本發(fā)明涉及一種磁場感測裝置以及磁場感測方法，且尤其涉及一種復合式的磁場感測裝置及其感測方法。

背景技術：

請參照圖1，圖1示出異向性磁電阻(anisotropicmagneto-resistive,amr)檢測器依據受測磁場的磁場密度及產生的輸出電壓的關系曲線圖。其中，異向性磁電阻磁場檢測器可依據受測磁場的磁場密度大小而工作在線性區(qū)lr或是非線性區(qū)nl1、nl2。由圖1的示出可以清楚的發(fā)現(xiàn)，異向性磁電阻磁場檢測器所產生的輸出電壓可能對應到多個磁場密度。以輸出電壓v1為范例，當異向性磁電阻磁場檢測器產生輸出電壓v1時，受測磁場的磁場密度可能是h1或也可能是h2而產生無法判定的現(xiàn)象，降低了磁場量測的準確性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種磁場感測裝置以及磁場感測方法，以解決可能造成的磁場密度的誤判現(xiàn)象。

本發(fā)明的磁場感測裝置包括異向性磁電阻磁場檢測器、參考磁場檢測器以及控制器。異向性磁電阻磁場檢測器依據受測磁場產生第一輸出電壓。參考磁場檢測器依據受測磁場產生第二輸出電壓?？刂破黢罱赢愊蛐源烹娮璐艌鰴z測器以及參考磁場檢測器，依據第二輸出電壓以獲知受測磁場的磁場密度的絕對值是否大于或小于預設臨界值，并借以選擇第一輸出電壓或飽和電壓來產生磁場檢測結果。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的異向性磁電阻磁場檢測器依據受測磁場的磁場密度的絕對值以工作在線性區(qū)或非線性區(qū)，預設臨界值依據對應線性區(qū)以及非線性區(qū)間的臨界磁場密度值來設定。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的預設臨界值等于臨界磁場密度值減去偏移值。

在本發(fā)明的一實施例中，當上述的受測磁場的磁場密度的絕對值大于或小于預設臨界值，控制器選擇第一輸出電壓以產生磁場檢測結果，當磁場的磁場密度的絕對值不大于或不小于預設臨界值，控制器選擇飽和電壓以產生磁場檢測結果。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的控制器包括比較器以及選擇器。比較器接收第二輸出電壓以及臨界電壓，依據比較第二輸出電壓以及臨界電壓以產生比較結果信號。選擇器耦接比較器，接收第一輸出電壓以及飽和電壓，依據比較結果信號以選擇第二輸出電壓或飽和電壓以產生磁場檢測結果。其中，臨界電壓實質上等于參考磁場檢測器接收磁場密度絕對值等于預設臨界值的受測磁場時所產生的第二電壓的電壓值。

在本發(fā)明的一實施例中，當上述的第二輸出電壓大于或小于臨界電壓時，選擇器依據比較結果信號選擇飽和電壓以產生磁場檢測結果。

在本發(fā)明的一實施例中，當上述的第二輸出電壓不大于或不小于臨界電壓時，選擇器依據比較結果信號選擇第一輸出電壓以產生磁場檢測結果。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的控制器包括比較器以及選擇器。比較器接收第二輸出電壓、第一臨界電壓以及第二臨界電壓，依據使第二輸出電壓與第一臨界電壓以及第二臨界電壓進行比較以產生比較結果信號。選擇器耦接比較器，接收第二輸出電壓以及飽和電壓，依據比較結果信號以選擇第二輸出電壓或飽和電壓以產生磁場檢測結果。其中，第一臨界電壓實質上等于參考磁場檢測器接收磁場密度等于預設臨界值的受測磁場時所產生的第二電壓的電壓值，第二臨界電壓實質上等于參考磁場檢測器接收磁場密度等于負預設臨界值的受測磁場時所產生的第二電壓的電壓值，預設臨界值為負預設臨界值的相反數(shù)。

在本發(fā)明的一實施例中，當上述的第二輸出電壓介于第一臨界電壓以及第二臨界電壓之間時，選擇器依據比較結果信號選擇第一輸出電壓以產生磁場檢測結果，其中當?shù)诙敵鲭妷捍笥诘谝慌R界電壓或小于第二臨界電壓時，選擇器依據比較結果信號選擇飽和電壓以產生磁場檢測結果。

