一种霍尔传感器信号处理电路制造技术

本发明专利技术公开了一种霍尔传感器信号处理电路，该发明专利技术包括：霍尔感应片、AMP放大器、采样保持电路、比较器模块和输出级这五个单元，此电路通过霍尔感应片将外部磁场信号转换为电压信号，通过AMP放大器对电压信号进行放大，再配合霍尔感应片的同步斩波时钟，对放大器的放大信号进行采样保持，通过比较器控制霍尔传感器的灵敏度，输出级为开漏或开集电极输出，VOUT为最后的输出。该电路结构简单，响应速度快；通过斩波调制技术有效降低了运放直流失调电压误差；传感器的灵敏度和电源电压VDD无关，通过调整电阻的比例系数可以在很宽的供电范围内实现灵敏度的一致。

【技术实现步骤摘要】
一种霍尔传感器信号处理电路
：本专利技术涉及集成电路
，具体是涉及一种霍尔传感器信号处理电路。
技术介绍
：在各种传感技术检测磁场的应用中，霍尔传感器是最普遍和最常用到的。在一些场合中，霍尔传感器完全取代了机械接触开关。全球每年有数以亿计的霍尔传感器生产出来被使用在各种各样的应用上，比如电脑、汽车、工业控制和消费类设备等。开关型霍尔传感器可实现对被测物体的磁场变化进行检测，可将其应用于转数、转速、角度、加速度、角速度等相关物理量的测量。但是，在复杂的应用环境下或者在弱磁场中进行检测时，开关型霍尔传感器所感应到的磁强度较低所产生的电压值较小，同时会伴随较大的高频电磁噪声，使得霍尔信号处理电路对微弱的霍尔电压进行处理存在困难。因此，在有更高精度需求时，实现霍尔传感器信号处理电路的高灵敏度、强抗噪声能力显得越来越重要。图1为传统的开关型霍尔传感器，它由霍尔元件、放大器和施密特触发器等部分组成，当磁场强度超过工作点时，其输出导通，而磁滞撤销后，其输出状态保持不变，必须施加反向磁场并超过释放点才能使其关断。该电路通常采用基于时钟控制的信号处理电路抑制失调电压，电路结构相对比较复杂，整体电路延时较大，同时电源噪声会对电路中的信号产生干扰，使得微弱的霍尔电压经过霍尔信号处理电路，其输出存在误差。
技术实现思路
：针对现有技术存在的不足，本专利技术实施例的目的在于提供一种霍尔传感器信号处理电路，通过霍尔感应片将外部磁场信号转换为电压信号，通过AMP放大器对电压信号进行放大，再配合霍尔感应片的同步斩波时钟，对放大器的放大信号进行采样保持，通过比较器控制霍尔传感器的灵敏度，输出级为开漏或开集电极输出，VOUT为最后的输出。该电路结构简单，响应速度快；通过斩波调制技术有效降低了运放直流失调电压误差；传感器的灵敏度和电源电压VDD无关，通过调整电阻的比例系数可以在很宽的供电范围内实现灵敏度的一致。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种霍尔传感器信号处理电路，包括霍尔感应片、AMP放大器、采样保持电路、比较器模块、输出级；所述霍尔感应片：将外部磁场信号转换为电压信号。由于霍尔感应片会有直流偏差(DCoffset),因此采用斩波调制技术(Chopping)将直流偏差调制成交流共模信号在采样保持电路中消除。外部磁场产生的差模信号会被放大采样比较后输出；所述AMP放大器：霍尔感应片产生的霍尔电压效应信号会经放大器进行放大，放大器可以是闭环结构或开环结构，放大倍数可设置在100倍左右；所述采样保持电路：配合霍尔感应片的同步斩波时钟，对放大器的放大信号进行采样保持。在采样保持的过程中，外部磁场产生的差模信号会被保持在保持电容1C中，由霍尔感应片或前级放大器产生的直流偏差电压作为共模信号会在采样保持过程中被抵消；所述比较器模块：比较器的迟滞电压由分压电阻R1及R2阻值比例决定；所述输出级：输出级为开漏或开集电极输出；NMOS管或NPN管的栅极接比较器的输出；开漏或开集电极端接上拉电阻RL；VOUT为最后的开关信号输出。作为本专利技术进一步的方案，所述霍尔感应片连接有两个输入、两个输出，一个输入端通过开关与VDD相连，一个输入端通过开关与GND相连,一个输出端通过开关与AMP放大器的同向输入端相连，一个输出端通过开关与AMP放大器的反向输入端相连；所述AMP放大器，放大器可以是闭环结构或开环结构，可以由多级放大器级联构成，放大倍数可设置在100倍左右，AMP放大器的两个输出端分别和采样保持电路的两个输入端相连。作为本专利技术进一步的方案，所述采样保持电路包括六个开关S1、S2、S3、S4、S5、S6和三个电容C1、C2、C3，其中：所述第一开关S1、第四开关S4的控制极与AMP放大器的同向输出端相连，第二开关S2、第三开关S3的控制极与AMP放大器的反向输出端相连；第一开关S1的静触点与第五开关S5的控制极及第一电容C1的下极板相连，第二开关S2的静触点与第六开关S6的控制极及第二电容C2的上极板相连；第三开关S3的静触点与第一电容C1的上极板相连，第四开关S4的静触点与第二电容C2的下极板相连；第五开关S5的静触点与第三电容C3的上极板相连，第六开关S5的静触点与第三电容C3的上极板相连；电容C1、C2、C3的电容值比为2C:2C:1C。