TW201344227A - 使用可調整回饋以自校正或自測試具有可調整時間常數之磁場感應器的電路及方法 - Google Patents

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Abstract

一種磁場感應器，包括容許該磁場感應器之電路的自測試或自校正的參考場感應電路通道。該自測試或該自校正可具有提供個別至少二不同自測試或自校正率的至少二不同帶寬。

Description

使用可調整回饋以自校正或自測試具有可調整時間常數之磁場感應器的電路及方法
本發明通常相關於磁場感應器，且更明確地相關於使用可調整回饋以自校正或自測試具有可調整時間常數的磁場感應器。
眾所周知的，有各種磁場感應元件，包括，但未受限於霍爾效應元件、磁阻元件、及磁電晶體。也係眾所周知的，有不同種類的霍爾效應元件，例如，平面霍爾元件、垂直霍爾元件、及圓形霍爾元件。也係眾所周知的，有不同種類的磁阻元件，例如，各向異性磁阻(AMR)元件、巨磁阻(GMR)元件、穿隧磁阻(TMR)元件、銻化銦(InSb)元件、及磁穿隧接面(MTJ)元件。
霍爾效應元件產生比例於磁場的輸出電壓。相對的，磁阻元件與磁場成比例地改變電阻。在電路中，可將電流引導通過磁阻元件，從而產生與磁場成比例的電壓輸出訊 號。
使用磁場感應元件的磁場感應器使用在各種應用中，包括，但未受限於，感應由載流導體運載的電流所產生之磁場的電流感應器、感應鄰近鐵磁或磁性物件的磁開關(本文中也稱為鄰近偵測器)、感應通過的鐵磁物品，例如，輪齒，的旋轉偵測器、及感應磁場之磁場密度的磁場感應器。在本文中將特定磁場感應器配置使用為範例。然而，本文描述的電路及技術也施用於任何磁場感應器。
眾所周知的，部分積體電路具有內建自測試(BIST)能力。內建自測試係可驗證積體電路之所有或部分內部功能性的功能。部分種類的積體電路具有直接建於積體電路晶粒上的內建自測試電路。典型地，內建自測試係藉由外部機構啟動，例如，從積體電路外側通訊至積體電路上之專用插腳或埠的訊號。例如，具有記憶體部分的積體電路可包括內建自測試電路，其可藉由從積體電路外側通訊的自測試訊號啟動。內建自測試電路可回應於該自測試訊號測試積體電路的記憶體部分。
使用在磁場感應器中的習知內建自測試電路未意圖測試使用在磁場感應器中的磁場感應元件。習知內建自測試電路也未意圖測試具有磁場感應器的所有電路。
部分磁場感應器使用自校正技術，例如，藉由使用線圈等區域地產生校正磁場、量測從校正磁場產生的訊號、及反饋與該產生訊號相關的訊號，以控制磁場感應器的增益。數種自校正配置顯示及描述在於2008年發佈之美國 專利案號第7923996號，發明名稱為「具有自動靈敏度調整的磁場感應器」中，並指定給本發明的受讓人。也指定給本發明的受讓人之於2010年7月21日提出申請之美國專利申請案案號第12/840324號，發明名稱為「在磁場感應器中產生診斷操作模式的電路及方法」、於2010年2月16日提出申請之美國專利申請案案號第12/706318號，發明名稱為「產生磁場感應器之自測試的電路及方法」、及於2011年4月27日提出申請之美國專利申請案案號第13/095371號，發明名稱為「自測試或自校正磁場感應器的電路及方法」各者教示設置成鄰近於磁場感應元件並用於產生自測試磁場之線圈及導體的各種配置。上述專利及申請案也教示各種多工配置。此等申請案及專利及本文描述之所有其他專利申請案及專利之教示全文以提及之方式併入本文中。
典型地，磁場感應器的自測試或自校正以單一速率或在單一預定時間週期期間發生(亦即，具有單一帶寬)。在部分應用中，當將此單一速率用於自校正時，可能導致磁場感應器對該磁場感應器供電之後的實質時間量不準確。然而，加速自測試或自校正，亦即，增加自校正的帶寬會導致磁場感應器較不準確並具有更高的輸出雜訊位準。
又典型地，當磁場感應器未感應到已感應磁場時，亦即，當磁場感應器未在其常規感應模式中操作時，必須實施磁場感應器自測試及/或自校正。
會期望將內建自測試及/或自校正電路及技術設置在磁場感應器中，以容許自測試及自校正功能以快速率測試及校正磁場感應器(亦即，在短時間週期內)，同時不降低解析度也不增加雜訊位準。
也會期望將內建自測試及/或自校正電路及技術設置在磁場感應器中，以在磁場感應器正在其常規感測模式中操作的同時，容許自測試及自校正發生。
也會期望能與外部磁場的振幅無關地實施內建自測試及自校正。
也會期望將內建自測試及/或自校正電路及技術設置在磁場感應器中，以容許自測試功能測試使用在磁場感應器內的磁場感應元件。
也會期望將內建自測試及/或自校正電路及技術設置在磁場感應器中，以容許該磁場感應器內之所有電路的自測試。
本發明可將內建自測試及/或自校正電路及技術設置在磁場感應器中，以容許自測試及自校正功能以快速率測試及校正磁場感應器(亦即，在短時間週期內)，同時不降低解析度也不增加雜訊位準。
本發明也可將內建自測試及/或自校正電路及技術設置在磁場感應器中，以在磁場感應器正在其常規感測模式中操作的同時，容許自測試及自校正發生。
本發明也可與外部磁場的振幅無關地實施內建自測試及自校正。
本發明也可將內建自測試電路及技術設置在磁場感應器中，以容許自測試功能測試使用在磁場感應器內的磁場感應元件。
本發明也可將內建自測試電路及技術設置在磁場感應器中，以容許該磁場感應器內之所有電路的自測試。
根據本發明的一實施樣態，磁場感應器包括組態成回應於磁場產生磁場訊號的磁場感應元件。該磁場感應器也包括耦合成接收及處理該磁場訊號的主電路路徑。該主電路路徑具有電路參數。該磁場感應器也包括時鐘頻率產生器，組態成產生在第一時間週期期間具有第一再分配時鐘頻率並在第二時間週期期間具有第二不同再分配時鐘頻率的再分配時鐘訊號。該磁場感應器也包括回饋電路路徑，耦合在至該主電路路徑的二終端並形成回饋迴路。該回饋電路路徑包括耦合成接收該再分配時鐘訊號的交換電容器電路，該交換電容器電路形成積分器。該交換電容器電路具有在該第一時間週期期間具有相關於該第一再分配時鐘頻率的第一單位增益頻率及在該第二時間週期期間具有相關於該第二再分配時鐘頻率之第二單位增益頻率的可選擇單位增益頻率。將該回饋電路組態成產生耦合成控制該電路參數的輸出訊號。
在磁場感應器的部分實施例中，該磁場感應器也可包括一或多個下列實施樣態。
在磁場感應器的部分實施例中，該時鐘頻率產生器更組態成產生在該等第一及第二時間週期期間具有樣本時鐘頻率的樣本時鐘訊號，其中將該已交換電容器電路耦合成接收該樣本時鐘訊號，且其中該已交換電容器電路更包含陷波特徵，該陷波特徵具有相關於該再分配時鐘頻率的陷波頻率。
在磁場感應器的部分實施例中，該第二再分配時鐘頻率低於該第一再分配時鐘頻率。
在磁場感應器的部分實施例中，將該時鐘頻率產生器組態成產生分別在多於二不同時間具有多於二再分配時鐘頻率的再分配時鐘訊號。
在磁場感應器的部分實施例中，該第一時間週期在鄰近該磁場感應器之起動的時間開始，且其中該第二時間週期在鄰近該第一時間週期之結束的時間開始。
在磁場感應器的部分實施例中，將該磁場感應器設置成鄰近目標物件，其中將該磁場感應器組態成感應該目標物件的移動，其中該第一時間週期在鄰近該目標物件之第一移動的時間開始，且其中該第二時間週期在鄰近該第一時間週期之結束的時間開始。
在磁場感應器的部分實施例中，由該回饋電路控制的該電路參數包含該主電路路徑對該磁場的靈敏度。
在部分實施例中，該磁場感應器更包含組態成產生電壓訊號或電流訊號的驅動電路，其中將該磁場感應元件耦合成接收該電壓訊號或該電流訊號，其中將該回饋電路組 態成控制該電壓訊號或該電流訊號，以控制該主電路路徑對該磁場的該靈敏度。
在磁場感應器的部分實施例中，由該回饋電路控制的該電路參數包含該主電路路徑的位移電壓。
在磁場感應器的部分實施例中，該電子電路更包含組態成產生控制電壓的位移電路，其中該主電路路徑更包含耦合成接收該控制電壓的放大器，其中將該回饋電路組態成控制該控制電壓，以控制該主電路路徑的該位移電壓。
在磁場感應器的部分實施例中，選擇該第一單位增益頻率及該第二單位增益頻率以提供迴路穩定性。
在磁場感應器的部分實施例中，該磁場感應元件包含至少二霍爾效應元件。
在磁場感應器的部分實施例中，該磁場感應元件包含至少二磁阻元件。
在磁場感應器的部分實施例中，該磁場感應元件包含至少二磁場感應元件，其中該主電路路徑更包含：第一交換電路，耦合至該等至少二磁場感應元件，其中將該第一交換電路組態成將該等至少二磁場感應元件耦合至已量測場感應組態中並耦合至參考場感應組態中，其中可操作該第一交換電路以第一交換率在該已量測場感應組態及該參考場感應組態之間交替地來回交換，以提供該磁場訊號，其中將該第一交換電路組態成產生該磁場訊號，該磁場訊號包含：已量測磁場回應訊號部，當耦合在該已量測場感應組態中時，回應於已量測磁場；及參考磁場回應訊號 部，當耦合在該參考場感應組態中時，回應於參考磁場。
在磁場感應器的部分實施例中，該參考磁場包含在該等至少二磁場感應元件之經選擇元件的位置指向相反方向的第一及第二參考磁場，該磁場感應器更包含：磁場產生器，可操作以產生該等第一及第二參考磁場。
在磁場感應器的部分實施例中，該磁場產生器包含：至少二參考場導體部，各者鄰近於該等至少二磁場感應元件的個別一者，其中將該等至少二參考場導體部組態成運載參考電流，以產生該參考磁場，其中該參考磁場包含具有導向相反方向之個別磁場方向的至少二參考磁場部。
在磁場感應器的部分實施例中，該主電路路徑更包含：第二交換電路，耦合成提供該參考電流，其中可操作該第二交換電路以與該第一交換率同步地在第一參考電流方向及第二相反參考電流方向之間交替地交換該參考電流。
在磁場感應器的部分實施例中，該磁場訊號，在該等量測時間週期期間代表該已量測磁場回應訊號部，且以與該第一交換率同步之率與該等量測時間週期交錯的參考時間週期期間代表該參考磁場回應訊號部，其中將該主電路路徑時間多工，以在該等量測時間週期期間選擇並處理代表該已量測磁場回應訊號部的該訊號，且其中將該回饋電路路徑時間多工，以在該等參考時間週期期間選擇並處理代表該參考磁場回應訊號部的該訊號。
在磁場感應器的部分實施例中，將該主電路路徑組態 成產生代表該已量測磁場回應訊號部的第一感應器輸出訊號，且其中將該回饋電路路徑組態成產生代表該參考磁場回應訊號部的第二不同感應器輸出訊號。
在磁場感應器的部分實施例中，將該第一交換電路組態成當該等至少二磁場感應元件耦合在該參考場感應組態中時耦合成具有回應於磁場的個別相反方向，且其中將該第一交換電路組態成當該等至少二磁場感應元件耦合在該已量測場感應組態中時耦合成具有回應於磁場的個別相同方向。
在磁場感應器的部分實施例中，該等至少二磁場感應元件由基材支撐，且其中該等至少二參考場導體部包含由該基材支撐並鄰近於該磁場感應元件的導體。
在磁場感應器的部分實施例中，該等至少二參考場導體部跨越由該基材支撐之多於一層的金屬層。
在磁場感應器的部分實施例中，該等至少二磁場感應元件由基材支撐，且其中該等至少二參考場導體部包含與該基材分離但鄰近的導體。
在磁場感應器的部分實施例中，該已量測磁場係藉由已量測電流導體運載的已量測電流產生。
依據本發明的另一實施樣態，調整磁場感應器之校正速率及自測試速率的方法包括使用磁場感應元件，回應於磁場產生磁場訊號。該方法也包括使用包含電路參數的主電路路徑接收及處理該磁場訊號。該方法也包括產生在第一時間週期期間具有第一再分配時鐘頻率並在第二時間週 期期間具有第二不同再分配時鐘頻率的再分配時鐘訊號。該方法也包括產生輸出訊號，耦合成使用回饋電路路徑控制該電路參數，該回饋電路路徑耦合在至該主電路路徑的二終端並形成回饋迴路。該回饋電路路徑包括耦合成接收該再分配時鐘訊號的交換電容器電路，該交換電容器電路形成積分器。該交換電容器電路具有在該第一時間週期期間具有相關於該第一再分配時鐘頻率的第一單位增益頻率及在該第二時間週期期間具有相關於該第二再分配時鐘頻率之第二單位增益頻率的可選擇單位增益頻率。