在本發(fā)明的一實施例中，上述的參考磁場檢測器為第二異向性磁電阻傳感器、巨磁阻傳感器、穿隧式磁阻傳感器、磁阻感應傳感器或霍爾測器。

本發(fā)明的磁場感測方法包括：提供異向性磁電阻磁場檢測器以依據受測磁場產生第一輸出電壓；提供參考磁場檢測器，依據受測磁場產生第二輸出電壓；以及，依據第二輸出電壓以獲知受測磁場的磁場密度的絕對值是否大于或小于預設臨界值，并借以選擇第一輸出電壓或飽和電壓來產生磁場檢測結果。

基于上述，本發(fā)明通過參考磁場檢測器所產生的第二輸出電壓來判別受測磁場是否會使異向性磁電阻磁場檢測器工作在線性區(qū)，并且，在當異向性磁電阻磁場檢測器工作在線性區(qū)時，使異向性磁電阻磁場檢測器產生的第一輸出電壓為磁場檢測結果，而在當異向性磁電阻磁場檢測器工作在非線性區(qū)時，使一飽和電壓為磁場檢測結果。如此一來，依據磁場感測裝置所產生的磁場檢測結果來判讀的磁場密度不會發(fā)生誤判斷的現(xiàn)象，提升磁場檢測結果的準確性。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。

附圖說明

圖1示出異向性磁電阻磁場檢測器依據受測磁場的磁場密度及產生的輸出電壓的關系曲線圖。

圖2示出本發(fā)明一實施例的磁場感測裝置的示意圖。

圖3示出預設臨界值的設定方式的示意圖。

圖4示出本發(fā)明實施例的控制器的實施方式的示意圖。

圖5示出本發(fā)明一實施例的參考磁場檢測器特性曲線圖。

圖6示出本發(fā)明另一實施例的參考磁場檢測器特性曲線圖。

圖7示出本發(fā)明另一實施例的控制器的實施方式的示意圖。

圖8示出本發(fā)明一實施例的磁場感測方法的流程圖。

附圖標號說明：

lr、lr1：線性區(qū)；

nl1、nl2：非線性區(qū)；

h1、h2：磁場密度；

200：磁場感測裝置；

210：異向性磁電阻磁場檢測器；

220：參考磁場檢測器；

230：控制器；

v1、v2、vmax、vmin：輸出電壓；

vsat：飽和電壓；

dr：磁場檢測結果；

310、510、610：特性曲線；

hk、-hk：臨界磁場密度值；

dh：偏移值；

hth、-hth：磁場密度；

400、700：控制器；

410、710：比較器；

420、720：選擇器；

cr：比較結果信號；

vth、vth1、vth2：臨界電壓；

s810～s830：磁場感測方法的步驟。

具體實施方式

請參照圖2，圖2示出本發(fā)明一實施例的磁場感測裝置的示意圖。磁場感測裝置200包括異向性磁電阻磁場檢測器210、參考磁場檢測器220以及控制器230。異向性磁電阻磁場檢測器210依據受測磁場以輸出電壓v1。參考磁場檢測器220則依據受測磁場產生輸出電壓v2。此外，控制器230耦接至異向性磁電阻磁場檢測器210以及參考磁場檢測器220以分別接收輸出電壓v1及v2?？刂破?30另接收飽和電壓vsat。其中，控制器230依據輸出電壓v2以獲知受測磁場的磁場密度的絕對值是否大于一個預設臨界值。另外，控制器230并依據受測磁場的磁場密度的絕對值是否大于預設臨界值來選擇輸出電壓v1或飽和電壓vsat以產生磁場檢測結果dr。

具體來說明，當控制器230依據輸出電壓v2判斷出受測磁場的磁場密度的絕對值大于預設臨界值時，控制器230選擇飽和電壓vsat來產生磁場檢測結果dr，相對的，當控制器230依據輸出電壓v2判斷出受測磁場的磁場密度的絕對值不大于預設臨界值時，控制器230選擇輸出電壓v1來產生磁場檢測結果dr。

