连续校准的磁场传感器

摘要

一种磁场传感器，包括：基准磁场发生器(8)；包含霍尔效应敏感元件(12)的磁场敏感单元(6)；和与磁场敏感单元输出(11)连接并且包括用于校正磁场传感器传输特性中误差波动的一个或更多个反馈线路(27、28)的信号处理电路(4)。基准磁场发生器适用于产生频率调制的基准磁场。信号处理电路进一步包括与磁场敏感单元连接的、适用于以与基准磁场发生器调制频率不同的频率来调制其输出信号的调制器。

权利要求

1.一种磁场传感器，包括基准磁场发生器、包含磁场敏感元件的磁场敏感单元、以及与磁场敏感单元输出连接并且包括用于校正在磁场传感器传输特性上的波动的一个或更多反馈线路的信号处理电路，基准磁场发生器适用于产生基准磁场，所述基准磁场的频率被调制，其中信号处理电路进一步包含与磁场敏感单元连接、适用于以与基准磁场发生器调制频率不同的频率来调制所述磁场敏感单元的输出信号的调制器。

2.根据权利要求1的传感器，其中基准磁场调制器(16)和磁场敏感单元调制器(14)适用于转换开关输入端的连接，使得上述调制器之一的开关频率是另一调制器的开关频率的整数倍。

3.根据权利要求2的传感器，其中整数倍为二。

4.根据权利要求1的传感器，其中磁场敏感单元(6)包括多个磁场敏感元件(12)。

5.根据权利要求4的传感器，其中多个磁场敏感元件是以在集成电路中的霍尔效应传感器阵列的形式的。

6.根据权利要求4或5的传感器，其中基准磁场发生器是以在集成电路中的线圈阵列的形式的。

7.根据权利要求4或5的传感器，其中有四个磁场敏感元件。

8.根据权利要求1的传感器，其中，磁场敏感单元在调制后连接到微分差分放大器(DDA)的输入端。

9.根据权利要求1的传感器，包括信号处理电路部分(4)，信号处理电路部分(4)包含解调电路(24)。

10.根据权利要求9的传感器，其中解调电路(24)具有与连接到磁场敏感单元的放大电路(22)中的输出端连接的输入端，并且解调电路(24)在输出端上与上述一个或更多个反馈线路连接而且与传感器的输出线路(26)连接。

11.根据权利要求9或10的传感器，其中解调电路包括用于各个反馈线路和输出线路的分立解调器。

12.根据权利要求9的传感器，其中上述一个或更多个反馈线路包括：馈送到磁场敏感单元的增益校正输入端的增益校正反馈线路(28)。

13.根据权利要求12的传感器，进一步包括：在增益校正反馈线路(28)上的低通滤波器(39)，该低通滤波器在解调电路(24)中的解调器(37)之后，或者与解调器(37)集成在一起。

14.根据权利要求12或13的传感器，其中增益校正反馈线路包括：用于使解调的增益校正反馈信号数字化的∑-Δ模拟到数字转换器(34)。

15.根据权利要求1的传感器，其中上述一个或更多个反馈线路包括：馈送到放大器电路失调调整输入端的失调校正反馈线路(27)。

16.根据权利要求15的传感器，其中失调校正反馈线路与解调电路(24)输出端连接。

17.一种电流传感器，用于通过测量待测量电流产生的外磁场来测量在导电体内流过的电流，该电流传感器包括根据前面权利要求中任何一个权利要求的磁场传感器。

18.根据权利要求17的电流传感器，包括用高磁导率材料制作并且具有安装磁场敏感单元的空隙的磁芯。

19.一种测量外磁场的方法，包括步骤：将调制过的基准磁场叠加到外磁场上；以与基准磁场发生器调制频率不同的频率来调制磁场敏感单元的输出信号；以及增加或减除调制信号的不同相位以便分开地提取与外磁场相对应的测量信号和与基准磁场相对应的基准信号。

20.根据权利要求19的方法，其中所调制的基准磁场的调制频率是所调制的磁场敏感单元信号的调制频率的整数倍。

21.根据权利要求20的方法，其中所述整数倍是二。

说明书

连续校准的磁场传感器

技术领域

[0001] 本发明涉及为补偿由于象温度、老化、机械应力和电压失调之类因素引起在传输特性上的波动而连续校准的磁场传感器。尤其是，为了保持恒定而连续校准传感器的增益。本发明也涉及通过连续校准的磁场传感器来测量在外置导电体内流动电流的电流传感器。

