高速感測系統的制作方法

本發明涉及包括霍爾效應傳感器的高速感測系統。

技術實現要素：

編碼器設備或傳感器系統例如被用于位置或速度檢測。作為說明性示例，編碼器可以包括移動構件和可以被用于檢測移動構件的位置或速度的傳感器陣列。基于來自傳感器的輸出信號，可以確定用于編碼器的準確位置或速度信息。對于旋轉增量式編碼器，傳感器被控制成使用“旋轉電流”技術生成具有90°相位差（即，輸出信號彼此相差四分之一周期）的一對輸出信號（例如，正弦波形）。輸出信號在使用已知為內插器的電路來內插以生成高分辨率波形之前被調節和采樣。然而，在輸出信號被提供給內插器之前，可以將各種偏移誤差引入到輸出信號中，這降低了輸出信號的精度。

存在于編碼器或傳感器系統內的電壓偏移可以由各種因素引起，諸如機械應力、溫度改變、傳感器未對準、傳感器自身的操作、放大器、調制信號等。傳感器自身的偏移可以通過實現例如旋轉電流技術來減少或減輕。然而，諸如當來自傳感器的輸出信號被調制時所引入的偏移之類的其他偏移在傳感器的輸出中創建必須由隨后的低通濾波器（“LPF”）電路去除的高頻波紋。波紋的幅度與偏移的大小成比例。為了適當地去除傳感器的輸出信號的這些高頻分量，LPF必須具有足夠低的截止頻率（例如，調制頻率的約十分之一，約25-50kHz等）以去除高頻波紋并從傳感器獲得高質量輸出信號。

然而，使用LPF濾除高頻波紋存在缺點。LPF降低了可以對傳感器的輸出進行采樣所利用的速度（即，系統的響應速度）。雖然已經提出了諸如使用具有存儲器的微調電路之類的其他技術以用于補償這些偏移，但這樣的技術不合期望地增加了感測電路的復雜性。本發明使用采樣保持類型方法來補償在感測系統中存在的偏移，該方法從傳感器產生不包括高頻紋波的輸出信號，并且不需要使用低通濾波器來對這樣的波紋進行濾波（或者使用具有高得多的截止頻率（例如，接近調制頻率的頻率，約250-500kHz等）的濾波器，其不會降低電路響應速度）。

具體地，本文描述的發明涉及一種傳感器系統，其可以感測傳感器的輸出，并提供與傳感器相關聯的輸出信號，其獨立于來自例如傳感器、調制信號、放大器、外部因素（例如溫度變化）等的偏移誤差。傳感器系統包括例如諸如旋轉構件的移動構件、傳感器陣列和從傳感器接收輸出信號的電路。電路可以包括前端（例如，用于調節傳感器的輸出信號的放大器、濾波器等）、以及用于生成與例如目標的速度或位置、磁場強度、磁場強度的改變等相關的高分辨率信號的控制器、內插模塊或比較器。前端電路控制被施加到傳感器的信號的切換以調制輸出信號，放大來自傳感器的輸出信號，解調輸出信號，對解調后的輸出信號進行濾波，并且對濾波后的信號進行采樣以生成可以被提供給控制器或內插模塊的輸出。使用輸出選通信號對濾波后的信號進行采樣，使得采樣后的信號的值基本上對應于傳感器的輸出，并且基本上獨立于來自傳感器、調制信號、放大器、外部因素（例如，溫度變化）等的偏移誤差。

在一個實施例中，本發明提供了一種傳感器系統，其包括時鐘生成模塊、傳感器、調節模塊和輸出模塊。時鐘生成模塊被配置為生成調制信號和輸出采樣信號。調制信號具有調制頻率，并且采樣信號具有采樣頻率。調制信號和輸出采樣信號相對于彼此相移，以在調制信號和輸出采樣信號之間產生相位差。傳感器被配置為生成具有輸出值的輸出信號。輸出信號通過調制信號調制，并且輸出值包括傳感器輸出值和偏移值。調節模塊被配置為接收輸出信號，調節輸出信號，并且生成包括傳感器輸出值和偏移值的調節后的輸出信號。輸出模塊被配置為接收調節后的輸出信號和輸出采樣信號。輸出采樣信號可操作成用于在基本上對應于傳感器輸出值的值處對調節后的輸出信號進行采樣。