關于上述的預設臨界值設定方法，請參照圖3示出預設臨界值的設定方式的示意圖。在圖3中，特性曲線310為異向性磁電阻磁場檢測器210所產生的輸出電壓v1與受測磁場的磁場密度的關系曲線。其中，異向性磁電阻磁場檢測器210可依據受測磁場的磁場密度而工作在線性區(qū)lr1、非線性區(qū)nl1或nl2。線性區(qū)lr1分別非線性區(qū)nl1或nl2的交界點發(fā)生在臨界磁場密度值hk以及-hk，臨界磁場密度值hk以及-hk并分別對應最大的輸出電壓vmax以及最小的輸出電壓vmin。預設臨界值則可依據臨界磁場密度值hk以及-hk來進行設定。

在本發(fā)明一實施例中，預設臨界值則可依據臨界磁場密度值hk的絕對值來進行設置，其中，預設臨界值可以等于臨界磁場密度值hk的絕對值減去一個偏移值dh來設定。在圖3中，預設臨界值可以等于hk–dh，其中的臨界磁場密度值hk大于0且偏移值dh也大于0。換言之，當受測磁場的磁場密度介于磁場密度hth以及-hth間，表示受測磁場的磁場密度的絕對值不大于預設臨界值，而當受測磁場的磁場密度大于磁場密度hth或小于磁場密度-hth時，表示受測磁場的磁場密度的絕對值大于預設臨界值。

以下請參照圖4，圖4示出本發(fā)明實施例的控制器的實施方式的示意圖。其中，控制器400包括比較器410以及選擇器420。比較器410接收臨界電壓vth以及參考磁場檢測器所產生的輸出電壓v2，并使臨界電壓vth以及輸出電壓v2進行比較以產生比較結果信號cr。選擇器420則耦接至比較器410，接收異向性磁電阻磁場檢測器所產生的輸出電壓v1、飽和電壓vsat以及比較結果信號cr。選擇器420則依據比較結果信號cr來選擇輸出電壓v1或飽和電壓vsat來產生磁場檢測結果dr。

關于臨界電壓vth的設定方面，以下請同時請參照圖4以及圖5，其中，圖5示出本發(fā)明一實施例的參考磁場檢測器特性曲線圖。在圖5中，特性曲線510對稱于縱軸的輸出電壓的電壓坐標軸。對應圖3中用以設定預設臨界值的磁場密度hth以及-hth，特性曲線圖510對應磁場密度hth以及-hth的輸出電壓可設定為臨界電壓vth。如此一來，比較器410可通過比較參考磁場檢測器所產生的輸出電壓v2以及臨界電壓vth的大小，便可獲知受測磁場的磁場密度的絕對值是否大于預設臨界值。也就是說，在本實施例中，當參考磁場檢測器所產生的輸出電壓v2不大于臨界電壓vth時，表示受測磁場的磁場密度的絕對值大于預設臨界值，此時選擇器420依據所接收的比較結果信號cr選擇飽和電壓vsat以產生磁場檢測結果dr。相對的，當參考磁場檢測器所產生的輸出電壓v2大于臨界電壓vth時，表示受測磁場的磁場密度的絕對值小于預設臨界值，此時選擇器420依據所接收的比較結果信號cr選擇異向性磁電阻磁場檢測器產生的輸出電壓v1以產生磁場檢測結果dr。其中，飽和電壓vsat的電壓值可設定為實質上等于異向性磁電阻磁場檢測器所可能產生的輸出電壓的最大值。

附帶一提的，上述的比較器410以及選擇器420可以分別利用本領域具通常知識者所熟知的比較電路以及選擇器電路來建構，沒有固定的限制。

在某些實施例中，參考磁場檢測器特性曲線圖可能與圖5的示出相對稱于橫軸而具有負的峰值時。在這樣的條件下，當參考磁場檢測器所產生的輸出電壓v2不小于臨界電壓vth時，表示受測磁場的磁場密度的絕對值大于預設臨界值，此時選擇器420依據所接收的比較結果信號cr選擇飽和電壓vsat以產生磁場檢測結果dr。相對的，當參考磁場檢測器所產生的輸出電壓v2小于臨界電壓vth時，表示受測磁場的磁場密度的絕對值小于預設臨界值，此時選擇器420依據所接收的比較結果信號cr選擇異向性磁電阻磁場檢測器產生的輸出電壓v1以產生磁場檢測結果dr。