背景技术

[0002] 在制造工艺过程期间为补偿磁场传感器增益和信号处理电路的电压失调和温度漂移而校准多个磁场传感器。然而一些制造厂校准值不能够补偿起源于象各种传感器元件和电路的机械应力和老化之类因素的传感器传输特性的波动。如US 4,752,733所述，通过传感器边校准边使用可以处理掉后者的缺点。

[0003] 在前面提及的专利中所描述的磁场传感器包括在要测量的磁场上叠加由象霍尔效应单元之类磁场敏感单元测量的基准磁场的基准磁场发生器。磁场敏感单元传输特性中的任何波动将因此影响到例如由在电流传感器情况中要测量的电流和基准磁场产生的外部磁场的测量结果。当已知基准磁场时，磁场传感器产生的测量信号具有相应的规定值而所以任何偏差能够在反馈环路内用来校正磁场敏感单元的传输特性。

[0004] 在US 4,752,733中所描述的传感器的其中一个问题在于基准信号或是在传感器输出上并入测量信号，或是在电路内包含衰减器以去除基准信号以致基准信号没有沾污要测量的信号。

[0005] 在前面提及的US专利所描述的另一种变型中，提供与不同的基准线圈耦接的分立霍尔元件。这些用于去除基准信号的解决方法是难以实现的而且还经受由于温度和其他因素引起的一些变化。US4,751,733中所描述的电流传感器中的进一步缺点是其有限的测量带宽，实际上就没有打算测量例如在一直到100KHz频率时的高频电流。

发明内容

[0006] 鉴于前面所述，本发明的一个目的在于提供一种自始至终可靠并且保持准确的磁场传感器。

[0007] 进一步目的在于提供一种包含磁场传感器、始终既可靠又保持准确度的电流传感器。

[0008] 优点在于提供一种能够在很大频带宽度例如0-100KHz范围内准确测量电流的电磁电流传感器。

[0009] 优点在于提供一种准确的即使在经受在机械应力和热应力上的变化时仍保持准确的磁场传感器。

[0010] 优点在于提供一种对按工业规模的大量生产来说是经济的磁场传感器。

[0011] 通过提供这样一种磁场传感器来达到本发明的一些目的，所述磁场传感器包括基准磁场发生器、包含磁场敏感元件的磁场敏感单元、以及与磁场敏感单元输出连接并且包括用于校正在磁场传感器传输特性上波动的一个或更多反馈线路的信号处理电路，基准磁场发生器适用于产生基准磁场，所述基准磁场的频率被调制，其中信号处理电路进一步包含与磁场敏感单元连接、适用于以与基准磁场发生器调制频率不同的频率来调制所述磁场敏感单元的输出信号的调制器。

[0012] 在本文中所公开的是一种磁场传感器，这种磁场传感器包括基准磁场发生器、磁场敏感单元和与磁场敏感单元输出端连接并且包括用于校正磁场敏感单元传输特性中偏差的一个或更多个反馈环路的信号处理电路。基准磁场发生器产生频调到的基准磁场，而信号处理电路包括一种调制器，这种调制器连接于磁场敏感单元输出端，以不同于基准磁场发生器调制频率的频率调制其输出信号。

[0013] 也通过一种测量磁场方法来达到本发明的目的，所述方法包括步骤：将调制过的基准磁场叠加到外磁场上；以与基准磁场调制频率不同的频率来调制磁场敏感单元输出信号；以及增加或减除调制信号的不同相位以便分开地提取与外磁场相对应的测量信号和与基准磁场相对应的基准信号。

[0014] 在本文中所公开的是一种测量外磁场的方法，这种方法包含把调制基准磁场叠加在外磁场上的步骤、以不同于基准磁场调制频率的频率、其中一个频率是另一个频率的整数倍、来调制磁场敏感单元输出信号的步骤以及为了提取与外磁场相对应的测量信号和与基准磁场相对应的基准信号而增加或减除调制信号中的不同相位的步骤。

