系数，在将此值直接变换为角度时，会产生由于随时间变化而发生的角度误差。为回避这一问题，在本实施方式中，使用Vref(t)作为D/A变换器90的参照电压。通过采用这种结构，从D/A变换器90反馈而输入到比较器82的模拟信号Tanθ，由于具有Vref(t)的权重，在比较器82的大小关系的反转点，即与角度相对应的数字值不受Vref(t)的影响。
另外，如上所述，从模拟前端输入|X|或|Y|的绝对值信号，但不是绝对值的X或Y的信号也可按照原样输入。
这样，因为通过使用由于高速转动而变动的电压作为D/A变换器90的参照电压，自动地使增益系数相抵消，所以即使是在磁场高速转动时，也可能进行高精度的角度检测。
图16A及图16B示出应用本发明的角度检测部的磁芯的一例。在本图中，在Si基板上，在与信号处理电路一起形成的霍尔元件上贴附由圆形磁性体材料组成的圆板(磁聚焦板)。其中，图16A，示出从磁芯的形状及从磁芯的优选磁铁的形状。另外，图16B，示出该时的磁力线的分布模式。从右方输入的横向磁力线，由于磁聚焦板而聚焦，在放大的同时，变换为垂直方向的磁场。此磁场的方向，S侧的霍尔元件和N侧的霍尔元件的方向相反。在将输入信号供给DDA时，要注意极性逆转。在一个示例中，利用200微米φ的磁聚焦板可获得约2倍的放大率。
如上所述，根据本发明，尽管电路的结构简单，但可以实现能够进行正确的角度检测的角度检测装置及半导体装置。特别是，即使是在磁场高速转动的场合，也可以进行在相应的装置中不能预期获得的正确的角度检测。此外，即使是对于伴随周围温度上升的磁场的变动，根据本发明，也可以实现能够进行正确的角度检测的角度检测装置及半导体装置。

Claims (29)

1.一种角度检测装置，输入来自检测至少2个方向的磁分量的第1和第2磁传感器部的输出信号，从上述磁分量检测与磁场的相对角度，其特征在于包括：
控制成使由上述第1磁传感器部检测的第1方向分量的输出信号具有一定值的控制单元；以及
通过与利用上述控制单元控制上述第1磁传感器部时相同的驱动条件驱动上述第2磁传感器部，检测第2方向分量的输出信号的驱动单元。
2.一种角度检测装置，具有检测至少2个方向的磁分量的第1和第2磁传感器部，从上述磁分量检测与磁场的相对角度，其特征在于包括：
控制成使由上述第1磁传感器部检测的第1方向分量的输出信号具有一定值的控制单元；以及
通过与利用上述控制单元控制上述第1磁传感器部时相同的驱动条件驱动上述第2磁传感器部，检测第2方向分量的输出信号的驱动单元。
3.如权利要求1或2所述的角度检测装置，其特征在于：
上述第1磁传感器部和上述第2磁传感器部分别具有对置的一对磁传感器，这一对磁传感器配置在互相正交的直线上。
4.如权利要求1～3中任何一项所述的角度检测装置，其特征在于：
上述第1磁传感器部和上述第2磁传感器部靠近磁聚焦板的端部配置。
5.如权利要求1～4中的任何一项中所述的角度检测装置，其特征在于：
上述控制单元具有用于控制成使上述第1方向分量的输出信号具有上述一定值的反馈控制环。
6.如权利要求5中所述的角度检测装置，其特征在于：
上述控制单元具有使上述反馈控制环切断的反馈停止单元。
7.如权利要求5或6所述的角度检测装置，其特征在于：
上述反馈控制环具有运算放大器，把上述第1方向分量的输出信号或上述第2方向分量的输出信号中的任何一个经电阻输入到该运算放大器的反转输入端，并且经电阻向该运算放大器的反转输入端输入基准输入电压。
8.如权利要求7所述的角度检测装置，其特征在于：
输入到上述运算放大器的反转输入端的上述第1方向分量的输出信号或上述第2方向分量的输出信号是根据从指定输入部供给的指定决定的。
9.如权利要求7或8所述的角度检测装置，其特征在于：
在上述运算放大器的输出端和反转输入端之间连接有PI调节器。
10.如权利要求6～9中的任何一项所述的角度检测装置，其特征在于：
上述反馈停止单元，利用既定的固定电压驱动上述第1和第2磁传感器部。
11.如权利要求7～10中的任何一项所述的角度检测装置，其特征在于：
上述反馈停止单元使上述运算放大器作为电压跟随器工作。
12.如权利要求7～11中的任何一项所述的角度检测装置，其特征在于：
上述第1和第2磁传感器部根据从上述运算放大器的输出端得到的电压进行驱动。
13.如权利要求1～12中的任何一项所述的角度检测装置，其特征在于：
上述第1和第2磁传感器部按照自旋电流法进行驱动。
14.如权利要求6～13中的任何一项所述的角度检测装置，其特征在于还具有：
在该角度检测装置的电源接通之后，立即由上述反馈停止单元保持使上述反馈控制环的功能停止的状态，同时根据来自检测至少2个方向的磁分量的上述第1和第2磁传感器部的检测输出进行角度区域的判定的区域判定单元。
15.如权利要求14中所述的角度检测装置，其特征在于：
上述区域判定单元，在进行角度区域判定时，使用从上述第1和第2磁传感器部得到的上述第1和第2方向分量的输出信号的绝对值和符号的正负。
16.如权利要求1～15中的任何一项所述的角度检测装置，其特征在于还具有：
使根据来自上述第1和第2磁传感器部的输出分别检测的上述第1和第2方向分量的输出信号的符号，相应于与磁场的相对角度进行反转的符号反转单元，以及
将控制成把具有上述一定值的上述第1方向分量的输出信号切换为上述第2方向分量的输出信号的分量切换单元，且
扩展角度的可检测范围。
17.如权利要求16中所述的角度检测装置，其特征在于：
上述分量切换单元，在切换为上述第2方向分量的输出信号之后再次切换为上述第1方向分量。
18.如权利要求1～17中的任何一项中所述的角度检测装置，其特征在于还具有：
回应由上述第1磁传感器部检测到的上述第1方向分量的输出信号或由上述第2磁传感器部检测到的上述第2方向分量的输出信号，进行预定时钟的计数动作的计数单元；
将上述计数单元的计数值变换为预先确定的变换值的第1变换单元；
将上述第1或第2方向分量的输出信号的值和上述变换值进行比较，在上述变换值达到上述第1或第2方向分量的输出信号的值时，使上述计数单元的计数动作停止的计数停止单元；以及
将上述计数值变换为角度信息的第2变换单元。
19.如权利要求18中所述的角度检测装置，其特征在于：
上述计数值与检测角度θ相对应，上述变换值与tanθ相对应。
20.如权利要求18或19所述的角度检测装置，其特征在于：
上述第1变换单元具有将检测角度θ变换为tanθ的逻辑电路。
21.如权利要求18～20中的任何一项所述的角度检测装置，其特征在于：
上述计数停止单元是具有将根据上述第1磁传感器部或第2磁传感器部的输出检测到的正切值输入的第1输入端、和将与上述第1变换单元的输出相对应的正切值输入的第2输入端的比较器。