在該方法的部分實施例中，該方法也可包括一或多個下列實施樣態。
在部分實施例中，該方法更包含：產生在該等第一及第二時間週期期間具有樣本時鐘頻率的樣本時鐘訊號，其中將該已交換電容器電路耦合成接收該樣本時鐘訊號，且其中該已交換電容器電路更包含陷波特徵，該陷波特徵具有相關於該再分配時鐘頻率的陷波頻率。
在該方法的部分實施例中，該第二再分配時鐘頻率低於該第一再分配時鐘頻率。
在該方法的部分實施例中，產生該再分配時鐘訊號包含：產生分別在多於二不同時間具有多於二再分配時鐘頻率的再分配時鐘訊號。
在該方法的部分實施例中，該第一時間週期在鄰近該磁場感應器之起動的時間開始，且其中該第二時間週期在鄰近該第一時間週期之結束的時間開始。
在該方法的部分實施例中，將該磁場感應器設置成鄰近目標物件，其中該第一時間週期在鄰近該目標物件之第一移動的時間開始，且其中該第二時間週期在鄰近該第一時間週期之結束的時間開始。
在該方法的部分實施例中，由該輸出訊號控制的該電路參數包含該主電路路徑對該磁場的靈敏度。
在該方法的部分實施例中，由該回饋電路控制的該電路參數包含該主電路路徑的位移電壓。
在該方法的部分實施例中，選擇該第一單位增益頻率及該第二單位增益頻率以提供迴路穩定性。
在該方法的部分實施例中，該磁場感應元件包含至少二霍爾效應元件。
在該方法的部分實施例中，該磁場感應元件包含至少二磁阻元件。
在該方法的部分實施例中，該磁場感應元件包含至少二磁場感應元件，其中使用該主電路路徑接收及處理該磁場訊號更包含：使用第一交換電路將該等至少二磁場感應元件耦合至已量測場感應組態中並耦合至參考場感應組態中，其中使用該第一交換電路可操作該耦合以第一交換率在該已量測場感應組態及該參考場感應組態之間交替地來回交換以提供該磁場訊號包含：已量測磁場回應訊號部，當耦合在該已量測場感應組態中時，回應於已量測磁場；及參考磁場回應訊號部，當耦合在該參考場感應組態中時，回應於參考磁場。
在該方法的部分實施例中，該參考磁場包含在該等至少二磁場感應元件之經選擇元件的位置指向相反方向的第一及第二參考磁場。
在部分實施例中，該方法更包含：使用磁場產生器產生參考磁場包含：至少二參考場導體部，各者鄰近於該等至少二磁場感應元件的個別一者，其中將該等至少二參考場導體部組態成運載參考電流，以產生該參考磁場，其中該參考磁場包含具有導向相反方向之個別磁場方向的至少二參考磁場部。
在部分實施例中，該方法更包含：使用第二交換電路以與該第一交換率同步地在第一參考電流方向及第二相反參考電流方向之間交替地交換該參考電流。
在該方法的部分實施例中，該磁場訊號，在該等量測時間週期期間代表該已量測磁場回應訊號部，且以與該第一交換率同步之率與該等量測時間週期交錯的參考時間週期期間代表該參考磁場回應訊號部，其中將該主電路路徑時間多工，以在該等量測時間週期期間選擇並處理代表該已量測磁場回應訊號部的該訊號，且其中將該回饋電路路徑時間多工，以在該等參考時間週期期間選擇並處理代表該參考磁場回應訊號部的該訊號。
在該方法的部分實施例中，將該主電路路徑組態成產生代表該已量測磁場回應訊號部的第一感應器輸出訊號，且其中將該回饋電路路徑組態成產生代表該參考磁場回應訊號部的第二不同感應器輸出訊號。
在該方法的部分實施例中，使用該第一交換電路的該耦合，包含：當該等至少二磁場感應元件耦合在該參考場感應組態中時耦合成具有回應於磁場的個別相反方向；及當該等至少二磁場感應元件耦合在該已量測場感應組態中時耦合成具有回應於磁場的個別相同方向。
在方法的部分實施例中，該等至少二磁場感應元件由基材支撐，且其中該等至少二參考場導體部包含由該基材支撐並鄰近於該磁場感應元件的導體。
在該方法的部分實施例中，該等至少二參考場導體部跨越由該基材支撐之多於一層的金屬層。
在該方法的部分實施例中，該等至少二磁場感應元件由基材支撐，且其中該等至少二參考場導體部包含與該基材分離但鄰近的導體。
在該方法的部分實施例中，該已量測磁場係藉由已量測電流導體運載的已量測電流產生。
10‧‧‧先前技術磁場感應器
12、14、18、204、212、214、218、224‧‧‧交換電路
12a、12b、512a、512b‧‧‧差動輸出訊號
13‧‧‧霍爾效應元件
14a、14b‧‧‧截波訊號
16、216、219、512‧‧‧放大器
16a、16b、C‧‧‧放大訊號
18a、18b‧‧‧解多工訊號
20‧‧‧低通濾波器
20a、20b、22a、22b、F‧‧‧已濾波訊號
22‧‧‧sinx/x(sinc)濾波器
26、28、30、32、34、36、38、100、120、140、320、330、340、350、360、420、430、440、450、460、522、524、530、540‧‧‧圖形
50‧‧‧交換式霍爾元件
52、72‧‧‧霍爾元件
52a、52b、52c、52d、72a、72b、72c、72d‧‧‧接點
54、74‧‧‧調變電路
56a、56b、56c、56d、60a、60b、60c、60d、76a、76b、 76c、76d、80a、80b、80c、80d、504a、504b、504c、504d、506a、506b、506c、506d、508a、508b、508c、508d、510a、510b、510c、510d‧‧‧開關
58‧‧‧霍爾位移成分
70‧‧‧交替交換式霍爾元件
102、A‧‧‧磁場訊號
102a、102c‧‧‧已量測磁場回應訊號部
102b、102d‧‧‧參考磁場回應訊號部
104‧‧‧位移電壓
200、470、560‧‧‧磁場感應器
202‧‧‧電流
204a、212a、214a、218a、224a‧‧‧控制訊號
206a、206b‧‧‧參考場導體
208、210‧‧‧磁場感應元件
219a‧‧‧誤差訊號
220、222、226、228‧‧‧濾波器電路
230a、230b‧‧‧偏壓訊號
300、400‧‧‧部分
472、562‧‧‧主電路路徑
474、564‧‧‧回饋電路路徑
476、500、566‧‧‧交換電容器電路
476a、566a、C"、G‧‧‧輸出訊號
478、568‧‧‧控制電路
480‧‧‧時鐘頻率產生器
480a、CLKR‧‧‧再分配時鐘訊號
480b、CLKS‧‧‧樣本時鐘訊號
482‧‧‧偏壓電路
482a、482b‧‧‧偏壓訊號
484、520、584‧‧‧回饋迴路
502a、502b、502c、502d、514、516‧‧‧電容器
532、AOL、β‧‧‧轉移函數
570‧‧‧時鐘產生器
570a、570b、CLK‧‧‧時鐘訊號
572‧‧‧介面電路
572a‧‧‧位移控制訊號
574‧‧‧饋通電路
Φ0°、Φ90°‧‧‧狀態
AmpOff‧‧‧位移成分
B、D、E‧‧‧已交換訊號
Bcoil‧‧‧參考磁場
Bcal、Bext、ResBext‧‧‧振幅
Bexternal‧‧‧外部磁場訊號
C'‧‧‧訊號
CLK/‧‧‧互補時鐘訊號
fβ‧‧‧角頻率
fC‧‧‧頻率
fintegrator‧‧‧單位增益頻率
G'、G"‧‧‧回饋電路路徑訊號
HallOff‧‧‧霍爾效應位移訊號
IREF‧‧‧電流
ResOff‧‧‧殘餘位移訊號
VBcoil‧‧‧非零輸出訊號
VCAL‧‧‧校正訊號
VCAL+‧‧‧正校正訊號
VCAL-‧‧‧負校正訊號
VCM‧‧‧偏壓電壓
VH‧‧‧磁場訊號成分
VO‧‧‧已交換霍爾輸出訊號
VO+‧‧‧正節點
VO-‧‧‧負節點
Vop‧‧‧霍爾元件位移電壓
VREF‧‧‧參考訊號
VREF+‧‧‧正參考電壓
VREF-‧‧‧負參考電壓
VS‧‧‧供應電壓
可能從該等圖式的以下詳細描述更完整地理解本發明的上述特性以及本發明自身，其中：圖1係先前技術的磁場感應器的方塊圖，其具有截波(或交換)霍爾效應元件，以及關聯交換電路；圖1A係顯示在圖1之先前技術磁場感應器中的各個點之頻譜的一系列圖；圖2係顯示具有霍爾效應元件並具有交換電路之交換 式霍爾元件的方塊圖，該霍爾效應元件及該交換電路可使用為圖1之磁場感應器的霍爾效應元件及交換電路，並也可使用為下文之磁場感應器的霍爾效應元件及交換電路；圖2A係顯示用於圖2之交換式霍爾元件的時鐘訊號的圖；圖2B係藉由圖2的交換式霍爾元件提供之調變位移成分的圖；圖2C係顯示藉由圖2的交換式霍爾元件提供之未調變磁場訊號成分的圖；圖3係顯示具有霍爾效應元件並具有交換電路之交換式霍爾元件的方塊圖，該霍爾效應元件及該交換電路可使用為圖1之感應器的霍爾效應元件及交換電路，並也可使用為下文之磁場感應器的霍爾效應元件及交換電路；圖3A係顯示用於圖3之交換式霍爾元件的時鐘訊號的圖；圖3B係顯示藉由圖3的交換式霍爾元件提供之未調變位移成分的圖；圖3C係顯示藉由圖3的交換式霍爾元件提供之調變磁場訊號成分的圖；圖4係顯示以已量測場感應組態並聯地配置的二霍爾效應元件的方塊圖，其意圖協同地回應外部磁場的存在；圖5係顯示圖4之二霍爾效應元件的方塊圖，重連接成參考場感應組態，且圖4的外部磁場存在，且，例如，藉由二個別線圈產生在二相反方向上的二參考磁場也可能 存在；圖5A係顯示圖4之二霍爾效應元件的方塊圖，重連接成參考場感應組態，且圖5的外部磁場存在，且，例如，藉由二個別線圈產生在二相反方向上的二參考磁場也可能存在，其中該等二參考磁場係AC磁場；圖6係顯示彼等之耦合在二相位中在已量測場感應組態及參考場感應組態之間來回交替的二霍爾元件的方塊圖，且當以已量測場感應組態耦合時，不具有該等二霍爾元件的截波；圖7係顯示彼等之耦合在四相位中在二已量測場感應組態及參考場感應組態之間來回交替的二霍爾元件的方塊圖，其中將該等二個霍爾元件截波以實現二已量測場感應組態；圖8係顯示來自圖7之該等二霍爾元件的輸出訊號並顯示在所有四個相位期間之訊號的圖；圖9係顯示來自圖7之該等二霍爾元件的輸出訊號的圖，僅顯示在對應於該等二霍爾元件之已量測場感應組態的第一及第三相位期間的訊號；圖10係顯示來自圖7之該等二霍爾元件的輸出訊號的圖，僅顯示在對應於該等二霍爾元件之參考場感應組態的第二及第四相位期間的訊號；圖11係顯示彼等之耦合在八相位中在四已量測場感應組態及參考場感應組態之間來回交替的二霍爾元件的方塊圖，其中將該等二個霍爾元件截波以實現四個已量測場 感應組態；圖12係顯示磁場感應器的方塊圖，其具有二霍爾元件、對應的二參考場導體，在此處顯示為線圈、並具有二電子通道，組態成產生回應於已量測(正常)磁場之輸出訊號的第一通道，及組態成產生回應於由該等二參考場導體產生的參考磁場之輸出訊號的第二通道；圖13係顯示圖12之部分磁場感應器的方塊圖，且特別顯示圖12的第一通道且不顯示該第二通道；圖14-18係顯示在圖13之磁場感應器部的各點之頻譜的圖；圖19係顯示圖12之磁場感應器的另一部分的方塊圖，且特別顯示圖12的第二通道且不顯示該第一通道；且圖20-24係顯示在圖19之磁場感應器部的各點之頻譜的圖；圖25係顯示另一磁場感應器的方塊圖，其具有二霍爾元件、對應的二參考場導體，此處顯示為線圈、也具有二電子通道，組態成產生回應於已量測(正常)磁場之輸出訊號的主電路通道、及組態成產生回應於由該等二參考場導體產生之參考磁場的輸出訊號並也自校正(或自測試)磁場感應器之靈敏度的回饋電路通道，該回饋電路通道具有交換電容器電路，該回饋電路通道係回饋迴路的一部分；圖26係可使用為圖25的交換電容器電路之交換電容 器電路的方塊圖； 圖27係具有二電路元件的回饋迴路的方塊圖，其代表圖25的回饋迴路；圖28係顯示圖27之該等電路元件之一者的轉移函數的圖；圖29係顯示圖27之該等電路元件之另一者的轉移函數的圖；圖30係顯示圖25之該等二電路元件之轉移函數的組合的圖，因此係圖25及27之回饋迴路的迴路增益；圖31係顯示圖25之該等二電路元件之轉移函數的另一組合的圖，因此係圖25及27之回饋迴路的另一迴路增益；且圖32係顯示另一磁場感應器的方塊圖，其具有二霍爾元件、對應的二參考場導體，此處顯示為線圈、也具有二電子通道，組態成產生回應於已量測(正常)磁場之輸出訊號的主電路通道、及組態成產生指示磁場感應器之位移的輸出訊號並也自校正(或自測試)磁場感應器之位移電壓的回饋電路通道，該回饋電路通道具有交換電容器電路，該回饋電路通道係回饋迴路的一部分。
