[发明专利]具有不同内部工作频率的磁传感器装置

说明书

本发明涉及磁传感器装置，这种磁传感器装置包括以不同频率工作的磁场发生器、磁传感器元件和检测器模块。更进一步，本发明涉及这种磁传感器装置的用途以及利用这种磁传感器装置检测至少一种磁性颗粒的方法。

WO 2005/010543 A1和WO 2005/010542 A2公开了一种微传感器装置，可以在例如微观流体生物传感器中使用这种微传感器装置来检测利用磁珠标记的生物分子。这种微传感器装置有一个传感器阵列，包括导线用来产生磁场，还包括巨磁阻(GMR)用来检测磁珠产生的杂散场。于是，GMR的信号能够说明传感器附近珠子的数量。

在已知的磁传感器装置中，利用较高的第一频率f₁来产生磁场，以便通过避免1/f噪声来提高信噪比(SNR)，GMR传感器以第二频率f₂的交流工作，这样做能够将GMR输出中的寄生串扰分量同所需要的磁信号分开。此外，从(放大后的)GMR输出提取所需要的磁信号的解调器需要第三频率f₃的输入信号。这种磁传感器装置的一个问题是频率为f₁、f₂和f₃的信号中任意一个信号的相位噪声都会降低上述信噪比。

基于这种情况，本发明的一个目的是提供手段来让磁传感器装置以高信噪比稳定地工作。

这一目的是利用权利要求1和8所述的磁传感器装置，权利要求10所述的用途，以及权利要求11和13所述的方法达到的。在从属权利要求中公开了优选实施例。

根据本发明的第一方面，一种磁传感器装置包括如下组件：

-以第一频率f₁的输入信号(例如电流)工作，用于在相邻检查区产生磁场的至少一个磁场发生器。这种磁场发生器可以利用例如微传感器基片上的导线实现。

-以第二频率f₂的输入信号(例如电流)工作，并且在它处于所述磁场发生器的磁场效应范围内的意义上与上述磁场发生器相联系的至少一个磁传感器元件。磁传感器元件具体可以是WO2005/010543 A1或WO 2005/010542 A2中描述的那种磁阻元件，尤其是GMR、TMR(隧道磁阻)或者AMR(各向异性磁阻)。

-以第三频率f₃的输入信号工作的至少一个检测器模块，例如解调器，用于分开所述磁传感器元件输出中与所述磁场发生器产生的磁场相关的所需要的信号分量。可以将所述检测器模块的输出和输入信号例如相乘来产生和所需要的信号成正比的直流分量。

-用于产生具有基准频率f_ref的基准信号(例如电压或电流)的基准发生器。

-提供单元，用于利用上述基准信号得到具有所述第一频率f₁、第二频率f₂和第三频率f₃的信号，这个提供单元连接到所述磁场发生器、磁传感器元件和检测器模块，用于给它们提供对应的输入信号。

上述磁传感器装置的一个优点是它的提供单元从一个共用基准频率f_ref得到所需要的具有不同频率f₁、f₂和f₃的所有三个输入信号。因此，三个输入信号之间的频率和相位漂移最小，因而能够显著地提高磁传感器装置的信噪比和稳定性。

最好是将上述提供单元设计成在利用它得到的信号之间具有预定的相位关系。磁传感器装置可以具体包括反馈控制环来控制提供单元，使得所述磁场发生器、磁传感器元件和检测器模块的输入信号中的至少两个信号之间保持预定相位关系。最好是将反馈控制环设计成使得所有三个输入信号之间保持预定相位关系。要注意，在这种情况下，从定义上讲，这些输入信号是所对应的组件(也就是磁场发生器、磁传感器元件和检测器模块)中最主要的信号。因此通常利用中间硬件组件(导线、电阻、放大器等)将这些输入信号从提供单元的对应输出中分离，这些硬件组件会在所述输出和输入信号之间带来相位噪声(相位漂移)，影响解调信号。于是，利用中间输入信号作为能够随控制环改变的基准，能够补偿这些附加相位噪声。

在上述实施例中，反馈控制环最好包括相位检测器，用于比较两个输入信号的相位。这样就能够检测这些相位之差，并且通过适当地控制提供单元来应对这些相位之差。