在另一實施例中，本發明提供了一種確定針對傳感器的輸出值的方法。該方法包括生成具有調制頻率和第一相位角的調制信號，并生成具有采樣頻率和第二相位角的輸出采樣信號。調制信號和輸出采樣信號相對于彼此相移，以在調制信號的第一相位角和輸出采樣信號的第二相位角之間產生相位差。該方法還包括從傳感器生成具有輸出值的輸出信號，調節輸出信號以生成調節后的輸出信號，在輸出模塊處接收調節后的輸出信號和輸出采樣信號，并且使用輸出采樣信號對調節后的輸出信號進行采樣。輸出信號通過調制信號調制并且包括傳感器輸出值和偏移值。調節后的輸出信號包括傳感器輸出值和偏移值，并且調節后的輸出信號在基本上對應于傳感器輸出的值處被采樣。

在另一實施例中，本發明提供了一種傳感器系統，其包括旋轉構件、霍爾效應傳感器和控制器。旋轉構件包括磁極的模式（pattern），并且霍爾效應傳感器被配置為基于磁極的模式生成輸出信號。控制器被配置為從傳感器接收輸出信號。控制器可操作成生成具有調制頻率和第一相位角的調制信號，生成具有采樣頻率和第二相位角的輸出采樣信號，并使用調制信號調制來自傳感器的輸出信號。輸出信號具有包括傳感器輸出值和偏移值的輸出值。控制器還可操作成調節輸出信號以生成包括傳感器輸出值和偏移值的調節后的輸出信號，并且使用輸出采樣信號在基本上對應于傳感器輸出值的值處對調節后的輸出信號進行采樣。調制信號和輸出采樣信號相對于彼此相移，以在調制信號的第一相位角和輸出采樣信號的第二相位角之間產生相位差。

通過考慮具體實施方式和附圖，本發明的其他方面將變得顯而易見。

附圖說明

圖1圖示了傳感器系統的一部分。

圖2圖示了包括鄰近于包括交替磁極的可旋轉構件定位的傳感器陣列的傳感器系統。

圖3A和3B圖示了霍爾效應傳感器。

圖4是根據本發明的實施例的傳感器系統的框圖。

圖5是根據本發明的另一實施例的傳感器系統的框圖。

圖6A是根據本發明的實施例的傳感器和前端電路的框圖。

圖6B是根據本發明的實施例的調節模塊的框圖。

圖7圖示了根據本發明的實施例的時鐘調制信號。

圖8圖示了根據本發明的實施例的解調后的輸出信號。

圖9圖示了根據本發明的實施例的濾波后的輸出信號。

圖10圖示了根據本發明的實施例的時鐘輸出選通信號。

圖11圖示了圖10的輸出選通信號被用于對圖9的濾波后信號進行采樣。

具體實施方式

在詳細解釋本發明的任何實施例之前，要理解，本發明在其應用方面不限于在以下描述中闡述或在以下附圖中圖示的組件的構造和布置的細節。本發明能夠實現其他實施例并且能夠以各種方式實踐或執行。此外，要理解，本文使用的措辭和術語是為了描述的目的，并且不應被認為是限制性的。本文中的“包括”、“包含”或“具有”及其變型的使用意在包括其后列出的項目及其等同物以及附加項目。術語“安裝”、“連接”和“耦合”被廣泛使用并且包括直接和間接二者的安裝、連接和耦合。此外，“連接”和“耦合”不限于物理或機械連接或耦合，并且可以包括電氣連接或耦合，不管是直接的還是間接的。此外，可以使用包括直接連接、無線連接等的任何已知方式來執行電子通信和通知。