作为本专利技术进一步的方案，所述比较器模块包括一个迟滞比较器，四个电阻R1、R2、R3、R4及两个开关S7、S8，其中：所述迟滞比较器可由多级级联构成；所述电阻R1、R2、R3、R4相串联，并且R1的上端接VDD、R4的下端接GND；迟滞比较器的同向输入端、第三电容C3的上极板与电阻R2、R3的连线相连，迟滞比较器的反向输入端、第三电容C3的下极板与第七第八开关S7，S8的静触点相连；第七开关S7和电阻R3、R4的连线相连，第八开关S8和电阻R1、R2的连线相连。电阻R1、R4的阻值相等，电阻R2、R3的阻值相等。作为本专利技术进一步的方案，所述输出级，输出级为开漏或开集电极输出。NMOS管的栅极或NPN管的基级接比较器的输出。开漏或开集电极端接上拉电阻RL，VOUT为最后的开关信号输出；所述霍尔感应片与斩波放大电路双路连接，所述斩波放大电路与比较器电路双路连接，所述比较器电路与输出级单向连接。本专利技术提供一种霍尔传感器信号处理电路，可应用于对灵敏度、强抗噪声能力要求比较高的场合。此电路通过霍尔感应片将外部磁场信号转换为电压信号，通过AMP放大器对电压信号进行放大，再配合霍尔感应片的同步斩波时钟，对放大器的放大信号进行采样保持，通过比较器控制霍尔传感器的灵敏度，输出级为开漏或开集电极输出，VOUT为最后的输出。该电路结构简单，响应速度快；通过斩波调制技术有效降低了运放直流失调电压误差；霍尔传感器的灵敏度和供电电源VDD无关，只和比较器模块电阻R1、R2的比例系数有关，可以在很宽的供电范围内实现灵敏度的一致性。本专利技术电路结构简单，占用芯片面积小，响应速度快，响应频率只与斩波时钟频率相关，无滤波延时；通过斩波调制技术有效降低了运放直流失调电压误差，减小了直流噪声。为更清楚地阐述本专利技术的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本专利技术进行详细说明。附图说明：图1为传统的开关型霍尔传感器的电原理图；图2为本专利技术一种霍尔传感器信号处理电路的方框图；图3为本专利技术实施例中霍尔传感器信号处理电路的电原理图。具体实施方式：下面将结合附图和有关知识对本专利技术作出进一步的说明，进行清楚、完整地描述，显然，所描述的电路图应用仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。参见图2-图3所示，一种霍尔传感器信号处理电路，包括：霍尔感应片、AMP放大器、采样保持电路、比较器模块、输出级。其中，霍尔感应片：将外部磁场信号转换为电压信号。由于霍尔感应片会有直流偏差(DCoffset),因此采用斩波调制技术(Chopping)将直流偏差调制成交流共模信号在采样保持电路中消除。外部磁场产生的差模信号会被放大采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种霍尔传感器信号处理电路，其特征在于，包括霍尔感应片、AMP放大器、采样保持电路、比较器模块、输出级；/n所述霍尔感应片，将外部磁场信号转换为电压信号；/n所述AMP放大器，将电压信号进行放大；/n所述采样保持电路，对放大器的放大信号进行采样保持；/n所述比较器模块，用于控制霍尔传感器的灵敏度；/n所述输出级：输出级为开漏或开集电极输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种霍尔传感器信号处理电路，其特征在于，包括霍尔感应片、AMP放大器、采样保持电路、比较器模块、输出级；
所述霍尔感应片，将外部磁场信号转换为电压信号；
所述AMP放大器，将电压信号进行放大；
所述采样保持电路，对放大器的放大信号进行采样保持；
所述比较器模块，用于控制霍尔传感器的灵敏度；
所述输出级：输出级为开漏或开集电极输出。


2.如权利要求1的一种霍尔传感器信号处理电路，其特征在于，所述霍尔感应片采用斩波调制技术将直流偏差调制成交流共模信号在采样保持电路中消除。


3.如权利要求1的一种霍尔传感器信号处理电路，其特征在于，所述AMP放大器为闭环结构或开环结构。


4.如权利要求1的一种霍尔传感器信号处理电路，其特征在于，所述所述采样保持电路配合霍尔感应片的同步斩波时钟，对放大器的放大信号进行采样保持，在采样保持的过程中，外部磁场产生的差模信号会被保持在保持电容1C中，由霍尔感应片或AMP放大器产生的直流偏差电压作为共模信号会在采样保持过程中被抵消。


5.如权利要求1的一种霍尔传感器信号处理电路，其特征在于，所述霍尔传感器的灵敏度由分压电阻R1及R2阻值比例决定。


6.如权利要求1的一种霍尔传感器信号处理电路，其特征在于，所述霍尔感应片连接有两个输入、两个输出，一个输入端通过开关与VDD相连，一个输入端通过开关与GND相连,一个输出端通过开关与AMP放大器的同向输入端相连，一个输出端通过开关与AMP放大器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：严培青，李泽红，胡枭，
申请(专利权)人：上海传泰电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31