[0015] 有优势的是，根据本发明的测量外磁场的磁场传感器和方法使基准信号能够从测量信号中准确、简便而可靠地分离出来，使得基准信号能够在反馈环路中用来补偿在磁场敏感单元传输特性中的误差波动并且同时产生一个没有基准场分量的输出传感器信号。

[0016] 磁场敏感单元信号的调制频率可以是基准磁场调制频率的整数倍或乘数，而优选的是其乘数二分之一或倍数二。有利的是磁场敏感单元可以包括多个磁场敏感单元，而优选的是把一些霍尔效应元件配置在集成电路内并且通过频率调制器连接到运算放大器。运算放大器有优势的，可以是一种微分差分放大器(DDA)，DDA增大和放大大量磁场敏感元件2 4
信号输出中的差异。在基准信号具有显著小于要测量信号的幅度(小乘数10-10 倍)时使用磁场敏感元件阵列有助于改进基准信号提取的准确度。通过装有与二个磁场敏感元件有关联的至少二个基准线圈来达到前者，由此基准磁场是在磁场敏感元件上面相反方向上。另一个信号减一个信号(差)产生二倍基准信号的数值。然而通过二个磁场传感器扣除一些信号就消除单向外磁场，即由要测量的电流产生的信号。

[0017] 调制基准线圈和磁场敏感单元输出，消除敏感单元和放大器失调的影响。然而，为了防止放大器和解调器的波动，能够在从运算放大器输出端到运算放大器的偏置控制输入端的反馈环路内有利地校正失调信号。因而失调校正可以与增益校正分开进行，这就补偿由于机械应力、热漂移和其他因素而引起影响磁场敏感单元准确度的波动。实际上这样就能更准确而又更可靠地校正失调和漂移。

[0018] 有优势的是信号处理电路可以包括在磁场传感器输出信号线路上的解调器后面为衰减由调制和解调产生的高频分量的一种低通滤波器。

[0019] 有优势的是信号处理电路也可以包括在磁场传感器增益校正反馈线路上的解调器后面或与其组合的一种低通滤波器，以便衰减由调制混淆的高频外信号元件。磁场敏感单元和传感器电路具有一种低频干扰信号分量自然衰减，导致一种高通类寄生传输函数。通过以低截止频率恰当地调节在增益校正反馈线路上的低通滤波器来限制寄生振荡的带宽，因而增大信噪比。通过滤波器来使基准信号保持不变。

附图说明

[0020] 根据权利要求书，以下描述和附图，本发明的进一步目的和有优势的特点将是显而易见的，其中：

[0021] 图1a和1a是示意地举例说明分别根据本发明第一和第二变型的总电路和磁场传感器元件的方框图；

[0022] 图2a是示意地举例说明根据本发明简化形式的基准磁场发生器、磁场敏感单元和运算放大器的方框图；

[0023] 图2b是举例说明用于调制传感器单元信号的霍尔传感器元件转换开关的简化图解。

[0024] 图3是举例说明多基准磁场发生器和连接到根据本发明一种实施例的多输入微分差分放大器(DDA)的磁场传感器阵列的一种图解；

[0025] 图4a是根据本发明磁场传感器信号处理电路中的解调器的电路图解；

[0026] 图4b是表示图4解调器中的随时间而变的开关控制信号的曲线图；

[0027] 图5是在信号处理电路中的增益反馈线路内装有低通滤波器的解调器的电路图解；

[0028] 图6a是磁场传感器和低通滤波器中的寄生信号传输函数的图解表示；

[0029] 图6b是∑-Δ转换器的传输函数和在反馈线路上过滤以后寄生信号传输函数的图解表示。

[0030] 图7a、7b、7c、7d是表示通过组合调制信号不同的连贯相位来提取基准信号和测量信号的不同调制/解调配置的图表。

具体实施方式

[0031] 首先参阅图1a到3，根据本发明的电磁场传感器一般包括磁场敏感电路2和信号处理电路4。磁场敏感电路2包括磁场敏感单元6、基准磁场发生器8和增益校正输入10。