22.如权利要求18～21中的任何一项所述的角度检测装置，其特征在于：
上述第1变换单元的输出端与上述计数停止单元的输入端经D/A变换器相连接。
23.如权利要求22所述的角度检测装置，其特征在于：
作为上述D/A变换器的参照电压，使用在根据来自上述第1和第2磁传感器部的输出检测到的上述第1和第2输出信号中的、控制成具有上述一定值的方向分量的输出信号。
24.如权利要求18～23中的任何一项所述的角度检测装置，其特征在于：
上述第2变换单元进行用来得到上述角度信息的规定的内插处理。
25.如权利要求18～24中的任何一项所述的角度检测装置，其特征在于还具有：
将根据上述第1磁传感器部或上述第2磁传感器部的输出检测到的上述第1和第2方向分量的输出信号进行输入，对从上述第2变换单元输出的角度信息进行失调角度值的加法处理的失调修正单元。
26.如权利要求1～25中的任何一项所述的角度检测装置，其特征在于还具有：
将与角度有依赖关系的信号分割为相对于角度线性变化的多个角度区域并对该区域进行判定的判定单元；且
通过近似直线的斜度的调节和利用失调相加的一次变换进行角度的抽取。
27.如权利要求1～26中的任何一项所述的角度检测装置，其特征在于：
上述第1和第2磁传感器部具有霍尔元件。
28.如权利要求22所述的角度检测装置，其特征在于：
上述霍尔元件靠近磁聚焦板的端部配置。
29.一种角度检测系统，其特征在于：将在半导体基板上形成有权利要求1～28中的任何一项所述的角度检测装置的半导体装置设置于转动的永久磁铁的附近，检测该永久磁铁的转动角度。
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Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101706290B (zh) * 2009-11-18 2011-06-22 上海交通大学 旋转部件角度位移检测电路
CN101918796B (zh) * 2008-01-04 2012-09-05 阿莱戈微系统公司 用于角度传感器的方法和装置
CN103282745A (zh) * 2010-12-28 2013-09-04 日立汽车系统株式会社 磁场角计测装置、旋转角计测装置和使用它的旋转机械、系统、车辆和车辆驱动装置
CN103718056A (zh) * 2011-07-29 2014-04-09 旭化成微电子株式会社 磁场测量装置
CN103760503A (zh) * 2014-02-10 2014-04-30 清华大学 交变磁场方向测量方法及系统
CN104204730A (zh) * 2012-03-01 2014-12-10 泰科电子Amp有限责任公司 借助于3d霍尔传感器非接触地测量相对位置的方法
CN104296650A (zh) * 2013-07-17 2015-01-21 英飞凌科技股份有限公司 分立磁角度传感器装置和磁角度传感器布置
CN104656042A (zh) * 2013-11-19 2015-05-27 英飞凌科技股份有限公司 离轴磁场角度传感器
CN104931076A (zh) * 2014-03-17 2015-09-23 精工爱普生株式会社 编码器、机电装置、机器人以及铁路车辆
CN105705959A (zh) * 2013-10-30 2016-06-22 泰连德国有限公司 在具有偏移斜率适应的霍尔传感器中磁控制场的温度补偿方法
CN105758429A (zh) * 2012-02-03 2016-07-13 旭化成株式会社 信号处理装置
CN108692743A (zh) * 2017-04-06 2018-10-23 迈来芯电子科技有限公司 冗余故障检测设备和方法
CN109506681A (zh) * 2018-12-26 2019-03-22 绍兴光大芯业微电子有限公司 基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构
CN110249533A (zh) * 2017-01-31 2019-09-17 ams有限公司 用于霍尔传感器的信号处理装置以及信号处理方法
CN110243395A (zh) * 2016-05-20 2019-09-17 Tdk株式会社 状态判别装置及方法、以及物理量信息生成装置
US10534044B2 (en) 2013-10-30 2020-01-14 Te Connectivity Germany Gmbh Temperature compensation method of magnetic control fields in a hall sensor with OS adaption
CN110763862A (zh) * 2019-09-29 2020-02-07 四川中曼电气工程技术有限公司 基于石油钻采设备中旋转机构的角度测量方法

Families Citing this family (79)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004010613B4 (de) * 2004-03-02 2015-04-02 Austriamicrosystems Ag Magnetfeldsensor und Verfahren zu seinem Betrieb
JP4039436B2 (ja) 2004-08-06 2008-01-30 株式会社デンソー 回転角検出装置
JP4496907B2 (ja) * 2004-09-30 2010-07-07 ヤマハ株式会社 磁気測定回路
DE102005061285A1 (de) * 2005-12-20 2007-06-21 Lemförder Electronic GmbH Wähleinrichtung zum Schalten eines Fahrzeuggetriebes
WO2007126023A1 (ja) * 2006-04-27 2007-11-08 Asahi Kasei Emd Corporation 位置検出装置及び位置検出方法
US7714570B2 (en) * 2006-06-21 2010-05-11 Allegro Microsystems, Inc. Methods and apparatus for an analog rotational sensor having magnetic sensor elements