在描述本發明之前，解釋部分介紹觀念及術語。如本文使用的，術語「磁場感應元件」用於描述可感應磁場的各種電子元件。磁場感應元件可係，但未受限於霍爾效應 元件、磁阻元件、或磁電晶體。眾所周知的，有不同種類的霍爾效應元件，例如，平面霍爾元件、垂直霍爾元件、及圓形霍爾元件。也係眾所周知的，有不同種類的磁阻元件，例如，各向異性磁阻(AMR)元件、巨磁阻(GMR)元件、穿隧磁阻(TMR)元件、銻化銦(InSb)元件、及磁穿隧接面(MTJ)元件。
眾所周知的，部分上述磁場感應元件意圖具有與支撐磁場感應元件之基材平行的最大靈敏度軸，且其他上述磁場感應元件意圖具有與支撐磁場感應元件之基材垂直的最大靈敏度軸。特別係多數，但非全部種類的磁阻元件意圖具有與基材平行的最大靈敏度軸，且多數，但非全部種類的霍爾元件意圖具有與基材垂直的靈敏度軸。
如本文所使用的，術語「磁場感應器」用於描述包括磁場感應元件的電路。磁場感應器使用在各種應用中，包括，但未受限於，感應由載流導體運載的電流所產生之磁場的電流感應器、感應鄰近鐵磁或磁性物件的磁開關(本文中也稱為鄰近偵測器)、感應通過的鐵磁物品，例如，輪齒，的旋轉偵測器、及感應磁場之磁場密度的磁場感應器(例如，線性磁場感應器)。在本文中將線性磁場感應器使用為範例。然而，本文描述的電路及技術也施用至能偵測磁場的任何磁場感應器。
如本文所使用的，使用術語「磁場訊號」描述從由磁場感應元件經受之磁場產生的任何電路訊號。
下文描述之操作的參考場感應組態模式可用於調整 (亦即，自校正)磁場感應器的靈敏度及/或位移電壓。然而，該參考場感應組態也可用於提供磁場感應器的自測試。亦即，若在操作的參考場模式期間未產生輸出訊號(或在線性磁場感應器的情形中，輸出訊號太低或太高)，將磁場感應器視為已故障。因此，如本文所使用的，使用術語「參考」以涵蓋靈敏度及/或位移電壓量測(自測試)及自校正。
參考圖1，先前技術磁場感應器10包括耦合在交換電路12內的霍爾效應元件13。將交換電路12組態成產生回應於外部磁場的差動輸出訊號12a、12b。下文描述的許多訊號可係差動訊號，然而，術語差動未使用在所有實例中。在其他實施例中，部分或所有訊號係單端訊號。
交換電路12於下文結合圖2-2C更完整地描述。此處足以說交換電路12以頻率係fC的時鐘將驅動訊號(未圖示)交換至霍爾效應元件13。
磁場感應器10也包括耦合成接收訊號12a、12b並組態成產生截波訊號14a、14b的交換電路14。交換電路14也以頻率係fC的時鐘交換。交換電路12及交換電路14的組合操作將於下文結合圖3-3C更完整地描述。
將放大器16耦合成接收截波訊號14a、14b並組態成產生放大訊號16a、16b。將交換電路18耦合成接收放大訊號16a、16b並組態成產生解多工訊號18a、18b。交換電路18係以頻率係fC的時鐘時控。將低通濾波器20耦合成接收解多工訊號18a、18b並組態成產生已濾波訊號 20a、20b。將sinx/x(sinc)濾波器22耦合成接收已濾波訊號20a、20b並組態成產生已濾波訊號22a、22b，亦即，來自磁場感應器10的輸出訊號。
在部分實施例中，sinc濾波器22係具有頻率係fC之第一陷波的交換電容器濾波器。然而，在其他實施例中，sinc濾波器22數位地產生。在其他實施例中，sinc濾波器22係類比非時控濾波器。
將理解提供給sinc濾波器22的時鐘頻率可係如圖所示的頻率fC，以提供頻率係fC的陷波。然而，也將理解可將sinc濾波器22設計成使用不同頻率的時鐘訊號，但具有頻率係fC的陷波。結合下列圖，將提供至sinc濾波器22的時鐘描述為頻率係fC。然而，期望其為頻率係fC的陷波頻率。
將理解磁場感應器輸出訊號22a、22b係比例於磁場感應元件12所經受之磁場的線性訊號，且磁場感應器10係線性磁場感應器。然而，在其他實施例中，比較器可接收訊號22a、22b，因此藉由比較器產生的磁場感應器輸出訊號係二態訊號，且磁場感應器係磁開關。將理解在部分實施例中，僅使用濾波器20、22之一者。
圖1之磁場感應器的操作在下文中結合圖1A描述。
現在參考圖1A，圖形26包括具有任意單位之頻率單位的水平軸及具有任意單位之功率單位的垂直軸。
圖形28代表訊號12a、12b(亦即，訊號12a、12b的頻譜)，並顯示出現在可係指示DC外部磁場的零頻率之 頻率的外部磁場訊號Bexternal，加殘餘位移訊號ResOff。根據時鐘頻率fC，霍爾效應位移訊號HallOff在不同頻率。此效應另外結合圖2-2C描述。
霍爾效應位移訊號HallOff對應於當交換電路12不交換時，亦即，當在一特定個別方向上引導通過霍爾效應元件的電流時，會存在於霍爾效應元件13之輸出訊號12a、12b中的DC電壓誤差。如圖形28所示，藉由交換電路12的交換操作將霍爾效應位移訊號HallOff偏移至差動訊號12a、12b中的更高頻率(並藉由交換電路14的操作偏移回DC，如結合圖形30於下文描述的)。殘餘位移訊號ResOff對應於殘留在差動訊號12a、12b中之DC的殘留位移訊號，即使在交換電路12正在交換時(並藉由交換電路14的操作偏移至更高頻道，如結合圖形30於下文描述的)。
圖形30代表在截波之後的訊號14a、14b。藉由交換電路14的操作將霍爾位移訊號HallOff偏移至DC，且訊號Bexternal+ResOff的頻率為fC。
圖形32代表訊號16a、16b。在圖形32中，將放大器16的DC位移加至在DC的霍爾位移訊號，導致在DC的訊號HallOff+AmpOff。
圖形34代表在交換電路18之後的訊號18a、18b。如圖所示，訊號Bexternal+ResOff現在在DC且訊號HallOff+AmpOff目前的頻率為fC。
圖形36代表在濾波器20之後的訊號20a、20b。將 濾波器20的分截頻率選擇成低於頻率fC。如所期望的，將訊號HallOff+AmpOff降低。
圖形38代表在sinc濾波器22之後的訊號22a、22b。將sinc濾波器22的陷波選擇成頻率為fC，亦即，sinc濾波器22的奈奎斯特頻率。僅有外部磁場訊號(加部分殘餘位移)殘留在圖形38中及在訊號22a、22b中。已將霍爾效應元件位移(HallOff)移除。
現在參考圖2-2C，一種調變霍爾位移成分(例如，58)的交換式霍爾元件50包括霍爾元件(或霍爾板)52及調變電路54。霍爾元件52包括四個接點52a、52b、52c、及52d，如圖所示，各者耦合至個別開關56a、56b、56c、及56d的第一終端。將開關56b及56c的第二終端耦合，以提供已交換霍爾輸出訊號的正節點，此處標示為VO+，並將開關56a及56d的第二終端耦合，以提供已交換霍爾輸出訊號的負節點，此處標示為VO-。
將額外開關60a、60b、60c、及60d配置成將霍爾接點52a、52b、52c、52d選擇性耦合至供應電壓VS及接地。更明確地說，如圖所示，開關56b、56d、60a、及60c係由時鐘訊號CLK控制，且開關56a、56c、60b、及60d係由互補時鐘訊號CLK/控制。時鐘訊號CLK及CLK/具有二狀態或相位，Φ0°狀態及Φ90°狀態，如圖2A所示。
在操作中，在相位Φ0°期間，電流從終端52a流至終端52c，且已交換霍爾輸出訊號VO等於VH+Vop，其中Vop係霍爾元件位移電壓或霍爾位移成分，且VH係磁場訊 號成分。在相位Φ90°期間，電流從終端52b流至終端52d，且已交換霍爾輸出訊號VO等於VH-Vop。因此，調變電路54調變霍爾位移成分Vop，其顯示在圖2B中。磁場訊號成分VH保持實質不變，如圖2C所示。
圖3的截波電路70可使用為圖1的組合交換電路12、14。
現在參考圖3-3C，一種調變磁場訊號成分的交替交換式霍爾元件70(其可使用為圖1的交換電路12、14)包括霍爾元件72及調變電路74。霍爾效應元件72與圖2之霍爾效應元件52相同，並包括四個接點72a、72b、72c、及72d，各者耦合至個別開關76a、76b、76c、及76d的第一終端。將開關76a及76b的第二終端耦合，以提供已交換霍爾輸出訊號的正節點，此處標示為VO+，並將開關76c及76d的第二終端耦合，以提供已交換霍爾輸出訊號的負節點，此處標示為VO-。因此，圖2及3的比較揭露霍爾元件的輸出接點在Φ90°相位期間互換。
將額外開關80a、80b、80c、及80d配置成將霍爾接點72a、72b、72c、72d選擇性耦合至供應電壓VS及接地。如圖所示，開關76b、76d、80a、及80c係由時鐘訊號CLK控制，且開關76a、76c、80b、及80d係由互補時鐘訊號CLK/控制。如圖所示，時鐘訊號CLK及CLK/與圖2之相似訊號完全相同，且因此具有二狀態或相位Φ0°及Φ90°。
在操作時，在相位Φ0°期間，電流從終端72a流至終 端72c，且已交換霍爾輸出訊號VO等於VH+Vop。在相位Φ90°期間，電流從終端72b流至終端72d，且已交換霍爾輸出訊號VO等於-VH+Vop。因此，調變電路74調變磁訊號成分，以提供已調變磁訊號成分VH，其顯示於圖3C中。位移成分Vop保持實質不變，如圖3B所示。
將理解開關80a-80d可形成與圖1之交換電路12相同或相似的交換電路。也將理解開關76a-76d可形成與圖1之交換電路14相同或相似的交換電路。
在部分實施例中，圖1之交換電路12及交換電路14的組合係結合圖3-3C於上文描述的種類，而非結合圖2-2C於上文描述的種類。
現在參考圖4，可將二霍爾效應元件並聯地耦合在一起。可使用並聯耦合的該等二霍爾效應元件取代結合圖1-3C於上文描述的任何單一霍爾效應元件。因此，可使用二個並聯霍爾效應元件的輸出(加及減)取代來自一個霍爾效應元件的正及負輸出。驅動訊號(未顯示於圖4中)可驅動該等二個並聯霍爾效應元件，正如彼等驅動以上任何圖中的該一個霍爾效應元件。
在本文中將霍爾效應元件的並聯配置稱為已量測場感應組態，與於下文更完整地描述的參考場感應組態相反。
現在參考圖5，可將圖4的該等二霍爾效應元件以參考場感應組態耦合在一起(亦即，重連接)。使用此配置，應理解該等二霍爾效應元件的組合未實質回應於該等二霍爾效應元件各者所經受之在相同方向上的外部磁場 Bexternal。由於該等二霍爾效應元件的不匹配，可導致對外部磁場的殘餘回應，其會導致殘餘外部磁場訊號。
然而，也將理解回應於以參考場感應組態配置的該等二霍爾效應元件各者所經受之在不同方向上的二參考磁場Bcoil，該等二磁場感應元件的組合確實產生非零輸出訊號VBcoil。
現在參考圖5A，再度顯示以參考場感應組態配置的該等二霍爾效應元件。此處，顯示該等二參考磁場Bcoil各者的二相位(方向)。基本上，回應於AC參考磁場，輸出訊號VBcoil係AC訊號。然而，當該等二霍爾效應元件以參考場感應組態配置時，輸出訊號具有來自外部磁場之實質為零的成分，其在二霍爾效應元件係在相同方向上，與外部磁場是否係DC磁場或AC磁場無關。
現在參考圖6，將二個磁場感應元件，彼等係相同的二個磁場感應元件，顯示成在二不同相位配置中。該等二不同相位配置係替代地藉由於下文結合圖12更完整地描述之交換電路實現。
如本文所使用的，辭「相位」使用在許多實例中，以描述將二或多個磁場感應元件配置耦合成已量測場感應組態或參考場感應組態，並也描述通過參考場導體之電流的方向，其在此處顯示為簡單導體，但其在下文描述的其他配置中，例如，在圖12中，可由二參考場線圈部分組成。本文使用的辭相位並不指於下文更完整地描述的截波配置。