應注意，可以利用多個基于硬件和軟件的設備以及多個不同結構組件來實現本發明。此外，并且如在隨后的段落中所描述的，附圖中所圖示的具體配置旨在舉例說明本發明的實施例，并且其他替代配置是可能的。除非另有說明，否則術語“處理器”、“中央處理單元”和“CPU”是可互換的。在術語“處理器”或“中央處理單元”或“CPU”被用作標識執行特定功能的單元的情況下，應理解，除非另有說明，否則那些功能可以由單個處理器或以任何形式布置的多個處理器執行，包括并行處理器、串行處理器、串聯處理器或云處理/云計算配置。

本文描述的發明涉及一種編碼器，諸如線性或旋轉編碼器，其能夠提供基本上獨立于由編碼器的各個部分所引入的偏移誤差的傳感器輸出信號。例如，旋轉增量式編碼器包括旋轉構件和用于確定位置和速度的傳感器陣列。旋轉構件包括具有例如交替的北磁極和南磁極的模式，其產生由傳感器陣列檢測的磁通量。偏移誤差可以由各種源引入到傳感器陣列中的傳感器的輸出信號中。例如，傳感器自身、調制信號、放大器、外部因素（例如，溫度變化、磨損和未對準等）等都可以引入偏移誤差。這樣的偏移誤差使精確和可靠的傳感器輸出信號的采集和處理復雜化。作為具體示例，從調制信號（其可以被用于控制流過傳感器的偏置電流）引入調制偏移通常需要具有相對低的截止頻率的低通濾波器（“LPF”），以便去除傳感器和放大器偏移誤差。使用這樣的具有低截止頻率的LPF的副作用是傳感器系統或編碼器的響應時間（例如，提供傳感器輸出信號所花費的時間）的對應減少。

本發明包括實現在不需要上述LPF的情況下對傳感器的輸出信號的值進行采樣或鎖存（latch）的電路。例如，本發明可以在編碼器（例如，旋轉增量式編碼器）中包括一個或多個傳感器（例如，霍爾效應傳感器）和可移動構件。切換電路響應于控制信號以控制偏置電流的施加并控制針對一個或多個傳感器的輸出電壓感測。切換電路以與調制時鐘信號對應的頻率調制來自一個或多個傳感器的輸出信號。來自一個或多個傳感器的調制后的輸出信號被放大、解調并提供給包括相對高（即，高于先前描述的不合期望的LPF）的截止頻率的濾波器。生成被相移約90°（即，周期的四分之一）的輸出選通信號。輸出選通信號被用于對濾波器的輸出信號進行采樣（例如，對用于該信號的值進行鎖存）。輸出信號的采樣后的值然后被提供給例如控制器或內插器以用于進一步處理。用于輸出信號的采樣后的值基本上獨立于來自編碼器的偏移誤差，并且不需要被用于濾除偏移的常規LPF。在一些實施例中，雖然不需要進一步的濾波，但是提供具有明顯更高的截止頻率（例如，接近于調制頻率的頻率，約250-500kHz等）的第二濾波器。這樣的濾波器不會減少傳感器系統或編碼器的響應時間。例如，本發明可以利用與諸如電機的致動器相關聯的運動或速度檢測系統來實現。

雖然本發明主要利用使用磁極和霍爾效應傳感器的旋轉增量式編碼器來描述，但是本發明還可以應用于絕對編碼器、線性編碼器和使用不同于霍爾效應傳感器的傳感器的編碼器。為了說明的目的，本文中關于使用霍爾效應傳感器的旋轉增量式編碼器描述本發明。具體地，圖1圖示了霍爾效應傳感器系統或編碼器100的一部分，其包括高分辨率霍爾效應傳感器陣列105和一個或多個獨立的霍爾效應傳感器110。在一些構造中，傳感器系統100的傳感器元件包含在單個集成電路115上。在其他構造中，獨立的霍爾效應傳感器110具有與到高分辨率霍爾效應傳感器陣列105的連接分離的功率、輸出和接地連接120（即，沒有功率、輸出和接地連接120被連接到高分辨率霍爾效應傳感器電路）。在具有分離的功率、輸出和接地連接120的優點之中的是對高分辨率傳感器陣列105和獨立的霍爾效應傳感器110的靜電放電（“ESD”）損害的降低風險。獨立的霍爾效應傳感器110生成模擬或數字輸出信號。在一些構造中，高分辨率霍爾效應傳感器陣列105類似于Timken模型MPS32XF或MPS160傳感器陣列。在一些實施例中，傳感器陣列105包括一個傳感器。在其他實施例中，傳感器陣列包括兩個或更多個傳感器。

