[发明专利]AMR传感器的校准

说明书

技术领域

本发明涉及包括信号处理子系统的系统，该信号处理子系统具有物体和用于响应对参考平面中的磁场分量的感测来产生信号的传感器，所述信号代表所述物体相对于所述平面的位置和/或方位。本发明还涉及用在这样的系统中的子系统、用于在这样的系统中执行的校准方法、以及用于执行该校准方法的软件。本发明具体的但非排他的兴趣在于具有一个或多个磁电阻传感器的这种系统和子系统。

背景技术

AMR(各向异性磁电阻)类型的磁电阻传感器对于汽车应用中的转速测量以及角度测量来说是已知的。其他应用可以在例如移动电话之类的感兴趣的消费市场中，与汽车工业相比，在这样的消费市场中所涉及的更多。这些新应用的示例是小的集成指针控制设备(操纵杆)、加速度计或倾斜传感器、以及集成麦克风。典型地，它们是可以用在移动电话或诸如膝上型计算机、PDA、GPS系统、(远程)控制以及数字摄像机之类的其他便携式设备中的集成部件。

到目前为止，大多数移动电话都配备有基于切换(开/关)机制的“数字”操纵杆。然而，目前移动电话制造商正在寻找提供全模拟信号而不是仅切换信号的操纵杆，具体地以便于在他们的高端电话中进行游戏应用和网络浏览。

本发明人的且并通过引用结合在本文中的WO2006/035350公开了一种使用AMR传感器技术的传感器模块。该模块包括操纵杆以及衬底上的小的集成模拟磁传感器。操纵杆可以相对于传感器管芯移动。传感器对操纵杆在X-Y平面(即，在静止时与操纵杆垂直的平面)的移动以及Z方向(即，在静止时沿着操纵杆的方向)的移动敏感。

传感器提供了与这些移动成比例的信号。由于该传感器对与X-Y平面垂直的操纵杆移动敏感，所以该传感器可以用于例如“按压选择”功能或“确认”功能。

发明内容

本发明人已经认识到在WO2006/035350中描述的模块对X-Y平面中的移动的灵敏度依赖于操纵杆与磁传感器之间的距离。操纵杆与传感器之间的距离越短，对操纵杆的X-Y移动的灵敏度越高。另一方面，这可以用作为用户给出更多控制的额外的操纵杆特征。另一方面，这在实际使用中还可能具有一些缺点。操纵杆典型地用于控制在例如膝上型PC或移动电话的显示器监控器的屏幕上的指针图标的移动。传感器的输出信号确定指针图标的方向，以及还确定指针图标在屏幕上移动的速度。传感器的输出信号V_out＝S·θ依赖于操纵杆相对于传感器的倾角θ以及依赖于传感器的灵敏度S。如果灵敏度受到操纵杆与传感器之间的距离的影响，则输出也受到影响，从而指针速度也受到影响。由于因操纵杆与传感器之间的较短的距离而导致的增大的灵敏度使得产生较大的信号，所以当按压操纵杆时，指针加速。这在实际使用中是不期望的效果。

更具体地，典型地以mV/deg表示的操纵杆的倾斜灵敏度S依赖于操纵杆与传感器之间的距离，并且在该距离缩短时该倾斜灵敏度S增大。在理想操纵杆的情况下，如果倾角θ等于零度则输出V_out＝S·θ是零伏，如果操纵杆与传感器之间的距离改变则输出保持为零。然而，在制造过程中很难实现这种理想的操纵杆。这将需要操纵杆底部的磁板与传感器管芯良好地平行对齐。由于操纵杆悬浮的容限，在胶合连接中、部件的机械加工中等，将总是有略微的错位。该错位包括磁板相对于相对于传感器管芯的特定倾斜偏移θ_offset。这意味着即使没有触摸操纵杆(θ＝0)，也存在小的倾角并且结果传感器的输出信号将是非零的V_out＝S·(θ-θ_offset)。输出信号对倾角的灵敏度是操纵杆与传感器管芯之间的距离z的函数S(z)。因此，如果操纵杆与传感器管芯之间的距离改变，则灵敏度改变，因此输出信号也改变。因此，在Z方向上按压操纵杆引起了被膝上型计算机或移动电话解释为操纵杆的特定倾斜的输出信号。这是一种不期望的效果，因为现在在Z方向上按压操纵杆使显示屏上的光标或指针移动或加速。