首先參考相位1配置，將該等二磁場感應元件以已量測場感應組態耦合，其與上文結合圖4描述的耦合配置相似或相同。如上文所述，使用此耦合配置，該等二磁場感應元件回應於可能自環境接收的外部磁場，並共同地產生所謂的「已量測磁場回應訊號」。
將參考場導體顯示為虛線，該虛線指示沒有電流正由參考場導體運載。然而，在另一實施例中，參考場導體可能運載電流IREF。
將承認由參考場導體運載的電流在該參考場導體周圍產生磁場。也將承認由於參考場導體的路徑，磁場具有在右手磁場感應元件進入頁及在左手磁場感應元件離開頁的方向。因此，藉由參考場導體產生二磁場在該等二磁場感應元件係在相反方向上。因為該等二磁場感應元件以已量測場感應組態並聯耦合，且二者具有相同的回應方向，由二磁場感應元件回應於由參考場導體運載的電流所產生的輸出訊號將係零或接近零。
因此，當以已量測場感應組態耦合時，通過參考場導體的任何電流對由該等二磁場感應元件共同地產生的輸出訊號具有些許或沒有影響。
相對地，回應於如可能從環境接收之在相同方向上通過該等二霍爾元件的已量測磁場，已量測磁場回應訊號不為零。因此，當以相位1配置耦合時，該等二磁場感應元件不回應於由參考場導體產生的磁場，但回應於已量測磁場(外部或正常)。
在相位2配置中，將該等二磁場感應元件以參考場感應組態耦合，其與上文結合圖5及5A描述的耦合配置相似或相同。從上文的討論，將理解當在參考場感應組態中時，該等二磁場感應元件以相反方向回應垂直於該頁的磁場。
在該二磁場感應元件的相位2配置中，與顯示於相位1配置中之參考場導體相同的參考場導體運載電流IREF。如上文在相位1配置中所描述的，電流IREF在二磁場感應元件產生在相反方向上的磁場。因為在參考場感應組態中的該等二磁場感應元件具有對磁場的相反靈敏度，在電流IREF存在時，由該等二磁場感應元件產生在本文中稱為「參考磁場回應訊號」的非零輸出訊號。因此，當以相位2配置耦合時，該等二磁場感應元件回應於由參考場導體產生的磁場，但不回應已量測磁場(外部或正常)。
磁場感應器可藉由交替來回於相位1及相位2配置之間而操作將從下文討論變得明顯。使用此交替配置，已量測場感應組態始終相同，且因此沒有該等二霍爾元件的截波應係明顯的。已量測場感應組態中的截波於下文結合圖7及10更完整地描述。
總而言之，因為已量測磁場回應訊號及參考磁場回應訊號來自相同的二磁場感應元件但係在不同時間取得，彼等在本文中簡單地稱為回應於磁場的「磁場訊號」。
從以下圖，因為該等二磁場感應元件，例如，圖6的該等二磁場感應元件，的耦合來回交替，該磁場訊號當以 已量測場感應組態耦合時具有回應於已量測磁場的已量測磁場回應訊號部且當以參考場感應組態耦合時具有回應於參考磁場之參考磁場回應訊號部二者將變得明顯。如更於下文描述的，因為已量測場感應組態及參考場感應組態藉由使用分時多工而來回交替地發生，可藉由於下文更完整地描述的方式將已量測磁場回應訊號部從參考磁場回應訊號部分開。
現在參考圖7，將二個磁場感應元件，彼等係相同的二個磁場感應元件，顯示在四個不同的相位配置中，二個在已量測場感應組態中且二個在參考場感應組態中(與各組態關聯的2X截波配置)。該等四不同相位配置係藉由於下文結合圖12更完整地描述之交換電路循序地及重複地實現。
首先參考相位1配置，將該等二磁場感應元件以已量測場感應組態耦合，其與上文結合圖4描述的已量測場感應組態耦合配置相似或相同。如上文所述，使用此耦合配置，該等二磁場感應元件回應於可能接收自環境的外部磁場，並共同地產生回應於已量測(外部)磁場的已量測磁場回應訊號。
將參考場導體顯示為虛線，該虛線指示沒有電流正由參考場導體運載。然而，在另一實施例中，參考場導體可能運載電流。
在相位2配置中，將該等二磁場感應元件以參考場感應組態耦合，其與上文結合圖5及5A描述的參考場耦合 配置相似或相同。從以上討論，將理解將該等二磁場感應元件以使得該等二磁場感應元件以相反方向回應垂直於該頁之磁場的方式耦合。
在該二磁場感應元件的相位2配置中，與顯示於相位1配置中之參考場導體相同的參考場導體運載電流IREF。電流IREF在該等二磁場感應元件產生方向相反的二磁場。因為在參考場感應組態中的該等二磁場感應元件具有對磁場的相反靈敏度，在電流IREF存在時，由該等二磁場感應元件產生係參考磁場回應訊號的非零輸出訊號。在相位2配置中，該等二磁場感應元件回應於藉由參考場導體產生的磁場且/或不回應已量測(外部)磁場。
在相位3配置中，將該等二磁場感應元件再度耦合成已量測場感應組態。然而，將該等二磁場感應元件耦合成具有與相位1配置中所示之極性相反的極性。該相反極性代表該等二磁場感應元件的上述截波部分，例如，結合圖3-3C所描述的。
在霍爾元件內的不同方向的箭號代表將驅動訊號(未圖示)不同地耦合至個別霍爾元件的經選擇二終端。習知霍爾元件係四終端裝置，其中將該等終端的二者耦合以通過驅動電流，且其餘的二終端提供差動輸出訊號。將承認該等四個終端可用至少四種不同組態耦合。若將個別霍爾元件耦合成此等組態的二或多者，並算術地處理來自該等二或多種不同組態的輸出訊號(例如，加總或另外平均)，經算術處理的訊號具有比取自該等不同組態之任何 一者的輸出訊號更少的位移電壓。與不同組態關聯之輸出訊號的此加總或平均對應於上文提及的「截波」。
特別係圖7的配置，相位1及相位3的該等二已量測場感應組態代表二霍爾元件的2x截波。基本上，可算術地處理在不同時間發生的已量測磁場回應訊號部，以降低位移電壓。
在該二磁場感應元件的相位3配置中，與顯示於相位1及相位2配置中之參考場導體相同的參考場導體未運載電流。然而，在另一實施例中，參考場導體可能運載電流。與相位1配置相同，在相位3配置中，共同取得的該等二磁場感應元件再度不回應由參考場導體運載之電流所產生的磁場，而回應於外部磁場。
在相位4配置中，將該等二磁場感應元件再度耦合成參考場感應組態。
在該等二磁場感應元件的相位4配置中，再度與顯示於相位1、相位2、及相位3配置中的參考場導體相同的參考場導體運載電流IREF，但係在與相位2配置所示的方向相反的方向上。在與相位2配置相同的相位4配置中，總而言之該等二磁場感應元件回應於由電流IREF產生的磁場，且不回應於外部磁場。
總而言之，因為已量測磁場回應訊號及參考磁場回應訊號來自相同的二磁場感應元件，彼等在本文中簡單地稱為回應於磁場的「磁場訊號」。
從以下圖，因為該等二磁場感應元件，例如，圖7的 該等二磁場感應元件，的耦合來回交替，該磁場訊號當以已量測場感應組態耦合時具有回應於已量測磁場的已量測磁場回應訊號部且當以參考場感應組態耦合時具有回應於參考磁場之參考磁場回應訊號部二者將變得明顯。因為已量測場感應組態及參考場感應組態藉由使用分時多工而來回交替地發生，可藉由於下文更完整地描述的方式將已量測磁場回應訊號部從參考磁場回應訊號部分開。
現在參考圖8，圖形100包括具有任意時間單位尺度的水平軸及具有任意電壓單位尺度的垂直軸。磁場訊號102代表在該等四個相位期間可能藉由，例如，結合圖7於上文描述之該等二磁場感應元件產生的磁場訊號。
圖形100顯示四個時間週期t0-t1、t1-t2、t2-t3、t3-t4。該等時間週期t0-t1、t1-t2、t2-t3、t3-t4的每一者對應於圖7之相位1、相位2、相位3、及相位4的個別一者。磁場訊號102包括當圖7之該等二磁場感應元件循序地通過四個相位，相位1、相位2、相位3、及相位4時，可能由該等二磁場感應元件產生的已量測磁場回應訊號部102a、參考磁場回應訊號部102b、已量測磁場回應訊號部102c、及參考磁場回應訊號部102d。
該等二已量測磁場回應訊號部102a、102c具有代表可能由該等二磁場感應元件感應的外部磁場之振幅的振幅，由於驅動訊號的不同耦合，具有在相位1中先在一方向上，然後在相位3中在另一方向上的振幅。
該等二參考磁場回應訊號部102b、102d具有代表可 能由通過圖6之參考場導體之電流IREF產生的參考磁場(具有在相反方向上的二參考磁場部)之振幅的振幅，在相位2中先在一方向上，然後在相位4中在另一方向上。
磁場訊號102具有位移電壓104。因此，該等二已量測磁場回應訊號部102a、102c具有中心約在位移電壓104的振幅。相似地，該等二參考磁場回應訊號部102b、102d具有中心約在位移電壓104的振幅。
應理解位移電壓104係不可取的。藉由於下文更完整描述的技術，可移除位移電壓104。
現在參考圖9，將其中與圖8的相似元件顯示為具有相似的參考指示符，圖形120具有與結合圖8顯示之該等軸相同的水平軸及相同的垂直軸。然而，此處僅將二已量測磁場回應訊號部102a、102c顯示為可藉由分時多工從圖8的磁場訊號102分離。
現在參考圖10，將其中與圖8的相似元件顯示為具有相似的參考指示符，圖形140具有與結合圖8顯示之該等軸相同的水平軸及相同的垂直軸。然而，此處僅將二參考磁場回應訊號部102b、102d顯示為可藉由分時多工從圖8的磁場訊號102分離。
現在參考圖11，再度顯示二磁場感應元件，但此處具有八個不同相位，亦即，該等磁場感應元件的耦合及通過導體的電流方向。如同使用圖6及7的配置，具有以已量測場感應組態(亦即，在量測時間週期期間)及以參考場感應組態(亦即，在參考時間週期期間)耦合的磁場感 應元件交替來回於相位1、相位2、相位3、相位4、相位5、相位6、相位7、相位8之間(與各組態關聯的4X截波配置)。此處顯示電流在該等二磁場感應元件的每隔一個相位在方向上交替。
再度，當在相位1、相位3、相位5、及相位7的已量測場感應組態中時，可將通過導體的電流關閉，其藉由虛線表示。
相位1、相位3、相位5、相位7各者的已量測場感應組態具有藉由該等二磁場感應元件內之不同方向的箭號表示之驅動訊號(未圖示)的不同耦合(亦即，四種不同耦合)。依據該等四種不同耦合，當在已量測場感應組態中時，將承認顯示於圖11中的配置係4x截波配置，並可將來自此等四種不同相位的輸出訊號加總或另外平均，以實現位移電壓的降低。
現在參考圖12，磁場感應器200包括此處以導電參考場線圈的形式顯示的二參考場導體206a、206b，各參考場線圈在彼此相反的方向上卷繞，以回應於流過該等二參考場線圈的電流，在相反方向上產生磁場。將該等二參考場導體206a、206b串聯耦合，並耦合成藉由交換電路204接收電流202。回應於控制訊號204a，可操作交換電路204以週期地性將通過該等二參考場導體206a、206b之電流202的方向反轉。
磁場感應器200也包括二磁場感應元件208、210，此處以二霍爾元件的形式顯示。該等二磁場感應元件 206、208耦合在交換電路212中。雖然顯示二霍爾元件208、210，在其他實施例中，相似的電路或功能可使用二或多個磁阻元件實現。
回應於控制訊號212a，可操作交換電路212以將該等二磁場感應元件208、210來回耦合成結合圖6、7、及11於上文顯示的已量測場感應組態及參考場感應組態。該交換來回可，當在如圖6表示的已量測場感應組態中時，不具有截波，當在如圖7表示的已量測場感應組態中時，具有2x截波，當在如圖11表示的已量測場感應組態中時，具有4x截波，或其他截波配置。
可係不同電子磁場訊號的磁場訊號係藉由參考指示符A識別。如上文描述的，磁場訊號A可包括當以已量測場感應組態耦合時回應於已量測磁場(且不回應於參考磁場)的已量測磁場回應訊號部，以及當以參考場感應組態耦合時回應於參考磁場(且不回應於已量測磁場)的參考磁場回應訊號部二者。該等二訊號部可週期性且交替地發生，例如，如結合圖6、7、或11於上文描述的。