[0032] 磁场敏感单元6可以包括一个或多个磁场敏感元件12，例如在技术上大家知道的集成电路中形成的霍尔效应传感器或霍尔效应传感器阵列，磁场敏感单元6进一步包括用于调制各个磁场敏感元件12输出信号的调制器14。基准磁场发生器8包括为产生施加于各个磁场敏感元件12的基准磁场Bref而驱动一个或多个基准线圈18的调制基准电流输入16。由时钟20控制驱动基准线圈和磁场传感器信号调制器的频率，由此磁场敏感单元调制器14的时钟频率优选为控制基准线圈调制器的时钟频率的整乘数或整数倍，例如二分之一或二。调制器14、16可以是改变信号极性的转换开关(switch)或一种开关切换装置的形式。在图2a中表示通过分别切换基准线圈电流和传感器信号电流所造成的在信号极性上变化的图解表示S1、S2。

[0033] 参阅图1a和1b，信号处理电路4包括与磁场敏感单元6输出11连接的放大器电路部分22、解调电路部分24、24′，和用于反馈到磁场敏感单元6输入的增益校正的反馈环路28。解调电路部分装有具有引导到磁场传感器输出26的输出23的解调器35，具有引导到增益校正反馈线路28内的输出25的解调器37，和具有引导到失调校正反馈线路27内的输出的解调器33。

[0034] 在图1a的实施例中，分立的解调器33、37用于失调校正和增益校正以改进准确度和响应性。然而能够使用单解调器37′，如图1b所示，单解调器37′的输出25传送到失调校正反馈线路27′和增益校正反馈线路28。在使解调方案适应周期性地产生输出信号和失调校正信号期间只装有用于反馈线路和传感器输出线路的单个解调器将是进一步可以实现的。换言之，能够与前置放大器输出连接的是象必须解调存在于信号中的下列不同分量那样的多个解调器：

[0035] -外磁场Bext的测量结果

[0036] -用来校正增益的基准磁场Bref的测量结果

[0037] -传感器和前置放大器失调。

[0038] 如图1a所示，能够用单独的解调器提取这些信号分量中的各个分量或者能够用同一个解调器根据如图1b所示的周期时间一个接着一个地提取这些信号分量中的某些分量。

[0039] 敏感单元信号调制器14可以包括改变失调(offset)符号(Voff)和敏感单元信号(VH)以便获得四个组合VH+Voff、VH-Voff、-VH+Voff和-VH-Voff的转换开关装置(switch arrangement)。

[0040] 参阅图2b，应用在转过90°(例如正方形或十字形)期间形状不变的霍尔敏感元件具有在电流输入Iin转动90°时反向的失调(Voff)的实际情况能够获得失调符号中的变化，而霍尔电压(VH)却保持一样。通过使霍尔敏感元件12的输出读数反向能够获得反向的霍尔电压。通过在连接关系上适当的改变，人们因此而能够得到下列四个组合VH+Voff、VH-Voff、-VH+Voff和-VH-Voff。能够用开关盒(switch box)14来控制在霍尔敏感元件12的连接关系上的变化。

[0041] 信号处理电路可以包括在测量信号输出线路26上，在解调器后面的低通滤波器31，和可任选的是呈运算放大器的形式使信号幅度适应连接传感器装置中电子电路技术要求的缓冲器30。

[0042] 信号处理电路可以进一步包括地增益校正反馈线路28上在解调器37后面或与其组合以便减少在由于调制引起的基准频带中混淆的信号分量的低通滤波器39。

[0043] 信号处理电路可以进一步包括例如呈∑-δ转换器34的形式在增益校正反馈线路28上在解调器39后面的模拟-数字(A/D)转换器34。

[0044] 详细参阅图2a，现在将描述在本发明中应用的调制方案的一般基本原理。

[0045] 在本发明中应用的调制方案采用双调制基准信号，由此为了从放大信号提取信息，尤其是提取测量信号和基准信号，磁场传感器信号调制器16以整倍数或整数分割方式斩截所调制的基准磁场信号。通过适当解调也能提取失调。调制信号用来消除不希望有的象失调之类的偏差。例如，不是放大Vout＝A·Vin+Voffset而是Vout＝A·Vin+Voffset通过使输入反向而在二个相位上放大：

[0046] Vout1＝A·(+Vin)+Voffset (1)

[0047] Vout2＝A·(-Vin)+Voffset (2)

[0048] 并且使二个相位组合：

[0049] Vout＝Vout1-Vout2＝2AVin(+O·Voffset) (3)