以下并請參照圖6，圖6示出本發(fā)明另一實施例的參考磁場檢測器特性曲線圖。值得注意的，本發(fā)明并不限制于參考磁場檢測器的特性曲線如圖5所示。其中，具有如圖6的特性曲線610的參考磁場檢測器也可應用于本發(fā)明。對應圖3中用以設定預設臨界值的磁場密度hth以及-hth，特性曲線圖610對應磁場密度hth以及-hth的輸出電壓分別可設定為第一臨界電壓vth1以及第二臨界電壓vth2。而通過判斷參考磁場檢測器所產生的輸出電壓v2是否介于第一臨界電壓vth1以及第二臨界電壓vth2間，可以獲知受測磁場的磁場密度的絕對值是否大于預設臨界值。具體來說明，當參考磁場檢測器所產生的輸出電壓v2介于第一臨界電壓vth1以及第二臨界電壓vth2間時，受測磁場的磁場密度的絕對值不大于預設臨界值，相對的，當參考磁場檢測器所產生的輸出電壓v2大于第一臨界電壓vth1或小于第二臨界電壓vth2間時，受測磁場的磁場密度的絕對值大于預設臨界值。

接著請參照圖7，圖7示出本發(fā)明另一實施例的控制器的實施方式的示意圖。其中，控制器700對應圖6示出的特性曲線610?？刂破?00包括比較器710以及選擇器720。比較器710接收第一臨界電壓vth1、第二臨界電壓vth2以及參考磁場檢測器所產生的輸出電壓v2。并依據比較輸出電壓v2與第一臨界電壓vth1及第二臨界電壓vth2來產生比較結果信號cr。選擇器720則可依據比較結果信號cr來選擇異向性磁電阻磁場檢測器產生的輸出電壓v1或飽和電壓vsat來產生磁場檢測結果dr。

具體來說明，比較器710可包括兩個比較電路，其中之一的比較電路使輸出電壓v2與第一臨界電壓vth1進行比較，而其中之另一的比較電路則使輸出電壓v2與第二臨界電壓vth2進行比較。比較器710并針對兩個比較電路所產生的比較結果進行運算(例如邏輯運算)便可產生比較結果信號cr。在當輸出電壓v2介于第一臨界電壓vth1與第二臨界電壓vth2時，選擇器720可依據較結果信號cr選擇第一輸出電壓v1來產生磁場檢測結果dr。相對的，當輸出電壓v2非介于第一臨界電壓vth1與第二臨界電壓vth2(大于第一臨界電壓vth1或小于第二臨界電壓vth2)時，選擇器720可依據較結果信號cr選擇飽和電壓vsat來產生磁場檢測結果dr。

上述的比較器710以及選擇器720可以分別利用本領域具通常知識者所熟知的比較電路以及選擇器電路來建構，沒有固定的限制。

依據圖4至圖7的實施方式可以得知，本發(fā)明的磁場感測裝置中的參考磁場檢測器的形式沒有固定的限制，其中，本發(fā)明實施例中的參考磁場檢測器可以為異向性磁電阻傳感器、巨磁阻(gmr)傳感器、穿隧式磁阻(tmr)傳感器、磁阻感應(mi)傳感器或霍爾(hall)傳感器。

以下請參照圖8，圖8示出本發(fā)明一實施例的磁場感測方法的流程圖。其中，步驟s810提供異向性磁電阻磁場檢測器以依據受測磁場產生第一輸出電壓。并且，在步驟s820中提供參考磁場檢測器，以依據受測磁場產生第二輸出電壓。接著，步驟s830中依據第二輸出電壓以獲知受測磁場的磁場密度的絕對值是否大于預設臨界值，并借以選擇第一輸出電壓或飽和電壓來產生磁場檢測結果。

關于上述步驟的實施方式即實施細節(jié)，在前述的實施例及實施方式已有詳盡的說明，在此恕不多贅述。

綜上所述，本發(fā)明的磁場感測裝置利用復合式的磁場感測架構，通過參考磁場檢測器來量測受測磁場的磁場密度，并依據磁場密度的大小，來選擇輸出異向性磁電阻磁場檢測器所產生的輸出電壓或固定電壓值的飽和電壓。如此一來，針對磁場感測裝置的磁場檢測結果進行判斷的動作上不會產生誤判斷的現(xiàn)象，可確定磁場檢測結果的準確性。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。