DE102006043283A1 (de) * 2006-09-14 2008-03-27 Mtu Aero Engines Gmbh Messanordnung zur Erfassung eines 1/Umdrehungsimpulses eines Triebwerkrotors sowie Verfahren hierzu
DE112007002717A5 (de) * 2006-12-12 2009-10-22 Polycontact Ag Magnetischer Positionssensor
US8008908B2 (en) * 2007-06-25 2011-08-30 Allegro Microsystems, Inc. Low power magnetic field sensor
EP2166313B1 (de) * 2008-09-18 2011-11-09 Sick Ag Magnetischer Sensor
US20100156397A1 (en) * 2008-12-23 2010-06-24 Hitoshi Yabusaki Methods and apparatus for an angle sensor for a through shaft
TWI420325B (zh) * 2009-02-16 2013-12-21 Himax Media Solutions Inc 正弦／餘弦值產生裝置
JP5318796B2 (ja) * 2010-02-17 2013-10-16 旭化成エレクトロニクス株式会社 ホール起電力検出装置および回転角度検出装置
JP5314619B2 (ja) * 2010-02-19 2013-10-16 旭化成エレクトロニクス株式会社 ホール起電力信号検出装置
DE102010011723B4 (de) 2010-03-17 2012-06-06 Austriamicrosystems Ag Sensoranordnung und Verfahren zum Betreiben einer Sensoranordnung
EP2402779A1 (en) * 2010-07-02 2012-01-04 Liaisons Electroniques-Mecaniques Lem S.A. Hall sensor system
CH703405B1 (de) * 2010-07-05 2014-05-15 Melexis Tessenderlo Nv Magnetischer Winkelsensor.
JP5785731B2 (ja) * 2011-02-24 2015-09-30 ローム株式会社 電子回路、集積回路、ならびにそれらを搭載する磁気検出装置および電子機器
US9062990B2 (en) 2011-02-25 2015-06-23 Allegro Microsystems, Llc Circular vertical hall magnetic field sensing element and method with a plurality of continuous output signals
US8786279B2 (en) 2011-02-25 2014-07-22 Allegro Microsystems, Llc Circuit and method for processing signals generated by a plurality of sensors
US8729890B2 (en) 2011-04-12 2014-05-20 Allegro Microsystems, Llc Magnetic angle and rotation speed sensor with continuous and discontinuous modes of operation based on rotation speed of a target object
US8860410B2 (en) 2011-05-23 2014-10-14 Allegro Microsystems, Llc Circuits and methods for processing a signal generated by a plurality of measuring devices
US8890518B2 (en) 2011-06-08 2014-11-18 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for self-testing a circular vertical hall (CVH) sensing element and/or for self-testing a magnetic field sensor that uses a circular vertical hall (CVH) sensing element
US8793085B2 (en) 2011-08-19 2014-07-29 Allegro Microsystems, Llc Circuits and methods for automatically adjusting a magnetic field sensor in accordance with a speed of rotation sensed by the magnetic field sensor
US8922206B2 (en) 2011-09-07 2014-12-30 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensing element combining a circular vertical hall magnetic field sensing element with a planar hall element
US9285438B2 (en) 2011-09-28 2016-03-15 Allegro Microsystems, Llc Circuits and methods for processing signals generated by a plurality of magnetic field sensing elements
US9046383B2 (en) 2012-01-09 2015-06-02 Allegro Microsystems, Llc Systems and methods that use magnetic field sensors to identify positions of a gear shift lever
