一种单芯片闭环线性霍尔传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种单芯片闭环线性霍尔传感器电路，旨在解决开环线性霍尔传感器响应速度较慢问题以及改善线性霍尔传感器的灵敏度。该闭环线性霍尔传感器包括霍尔感应点(1)、前馈放大模块(2)、四层金属线圈(3)、电流转电压模块(4)。其中，霍尔感应点(1)同时接受外部磁场和线圈产生的磁场；前馈放大模块(2)将的感应电压差分放大并转换为单端信号输出；四层金属线圈(3)由芯片的金属层绕制而成线圈采用多层金属绕制；电流转电压模块(4)将输入电流转换为输出电压。本发明专利技术具有响应速度快、灵敏度高、结构简单、电路实现面积小等优点。本发明专利技术电路不受制造工艺的限制，可以广泛地应用于模拟集成电路的各种工艺中。集成电路的各种工艺中。集成电路的各种工艺中。

【技术实现步骤摘要】
一种单芯片闭环线性霍尔传感器


[0001]本专利技术涉及电路
，具体地，涉及一种单芯片闭环线性霍尔传感器。

技术介绍

[0002]线性霍尔传感器检测磁场强度，经过放大后，输出与磁场大小成比例的电压信号，一般由霍尔元件、运算放大器以及无源器件组成。霍尔传感器因其电路结构简单、成本低、面积小、精度高、灵敏度高等优点，并且其输出为与外加磁场强度成正比的模拟电压信号，被广泛应用于角度、速度、位置、力、磁场等量的测量。
[0003]图1示出了一种传统开环线性霍尔传感器的示意图。如图1所示，电路包括霍尔感应点、两个相同的电阻R1、两个相同的电阻R2、全差分运放A1、双端输入转单端输出运放A2。霍尔感应点连接电阻R1的一端，R1的另一端分别连接运放A1的同相、反相输入端；A1的同相输入端与同相输出端之间连接着电阻R2，并且A1的同相输出端连接至双端输入转单端输出运放A2的同相输入端；全差分运放A1的反相输入端与反相输出端之间连接着相同的电阻R2，并且A1的同相输出端连接至双端输入转单端输出运放A2的反相输入端。
[0004]这种传统开环线性霍尔传感器的缺点在于其响应速度相对于闭环线性霍尔传感器较慢，带宽较小，精度和灵敏度也较低。由于开环系统没有负反馈，磁场变化较大时系统的可靠性会有所降低。
[0005]因此，需要一种新型的单芯片闭环线性霍尔传感器来解决这些问题。
[0006]专利文献为CN207475524U的技术专利公开了一种基于线性霍尔传感器的可调节开关电路，包括霍尔传感器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和运算放大器，所述霍尔传感器的VDD端接入5V供电电压，所述霍尔传感器的GND端接地，所述霍尔传感器的VOUT端通过第三电阻接入运算放大器的正相输入端，所述运算放大器的反向输入端通过第二电阻接地，所述运算放大器的输出端依次通过第一电阻、第二电阻接地，所述运算放大器的输出端通过第四电阻接入到单片机中。此电路可以在频繁使用电位器的产品中使用，具有寿命长，安装方便，可靠性强的特点。但是上述方案无法实现高精度、高灵敏度等优点。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种单芯片闭环线性霍尔传感器。
[0008]根据本专利技术提供的一种单芯片闭环线性霍尔传感器，包括霍尔感应点、前馈放大模块、金属线圈以及电流转电压模块，其中：
[0009]所述霍尔感应点同时受到外部磁场和金属线圈产生磁场的影响，并感应磁场信号；
[0010]所述前馈放大模块与霍尔感应点连接，以放大霍尔感应点感应的磁场信号；
[0011]所述金属线圈的一端与前馈放大模块连接，使得金属线圈流过前馈放大模块放大器的输出电流，产生线圈磁场；
[0012]所述电流转电压模块与金属线圈的另一端连接，将金属线圈的线圈电流转化为输
出电压读取。
[0013]优选地，所述金属线圈包括多层金属线圈。
[0014]优选地，所述霍尔感应点位于金属线圈正下方，感应金属线圈产生的磁场。
[0015]优选地，所述前馈放大模块包括全差分运算放大器A1和双端输入转单端输出运算放大器A2，其中：
[0016]全差分运算放大器A1的同相输入端、反向输入端分别通过第一电阻连接至霍尔感应点；
[0017]全差分运算放大器A1的同相输出端、反向输出端分别连接双端输入转单端输出运算放大器A2的同相输出端、反向输出端；
[0018]全差分运算放大器A1的同相输入端、同相输出端之间，反相输入端、反相输出端之间分别通过第二电阻连接。
[0019]优选地，两个第一电阻相同；两个第二电阻相同。