圖1的傳感器系統100的部分可以與諸如可旋轉構件130（例如，旋轉編碼器的輪或軸）的可移動構件一起使用，如圖2中所示。圖1的傳感器系統100的部分在圖2中被圖示為安裝在電路板125上的集成電路115。高分辨率傳感器陣列105鄰近于圓形板135設置，所述圓形板135在外邊緣處具有磁性區域140，其中多個交替磁極145嵌入在其中。圓形板135可以附接到可旋轉構件130或者可以是可旋轉構件130的整體部分。

圖3A和3B圖示了包括四個電極205、210、215和220的單個霍爾效應傳感器200。使用已知為“旋轉電流”技術的技術來相差四分之一周期地生成針對霍爾效應傳感器200的輸出信號。在旋轉電流技術中，切換電路周期性地關閉或斷開來自第一對電極205和215的電流源以防止偏置電流在第一方向225上流過霍爾效應傳感器200，然后將偏置電流施加到第二對電極210和220以允許偏置電流在第二方向230上流過霍爾效應傳感器。切換電路類似地將例如前端電路（例如，包括輸出放大器）與第二對電極210和220斷開，并將前端電路連接到第一對電極205和215（參見圖4）。照此，在圖3A中，偏置電流最初被施加到第一對電極205和215，并且第二對電極210和220被用于感測。在圖3B中，偏置電流被施加到第二對電極210和220，并且第一對電極205和215被用于感測。因此，在圖3B中，偏置電流在與圖3A中所示的偏置電流的方向225橫向的方向230上流過霍爾效應傳感器200。

在一些實施例中，在一個時鐘相位中，電極210被切換到前端電路的正輸入，并且電極220被切換到前端電路的負輸入。然后，在隨后的時鐘相位中，電極215被切換到前端電路的正輸入，并且電極205被切換到前端電路的負輸入。在這樣的實施例中，解調模塊是低通濾波器（例如，電阻器、電容器、有源濾波器、其組合等）（參見下文）。

在其他實施例中，在一個時鐘相位中，電極210被切換到前端電路的正輸入，并且電極220被切換到前端電路的負輸入。然后，在隨后的時鐘相位中，電極205被切換到前端電路的正輸入，并且電極215被切換到前端電路的負輸入。在這樣的實施例中，解調模塊被實現為生成包括表示偏移誤差的波紋（例如，基于時鐘頻率）和解調模塊的輸出的平均值的輸出信號。另外，作為電極205和215的極性的結果，可以包括附加的解調模塊或逆變器。

電極205、210、215和220的切換可以使用例如控制器、微控制器、微處理器、ASIC、FPGA等來實現。與旋轉電流技術相關聯的切換在本領域中是已知的。本發明還可以與多個霍爾效應傳感器（諸如兩個或更多個霍爾效應傳感器）一起使用，并且兩個霍爾效應傳感器可以以差分設計連接在一起（例如，以幫助抵消霍爾效應傳感器偏移）。

圖4圖示了圖1和圖2的傳感器系統100的系統框圖300。系統100包括（多個）傳感器305（例如，與圖3A和3B中所示的類似的一個或多個霍爾效應傳感器305）、前端電路310、內插器315和輸出設備320。前端電路310例如是對（多個）傳感器305的輸出信號進行調節的有源和無源電路組件的組合。前端電路310可以包括放大器、濾波器、增益控制電路、模擬數字轉換器（“ADC”）等，其用于在將調節后的輸出信號提供給內插器315之前調節來自（多個）傳感器305的輸出信號。