US20140145714A1 (en) 2012-01-25 2014-05-29 Asahi Kasei Microdevices Corporation Hall electromotive force signal detection circuit and current sensor thereof
US9182456B2 (en) 2012-03-06 2015-11-10 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor for sensing rotation of an object
US10215550B2 (en) 2012-05-01 2019-02-26 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensors having highly uniform magnetic fields
JP2014016166A (ja) * 2012-07-05 2014-01-30 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 回転角検出装置及びその故障検出方法
US8952683B2 (en) 2012-07-25 2015-02-10 Infineon Technologies Ag Magnetic out-of-axis angle sensing principle
KR20140021781A (ko) 2012-08-10 2014-02-20 삼성전자주식회사 가변 저항 메모리를 포함하는 반도체 메모리 장치
JP5889144B2 (ja) * 2012-09-04 2016-03-22 ヒロセ電機株式会社 回転検出装置
US9488496B2 (en) * 2012-09-13 2016-11-08 Bourns, Inc. Position measurement using flux modulation and angle sensing
US9417295B2 (en) 2012-12-21 2016-08-16 Allegro Microsystems, Llc Circuits and methods for processing signals generated by a circular vertical hall (CVH) sensing element in the presence of a multi-pole magnet
US8749005B1 (en) 2012-12-21 2014-06-10 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor and method of fabricating a magnetic field sensor having a plurality of vertical hall elements arranged in at least a portion of a polygonal shape
US9606190B2 (en) 2012-12-21 2017-03-28 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor arrangements and associated methods
US9548443B2 (en) 2013-01-29 2017-01-17 Allegro Microsystems, Llc Vertical Hall Effect element with improved sensitivity
JP6034813B2 (ja) * 2013-02-12 2016-11-30 旭化成エレクトロニクス株式会社 回転角計測装置
US9523589B2 (en) 2013-02-12 2016-12-20 Asahi Kasei Microdevices Corporation Rotation angle measurement apparatus
US9377285B2 (en) 2013-02-13 2016-06-28 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor and related techniques that provide varying current spinning phase sequences of a magnetic field sensing element
US9389060B2 (en) 2013-02-13 2016-07-12 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor and related techniques that provide an angle error correction module
US9099638B2 (en) 2013-03-15 2015-08-04 Allegro Microsystems, Llc Vertical hall effect element with structures to improve sensitivity
US9400164B2 (en) 2013-07-22 2016-07-26 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor and related techniques that provide an angle correction module
US9312473B2 (en) 2013-09-30 2016-04-12 Allegro Microsystems, Llc Vertical hall effect sensor
US10120042B2 (en) 2013-12-23 2018-11-06 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor and related techniques that inject a synthesized error correction signal into a signal channel to result in reduced error
