信号处理电路及其信号处理方法和霍尔传感电路技术

本发明专利技术提出了一种信号处理电路及其信号处理方法和霍尔传感电路。其中，信号处理电路包括霍尔信号获取电路、信号放大电路、失调消除电路和比较电路。霍尔信号获取电路用于获取至少两个霍尔信号。信号放大电路耦接霍尔信号获取电路，信号放大电路用于根据至少两个霍尔信号进行信号放大处理以获得放大信号。失调消除电路用于根据第一状态下的放大信号和第二状态下的放大信号进行运算处理从而获得失调矫正信号。比较电路耦接失调消除电路，比较电路用于根据失调矫正信号和比较阈值输出比较结果指示信号。本发明专利技术提出的一种信号处理电路及其信号处理方法和霍尔传感电路，可消除或降低信号处理电路所引入的失调影响，有效提高霍尔传感精度以及检测速度。尔传感精度以及检测速度。尔传感精度以及检测速度。

【技术实现步骤摘要】
信号处理电路及其信号处理方法和霍尔传感电路


[0001]本专利技术属于电力电子领域，涉及一种霍尔传感技术，特别涉及一种信号处理电路及其信号处理方法和霍尔传感电路。

技术介绍

[0002]通电半导体霍尔盘在垂直磁场中时，电子空穴受洛伦兹力的作用将发生偏转从而在垂直于电流方向产生电势差，电势差对电子空穴产生与洛伦兹力相反方向的电场力，两种力平衡时电势差稳定，所产生的电势差就是霍尔电压。
[0003]以霍尔效应为基础的霍尔传感器已发展成一个品种多样的磁传感器家族，被越来越多地用于消费、工业控制、汽车等各个领域。霍尔开关即是其中的一种应用，利用通电的集成霍尔薄片检测外部磁场，将磁场的变化参量转变为数字电压的形式输出，使之具备开关的功能。例如，霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的，当磁感应强度B的值达到一定程度(如B1)时，霍尔开关内部的触发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。霍尔开关的一大重要应用就是无刷直流电机，利用霍尔开关给出电机的换相信号从而使得定子产生的磁场在转子上产生正的扭矩，从而推动电机旋转。电机的工作需要逆变器把电能转换成动能，一般用来能量转换的器件是通过功率开关实现的。功率开关的开关状态改变会在集成的霍尔信号处理上产生很大的干扰，从而导致开关误动作。
[0004]如图1所示，为现有技术的一种霍尔传感电路，其包括稳压电路、霍尔薄片、电压放大器、迟滞比较器、输出锁存电路和时钟信号与逻辑控制电路。现有的技术采用旋转电流技术来减轻霍尔器件的非理想性引起的失调，旋转电流技术即控制施加于霍尔效应器件的电流及由此产生的霍尔电压在两对连接头之间旋转切换或轮回切换。CMOS霍尔传感器中霍尔器件本身的失调来源于参杂浓度的不均匀、衬底材料的各向异性、光刻的非对称性。一般CMOS工艺中霍尔有效信号为0.1mV～1mV量级，而霍尔失调在1mV～10mV。霍尔信号处理电路也有失调，表现在运放和比较器的输入失调(一般输入失调在1mV～10mV)、电容的漏电、电源线和地线上其他模块的噪声干扰，例如电机驱动芯片上功率开关管的开关瞬间干扰耦合。因此，霍尔传感器信号处理电路精度的提高需要从减少霍尔元件的失调及后续霍尔信号处理电路的失调，以及提高抗共模噪声干扰入手。
[0005]有鉴于此，需要提供一种新的结构或控制方法，用于解决上述至少部分问题。

