抗外磁干扰的方法及使用该方法的磁传感芯片技术

一种抗外磁干扰的方法，包括设置磁传感芯片内部由四个磁传感单元及一根检测导线组成，其中，所述四个磁传感单元呈长方形阵列排列，所述检测导线平行于所述四个磁传感单元所在平面，所述检测导线距所述各磁传感单元的距离相等；然后由各磁传感单元探测检测导线信号；与此同时，外磁干扰在各磁传感单元的输出经差分放大单元后被抑制。本发明专利技术还涉及使用该抗外磁干扰方法的磁传感芯片。本发明专利技术的有益效果在于：通过集成在芯片内的四个磁传感单元间的差分结构，较传统的电磁屏蔽方法，改善了传感器抗电磁干扰的效果，减小了传感器的尺寸。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种抗外磁干扰的方法，包括设置磁传感芯片内部由四个磁传感单元及一根检测导线组成，其中，所述四个磁传感单元呈长方形阵列排列，所述检测导线平行于所述四个磁传感单元所在平面，所述检测导线距所述各磁传感单元的距离相等；然后由各磁传感单元探测检测导线信号；与此同时，外磁干扰在各磁传感单元的输出经差分放大单元后被抑制。本专利技术还涉及使用该抗外磁干扰方法的磁传感芯片。本专利技术的有益效果在于：通过集成在芯片内的四个磁传感单元间的差分结构，较传统的电磁屏蔽方法，改善了传感器抗电磁干扰的效果，减小了传感器的尺寸。【专利说明】抗外磁干扰的方法及使用该方法的磁传感芯片
本专利技术涉及一种抗外磁干扰的方法及使用该方法的磁传感芯片。
技术介绍
电磁传感器有着广泛的应用，但传感器应用的环境中往往存在着不可避免的电磁 干扰，如周围存在的导线或使用通信设备产生的各种干扰电磁场，严重影响磁电传感器的 测量精度。目前公知的抗电磁干扰的方法为电磁屏蔽，即用金属屏蔽外壳将传感器与干扰 电磁场隔离开来，实现抗电磁干扰。但电磁屏蔽不可避免有电磁泄露，从而影响屏蔽效果， 且由于金属屏蔽体的存在，使整个系统的体积庞大，不便于使用。尤其是在传感芯片领域 中，对于体积极小的感应芯片的金属屏蔽更加难以准确实现。
技术实现思路
本专利技术针对现有通过电磁屏蔽方式实现传感器抗干扰性能不佳和使用不便的缺 点，提出一种抗外磁干扰的方法及使用该方法的磁传感芯片，其通过多个磁传感单元的差 分结构实现抗电磁干扰。 本专利技术提出的抗外磁干扰的方法，包括：设置磁传感芯片内部由四个磁传感单元 及一根检测导线组成，其中，所述四个磁传感单元呈长方形阵列排列，所述检测导线平行于 所述四个磁传感单元所在平面，所述检测导线距所述各磁传感单元的距离相等；然后由各 磁传感单元探测检测导线信号；与此同时，第一磁传感单元与第三磁传感单元、第二磁传感 单元与第四磁传感单元、第一磁传感单元与第四磁传感单元、第二磁传感单元及第三磁传 感单元检测到外磁干扰的输出，并分别作为差分放大单元的共模输入，经差分放大单元后 被抑制。 本专利技术还包括使用所述抗外磁干扰方法的磁传感芯片，其中：所述芯片内部由四 个磁传感单元及一根检测导线组成，所述四个磁传感单元呈长方形阵列排列，所述检测导 线平行于所述四个磁传感单元所在平面或在该平面内，所述检测导线距所述各磁传感单元 的距离相等，所述各磁传感单元的输出经差分放大单元后输出。 本专利技术所述抗外磁干扰方法的磁传感芯片，优选为所述检测导线在所述四个磁传 感单元所在的平面内。 本专利技术所述抗外磁干扰方法的磁传感芯片，进一步优选为所述四个磁传感单元呈 正方形阵列排列。 本专利技术的有益效果在于：通过集成在芯片内的四个磁传感单元间的差分结构，较 传统的电磁屏蔽方法，改善了传感器抗电磁干扰的效果，减小了传感器的尺寸。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术优选实施例的说明图； 图2是干扰电流的电流强度矢量分解示意图； 图3是电流强度矢量在yoz平面内的分解及其分量产生的干扰磁场的示意图； 图4是本专利技术优选实施例中磁传感单元的差分关系图； 符号说明： 1 :芯片 2 :检测导线 3 :干扰导线 a:第一磁传感单元 b:第二磁传感单元 c:第三磁传感单元 d:第四磁传感单元 X、y、z :三维直角坐标系的坐标 i:干扰导线3产生的干扰电流的电流强度矢量 iyz、iy、iz :干扰导线3产生的干扰电流在yoz平面内，沿y轴方向和沿z轴方向上的电 流强度矢量分量 41~47:差分放大单元 Va、Vb、V。