US9574867B2 (en) 2013-12-23 2017-02-21 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor and related techniques that inject an error correction signal into a signal channel to result in reduced error
US9547048B2 (en) 2014-01-14 2017-01-17 Allegro Micosystems, LLC Circuit and method for reducing an offset component of a plurality of vertical hall elements arranged in a circle
JP6413326B2 (ja) * 2014-05-01 2018-10-31 日立金属株式会社 磁気センサ及び電流検出構造
US9753097B2 (en) 2014-05-05 2017-09-05 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensors and associated methods with reduced offset and improved accuracy
US9448288B2 (en) 2014-05-20 2016-09-20 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor with improved accuracy resulting from a digital potentiometer
US9823092B2 (en) 2014-10-31 2017-11-21 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor providing a movement detector
US9638766B2 (en) 2014-11-24 2017-05-02 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor with improved accuracy resulting from a variable potentiometer and a gain circuit
US9684042B2 (en) 2015-02-27 2017-06-20 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor with improved accuracy and method of obtaining improved accuracy with a magnetic field sensor
US11163022B2 (en) 2015-06-12 2021-11-02 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor for angle detection with a phase-locked loop
JP6500715B2 (ja) 2015-09-09 2019-04-17 株式会社デンソー 空燃比センサの制御装置
US9739847B1 (en) 2016-02-01 2017-08-22 Allegro Microsystems, Llc Circular vertical hall (CVH) sensing element with signal processing
US10481220B2 (en) 2016-02-01 2019-11-19 Allegro Microsystems, Llc Circular vertical hall (CVH) sensing element with signal processing and arctangent function
US9739848B1 (en) 2016-02-01 2017-08-22 Allegro Microsystems, Llc Circular vertical hall (CVH) sensing element with sliding integration
DE102016202378B4 (de) * 2016-02-17 2020-04-23 Continental Automotive Gmbh Anordnung zur Erfassung der Winkelposition eines drehbaren Bauteils
US10275055B2 (en) 2016-03-31 2019-04-30 Azoteq (Pty) Ltd Rotational sensing
US10385964B2 (en) 2016-06-08 2019-08-20 Allegro Microsystems, Llc Enhanced neutral gear sensor
US10585147B2 (en) 2016-06-14 2020-03-10 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor having error correction
US10353019B2 (en) * 2016-07-18 2019-07-16 Apple Inc. High dynamic range magnetometer architecture
DE102016225305B4 (de) 2016-12-16 2019-07-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Offset-Kompensation eines Sensorsignals eines Hall-Sensors und Sensoranordnung
US10739164B2 (en) 2017-01-27 2020-08-11 Allegro Microsystems, Llc Circuit for detecting motion of an object
US10495701B2 (en) 2017-03-02 2019-12-03 Allegro Microsystems, Llc Circular vertical hall (CVH) sensing element with DC offset removal
