[发明专利]使用宽带信号的闭环设备校准

说明书

本申请涉及使用宽带信号的闭环设备校准，本申请公开一种闭环校准方案，该闭环校准方案被配置为允许设备(140、240)在连续操作中保持。信号发生器设备(141、240)为由磁场的磁场传感器(143、243)(诸如霍尔效应传感器)接收的信号(142、242)提供伪随机序列。信号解码器电路(250)接收输出信号(144、244)并通过测量整体信号中的增益从干扰中解码生成的扩展频谱信号。解码器设备(250)从任意特定带宽的扰动效应中区分已知的扩展频谱信号。然后处理电路(246)输出具有已经被调用于补偿扰动效应的操作参数的信号。处理电路(246)提供接收器电路(243)以补偿信号，由此形成闭环校准配置。

相关申请

本申请要求2015年12月30日提交的编号为62/273033的美国临时专利申请号的权益，该申请的内容通过引用类似在本文中重写而被并入。

技术领域

本发明总体涉及设备的校准，并且具体涉及通过使用将信号应用到设备来获得设备的操作(诸如霍尔效应传感器的闭环校准)的反馈信息。

背景技术

开环和闭环校准方法是众所周知的并且被应用于各种环境中。一种此类环境是在霍尔效应磁场传感器的校准中。霍尔效应磁场传感器是可用于测量磁场的固态磁性传感器设备。霍尔效应磁场传感器的应用需要高精确度；然而，已知其随着过程变化、温度以及封装应力变化而遭受灵敏度的变化和漂移。控制霍尔效应传感器呈现的复杂的温度依赖性的常规解决方案是实施被称为“开环”的温度补偿电路配置。微调(或“修整”)每部分对过程变化的灵敏度可以被实施，并且通过使用片上的温度和应力传感器以及预估计的补偿表可以补偿随温度和应力的灵敏度的变化。这种方法需要昂贵的独立设备的多点特性以及超时(over time)重校准。通过使用片上电流线圈或外部磁场源可以产生对传感器的校准的磁场激励。然而，由于被测量的信号可能与校准信号相干扰，因此仅当设备脱机(并且因此不在运行中)时可以执行校准。

作为开环方案的替代，闭环方法已经被实现以在没有外部磁场的情况下执行连续的校准。闭环校准通常按照以下工作：对设备施加已知的磁场(生成已知磁场的方法将是：已知的温度不敏感的电流穿过片上/片外的线圈/传感器附近的其他合适的迹线)，然后传感器输出与期望的响应相比较，以及传感器灵敏度/增益被调节以便最小化比较器误差。这得到具有比开环配置高的多的精确度。

霍尔效应传感器的常规闭环校准的已知问题是霍尔效应传感器附近的校准电流可以生成改变操作温度的足够的热，从而导致灵敏度的变化并影响主要测量。此外，闭环校准已经被证明在没有外部磁场的情况下良好执行，但在实际应用中完全消除干扰并不简单，并且需要在磁性屏蔽环境中的脱机校准。

发明内容

一般而言，依据这些各种实施例，闭环校准方案可以以设备保留在连续操作(例如，在线)中的方式被配置。在一个特定示例中，信号发生器设备被配置为提供在宽范围频率扩展信号的伪随机序列。由磁场发生器接收该“扩展频谱”信号，该磁场发生器为诸如霍尔效应传感器的磁场传感器提供编码的磁场信号或“扩展频谱”磁场信号。特定带宽的外部干扰可以影响整体的传感器输出信号。然而，信号解码器电路接收输出信号，并且可以通过使用对整体接收信号的合适的解码方案从干扰中解耦生成的扩展频谱。通过限定，扩展频谱信号在频率域上被扩展，因此解码器设备作用为将已知的扩展频谱信号与特定带宽的任意干扰区分开来。然而，对应于扩展频谱信号的输出取决于改变磁性传感器的灵敏度的任意扰动效应。然后处理电路可以输出具有可以被调节以补偿该扰动效应的操作参数的信号。处理电路为接收器电路提供补偿信号，由此形成闭环校准配置。

该方案使得微小校准信号(电流)的使用能够避免之前提出的霍尔效应传感器附近的热生成问题，从而保持操作温度。这种配置允许连续校准，而不需要昂贵的多点温度测试。而且，设备从而能够在操作中连续保留。

根据对以下详细描述进行彻底的评述和研究，这些和其余益处会变得更加清楚。

附图说明