將交換電路214耦合成接收差動訊號，亦即，磁場訊號A，並組態成產生藉由參考指示符B識別之顯示為差動訊號的已交換訊號。應理解與交換電路212組合的交換電路214提供該等二霍爾元件208、210的完整截波，且交換電路214、212可分別與圖3之開關80a-80d、及76a-76d比較。然而，與顯示2X截波之圖3-3C的配置不同，圖12的交換電路212、214代表，例如，如圖11中所示 的4X截波。
將交換電路214耦合成接收控制訊號214a。將放大器216耦合成接收已交換訊號B，並組態成產生藉由參考指示符C識別之顯示為差動訊號的放大訊號。
在第一電路通道的一部分中，亦即，已量測場感應通道(在本文中也稱為「主電路通道」)，將交換電路218耦合成接收差動訊號C，並組態成產生藉由參考指示符D之顯示為差動訊號的已交換訊號。
在第一電路通道的另一部分中，將濾波器電路220耦合成接收差動訊號D，並組態成產生藉由參考指示符F識別之已濾波訊號。輸出訊號F可係上述的已量測磁場回應訊號。
在第二電路通道的一部分中，亦即，參考場感應通道，其也可提供所謂的「回饋電路路徑」，將交換電路224耦合成接收差動訊號C，並組態成產生藉由參考指示符E之顯示為差動訊號的已交換訊號。
在第二電路通道的另一部分中，將濾波器電路226耦合成接收差動訊號E，並組態成產生藉由藉由另一濾波器電路228接收的已濾波訊號。可將濾波器電路228組態成產生藉由參考指示符G識別之顯示為差動訊號的輸出訊號。輸出訊號G可係上述的參考磁場回應訊號。
輸出訊號F及G，亦即，已量測磁場回應訊號部及參考磁場回應訊號部，可重複地及週期地來回發生。
磁場感應器200也可包括耦合成接收輸出訊號G，亦 即，參考磁場回應訊號、耦合成接收參考訊號VREF、並組態成產生誤差訊號219a的放大器219。可將偏壓電路耦合成接收誤差訊號219a並組態成產生偏壓訊號230a、230b，彼等在部分實施例中，可係組態成經由交換電路212驅動及通過該等二霍爾元件208、210之各個別一者的二終端的電流訊號。
在操作時，誤差訊號219a控制偏壓訊號230a、230b的振幅。相對於參考訊號VREF太大的輸出訊號G導致偏壓訊號230a、230b降低。因此，磁場感應器200的有效增益或靈敏度相關於參考電壓VREF受控制。
在部分替代實施例中，誤差訊號219a替代地控制放大器216的增益。
在部分其他替代實施例中，不使用放大器219，而替代地藉由另一處理器(未圖示)接收及使用輸出訊號G，以相對於輸出訊號F調整訊號的振幅。
磁場感應器200的其他操作於下文結合圖13-24描述。特別係圖13顯示當該等二磁場感應元件208、210重複地且週期地耦合成已量測場感應組態時圖12的磁場感應器200。相似地，圖19顯示當該等二磁場感應元件208、210重複地且週期地耦合成，例如，圖7之參考場感應組態時圖12的磁場感應器200。
現在參考圖13，其中將圖12的相似元件顯示成具有相似的指示符，顯示圖12之磁場感應器200的部分300，但僅具有第一通道，其產生已量測磁場回應訊號 F。
當該等二磁場感應元件208、210重複地且週期地耦合成已量測場感應組態時，可將交換電路204耦合成任何組態。此處顯示交換電路204不具有開關，意謂著每次藉由交換電路212將該等二磁場感應元件208、210耦合成已量測場感應組態時，交換電路204係透通。
又，當在已量測場感應組態中時，可將通過該等二參考場線圈206a、206b的電流202設定為零。將從以上討論理解當該等二磁場感應元件208、210耦合成已量測場感應組態時，總而言之彼等回應在相同方向上的磁場且不回應會藉由二參考場線圈206a、206b產生在相反方向上的磁場。因此，可將電流202設定為零以節省電力。
交換電路214係藉由待交換之交換電路214內側的交換符號顯示，意謂著每次該等二磁場感應元件208、210的已量測場感應組態耦合藉由交換電路212發生時，交換電路214將該等二磁場感應元件208、210及放大器216之間的耦合反向。此導致磁場訊號A之成分的頻率偏移，如更將於下文描述的。
交換電路218也藉由待交換之交換電路218內側的交換符號顯示，再次意謂著每次該等二磁場感應元件208、210的已量測場感應組態耦合藉由交換電路212發生時，交換電路218將放大器216及濾波器電路220之間的耦合反向。此也導致放大訊號C之成分的另一頻率偏移，如更將於下文描述的。
如所指示的，控制訊號214a、218a以fck的交換速率交換個別的交換電路214、218。相對地，交換電路212以2fck的交換速率交換，意謂著交換電路212在控制訊號212a的每隔一個時鐘週期上實現該等二磁場感應元件208、210的已量測場感應組態。
圖14-18顯示使用以正常組態操作模式重複地且週期地耦合的該等二磁場感應元件208、210發生在磁場感應器200的部分300內之訊號A、B、C、D、及F的頻域圖。特別係圖14-18代表圖11之用於已量測場感應組態操作模式的4x截波。
現在參考圖14，圖形320具有任何頻率單位尺度的水平軸及具有任何振幅單位尺度的垂直軸。圖形320包括當存在固定的，亦即，不變的磁場時的三條譜線。該磁場係經感應或外部磁場。
圖形320代表與圖13之磁場感應器部300關聯的磁場訊號A，亦即，當該等磁場感應元件208、210重複地及週期地耦合成已量測場感應組態時取得的磁場訊號A。
第一譜線(左)以DC發生並具有對應於外部或經感應磁場之振幅Bext加上藉由圖13之該等二磁場感應元件208、210產生的不可取殘留位移電壓(在截波後)的振幅。
第二譜線以fck/2的頻率發生，並導致上述4X截波。
第三譜線以fck的頻率發生，並也導致上述4X截 波。基本上，可將4X截波視為一者正在另一者之後的二個2X截波，且因此頻率係fck的譜線與若使用2X截波會發生的譜線相似。
現在參考圖15，圖形330具有任何頻率單位尺度的水平軸及具有任何振幅單位尺度的垂直軸。圖形330包括當存在固定的，亦即，不變的磁場時的三條譜線。該磁場係經感應或外部磁場。
圖形330代表當該等磁場感應元件208、210重複地及週期地耦合成已量測場感應組態時取得之與圖13之磁場感應器部300關聯的磁場訊號B。
如可看到的，藉由圖12及13之交換電路214的操作，已將頻率偏移。
第一譜線(左)以DC發生，並具有與圖14之第三譜線的振幅相關的振幅。
第二譜線以fck/2的頻率發生，並具有與圖14之第二譜線的振幅相關的振幅。
第三譜線以fck的頻率發生，並具有與圖14之第一譜線的振幅相關，對應於外部或經感應磁場之振幅Bext加上藉由圖13之該等二磁場感應元件208、210產生的不可取殘留位移電壓(在截波後)的振幅。
現在參考圖16，圖形340具有任何頻率單位尺度的水平軸及具有任何振幅單位尺度的垂直軸。圖形340包括當存在固定的，亦即，不變的磁場時的三條譜線。該磁場係經感應或外部磁場。
圖形340代表當該等磁場感應元件208、210重複地及週期地耦合成已量測場感應組態時取得之與圖13之磁場感應器部300關聯的磁場訊號C。
如可見的，放大器216將位移成分AmpOff加至以DC出現之圖15的第一譜線。另外，圖16的三條譜線與圖15的相同，但依據放大器216的增益縮放。
現在參考圖17，圖形350具有任何頻率單位尺度的水平軸及具有任何振幅單位尺度的垂直軸。圖形350包括當存在固定的，亦即，不變的磁場時的三條譜線。該磁場係經感應或外部磁場。
圖形350代表當該等磁場感應元件208、210重複地及週期地耦合成已量測場感應組態時取得之與圖13之磁場感應器部300關聯的磁場訊號D。
如可看到的，藉由圖12及13之交換電路218的操作，已將頻率偏移。
第一譜線(左)以DC發生，並具有與圖16之第三譜線的振幅相關，對應於外部或經感應磁場之振幅Bext加上藉由圖13之該等二磁場感應元件208、210產生的不可取殘留位移電壓(在截波後)的振幅。
第二譜線以fck/2的頻率發生，並具有與圖16之第二譜線的振幅相關的振幅。
第三譜線以fck的頻率發生，並具有與圖16之第一譜線的振幅相關的振幅。
現在參考圖18，圖形360具有任何頻率單位尺度的 水平軸及具有任何振幅單位尺度的垂直軸。圖形360包括當存在固定的，亦即，不變的磁場時的一條譜線。該磁場係經感應或外部磁場。
圖形360代表當該等二磁場感應元件208、210重複地及週期地耦合成已量測場感應組態時取得之與圖13之磁場感應器部300關聯的磁場訊號F。
如可看到的，藉由圖12及13之濾波器電路220、222的操作，已將圖17的部分頻譜成分移除，僅留下在DC之具有對應於外部、或經感應磁場的振幅Bext加上藉由圖13之該等二磁場感應元件208、210產生的不受期望的殘留位移電壓ResOff(在截波後)之振幅的譜線。圖18的譜線代表上述已量測磁場回應訊號。
現在參考圖19，其中將圖12的相似元件顯示成具有相似的指示符，僅具有第二通道的圖12之磁場感應器200的部分400包括所示元件，該第二通道產生已量測磁場回應訊號G。
當該等二磁場感應元件208、210重複地及週期地耦合成參考場感應組態時，交換電路204交換，以在每次藉由交換電路212將該等二磁場感應元件208、210耦合成參考場感應組態時，將電流202的方向反轉。
當在參考場感應組態中時，可將通過該等二參考場線圈206a、206b的電流202設定為IREF的值。將從以上討論理解當該等二磁場感應元件208、210以參考場感應組態耦合時，總而言之彼等回應於會由該等二參考場線圈 206a、206b在相反方向上產生之在相反方向上的磁場，且不回應於會係外部或經感應磁場之在相同方向上的磁場。
將交換電路214顯示成不交換，意謂著每次該等二磁場感應元件208、210的參考場感應組態耦合藉由交換電路212發生時，交換電路214只通過磁場訊號A，作為訊號B至放大器216而不交換。此導致磁場訊號A之成分無頻率偏移，另於下文描述。
相對的，交換電路224藉由待交換之交換電路224內側的交換符號顯示，意謂著每次該等二磁場感應元件208、210的參考場感應組態耦合藉由交換電路212發生時，交換電路218將放大器216及濾波器電路226之間的耦合反向。此導致放大訊號C之成分的頻率偏移，如更將於下文描述的。
如所指示的，控制訊號204a、224a以fck的交換速率交換個別的交換電路204、224。相對地，交換電路212以2fck的交換速率交換，意謂著交換電路212在控制訊號212a的每隔一個時鐘週期上實現該等二磁場感應元件208、210的參考場感應組態，並在其他時鐘週期上實施已量測場感應組態。
圖20-24顯示使用以參考場感應組態操作模式重複地且週期地耦合的該等二磁場感應元件208、210發生在磁場感應器200的部分400內之訊號A、B、C、E、及G的頻域圖。特別係圖20-24代表圖11之用於參考場感應組 態操作模式的4x截波。
現在參考圖20，圖形420具有任何頻率單位尺度的水平軸及具有任何振幅單位尺度的垂直軸。圖形420包括當藉由交換電路204之操作週期性地反向之電流202產生的週期性反向參考磁場存在時的二譜線。
圖形420代表與圖19之磁場感應器部400關聯的磁場訊號A，亦即，當該等磁場感應元件208、210重複地及週期地耦合成參考場感應組態時取得的磁場訊號A。
第一譜線(左)以DC發生並具有對應於外部或經感應磁場之殘餘靈敏度的振幅ResBext加上藉由圖19之該等二磁場感應元件208、210產生的不可取位移電壓(無截波)的振幅。
第二譜線以fck的頻率發生，並具有與藉由該等二參考場線圈206a、206b產生的參考磁場之振幅對應的振幅Bcal。此譜線已藉由交換電路204的交換操作偏移至頻率fck。
現在參考圖21，圖形430具有任何頻率單位尺度的水平軸及具有任何振幅單位尺度的垂直軸。圖形430包括當藉由交換電路204之操作週期性地反向之電流202產生的週期性反向參考磁場存在時的二譜線。