技术实现思路

[0006]为了解决上述至少部分问题，本专利技术提出了一种信号处理电路及其信号处理方法和霍尔传感电路。
[0007]本专利技术的一实施例公开了一种信号处理电路，信号处理电路包括：
[0008]霍尔信号获取电路，用于获取至少两个霍尔信号；
[0009]信号放大电路，其输入端耦接霍尔信号获取电路，用于根据至少两个霍尔信号进行信号放大处理以获得放大信号；
[0010]失调消除电路，其输入端耦接信号放大电路的输出端，用于根据第一状态下的放大信号和第二状态下的放大信号进行运算处理从而获得失调矫正信号；以及
[0011]比较电路，其输入端耦接失调消除电路的输出端，用于根据失调矫正信号和比较阈值输出比较结果指示信号。
[0012]作为本专利技术的一实施方式，放大信号包括第一放大信号和第二放大信号，所述信号放大电路包括：
[0013]第一放大电路，其输入端耦接霍尔信号获取电路的输出端，用于根据第一霍尔信号生成第一放大信号；以及
[0014]第二放大电路，其输入端耦接霍尔信号获取电路的输出端，用于根据第二霍尔信号生成第二放大信号。
[0015]作为本专利技术的一实施方式，失调消除电路包括：
[0016]第三放大电路，包括第三放大器，其输出端输出第三放大信号；以及
[0017]开关切换电路，其输入端分别耦接第一放大电路和第二放大电路，用于将第一放大信号和第二放大信号分别输送至第三放大器的同相输入端和反相输入端。
[0018]作为本专利技术的一实施方式，失调消除电路还包括：
[0019]信号叠加电路，其输入端耦接第三放大电路的输出端，用于根据第一状态下的第三放大信号和第二状态下的第三放大信号进行运算处理从而获得失调矫正信号。
[0020]作为本专利技术的一实施方式，信号叠加电路用于将第一状态下的第三放大信号叠加上取反后的第二状态下的第三放大信号，从而获得失调矫正信号。
[0021]作为本专利技术的一实施方式，比较电路包括：
[0022]第四放大电路，其第一输入端耦接失调消除电路的第一输出端，其第二输入端耦接失调消除电路的第二输出端；
[0023]锁存比较电路，其第一输入端耦接第四放大电路的第二输出端，其第二输入端耦接第四放大电路的第一输出端，其锁存控制端耦接第七开关信号，其输出端输出比较结果指示信号；
[0024]第五四开关，其耦接于第四放大电路的第一输入端和第二输出端之间；以及
[0025]第六四开关，其耦接于第四放大电路的第二输入端和第一输出端之间。
[0026]作为本专利技术的一实施方式，霍尔信号获取电路包括至少两个霍尔元件；其中，第一霍尔元件输出的霍尔信号的方向与第二霍尔元件输出的霍尔信号的方向相反。
[0027]作为本专利技术的一实施方式，霍尔信号获取电路包括四个霍尔元件；其中，第一霍尔元件输出的霍尔信号的方向与第三霍尔元件输出的霍尔信号的方向相同，并与第二霍尔元件和第四霍尔元件分别输出的霍尔信号的方向相反。
[0028]作为本专利技术的一实施方式，第一放大电路的第一同相输入端和第一反相输入端分别耦接第一霍尔元件的第一输出端和第二输出端；以及第二放大电路的第一同相输入端和第一反相输入端分别耦接第二霍尔元件的第一输出端和第二输出端。
[0029]作为本专利技术的一实施方式，开关切换电路包括：
[0030]第一一开关，其第一端耦接第一放大电路的输出端；
[0031]第一二开关，其第一端耦接第二放大电路的输出端；
[0032]第一三开关，其第一端分别耦接第一一开关的第二端和第一二开关的第二端；
[0033]第二一开关，其第一端耦接第二放大电路的输出端；
[0034]第二二开关，其第一端耦接第一放大电路的输出端；
[0035]第二三开关，其第一端分别耦接第二一开关的第二端和第二二开关的第二端；
[0036]第一五开关，其第一端耦接第一三开关的第二端；
[0037]第二五开关，其第一端耦接第一五开关的第二端，其第二端耦接第二三开关的第二端；
[0038]第一一电容，其第一端耦接第一三开关的第二端；
[0039]第二一电容，其第一端耦接第二三开关的第二端；
[0040]第三三开关，其第一端耦接第一一电容的第二端；
[0041]第四三开关，其第一端耦接第三三开关的第二端，其第二端耦接第二一电容的第二端；
[0042]第三五开关，其第一端耦接第一一电容的第二端；以及
[0043]第四五开关，其第一端耦接第二一电容的第二端。