內插器315為傳感器系統100生成可以提供給輸出設備320的高分辨率輸出信號。在各種構造中，使用硬件、軟件、或者硬件和軟件的組合來實現內插器315。內插器315例如可以被實現為控制器、微控制器、微處理器、專用集成電路（“ASIC”）、現場可編程門陣列（“FPGA”）、邏輯電路、電壓比較器等。下面更詳細地描述內插器315的操作。輸出設備320例如是從內插器接收高分辨率信號并基于所檢測的位置和/或速度執行用于系統（例如，電機系統）的進一步處理或控制的設備。在一些構造中，輸出設備320是控制器、微控制器、微處理器、ASIC、FPGA等。在一些構造中，本發明被集成到已知的編碼器ASIC中，諸如由Timken制造的ASIC。

在一些構造中，內插器315和/或輸出設備320利用控制或處理設備來實現。例如，內插器315和輸出設備320使用基于微處理器的系統來實現，該系統生成針對（多個）霍爾效應傳感器305的高分辨率輸出信號，其能夠確定針對編碼器的位置、速度和加速度，并且能夠生成用于控制系統（例如，電機系統）的一個或多個輸出控制信號。這樣的構造在圖5中圖示。

具體地，圖5圖示了包括控制器405的傳感器系統400。控制器405電氣地和/或通信地連接到系統400的各種模塊或組件。例如，所圖示的控制器405連接到一個或多個致動設備（即，電機）和驅動器410、電源模塊415、輸出設備420和多個傳感器425A-425N（通過對應的前端電路430A-430N），其中N指示包括在系統400中的某一有限數量的傳感器。控制器405包括硬件和軟件的組合，其除其他之外尤其可操作成監視和/或控制系統400的操作、控制致動設備410的移動、監視霍爾效應傳感器425的輸出等。在一些構造中，前端電路430A-430N包括在控制器405中。

在一些實施例中，控制器405包括向系統400提供功率、監視和控制的多個電氣和電子組件。例如，控制器405除其他之外尤其包括處理單元435（例如，微處理器、微控制器、或另一合適的可編程設備）、存儲器440、輸入單元445和輸出單元450。處理單元435除其他之外尤其包括控制單元455、算術邏輯單元（“ALU”）460和多個寄存器465（在圖5中示出為一組寄存器），并且使用諸如修改的哈佛架構、馮諾依曼架構等之類的已知計算機架構來實現。處理單元435、存儲器440、輸入單元445和輸出單元450以及連接到控制器405的各種模塊通過一個或多個控制和/或數據總線（例如，公共總線470）連接。為了說明性目的，控制和/或數據總線在圖5中總體示出。根據本文描述的發明，本領域技術人員將知曉一個或多個控制和/或數據總線用于各種模塊和組件之間的互連以及各種模塊和組件之間的通信的使用。在一些實施例中，控制器405部分地或完全地在半導體（例如，專用集成電路[“ASIC”]、現場可編程門陣列[“FPGA”]半導體）芯片等上實現。

存儲器440包括例如程序存儲區域和數據存儲區域。程序存儲區域和數據存儲區域可以包括不同類型的存儲器的組合，諸如只讀存儲器（“ROM”）、隨機存取存儲器（“RAM”）（例如，動態RAM[“DRAM”]、同步DRAM“SDRAM”等）、電可擦除可編程只讀存儲器（“EEPROM”）、閃速存儲器、硬盤、SD卡或其他合適的磁性、光學、物理或電子存儲器設備。處理單元435連接到存儲器440，并且執行軟件指令，所述軟件指令能夠存儲在存儲器440的RAM（例如，在執行期間）、存儲器440的ROM（例如，在一般永久的基礎上）、或諸如另一存儲器或盤的另一非暫時性計算機可讀介質中。包括在系統400的實現中的軟件可以存儲在控制器405的存儲器440中。軟件包括例如固件、一個或多個應用、程序數據、濾波器、規則、一個或多個程序模塊和其他可執行指令。控制器405被配置為除其他之外尤其從存儲器檢索并執行與本文描述的控制過程和方法相關的指令。在其他構造中，控制器405包括附加的、更少的或不同的組件。