[0050] 因而消除失调电压并且提取真实输入。

[0051] 可能注意到，尽管有输入信号，但是查出象失调之类不希望有的影响也是可以实现的，因为：

[0052] Vout1+Vout2＝2Voffset (4)

[0053] 在本发明中，因而可以在反馈环路中根据反馈到微分差分放大器(DDA)41失调控制输入内的放大电路部分22输出，简单地用调制输出信号的二个相位来校正电压失调。这就能够更直接而又更敏感地校正失调。如图1a和1b所示，可以用增益校正反馈环路28来校正由于温度、机械应力和老化引起的磁场传感器增益漂移。

[0054] 详细参阅图2a，以下进一步阐明提取关于增益校正反馈环路和关于输出测量信号的信息。

[0055] 把由基准磁场Bref引起的基准信号Vref添加到由要测量信号的外磁场Bext引起的测量信号Vext，并且随着极性(S1)(符号)的周期性变化以例如磁场传感器调制器14极性(S2)变化频率二分之一的频率来调制16这样的信号，因而我们得出：

[0056] Vout＝A·(±)(Vext±Vref)+Voffset (5)

[0057] ↑ ↑

[0058] S2 S1

[0059] 由此如图2a所举例说明的那样，符号S1和S2以不同的频率变化。

[0060] 在图2a中，Tmod1是第一调制器的周期而Tmod2是第二调制器的周期。所以有以四个连贯相位p1、p2、p3和p4的1/Tmod2频率或者2/Tmod1频率的循环重复。与四个相位相对应的各个输出为：

[0061] Vout1＝A·(+)(Vext+Vref)+Voffset＝AVext+AVref+Voffset (6)

[0062] Vout2＝A·(-)(Vext+Vref)+Voffset＝-AVext-AVref+Voffset (7)

[0063] Vout3＝A·(+)(Vext-Vref)+Voffset＝AVext-AVref+Voffset (8)

[0064] Vout4＝A·(-)(Vext-Vref)+Voffset＝-AVext+AVref+Voffset (9)

[0065] 因而通过或增加或减除相位来提取下列信息是可以实现的：

[0066] A·Vext(放大的信号)

[0067] A·Vref(放大的基准信号)

[0068] Voffset(失调电压)

[0069] 也可以提取上述数值的线性组合，通过四个相位的下列线性组合可以计算AVext：

[0070] Vout1-Vout2+Vout3-Vout4＝4AVext (10)[0071] 通过四个相位的下列组合可以获得A·Vref：

[0072] Vout1-Vout2-Vout3+Vout4＝4AVref (11)[0073] 在这样的情况下，在调制期间使第二周期Tmod2倒转以便获得顺序+、-、-、+。

[0074] 通过四位相位的输出的下列组合可以获得失调电压Voffset的数值：

[0075] Vout1+Vout2+Vout3+Vout4＝4AVoffset (12)[0076] 在这样的情况下所使用的解调顺序是+、+、+、+。

[0077] 可以注意到，人们也能够使用二个部分差，如下所示：

[0078] Vout，A＝Vout1-Vout2 (13)

[0079] Vout，B＝Vout3-Vout4 (14)

[0080] 由此

[0081] Vout，A+Vout，B＝4AVext (15)

[0082] Vout，A-Vout，B＝4AVref (16)

[0083] 没有直接使用相位Vout1、Vout2、Vout3、Vout4的四个输出数值，但是仅使用“部分和”或者“部分差”

[0084] 由于基准信号Vref有已知数值，因此根据公式(11)或(16)来确定增益A。如果增益例如由于在磁场传感器传输特性上源于热效应、机械应力或老化的变化而变化的话，那末这是特别有价值的。因而在可以观察到根据公式(11)解调的输出Vout变化为时间的函数并且在校正增益A期间例如通过设法使基准信号保持恒定从而能够使根据公式(11)解调的输出Vout变化稳定时，可以不间断地校正由于前面提到的一些影响引起的测量误差漂移。因此，如果基准信号Bref是稳定的而且基准信号Bref对增益A起保持根据公式(11)的Vout恒定的作用，则将校正增益A来补偿漂移。