圖形430代表當該等磁場感應元件208、210重複地及週期地耦合成參考場感應組態時取得之與圖19之磁場感應器部400關聯的磁場訊號B。
因為當該等二磁場感應元件208、210耦合成參考場 感應組態時，圖12及19的交換電路214僅作為透通使用，圖形430具有與圖20之圖形420相同的譜線。
現在參考圖22，圖形440具有任何頻率單位尺度的水平軸及具有任何振幅單位尺度的垂直軸。圖形440包括當藉由交換電路204之操作週期性地反向之電流202產生的週期性反向參考磁場存在時的二譜線。
圖形440代表當該等磁場感應元件208、210重複地及週期地耦合成參考場感應組態時取得之與圖19之磁場感應器部400關聯的磁場訊號C。
如可見的，放大器216將位移成分AmpOff加至以DC出現之圖21的第一譜線。另外，圖22的二條譜線與圖21的相同，但依據放大器216的增益縮放。
現在參考圖23，圖形450具有任何頻率單位尺度的水平軸及具有任何振幅單位尺度的垂直軸。圖形450包括當藉由交換電路204之操作週期性地反向之電流202產生的週期性反向參考磁場存在時的二譜線。
圖形450代表當該等磁場感應元件208、210重複地及週期地耦合成參考場感應組態時取得之與圖19之磁場感應器部400關聯的磁場訊號E。
如可看到的，藉由圖12及19之交換電路224的操作，已將頻率偏移。
第一譜線(左)以DC發生，並具有與圖22之第二譜線的振幅相關，並與藉由二參考場線圈206a、206b產生的參考磁場之振幅對應的振幅Bcal。此譜線藉由交換電 路224的操作偏移至DC。
第二譜線以fck的頻率發生，並具有與圖22之第一DC譜線的振幅相關的振幅。
現在參考圖24，圖形460具有任何頻率單位尺度的水平軸及具有任何振幅單位尺度的垂直軸。圖形460包括一譜線。
圖形460代表當該等磁場感應元件208、210重複地及週期地耦合成參考場感應組態時取得之與圖19之磁場感應器部400關聯的磁場訊號G。
如所看到的，藉由圖12及19之濾波器電路226、228的操作，已將圖23的其他頻譜成分移除，僅留下在DC之具有與參考磁場的振幅Bcal對應之振幅的譜線。圖23的譜線代表上述參考磁場回應訊號。
雖然在本文中電路及技術可能依據磁場感應器的校正描述，應理解可將相同技術用於提供磁場感應器的自測試。亦即，可藉由，例如，另一處理器調查圖12及19之參考磁場回應訊號部G，以識別該訊號是否在可接受限制內。
現在參考圖25，在其中將圖12的相似元件顯示成具有相似指示符，除了圖12的濾波器電路228及放大器219為交換電容器電路476所置換，磁場感應器470與圖12的電路200相似。交換電容器電路476於下文結合圖26更完整地描述。然而，足以說交換電容器電路476可提供具有與濾波器電路228相似之sinx/x(sinc)轉移函 數特徵的轉移函數及其他濾波器特徵。交換電容器電路476也可提供藉由單位增益帶寬特徵化的帶寬。
交換電容器電路476可與顯示及描述在指定給本發明的受讓人之於2011年8月2日發佈之美國專利序號第7990209號中的交換電容器電路之一者相同或相似，其教示全文以提及之方式併入本文中。
磁場感應器470包括具有時鐘頻率產生器480的控制電路478，該時鐘頻率產生器組態成在第一時間週期具有第一再分配時鐘頻率且在第二時間週期具有第二再分配時鐘頻率產生再分配時鐘訊號480a。在部分實施例中，時鐘頻率產生器480更組態成產生具有樣本時鐘頻率的樣本時鐘訊號480b，其在第一及第二時間週期期間可係相同頻率。
將交換電容器電路476耦合成接收再分配時鐘訊號480a及樣本時鐘訊號480b。交換電容器電路476形成具有可選擇單位增益頻率的積分器，其中第一單位增益頻率在第一時間週期期間相關於第一再分配時鐘頻率，且第二單位增益頻率在第二時間週期期間相關於第二再分配時鐘頻率。單位增益頻率於下文結合圖27-31更完整地描述。將理解積分器在DC具有非常高的增益。
在部分實施例中，可將偏壓電路482耦合成從交換電容器電路476接收輸出訊號476a，並組態成產生可驅動或另外影響至二霍爾元件208、210之驅動電流的偏壓訊號482a、482b。因此，將理解偏壓訊號482a、482b可影 響該等二霍爾元件208、210的靈敏度。
方塊472內的電路元件對應於主電路路徑。將主電路路徑472組態成產生與藉由當耦合成上述已量測場感應組態時的磁場感應元件208、210感應之已量測磁場相關的輸出訊號VO。主電路路徑具有所謂的「電路參數」，例如，靈敏度及/或增益。
方塊474內的電路元件對應於回饋電路路徑。將回饋電路路徑474組態成產生與藉由線圈206a、206b產生並藉由當耦合成上述參考場感應組態時的磁場感應元件208、210感應之參考磁場相關的輸出訊號VCAL。也將回饋電路474組態成產生耦合成控制主電路路徑472之上述電路參數(亦即，靈敏度)的輸出訊號476a(在此實施例中也係482a、482b)。
回饋電路路徑474包括在對應於回饋迴路484的方塊484中。回饋迴路484也包括主電路路徑472的部分元件。
如上文所述，將交換電容器電路476耦合成接收樣本時鐘訊號480b。再分配時鐘訊號480a導致交換電容器電路476除了上述藉由再分配時鐘訊號480a控制的單位增益頻率外，還具有陷波特徵，其具有與樣本時鐘訊號480b之頻率相關的陷波頻率。依次地，樣本時鐘訊號480b的頻率可相關於再分配時鐘訊號的頻率，例如，再分配時鐘訊號480a之頻率的2n倍的因子。通常，陷波特徵的最低頻率陷波以再分配時鐘訊號480a的頻率發生， 且較高頻率陷波以樣本時鐘訊號480b的頻率發生。
在部分實施例中，在第一時間週期之後的第二時間週期期間發生的第二再分配時鐘頻率可低於在第一時間週期期間發生的第一再分配時鐘頻率。
在部分實施例中，可將時鐘頻率產生器480組態成產生在多於二個別不同時間具有多於二再分配時鐘頻率的再分配時鐘訊號480a。
在部分實施例中，第一時間週期可在接近磁場感應器470啟始的時間開始，且第二時間週期可在接近第一時間週期結束的時間開始。
在部分實施例中，可將磁場感應器470設置成鄰近目標物件(未圖示)，並可將磁場感應器470組態成感應目標物件的移動。針對此等實施例中，第一時間週期可在接近該目標物件之第一移動的時間開始，且第二時間週期可在接近第一時間週期結束的時間開始。
在部分實施例中，由回饋電路474控制之主電路路徑472的電路參數可係主電路路徑476對磁場的靈敏度。結果，輸出訊號476a可如上述地藉由偏壓電路482控制磁場感應元件208、210的靈敏度。然而，在其他實施例中(未圖示)，輸出訊號476a可控制放大器增益，例如，放大器216的增益，以控制主電路路徑472的靈敏度，以實現相似結果。
在控制磁場感應元件之靈敏度的部分實施例中，偏壓電路482將偏壓訊號482a、482b產生為電壓訊號。在其 他實施例中，偏壓電路482將偏壓訊號482a、482b產生為電流訊號。可將磁場感應元件208、210耦合成接收該等電壓訊號或電流訊號。
在結合圖32於下文更完整地描述的部分實施例中，由回饋電路474控制之主電路路徑472的電路參數可包括主電路路徑的位移電壓。
在結合圖30及31於下文更完整地描述的部分實施例中，可選擇交換電容器電路476的第一單位增益頻率及交換電容器電路476的第二單位增益頻率以提供迴路穩定性。
在部分實施例中，磁場感應元件208、210包含至少二霍爾效應元件。
在部分實施例中，磁場感應元件208、210包含至少二磁阻元件。
如結合圖12於上文描述的，主電路路徑472可包括第一交換電路212及第二交換電路204，彼等的功能於上文結合圖12描述。
結合圖12-18顯示及描述於上文中的主電路路徑訊號A、B、C、D及F也顯示在圖25中。主電路路徑472的操作及其中的訊號A、B、C、D、及F與結合圖12-18於上文描述的相同。
回饋電路路徑訊號E與結合圖13及23顯示及描述於上文的訊號E相似。回饋電路路徑訊號G'及G"與結合圖13及24顯示及描述於上文中的訊號G相似。然而，訊號 G'及G"受與藉由圖19之濾波器228提供的濾波不同的濾波。訊號G'及G"也傾向於具有緩慢改變的訊號，與圖24中指示的DC頻率不同。又，訊號G'運載與校正訊號VCAL有關的資訊，而訊號G"運載校正訊號VCAL如何與參考訊號VREF不同的資訊。
如結合圖12-18於上文描述的，主電路路徑472可係時間多工的，以在量測時間期間週期選擇及處理代表已量測磁場回應訊號部的上述訊號，且回饋電路路徑474可係時間多工的，以在與量測時間週期交錯的參考時間週期期間選擇及處理代表參考磁場回應訊號部的上述訊號。
可將主電路路徑472組態成將輸出訊號Vo產生為代表已量測磁場回應訊號部的第一感應器輸出訊號。如結合圖12及19-24於上文描述的，可將回饋電路路徑474組態成將輸出訊號VCAL產生為代表參考磁場回應訊號部的第二不同感應器輸出訊號。在部分實施例中，輸出訊號VCAL對磁場感應器470係內部的，並使用為自校正訊號。在其他實施例中，可將輸出訊號VCAL使用為在磁場感應器470外側提供的自測試訊號。
現在參考圖26，可將交換電容器電路500使用為圖25的交換電容器電路476。交換電容器電路500可包括由複數個開關圍繞的複數個電容器，形成積分器配置。
在第一通道中，將開關504a、506a耦合至電容器502a的一側。將開關504a耦合成接收正參考電壓(臨界)VREF+，並由樣本時鐘訊號CLKS所控制。正參考電 壓VREF+可與圖25之參考電壓VREF之微分的一側相同或相似。樣本時鐘訊號CLKS可與圖25之樣本時鐘訊號480b相同或相似。將開關506a耦合成接收共同模式或偏壓電壓VCM，並由再分配時鐘訊號CLKR控制。再分配時鐘訊號CLKR可與圖25之樣本時鐘訊號480a相同或相似。
也在第一通道中，將開關508a、510a耦合至電容器502a的另一側。將開關508a耦合成接收共同模式電壓VCM，並由樣本時鐘訊號CLKS控制。將開關510a耦合至放大器512的非反向輸入，並由再分配時鐘訊號CLKR控制。
在第二通道中，將開關504b、506b耦合至電容器502b的一側。將開關504b耦合成接收負參考電壓(臨界)VREF-，並由樣本時鐘訊號CLKS所控制。負參考電壓VREF-可與圖25之參考電壓VREF之微分的一側相同或相似。將開關506b耦合成接收共同模式電壓VCM，並由再分配時鐘訊號CLKR控制。
也在第二通道中，將開關508b、510b耦合至電容器502b的另一側。將開關508b耦合成接收共同模式電壓VCM，並由樣本時鐘訊號CLKS控制。將開關510b耦合至放大器512的反向輸入，並由再分配時鐘訊號CLKR控制。
在第三通道中，將開關504c、506c耦合至電容器502c的一側。將開關504c耦合成接收負校正訊號VCAL- ，並由樣本時鐘訊號CLKS控制。負校正電壓VCAL-可與圖25之輸出訊號VCAL之微分的一側相同或相似。將開關506c耦合成接收共同模式電壓VCM，並由再分配時鐘訊號CLKR控制。
也在第三通道中，將開關508c、510c耦合至電容器502c的另一側。將開關508c耦合成接收共同模式電壓VCM，並由樣本時鐘訊號CLKS控制。將開關510c耦合至放大器512的非反向輸入，並由再分配時鐘訊號CLKR控制。
在第四通道中，將開關504d、506d耦合至電容器502d的一側。將開關504d耦合成接收正校正訊號VCAL+，並由樣本時鐘訊號CLKS控制。正校正電壓VCAL+可與圖25之輸出訊號VCAL之微分的一側相同或相似。將開關506d耦合成接收共同模式電壓VCM，並由再分配時鐘訊號CLKR控制。
也在第四通道中，將開關508d、510d耦合至電容器502d的另一側。將開關508d耦合成接收共同模式電壓VCM，並由樣本時鐘訊號CLKS控制。將開關510d耦合至放大器512的非反向輸入，並由再分配時鐘訊號CLKR控制。