、Vd :通过检测导线2的电流在各磁传感单元产生的输出电压信号 广:差分放大单兀41~46的输出电压 Vout :差分放大单兀47的输出电压。 【具体实施方式】 本实施例中的抗外磁干扰的磁传感芯片1通过其内部的各个磁传感单元的差分 输出，实现抗外界干扰导线3通电时的电磁干扰，实现精确测量检测导线2采集的检测电流 信号。 参见图2,各个磁传感单元及检测导线2位于yoz平面内，干扰导线3在芯片1外 部，方向任意。 干扰导线3周围会产生干扰磁场，该磁场会对传感器的各个磁传感单元产生干 扰。参见图2,对于上述位于yoz平面内的磁传感单元，只有干扰导线3的干扰电流的电流 强度矢量i在yoz平面内的投影分量i yz产生的干扰磁场，才对yoz平面内的磁传感单元产 生干扰。 参见图3,所述iyz对磁传感单元的干扰磁场又可分解为沿y轴方向和沿z轴方向。 干扰导线3的干扰电流沿z轴方向的电流强度矢量人产生的干扰磁场对所述磁 传感单元的干扰通过下列步骤去除： 参见图1和图3,由于检测导线2位于第一磁传感单元a和第二磁传感单元b位于传 导检测电流导线的两侧，且距干扰导线3的距离相等，故该检测电流在第一磁传感单元a、 第二磁传感单元b产生的磁场大小相等、方向相反(第一磁传感单元a、第二磁传感单元b检 测到检测导线2传导的电流的输出信号分别为V a、Vb)，易知Va、Vb大小相等，方向相反，即 ，其经过差分放大单元后，输出为ΖΑΛΜ,为差分放大单元的差模增益）。干扰电 流在所述芯片1外部，其距离所述磁传感单元的距离至少在厘米量级，而所述磁传感单元 集成在芯片1内部，其互相之间的间距为纳米量级。因此干扰电流的电流强度矢量的ζ轴 分量iz在a, b处产生的干扰磁场大小近似相等，方向相同（第一磁传感单兀a、第二磁传感 单元b检测到干扰导线3传导的电流的输出信号分别为Va'、Vb'），即Va' =Vb' =V2，这两个 信号经差分放大单元后，输入近似为〇。因此a，b经差分放大单元后的输出可以体现待检测 电流的大小，并去除了干扰导线3的干扰电流沿z轴方向的电流强度矢量人的影响。 同理，第三磁传感单元c、第四磁传感单元d经差分放大单元输出后，可以去除干 扰导线3的干扰电流沿z轴方向的电流强度矢量厶的干扰。 干扰导线3的干扰电流沿y轴方向的电流强度矢量&产生的干扰磁场对所述磁 传感单元的干扰通过下列步骤去除： 参见图1和图3,由于第一磁传感单元a、第四次传感单元d位于传导检测电流导线的 两侧，且距干扰导线3的距离相等，故检测电流在第一磁传感单元a、第四磁传感单元d上产 生的磁场大小相等，方向相反（第一磁传感单元a、第三磁传感单元d检测到检测导线2传 导的电流的输出信号分别为V a、Vd)，故1=，,=%。其经过差分放大单元后，输出为2ΑΛ (Ad 为差分放大单元的差模增益）。而iy在第一磁传感单元a、第四磁传感单元d处产生的干扰 磁场大小近似相等，方向相同（第一磁传感单元a、第四磁传感单元d检测到干扰导线3传 导的电流的输出信号分别为V a' '、Vd' '），即Va，' ' =Vd' ' =V3，这两个信号经差分放大单元后， 输出近似为〇。因此第一磁传感单元a、第四磁传感单元d经差分放大单元后的输出可以体 现待检测电流的大小，并去除了干扰导线3的干扰电流沿y轴方向的电流强度矢量i,的影 响。 同理，第二磁传感单元b第三磁传感单元d经差分放大单元输出后，可以去除干 扰导线3的干扰电流沿z轴的电流强度矢量厶的干扰。 参本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗外磁干扰的方法，其特征在于：设置磁传感芯片内部由四个磁传感单元及一根检测导线组成，其中，所述四个磁传感单元呈长方形阵列排列，所述检测导线平行于所述四个磁传感单元所在平面，所述检测导线距所述各磁传感单元的距离相等；然后由各磁传感单元探测检测导线信号；与此同时，第一磁传感单元与第三磁传感单元、第二磁传感单元与第四磁传感单元、第一磁传感单元与第四磁传感单元、第二磁传感单元及第三磁传感单元检测到外磁干扰的输出，并分别作为差分放大单元的共模输入，经差分放大单元后被抑制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈全，钟政，楼永伟，汪飞，高彬，李武华，陈潼，茅晓捷，王浩军，陈荧，谢明，
申请(专利权)人：浙江巨磁智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33