[0085] 磁场传感器为了提取关于根据公式(11)的总增益的信息可以装有分立的解调器，但是为了简化其设计和为了应用根据公式(16)的部分和而耦接两个解调器也是可能的。

[0086] 解调器电路能够以开关电容器为基本元件以便容易达到为解调所必需的加减运算。参阅图2a就能够说明这一点，如以下所述。

[0087] 用磁场探测器测量的磁场为：

[0088] B＝Bext+Bref (17)

[0089] 在放大器输入上的电位为：

[0090] VH＝SIcB+VHoffset (18)

[0091] 式中S是磁场传感器的灵敏度，Ic是以磁场传感器时钟频率用开关盒周期性地转动90°的传感器偏流，Bref是以例如可以是1/2传感器时钟频率的基准线圈时钟频率周期性地改变极性的基准磁场，和VHoffset是由磁场传感器在放大器22输入上产生的失调电压。

[0092] 放大器22放大在放大器输入VH两端之间电位而因此产生下列关系式：

[0093] VA＝Aampli·VH+VAoffset＝Aampli(SIC(Bext+Bref)+VHoffset)+VAoffset (19)[0094] ＝Aampli SICBext+Aampli SIC Bref+Aampli VHoffset+VAoffset

[0095] ＝±ABext±AB’ref+Voffset

[0096] ＝A·(±)(Bext±B’ref)+Voffset (20)[0097] 式中

[0098] VAoffset是放大器的失调

[0099] A＝Aampli S|IC|，B’ref＝|Bref|

[0100] 式中增益A等于Aampli S|Ic|，Bref等于|Bref|和电位±分别相当于第一和第二调制器16、14的电位S1、S2。当公式(20)等同于公式(5)时，稳定系统总增益并且使系统总增益变得与由温度、机械应力或其他因素引起的漂移无关。

[0101] 在以上所讨论的调制技术中，例如在根据图7a和7b所示方案解调期间，通过用增加或减除组合连贯的不同相位从而能够从相同的传感器和放大器提取测量信号和基准信号。这两个方案都导致相同的结果，然而如下面所阐明的那样，其电路性能有点差异。用图7b的方案使高通类传输函数(如图6a所示)的转折频率能够以例如用图7a的方案所达到的频率二倍的较高频率移动，然而，图7b的方案迫使系统的基准线圈能够以二倍频率正确地运作。

[0102] 通过组合连贯的相位，分别如图7d所表示2和3、4和1来使信号数据传送速率加倍也是可能的。用相同的解调器来实施这些操作。

[0103] 关于提取测量和基准信号的另一个实施例能够是以使用如图3所举例说明的传感器元件阵列为基础的，表示的四个霍尔效应传感器12经受由集成基准线圈或一些线圈18产生的基准磁场。磁场敏感元件12的调制输出与微分差分放大器(DDA)41的输入连接。
在这种配置的情况下，根据图7c所表示的方案，在解调电路24前面提取测量和基准信号是可能的。在这种方案中，在二个相位期间，消除基准信号，而增加测量信号，并且在另外二个相位中，消除测量信号而增加基准信号。由于在基准信号提取期间因为传感器阵列通过减除传感器所测量的数值来消除测量信号所以测量信号没有干扰基准信号，因此这种配置是特别有利的。

[0104] 参阅图3，开关盒把敏感元件不仅连接到偏流源Ibias45而且连接到DDA的输入11。通过对恒定的偏流Ibias45增加或减去由数字到模拟转换器(DAC)产生的可变电流来进行增益校正。用一种数字算法控制DAC，这种数字算法根据∑-Δ转换器34的数字输出值与一个恒定基准的比较决定是否必须增加或者减小电流。

[0105] 在根据图7a和7b的方案中，当用解调器提取信号时测量和基准信号两者都出现，但是如果基准信号显著小于测量信号，则由于在测量信号中任何一些变化可能对基准信号提取有很大的不良影响，因此这就不如引入到图7c方案的调制/解调技术那样有利。