來自第一及第三通道的輸出係並聯的，且來自第二及第四通道的輸出係並聯的。
放大器512產生差動輸出訊號512a、512b。
將電容器514耦合在放大器512的非反向輸入及放大 器512的正輸出側512a之間。將電容器516耦合在放大器512的反向輸入及放大器512的負輸出側512b之間。
應理解交換電容器電路500採用差分積分器的形式。也應理解交換電容器電路500提供sinx/x(sinc)型轉移函數，針對其的第一陷波相關於再分配時鐘訊號CLKR的頻率。也應理解交換電容器電路500提供具有依據再分配時鐘訊號CLKR的頻率控制之單位增益頻率的轉移函數。通常，單位增益頻率良好地在陷波頻率內。
在操作時，藉由改變再分配時鐘訊號CLKR的頻率，可改變單位增益頻率。因為將交換電容器電路500使用在回饋迴路中，例如，圖25的回饋迴路484，圖25之磁場感應器470的自校正(或自測試)速度或速率可相關於再分配時鐘訊號CLKR的頻率。
再度簡短地參考圖25，在部分應用中，在部分時間，例如，在緊接於磁場感應器470供電之後的時間，迅速地實施磁場感應器470的自校正(或自測試)係可取的。迅速校正可藉由增加回饋電路路徑474的帶寬而實現，亦即，藉由增加交換電容器電路476的單位增益頻率。結合圖27-31於下文更完整地描述該效應。然而，若在磁場感應器470的操作中始終維持此增加帶寬，將理解磁場感應器的解析度及至少回饋電路路徑474的雜訊效能會退化。因此，在其他時間，例如，當磁場感應器470已自校正(或自測試)及操作時的時間，使用較小帶寬持續磁場感應器470的自校正(或自測試)，亦即，較不迅速 地係可取的。較不迅速的自校正(或自測試)可藉由減少回饋電路路徑474的帶寬而實現，亦即，藉由減少交換電容器電路476的單位增益頻率。
因此，可使用圖25的時鐘頻率產生器480提供在不同時間具有不同頻率的再分配時鐘訊號480a。在部分實施例中，再分配時鐘訊號480a具有緊接在磁場感應器470供電之後的第一頻率，及之後的較低的第二頻率。仍在部分其他實施例中，再分配時鐘訊號480具有在緊接在磁場感應器470識別鄰近於磁場感應元件208、210之目標物件的移動之後的第一頻率，及在之後的較低的第二頻率。
在其他實施例中，依據使用磁場感應器470的應用，可有多於二種的再分配時鐘訊號480a的頻率。
再度參考圖26，可依據磁場感應元件208、210的截波相位數，將電容器502a、502b、502c、502d及關聯開關的每一者重複(並聯)在每個特定通道中。又，當重複電容器502a、502b、502c、502d及關聯開關時，為保持相同的電路特徵，可因此將電容器514、516的值縮放。在此種配置中，樣本時鐘訊號CLKS可替代地成為複數個樣本時鐘訊號，各者具有相同頻率，但各者具有不同相位，其中各相位控制用於接收與再分配時鐘相反的樣本時鐘之各通道的該等重複開關之關聯一者的開關。針對4X截波配置，將每個電容器502a、502b、502c、502d重複在四個個別實例中，產生十六個電容器，各者為四個開關 所圍繞。針對2X截波配置，將每個電容器502a、502b、502c、502d重複在二個個別實例中，產生八個電容器，各者為四個開關所圍繞。
上述截波配置在於上文提及之於2011年8月2日發佈之美國專利序號第7990209號中描述。
現在參考圖27，範例回饋迴路520具有二電路元件，彼等具有對應的二轉移函數AOL及β。回饋迴路可代表圖25的回饋迴路484，其中圖27的輸出訊號Vo對應於圖25的訊號476a。簡短地參考圖25，意圖使轉移函數AOL對應於交換電容器電路476的轉移函數，且意圖使轉移函數β對應於圖25之回饋迴路484內的其餘電路的轉移函數。
現在參考圖28，圖形522具有任何頻率單位尺度的縱向軸及具有任何增益單位對數尺度的垂直軸。圖形522代表轉移函數AOL，亦即，單獨代表圖25之交換電容器電路476的增益。
交換電容器電路具有最大增益AOL、單位增益頻率fintegrator、及fintegrator除以AOL的角頻率。在部分實施例中，增益AOL約100dB(亦即，100000)、單位增益頻率約100Hz、且角頻率約100Hz除以100000。若交換電容器電路476係完美積分器，則AOL會係無限大。然而，無限大的增益係不現實的。可使用範圍從約80dB至約120dB的AOL。
現在參考圖29，圖形524具有任何頻率單位尺度的 縱向軸及具有任何增益單位對數尺度的垂直軸。圖形524代表轉移函數β，亦即，圖25之回饋迴路484內之其他電路元件的增益。
經組合的其他電路元件具有β的最大增益，及fβ的角頻率。在部分實施例中，增益β約0dB(亦即，1)，且角頻率約100kHz。
現在參考圖30，圖形530具有任何頻率單位尺度的縱向軸及具有任何迴路增益單位對數尺度的垂直軸。圖形530代表轉移函數AOL及β的乘積，亦即，圖25之回饋迴路484及圖27之回饋迴路520的迴號增益。
圖形530代表圖25之回饋迴路484在，例如，在圖25之磁場感應器470啟動時開始之第一時間週期期間的迴路增益。然而，圖形530僅代表圖25之回饋電路484的部分頻率響應。特別係圖形530顯示不具有sinx/x(再分配/樣本)部分的轉移函數，來自其的陷波會在比圖形530所表示的頻率更高的頻率。
回饋迴路具有AOL乘以單位增益頻率β或fintegrator乘以β的最大開迴路增益及fintegrator除以AOL的角頻率。在β約為一的部分實施例中，開迴路增益約100dB(亦即，100000)、單位增益頻率約100Hz、且角頻率約100Hz除以100000。
在頻率fβ，圖29之圖形524之發生在頻率fβ的極導致轉移函數532改變斜率並受額外相位偏移。為使圖27之回饋迴路520或圖25之回饋迴路484在頻率fβ具有至 少四十五度的相位容限，其中已產生額外的相位偏移，增益必須如所示地少於零dB。
比較圖形530及圖28之圖形522，將理解圖形530的單位增益頻率相關於fintegrator，其如圖28中所指示的，受圖25的交換電容器電路476且特別受再分配時鐘訊號480a的頻率所控制。因此，藉由改變交換電容器電路476的單位增益頻率，回饋迴路484的迴路增益可因此改變。
現在參考圖31，圖形540具有任何頻率單位尺度的縱向軸及具有任何增益單位對數尺度的垂直軸。
圖形540代表圖25之回饋迴路484在第二時間週期期間的開迴路增益，例如，在結合圖30於上文描述的第一時間週期之後。如在圖30中，圖形540僅代表圖25之回饋電路484的部分開迴路增益。特別係圖形540顯示不具有sinx/x(再分配/樣本)部分的轉移函數，來自其的陷波會在比圖形540所表示的頻率更高的頻率。
在圖形540中，藉由改變圖25之再分配時鐘訊號480a的頻率，將單位增益頻率從圖30之圖形530的單位增益頻率改變。在部分實施例中，開迴路增益約100dB(亦即，100000)、開迴路單位增益頻率約30Hz、且開迴路角頻率約30Hz除以100000。
現在參考圖32，其中將圖25的相似元件顯示成具有相似參考指示符，另一範例磁場感應器560可包括主電路路徑562，其可與圖25之主電路路徑472相同或相似。 然而，在此處將主電路路徑562顯示成不具有sinc濾波器222。又，交換電路204係旁路電路並將線圈電流設定成如圖13中的零。
比較圖32及圖25，將注意到sinc濾波器222未出現在圖32中。sinc濾波器222意圖降低位移成分，其已藉由圖32中的回饋操作移除。然而，在磁場感應器560的其他實施例中，可包括sinc濾波器222。將sinc濾波器222移除可有利地導致更快的磁場感應器。
磁場感應器560包括與圖25之回饋電路路徑474不同的回饋電路路徑564。該回饋電路路徑包括在回饋迴路584中，其也包括放大器216。
回饋電路路徑564可包括配置成直接旁路訊號C的饋通電路574。訊號C'、位移電壓訊號Voff產生為來自磁場感應器560的輸出。在部分實施例中，輸出訊號Voff對磁場感應器560係內部的，並使用為自校正訊號。在其他實施例中，可將輸出訊號Voff使用為在磁場感應器470外側提供的自測試訊號。將理解輸出訊號Voff在適當的穩態狀態下接近零。
磁場感應器560可包括交換電容器電路566。交換電容器電路566可與圖25的交換電容器電路476相同或相似。然而，此處將交換電容器電路566耦合成接收位移電壓訊號Voff，取代圖25的校正訊號VCAL，並將參考訊號VREF設定成零。
磁場感應器560可包括具有組態成產生時鐘訊號 570a、570b之時鐘產生器570的控制電路568。控制電路568、時鐘產生器570、及時鐘訊號570a、570b可與圖25的控制電路478、時鐘產生器480、及時鐘訊號480a、480b相同或相似。
將交換電容器電路566組態成產生輸出訊號566a，在本文中也稱為訊號C"。從以下討論，將理解藉輸出訊號566a(C")及由濾波器226產生的輸出訊號Voff(C')與圖16的訊號C相似。然而，訊號C'、C"包括由濾波器226提供的額外濾波。因此將降低高於DC的頻率成分。
在部分實施例中，磁場感應器560以2X截波操作。當使用2X截波時，圖1A、圖形32代表在圖1之放大器16之後(及在圖32的放大器216之後)的訊號C。2X截波導致僅在DC的位移成分。此成分可藉由回饋電路路徑564移除。訊號C'、C"可具有與圖1A之圖形32相似的DC部分。在回饋電路已到達穩態之後，訊號C、C'的DC部分變為零。
在部分替代實施例中，磁場感應器560以4X截波操作。當使用4X截波時，圖16代表在圖12、13、及32的放大器216之後的訊號C。4X截波導致額外的位移成分。使用4X截波的實施例需要額外電路(未圖示)以移除額外位移成分。
磁場感應器560可包括耦合成接收輸出訊號566a並組態成產生位移控制訊號572a的介面電路572。可將放 大器216耦合成接收位移控制訊號572a。使用此配置，位移控制訊號572a可降低或消除來自主電路路徑562的位移電壓。
在磁場感應器560中，交換電容器電路566可使用結合圖25-31於上文描述之至少二單位增益帶寬操作。
應理解，在部分實施例中，可將電路574消除，並可將直接通過路徑設置在其位置中。
也應理解單一積體磁場感應器可具有圖25之磁場感應器470的增益(亦即，靈敏度)校正特性，也具有圖32之磁場感應器560的位移校正特性。在此等實施例中，電路可將磁場感應器操作期間改變，以在部分時間操作為如電路574之饋通電路，以在其他時間操作為圖25的交換電路224。在此等實施例中，具有偏壓電路482的圖2之交換電容器電路476且也具有連同介面電路572之圖32的交換電容器電路566二者可能係有利的。因此，在部分實施例中，磁場感應器可提供連同圖25之電路拓撲的圖32的電路拓撲。此組合配置可提供靈敏度的自校正(或自測試)，並也提供組合磁場感應器之位移電壓的自校正(或自測試)。
本文例示的所有參考文件的教示全文以提及之方式併入本文中。
具有上述較佳實施例，彼等用於說明係此專利的主題的各種觀念、結構、及技術，使用合併此等觀念、結構、及技術的其他實施例現在對熟悉本技術的人士可能將變得 明顯。因此，認為本專利的範圍不應限制在所描述的實施例，而應更確切地僅受以下之申請專利範圍的精神及範圍所限制。
204、212、214、218、224‧‧‧交換電路
216‧‧‧放大器
470‧‧‧磁場感應器
206a、206b‧‧‧參考場導體
208、210‧‧‧磁場感應元件
220、222、226‧‧‧濾波器電路
472‧‧‧主電路路徑
474‧‧‧回饋電路路徑
476‧‧‧交換電容器電路
476a‧‧‧輸出訊號
478‧‧‧控制電路