電源模塊415向控制器405或系統400的其他組件或模塊供應額定AC或DC電壓。電源模塊415由例如具有在100V和240V AC之間的額定線電壓和約為50-60Hz的頻率的功率源供電。電源模塊415還被配置為供應較低的電壓以操作控制器405內的電路和組件。在其他構造中，控制器405或系統400內的其他組件和模塊由一個或多個電池或電池組或者另一電網獨立的功率源（例如，發電機、太陽能電池板等）供電。

圖6A圖示了傳感器系統100的一部分500，并示出了連接到前端電路510的傳感器505。來自霍爾效應傳感器505的輸出信號被前端電路510調制、放大和解調。前端電路510包括切換模塊515、生成調節后的輸出信號的信號調節模塊520、時鐘發生器模塊525和輸出選通模塊530。雖然切換模塊515被圖示為包括在前端電路510中，但是替代地，切換模塊515可以與前端電路510分離。例如，切換電路515可以連接在傳感器505和前端電路510之間，或者可以與傳感器505集成。以使得前端電路510提供對來自例如霍爾效應傳感器、放大器、調制信號等的偏移不敏感的高速響應霍爾效應開關系統的方式配置前端電路510。前端電路510和系統500也不需要具有低截止頻率（例如，調制頻率的約十分之一，約25-50kHz等）的LPF。因此，改善了針對霍爾效應傳感器505的響應時間，這使得能夠實現例如從霍爾效應傳感器505到上電復位的快速響應。除了不需要所述的LPF之外，傳感器系統500也不需要偏移微調電路和相關協議。

如圖6B中所圖示，調節模塊520至少包括放大模塊535、解調模塊540和濾波器模塊545。放大模塊535包括例如至少一個放大器，諸如差分放大器。放大器從霍爾效應傳感器505接收輸出正電壓和輸出負電壓。放大器生成具有等于來自霍爾效應傳感器505的正輸出電壓和負輸出電壓之間的差（即，跨霍爾效應傳感器505的電壓）的幅度的值的放大器輸出信號。放大器輸出信號還可以包括非單位增益，使得輸出不直接等于霍爾效應傳感器505的正輸出電壓和負輸出電壓之間的差的幅度。更確切地說，放大器輸出被放大了基于放大器的配置的放大因子。解調模塊540接收輸出放大器信號并生成解調輸出信號。解調模塊540的一般操作在本領域中是已知的，并且包括例如采樣或追蹤與保持類型解調電路。解調輸出信號被提供給包括一個或多個濾波器的濾波器模塊545。濾波器可以是電容器、電阻器-電容器（“RC”）濾波器、有源濾波器、可以與解調電路集成的調制型濾波器等。將關于圖7-11描述來自圖6A和6B中所圖示的模塊的具體輸出信號。

圖7圖示了調制時鐘信號600。調制時鐘信號600具有相位角（例如，0°），并且在第一相位期間的正值和第二相位期間的負值之間周期性交替。和的組合對應于調制時鐘信號600的一個周期。調制時鐘信號600被提供給切換模塊515。調制時鐘信號600例如被用于控制電流流過霍爾效應傳感器505的方向（參見圖3A和3B）。因此，調制時鐘信號600使傳感器505輸出具有調制時鐘信號600的頻率的周期性變化的輸出信號。

當霍爾效應傳感器505沒有檢測到磁場時，霍爾效應傳感器505的調制后的輸出將例如在每一個時鐘相位中交替地從兩對電極中的每一對提供，如圖3A和3B中所描述的。兩個相位信號的組合是具有對應于傳感器系統的組合偏移（例如，來自傳感器自身的偏移、來自前端電路的偏移等）的振幅的變化信號。這樣的輸出相對于零伏特近似對稱，并且因此具有平均值為零。當磁場存在并由霍爾效應傳感器505檢測到時，霍爾效應傳感器505的輸出具有對應于霍爾效應傳感器505的霍爾效應電壓和與調制后的輸出信號相關聯的偏移的組合的值。來自霍爾效應傳感器505的輸出信號被提供給放大模塊535（例如，差分放大器），所述放大模塊535如上所述生成具有與來自霍爾效應傳感器的正輸出電壓和負輸出電壓之間的差（即，跨霍爾效應傳感器505的電壓）的幅度相關的值的放大器輸出信號。跟在放大之后，來自放大模塊的放大后的輸出信號由解調模塊540解調以產生解調輸出信號605。