[0044]作为本专利技术的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种信号处理电路，其特征在于，所述信号处理电路包括：霍尔信号获取电路，用于获取至少两个霍尔信号；信号放大电路，其输入端耦接霍尔信号获取电路，用于根据至少两个霍尔信号进行信号放大处理以获得放大信号；失调消除电路，其输入端耦接信号放大电路的输出端，用于根据第一状态下的放大信号和第二状态下的放大信号进行运算处理从而获得失调矫正信号；以及比较电路，其输入端耦接失调消除电路的输出端，用于根据失调矫正信号和比较阈值输出比较结果指示信号。2.如权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述放大信号包括第一放大信号和第二放大信号，所述信号放大电路包括：第一放大电路，其输入端耦接霍尔信号获取电路的输出端，用于根据第一霍尔信号生成第一放大信号；以及第二放大电路，其输入端耦接霍尔信号获取电路的输出端，用于根据第二霍尔信号生成第二放大信号。3.如权利要求2所述的信号处理电路，其特征在于，所述失调消除电路包括：第三放大电路，包括第三放大器，其输出端输出第三放大信号；以及开关切换电路，其输入端分别耦接第一放大电路和第二放大电路，用于将第一放大信号和第二放大信号分别输送至第三放大器的同相输入端和反相输入端。4.如权利要求3所述的信号处理电路，其特征在于，所述失调消除电路还包括：信号叠加电路，其输入端耦接第三放大电路的输出端，用于根据第一状态下的第三放大信号和第二状态下的第三放大信号进行运算处理从而获得失调矫正信号。5.如权利要求4所述的信号处理电路，其特征在于，所述信号叠加电路用于将第一状态下的第三放大信号叠加上取反后的第二状态下的第三放大信号，从而获得失调矫正信号。6.如权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述比较电路包括：第四放大电路，其第一输入端耦接失调消除电路的第一输出端，其第二输入端耦接失调消除电路的第二输出端；锁存比较电路，其第一输入端耦接第四放大电路的第二输出端，其第二输入端耦接第四放大电路的第一输出端，其锁存控制端耦接第七开关信号，其输出端输出比较结果指示信号；第五四开关，其耦接于第四放大电路的第一输入端和第二输出端之间；以及第六四开关，其耦接于第四放大电路的第二输入端和第一输出端之间。7.如权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述霍尔信号获取电路包括至少两个霍尔元件；其中，第一霍尔元件输出的霍尔信号的方向与第二霍尔元件输出的霍尔信号的方向相反。8.如权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述霍尔信号获取电路包括四个霍尔元件；其中，第一霍尔元件输出的霍尔信号的方向与第三霍尔元件输出的霍尔信号的方向相同，并与第二霍尔元件和第四霍尔元件分别输出的霍尔信号的方向相反。9.如权利要求2所述的信号处理电路，其特征在于，第一放大电路的第一同相输入端和第一反相输入端分别耦接第一霍尔元件的第一输
出端和第二输出端；以及，第二放大电路的第一同相输入端和第一反相输入端分别耦接第二霍尔元件的第一输出端和第二输出端。10.如权利要求3所述的信号处理电路，其特征在于，开关切换电路包括：第一一开关，其第一端耦接第一放大电路的输出端；第一二开关，其第一端耦接第二放大电路的输出端；第一三开关，其第一端分别耦接第一一开关的第二端和第一二开关的第二端；第二一开关，其第一端耦接第二放大电路的输出端；第二二开关，其第一端耦接第一放大电路的输出端；第二三开关，其第一端分别耦接第二一开关的第二端和第二二开关的第二端；第一五开关，其第一端耦接第一三开关的第二端；第二五开关，其第一端耦接第一五开关的第二端，其第二端耦接第二三开关的第二端；第一一电容，其第一端耦接第一三开关的第二端；第二一电容，其第一端耦接第二三开关的第二端；第三三开关，其第一端耦接第一一电容的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：许超群，林官秋，叶俊，蔡坤明，
申请(专利权)人：深圳市必易微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：