480‧‧‧時鐘頻率產生器
480a‧‧‧再分配時鐘訊號
480b‧‧‧樣本時鐘訊號
482‧‧‧偏壓電路
482a、482b‧‧‧偏壓訊號
484‧‧‧回饋迴路

Claims (46)

  1. 一種磁場感應器，包含：磁場感應元件，組態成回應於磁場產生磁場訊號；主電路路徑，耦合成接收及處理該磁場訊號，該主電路路徑包含電路參數；時鐘頻率產生器，組態成產生在第一時間週期期間具有第一再分配時鐘頻率並在第二時間週期期間具有第二不同再分配時鐘頻率的再分配時鐘訊號；回饋電路路徑，耦合在至該主電路路徑的二終端並形成回饋迴路，其中該回饋電路路徑包含：交換電容器電路，耦合成接收該再分配時鐘訊號，該交換電容器電路形成積分器，該交換電容器電路包含在該第一時間週期期間具有相關於該第一再分配時鐘頻率的第一單位增益頻率及在該第二時間週期期間具有相關於該第二再分配時鐘頻率之第二單位增益頻率的可選擇單位增益頻率，其中將該回饋電路組態成產生輸出訊號，該輸出訊號係耦合成控制該電路參數。
  2. 如申請專利範圍第1項的磁場感應器，其中該時鐘頻率產生器更組態成產生在該等第一及第二時間週期期間具有樣本時鐘頻率的樣本時鐘訊號，其中將該已交換電容器電路耦合成接收該樣本時鐘訊號，且其中該已交換電容器電路更包含陷波特徵，該陷波特徵具有相關於該再分配時鐘頻率的陷波頻率。
  3. 如申請專利範圍第2項的磁場感應器，其中該第 二再分配時鐘頻率低於該第一再分配時鐘頻率。
  4. 如申請專利範圍第2項的磁場感應器，其中將該時鐘頻率產生器組態成產生分別在二個以上不同時間具有二個以上再分配時鐘頻率的再分配時鐘訊號。
  5. 如申請專利範圍第2項的磁場感應器，其中該第一時間週期約在該磁場感應器起動的時間開始，且其中該第二時間週期約在該第一時間週期結束的時間開始。
  6. 如申請專利範圍第2項的磁場感應器，其中將該磁場感應器設置成鄰近目標物件，其中將該磁場感應器組態成感應該目標物件的移動，其中該第一時間週期約在該目標物件首次移動的時間開始，且其中該第二時間週期約在該第一時間週期結束的時間開始。
  7. 如申請專利範圍第2項的磁場感應器，其中由該回饋電路控制的該電路參數包含該主電路路徑對該磁場的靈敏度。
  8. 如申請專利範圍第7項的磁場感應器，更包含組態成產生電壓訊號或電流訊號的驅動電路，其中將該磁場感應元件耦合成接收該電壓訊號或該電流訊號，其中將該回饋電路組態成控制該電壓訊號或該電流訊號，以控制該主電路路徑對該磁場的該靈敏度。
  9. 如申請專利範圍第2項的磁場感應器，其中由該回饋電路控制的該電路參數包含該主電路路徑的位移電壓。
  10. 如申請專利範圍第9項的磁場感應器，其中該電 子電路更包含組態成產生控制電壓的位移電路，其中該主電路路徑更包含耦合成接收該控制電壓的放大器，其中將該回饋電路組態成控制該控制電壓，以控制該主電路路徑的該位移電壓。
  11. 如申請專利範圍第2項的磁場感應器，其中選擇該第一單位增益頻率及該第二單位增益頻率以提供迴路穩定性。
  12. 如申請專利範圍整2項的磁場感應器，其中該磁場感應元件包含至少二霍爾效應元件。
  13. 如申請專利範圍整2項的磁場感應器，其中該磁場感應元件包含至少二磁阻元件。
  14. 如申請專利範圍第2項的磁場感應器，其中該磁場感應元件包含至少二磁場感應元件，其中該主電路路徑更包含：第一交換電路，耦合至該等至少二磁場感應元件，其中將該第一交換電路組態成將該等至少二磁場感應元件耦合至已量測場感應組態中並耦合至參考場感應組態中，其中可操作該第一交換電路以第一交換率在該已量測場感應組態及該參考場感應組態之間交替地來回交換，以提供該磁場訊號，其中將該第一交換電路組態成產生該磁場訊號，該磁場訊號包含：已量測磁場回應訊號部，當耦合在該已量測場感應組態中時，回應於已量測磁場；及參考磁場回應訊號部，當耦合在該參考場感應組 態中時，回應於參考磁場。
  15. 如申請專利範圍第14項的磁場感應器，其中該參考磁場包含在該等至少二磁場感應元件之經選擇元件的位置指向相反方向的第一及第二參考磁場，該磁場感應器更包含：磁場產生器，可操作以產生該等第一及第二參考磁場。
  16. 如申請專利範圍第15項的磁場感應器，其中該磁場產生器包含：至少二參考場導體部，各者鄰近於該等至少二磁場感應元件的個別一者，其中將該等至少二參考場導體部組態成運載參考電流，以產生該參考磁場，其中該參考磁場包含具有導向相反方向之個別磁場方向的至少二參考磁場部。
  17. 如申請專利範圍第16項的磁場感應器，其中該主電路路徑更包含：第二交換電路，耦合成提供該參考電流，其中可操作該第二交換電路以與該第一交換率同步地在第一參考電流方向及第二相反參考電流方向之間交替地交換該參考電流。
  18. 如申請專利範圍第16項的磁場感應器，其中該磁場訊號，在該等量測時間週期期間代表該已量測磁場回應訊號部，且以與該第一交換率同步之率，在與該等量測時間週期交錯的參考時間週期期間代表該參考 磁場回應訊號部，其中將該主電路路徑時間多工，以在該等量測時間週期期間選擇並處理代表該已量測磁場回應訊號部的該訊號，且其中將該回饋電路路徑時間多工，以在該等參考時間週期期間選擇並處理代表該參考磁場回應訊號部的該訊號。
  19. 如申請專利範圍第18項的磁場感應器，其中將該主電路路徑組態成產生代表該已量測磁場回應訊號部的第一感應器輸出訊號，且其中將該回饋電路路徑組態成產生代表該參考磁場回應訊號部的第二不同感應器輸出訊號。
  20. 如申請專利範圍第16項的磁場感應器，其中將該第一交換電路組態成當該等至少二磁場感應元件耦合在該參考場感應組態中時耦合成具有回應於磁場的個別相反方向，且其中將該第一交換電路組態成當該等至少二磁場感應元件耦合在該已量測場感應組態中時，耦合成具有回應於磁場的個別相同方向。
  21. 如申請專利範圍第16項的磁場感應器，其中該等至少二磁場感應元件由基材支撐，且其中該等至少二參考場導體部包含由該基材支撐並鄰近於該磁場感應元件的導體。
  22. 如申請專利範圍第21項的磁場感應器，其中該等至少二參考場導體部跨越由該基材支撐之多於一層的金屬層。
  23. 如申請專利範圍第16項的磁場感應器，其中該等至少二磁場感應元件由基材支撐，且其中該等至少二參考場導體部包含與該基材分離但鄰近的導體。
  24. 如申請專利範圍第16項的磁場感應器，其中該已量測磁場係藉由已量測電流導體運載的已量測電流產生。
  25. 一種調整磁場感應器之校正率或自測試率的方法，包含：使用磁場感應元件，回應於磁場產生磁場訊號；使用包含電路參數的主電路路徑接收及處理該磁場訊號；產生在第一時間週期期間具有第一再分配時鐘頻率並在第二時間週期期間具有第二不同再分配時鐘頻率的再分配時鐘訊號；產生輸出訊號，耦合成控制該電路參數，具有回饋電路路徑耦合在至該主電路路徑的二終端並形成回饋迴路，其中該回饋電路路徑包含：交換電容器電路，耦合成接收該再分配時鐘訊號，該交換電容器電路形成積分器，該交換電容器電路包含在該第一時間週期期間具有相關於該第一再分配時鐘頻率的第一單位增益頻率及在該第二時間週期期間具有相關於該第二再分配時鐘頻率之第二單位增益頻率的可選擇單位增益頻率。
  26. 如申請專利範圍第25項之方法，更包含： 產生在該等第一及第二時間週期期間具有樣本時鐘頻率的樣本時鐘訊號，其中將該已交換電容器電路耦合成接收該樣本時鐘訊號，且其中該已交換電容器電路更包含陷波特徵，該陷波特徵具有相關於該再分配時鐘頻率的陷波頻率。
  27. 如申請專利範圍第26項的方法，其中該第二再分配時鐘頻率低於該第一再分配時鐘頻率。
  28. 如申請專利範圍第26項的方法，其中產生該再分配時鐘訊號包含：產生分別在二個以上不同時間具有二個以上再分配時鐘頻率的再分配時鐘訊號。
  29. 如申請專利範圍第26項的方法，其中該第一時間週期約在該磁場感應器起動的時間開始，且其中該第二時間週期約在該第一時間週期結束的時間開始。
  30. 如申請專利範圍第26項的方法，其中將該磁場感應器設置成鄰近目標物件，其中該第一時間週期約在該目標物件首次移動的時間開始，且其中該第二時間週期約在該第一時間週期結束的時間開始。
  31. 如申請專利範圍第26項的方法，其中由該輸出訊號控制的該電路參數包含該主電路路徑對該磁場的靈敏度。
  32. 如申請專利範圍第26項的方法，其中由該回饋電路控制的該電路參數包含該主電路路徑的位移電壓。
  33. 如申請專利範圍第26項的方法，其中選擇該第 一單位增益頻率及該第二單位增益頻率以提供迴路穩定性。
  34. 如申請專利範圍第26項的方法，其中該磁場感應元件包含至少二霍爾效應元件。
  35. 如申請專利範圍第26項的方法，其中該磁場感應元件包含至少二磁阻元件。
  36. 如申請專利範圍第26項的方法，其中該磁場感應元件包含至少二磁場感應元件，其中使用該主電路路徑接收及處理該磁場訊號更包含：使用第一交換電路將該等至少二磁場感應元件耦合至已量測場感應組態中並耦合至參考場感應組態中，其中使用該第一交換電路可操作該耦合以第一交換率在該已量測場感應組態及該參考場感應組態之間交替地來回交換以提供該磁場訊號包含：已量測磁場回應訊號部，當耦合在該已量測場感應組態中時，回應於已量測磁場；及參考磁場回應訊號部，當耦合在該參考場感應組態中時，回應於參考磁場。
  37. 如申請專利範圍第36項的方法，其中該參考磁場包含在該等至少二磁場感應元件之經選擇元件的位置指向相反方向的第一及第二參考磁場。
  38. 如申請專利範圍第37項之方法，更包含：使用磁場產生器產生該參考磁場包含：至少二參考場導體部，各者鄰近於該等至少二磁場感 應元件的個別一者，其中將該等至少二參考場導體部組態成運載參考電流，以產生該參考磁場，其中該參考磁場包含具有導向相反方向之個別磁場方向的至少二參考磁場部。
  39. 如申請專利範圍第38項之方法，更包含：使用第二交換電路以與該第一交換率同步地在第一參考電流方向及第二相反參考電流方向之間交替地交換該參考電流。
  40. 如申請專利範圍第38項的方法，其中該磁場訊號，在該等量測時間週期期間代表該已量測磁場回應訊號部，且以與該第一交換率同步之率，在與該等量測時間週期交錯的參考時間週期期間代表該參考磁場回應訊號部，其中將該主電路路徑時間多工，以在該等量測時間週期期間選擇並處理代表該已量測磁場回應訊號部的該訊號，且其中將該回饋電路路徑時間多工，以在該等參考時間週期期間選擇並處理代表該參考磁場回應訊號部的該訊號。
  41. 如申請專利範圍第40項的方法，其中將該主電路路徑組態成產生代表該已量測磁場回應訊號部的第一感應器輸出訊號，且其中將該回饋電路路徑組態成產生代表該參考磁場回應訊號部的第二不同感應器輸出訊號。
  42. 如申請專利範圍第38項的方法，其中使用該第一交換電路的該耦合，包含： 當該等至少二磁場感應元件耦合在該參考場感應組態中時，耦合成具有回應於磁場的個別相反方向；及當該等至少二磁場感應元件耦合在該已量測場感應組態中時，耦合成具有回應於磁場的個別相同方向。
  43. 如申請專利範圍第38項的方法，其中該等至少二磁場感應元件由基材支撐，且其中該等至少二參考場導體部包含由該基材支撐並鄰近於該磁場感應元件的導體。
  44. 如申請專利範圍第43項的方法，其中該等至少二參考場導體部跨越由該基材支撐之多於一層的金屬層。
  45. 如申請專利範圍第38項的方法，其中該等至少二磁場感應元件由基材支撐，且其中該等至少二參考場導體部包含與該基材分離但鄰近的導體。
  46. 如申請專利範圍第38項的方法，其中該已量測磁場係藉由已量測電流導體運載的已量測電流產生。
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