[0106] 通过添加能够在解调器37的输出上或者在解调器37组合的输出上例如具有图5所示的电路设计的低通滤波器39可以进一步改进用于增益校正的基准信号提取。低通滤波器39有助于改进信噪比，因为考虑到由集成线圈18产生的基准磁场Bref相对于要测量的外磁场Bext是非常小的。总RMS噪声不可能考虑到没有限制带宽的精确测量。另一个问题是在调制期间由于要测量的信号合并到基准信号基带内引起的寄生振荡。信号中的低频分量是强烈衰减的，但是高频成分不是强烈衰减的，因此产生如图6a所示的高通类寄生传输函数。如图6a所示，具有例如500Hz的非常低的截止频率的低通滤波器39因而使噪声大大衰减由此因为基准信号是一种合适调制信号所以基准信号保持不变。图6a表示在基准解调器中由于基准信号中的外信号分量的混淆引起的寄生信号分量。原始传输函数(没有衰减它的专用电路)是高通类的。尤其是如果外信号是在100倍基准信号的数量级内，那末这种功能就强烈影响到电路性能。为了衰减寄生振荡，在解调器内包含一个低通滤波器和/或解调器后面有低通滤波器。最后得到的传输函数是带通类的。如图6b所举例说明的那样，如果用∑-Δ调制器34进行低通过滤这种最后所得到的信号，则仍然能够更多地减小峰值寄生幅度并且可忽略不计。那时的滤波是带通类的，是含有第一级衰减一直到旋转当前频率，而然后含有第二级衰减。

[0107] 解调器24可以具有图4a所示的电路设计，解调器24是一种能够执行加法和减法的常规开关电容解调器。

[0108] 图4b表示一种为应用图7a中提供的+-+-解调方案而必须向图4a的解调器开关施加的命令信号和允许提取要测量的外信号4Bext的实施例。

[0109] 图5中所示的电路不仅起解调器作用而且起低通滤波器的作用，并且包括在反馈路径上添加了滤波器电路部分39的如图4a所示的解调器电路部分，以使这种修改过的解调器起低通滤波器的作用。

[0110] 用∑-Δ调制器34有利的是可以使考虑在数字域内进一步低通滤波的所提取基准信号数字化。增益的数字测量结果可用于通过数字到模拟转换器(DAC)来调节整个系统的增益，以致产生为校正增益误差所必需的补偿电流。

[0111] 用∑-Δ转换器来作为一种积分器，这种积分器使∑-Δ转换器自然地成为一种低通滤波器。周期性地增加来自解调器的解调和滤波过的基准信号(当计算解调数值时每4个循环一次)，并且周期性地增加或减去一个恒定基准电压，一般是每个循环一次，以便促使∑-Δ输出为零。由于∑-Δ输出应该几乎为零，基准信号瞬时值的平均值应该等于正步和负步之间差，因而∑-Δ输出将在零周围，并且在积分周期末尾时振荡。由∑-Δ控制电路来保持这种计算并且传送到其数字输出端。

[0112] ∑Vdemod＝∑(kplus-kminus)·Vref+ε

[0113] 式中

[0114] Kplus-Kminus＝∑-Δ数字输出值；

[0115] Kplus+Kminus＝在转换期间的步数(在1秒＝1×106微秒持续的过程中一般是每微秒1步)；

[0116] ε＜Vref；

[0117] Vdemod是与∑-Δ输入连接的解调器/滤波器输出；

[0118] Vref是控制∑-Δ的增益的恒定基准电压；

[0119] Kplus是在一般为1秒的积分时间期间增加Vref的次数；

[0120] Kminus是在积分时间期间减除Vref的次数；

[0121] ε是总的量化误差。

[0122] 在例如象位置传感器、大地场指南针、用于测量电磁电机磁场的传感器和象电流传感器之类的多个不同应用中可以使用根据本发明的磁场传感器。在电流测量的应用方面，在初级导电体内流动的电流产生与要测量的电流成正比的磁场。电流传感器可以不可以包括用高磁导率材料制作环绕初级导电体的磁芯，以使磁芯起磁场集中器的作用。在包括磁芯的电流传感器中，有利的是可以把磁场敏感单元安装在磁芯的空隙内。磁芯优选环境初级导电体。因而能够把磁场测量校正到供上文描述为电流传感器的磁场传感器之用的电流。

[0123] 根据本发明的磁场传感器，鉴于从外磁场和基准磁场获得一些分立信号，和有效抑制在反馈环路中的寄生信号，允许具有很大的要测量的频率范围，0～大约100KHz的电流。