JP6550099B2 (ja) 2017-06-26 2019-07-24 メレキシス テクノロジーズ エス エー 回転角検出装置、姿勢制御装置、自動操舵装置及びスロットル装置
US11162815B2 (en) * 2018-09-14 2021-11-02 Allegro Microsystems, Llc Angular magnetic field sensor and rotating target with stray field immunity
US10823586B2 (en) 2018-12-26 2020-11-03 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor having unequally spaced magnetic field sensing elements
US11280637B2 (en) 2019-11-14 2022-03-22 Allegro Microsystems, Llc High performance magnetic angle sensor
US11237020B2 (en) 2019-11-14 2022-02-01 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor having two rows of magnetic field sensing elements for measuring an angle of rotation of a magnet
US11802922B2 (en) 2021-01-13 2023-10-31 Allegro Microsystems, Llc Circuit for reducing an offset component of a plurality of vertical hall elements arranged in one or more circles
US11473935B1 (en) 2021-04-16 2022-10-18 Allegro Microsystems, Llc System and related techniques that provide an angle sensor for sensing an angle of rotation of a ferromagnetic screw
EP4276418A1 (en) * 2022-05-09 2023-11-15 NM Numerical Modelling GmbH Sensor device and method for determining a relative angular position between shaft halves of a rotary shaft
DE102023002856A1 (de) 2023-07-14 2025-01-16 Mercedes-Benz Group AG Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine, Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs sowie elektrische Maschine
DE102023002862A1 (de) 2023-07-14 2025-01-16 Mercedes-Benz Group AG Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sowie elektrische Maschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
DE102023002859A1 (de) 2023-07-14 2025-01-16 Mercedes-Benz Group AG Verfahren zum Ermitteln eines Drehmoments einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, elektrische Maschine sowie Kraftfahrzeug

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1028910C (zh) * 1992-12-21 1995-06-14 航空航天工业部宝成通用电子公司 磁传感器
JP3335738B2 (ja) * 1993-12-27 2002-10-21 株式会社ミクニ 磁気式位置センサ
DE19543562A1 (de) * 1994-11-22 1996-05-23 Bosch Gmbh Robert Anordnung zur berührungslosen Drehwinkelerfassung eines drehbaren Elements
EP0772046B1 (de) 1995-10-30 2002-04-17 Sentron Ag Magnetfeldsensor und Strom- oder Energiesensor
DE59609089D1 (de) 1995-10-30 2002-05-23 Sentron Ag Zug Magnetfeldsensor und Strom- oder Energiesensor
TW406465B (en) * 1997-04-07 2000-09-21 Cts Corp Control circuits for generating control signals proportional to the position of an input device
US6326781B1 (en) * 1999-01-11 2001-12-04 Bvr Aero Precision Corp 360 degree shaft angle sensing and remote indicating system using a two-axis magnetoresistive microcircuit
JP3989131B2 (ja) * 1999-05-17 2007-10-10 株式会社デンソー 物理量検出素子の駆動回路及び回転角度センサ
JP2002054902A (ja) * 2000-08-10 2002-02-20 Nippon Densan Corp 変位検出装置