參考圖8，圖示了來自解調模塊540的解調輸出信號605。信號605隨時間變化，并且具有對應于傳感器輸出值的峰到峰振幅以及與傳感器505相關聯的組合（例如，正和負）的偏移610。在一些實施例中，偏移610還包括前端電路的偏移。然而，由于信號605的對稱性，霍爾效應傳感器505的所感測的磁場強度輸出值615（獨立于偏移誤差）對應于信號605的平均值。為了說明性的目的，輸出被示出為恒定值（即，直水平線）。在正常操作期間，霍爾效應傳感器505的輸出值615可以隨時間在振幅方面變化。

圖8的信號605被提供給濾波器模塊545。濾波器模塊545可以包括電容器、RC濾波器、有源濾波器、可以與解調電路集成的調制型濾波器等。如前所述，濾波器模塊545不是被用于去除諸如與調制偏移相關聯的高頻紋波之類的偏移誤差的常規LPF。更確切地說，濾波器模塊545具有不被配置為去除偏移誤差的更高截止頻率。濾波器模塊545的輸出是近似三角形狀的信號620。如圖9中所示，信號620的最大正峰值近似對應于來自圖8的信號605的最大正值，并且與信號605的下降沿同步。類似地，信號620的最小或負峰值近似對應于來自圖8的信號605的最小峰值，并且與信號605的上升沿同步。同樣，如圖9中所示，霍爾效應傳感器輸出615的值近似對應于信號620的最大峰值和最小峰值之間的中點。在另一實施例中，濾波器參數被用于生成具有比方波的最大值低的正峰值和比方波的最小值高的負峰值的三角形狀信號。

圖10圖示了采樣或輸出選通時鐘信號625。輸出選通時鐘信號625具有對應于調制時鐘信號600但具有90°相位差的相位角。輸出選通時鐘信號625被用于對來自濾波后的傳感器輸出信號的數據進行采樣或鎖存，如下所述。具體地，使用圖10的輸出選通時鐘信號625對濾波后的信號620進行采樣，如圖11中所圖示。因為輸出選通時鐘信號625已經從調制時鐘信號600相移了90°的角度θ，所以輸出選通時鐘信號625的上升沿和下降沿分別近似對應于三角形狀的濾波后的信號620的上升沿和下降沿的中點630和635，并且近似對應于霍爾效應傳感器615的輸出。照此，輸出選通時鐘信號625被用于對霍爾效應傳感器505的輸出值進行采樣。通過以這樣的方式對霍爾效應傳感器的輸出進行采樣，輸出獨立于由上述傳感器系統的各個部分所引入的偏移610。因此，要被提供給內插器（例如，內插器315）的來自霍爾效應傳感器的輸出信號不再需要具有低截止頻率（例如，約25-50kHz）的LPF。而是可以完全省略LPF，或者作為替代，可以使用具有基本上更高截止頻率（例如，250kHz）的濾波器。具有這樣的高截止頻率的濾波器不限制傳感器系統的響應時間。

在一些實施例中，可以在輸出選通時鐘信號625的上升沿、輸出選通時鐘信號625的下降沿處、或者在輸出選通時鐘信號625的上升沿和下降沿兩者處對濾波后的信號進行采樣。另外或替代地，可以按輸出選通時鐘信號的每兩個周期或以替代的更低的速率對濾波后的信號進行采樣。因此，如果期望進一步減少引入到輸出信號中的噪聲，則可以減小濾波后的信號的采樣頻率。

因此，本發明除其他之外尤其提供了一種霍爾效應傳感器系統，其能夠生成與霍爾效應傳感器的輸出值對應的輸出，并且不需要具有低截止頻率的低通濾波器。更確切地說，相移后的輸出選通信號被用于在基本上與霍爾效應傳感器的電壓輸出對應的值處對來自霍爾效應傳感器的調節后的輸出信號進行采樣。本發明的各種特征和優點在之后的權利要求中闡述。