[0020]优选地，所述电流转电压模块包括采样电阻R
M
和缓冲器Buf，其中：
[0021]采样电阻R
M
的一端连接至所述金属线圈的另一端，同时连接至所述缓冲器Buf的输入端；
[0022]采样电阻R
M
的另一端接地。
[0023]优选地，所述金属线圈采用多层金属绕制，金属层和金属层之间用金属过孔连接。
[0024]优选地，所述金属线圈上的模拟电流信号通过采样电阻R
M
转换为电压信号。
[0025]优选地，所述双端输入转单端输出运算放大器A2的输出端电连接金属线圈的一端。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0027]1、本专利技术结构合理、设计巧妙且效果明显。
[0028]2、本专利技术设计一种单芯片闭环线性霍尔传感器，可以在电路中加入负反馈，加快电路反应速度，提高灵敏度、精度，增大带宽。
[0029]3、本专利技术提高了系统稳定性和可靠性，具有结构简单、电路实现面积小等优点。
附图说明
[0030]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0031]图1为传统开环线性霍尔传感器电路图。
[0032]图2为本专利技术的系统框图。
[0033]图3为本专利技术在一个实施例中的电路原理图。
[0034]图4为本专利技术金属线圈的具体方案示意图。
[0035]图中示出：
[0036]霍尔感应点1
[0037]前馈放大模块2
[0038]四层金属线圈3
[0039]电流转电压模块4
具体实施方式
[0040]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0041]如图1至图3所示，根据本专利技术提供的一种单芯片闭环线性霍尔传感器，包括霍尔感应点1、前馈放大模块2、四层金属线圈3、电流转电压模块4，所述霍尔感应点1用于感应磁场大小的变化，外部磁场的变化和线圈磁场的变化都能被感应。所述前馈放大模块2用于放大感应的磁场变化信号。第一级放大器A1与电阻R1、R2用于差分放大，为反向比例放大器；第二级放大器A2为跨导放大器，将电压转换为电流输出到四层金属线圈3。所述四层金属线圈3位于霍尔感应点1的正上方，前馈放大模块2产生输出电流经过线圈后产生抵消外部磁场变化的反向磁场，使总磁场趋于平衡，引入负反馈。电流转电压模块4用于测量前馈放大模块2的输出电流，以得到一个与外界磁场强度成正比的输出模拟电压信号，电流流过采样电阻R
M
后经过缓冲器Buf，得到输出电压信号。
[0042]霍尔感应点1位于四层金属线圈3的正下方，因此能感应外部磁场的同时也感应线圈产生的磁场。霍尔感应点1与两个相同的电阻R1的一端相连，即与前馈放大模块2相连，将感应到的磁场信号传递给前馈放大模块(2)进行信号处理。
[0043]前馈放大模块2包括两个相同的电阻R1、两个相同的电阻R2、一个全差分运本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单芯片闭环线性霍尔传感器，其特征在于，包括霍尔感应点(1)、前馈放大模块(2)、金属线圈以及电流转电压模块(4)，其中：所述霍尔感应点(1)同时受到外部磁场和金属线圈产生磁场的影响，并感应磁场信号；所述前馈放大模块(2)与霍尔感应点(1)连接，以放大霍尔感应点(1)感应的磁场信号；所述金属线圈的一端与前馈放大模块(2)连接，使得金属线圈流过前馈放大模块(2)放大器的输出电流，产生线圈磁场；所述电流转电压模块(4)与金属线圈的另一端连接，将金属线圈的线圈电流转化为输出电压读取。2.根据权利要求1所述的单芯片闭环线性霍尔传感器，其特征在于，所述金属线圈包括多层金属线圈。3.根据权利要求1所述的单芯片闭环线性霍尔传感器，其特征在于，所述霍尔感应点(1)位于金属线圈正下方，感应金属线圈产生的磁场。4.根据权利要求1所述的单芯片闭环线性霍尔传感器，其特征在于，所述前馈放大模块(2)包括全差分运算放大器A1和双端输入转单端输出运算放大器A2，其中：全差分运算放大器A1的同相输入端、反向输入端分别通过第一电阻连接至霍尔感应点(1)；全差分运算放大器A1的同相输出端、反向输出端分别连...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡枭，张超，牛智文，
申请(专利权)人：赛卓电子科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：