JP4936299B2 (ja) * 2000-08-21 2012-05-23 メレクシス・テクノロジーズ・ナムローゼフェンノートシャップ 磁場方向検出センサ
EP1243897B1 (de) 2001-03-23 2013-12-18 Melexis Technologies NV Magnetischer Weggeber

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101918796B (zh) * 2008-01-04 2012-09-05 阿莱戈微系统公司 用于角度传感器的方法和装置
CN101706290B (zh) * 2009-11-18 2011-06-22 上海交通大学 旋转部件角度位移检测电路
CN103282745A (zh) * 2010-12-28 2013-09-04 日立汽车系统株式会社 磁场角计测装置、旋转角计测装置和使用它的旋转机械、系统、车辆和车辆驱动装置
CN103718056A (zh) * 2011-07-29 2014-04-09 旭化成微电子株式会社 磁场测量装置
CN103718056B (zh) * 2011-07-29 2016-08-17 旭化成微电子株式会社 磁场测量装置
CN105758429B (zh) * 2012-02-03 2019-04-05 旭化成株式会社 信号处理装置
CN105758429A (zh) * 2012-02-03 2016-07-13 旭化成株式会社 信号处理装置
CN104204730A (zh) * 2012-03-01 2014-12-10 泰科电子Amp有限责任公司 借助于3d霍尔传感器非接触地测量相对位置的方法
CN104204730B (zh) * 2012-03-01 2016-08-17 泰连德国有限公司 借助于3d霍尔传感器非接触地测量相对位置的方法
CN104296650A (zh) * 2013-07-17 2015-01-21 英飞凌科技股份有限公司 分立磁角度传感器装置和磁角度传感器布置
CN104296650B (zh) * 2013-07-17 2017-12-01 英飞凌科技股份有限公司 分立磁角度传感器装置和磁角度传感器布置
US10782116B2 (en) 2013-07-17 2020-09-22 Infineon Technologies Ag Discrete magnetic angle sensor device, a magnetic angle sensor arrangement, a method for generating an angle signal and a method for providing a sensor signal
US9671214B2 (en) 2013-07-17 2017-06-06 Infineon Technologies Ag Discrete magnetic angle sensor device, a magnetic angle sensor arrangement, a method for generating an angle signal and a method for providing a sensor signal
US10534044B2 (en) 2013-10-30 2020-01-14 Te Connectivity Germany Gmbh Temperature compensation method of magnetic control fields in a hall sensor with OS adaption
CN105705959B (zh) * 2013-10-30 2019-12-31 泰连德国有限公司 在具有偏移斜率适应的霍尔传感器中磁控制场的温度补偿方法
CN105705959A (zh) * 2013-10-30 2016-06-22 泰连德国有限公司 在具有偏移斜率适应的霍尔传感器中磁控制场的温度补偿方法
CN104656042A (zh) * 2013-11-19 2015-05-27 英飞凌科技股份有限公司 离轴磁场角度传感器
CN104656042B (zh) * 2013-11-19 2017-11-28 英飞凌科技股份有限公司 离轴磁场角度传感器
CN103760503B (zh) * 2014-02-10 2016-08-17 清华大学 交变磁场方向测量方法及系统
CN103760503A (zh) * 2014-02-10 2014-04-30 清华大学 交变磁场方向测量方法及系统
CN104931076A (zh) * 2014-03-17 2015-09-23 精工爱普生株式会社 编码器、机电装置、机器人以及铁路车辆
CN110243395A (zh) * 2016-05-20 2019-09-17 Tdk株式会社 状态判别装置及方法、以及物理量信息生成装置
CN110249533A (zh) * 2017-01-31 2019-09-17 ams有限公司 用于霍尔传感器的信号处理装置以及信号处理方法
CN110249533B (zh) * 2017-01-31 2023-08-18 ams有限公司 用于霍尔传感器的信号处理装置以及信号处理方法
CN108692652A (zh) * 2017-04-06 2018-10-23 迈来芯电子科技有限公司 旋转位置传感器
CN108692743A (zh) * 2017-04-06 2018-10-23 迈来芯电子科技有限公司 冗余故障检测设备和方法
CN108692743B (zh) * 2017-04-06 2021-07-13 迈来芯电子科技有限公司 冗余故障检测设备和方法
CN108692652B (zh) * 2017-04-06 2021-09-14 迈来芯电子科技有限公司 旋转位置传感器
CN109506681A (zh) * 2018-12-26 2019-03-22 绍兴光大芯业微电子有限公司 基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构
CN110763862A (zh) * 2019-09-29 2020-02-07 四川中曼电气工程技术有限公司 基于石油钻采设备中旋转机构的角度测量方法

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