【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路，涉及一种在单颗芯片上集成的多通道霍尔开关电路系统，同时，本专利技术还涉及一种适用于多通道霍尔开关的时分复用信号调理系统。
技术介绍
1、霍尔开关是霍尔传感器芯片的一种，芯片内部通常集成霍尔器件和信号调理电路，通过输出数字信号低电平0和高电平1来判断特定方向磁场的大小，具有无触点、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点。
2、霍尔器件将磁场信号转换成与磁场大小成正比的霍尔电压信号。霍尔器件包含垂直霍尔器件和水平霍尔器件，垂直霍尔器件检测与器件表面水平方向的磁场，水平霍尔器件检测与器件表面垂直方向的磁场。
3、对于精度较高的霍尔开关，其信号调理电路常包含旋转开关，放大器，滤波器或者积分器，比较器等电路。旋转开关通过与霍尔阵列和驱动电路中的旋转电流逻辑相配合，实现旋转电流时序以及斩波时序；放大器可以是普通放大器，也可以是斩波放大器，放大信号的同时也将失调电压引入了信号；滤波器或者积分器将各相电压求和，用以消除霍尔器件的失调电压以及放大器的失调电压。
4、一个霍尔器件通常只能检测一个方向的磁场，对于一些多维度方向的检测，就需要集成两个甚至多个霍尔开关。工业用三相电表中防止磁攻击就需要2个维度甚至3个维度的磁场检测。基于amr（各向异性磁阻）磁阻的角度编码器就需要芯片表面水平方向两个维度的霍尔开关用来协助判断角度象限。
5、现有技术中通常的多通道霍尔开关系统，每一个霍尔器件都需要一路信号调理电路来输出相应的磁场检测结果，如图1所示。此系统中的信号调理电路基本一致，某些应
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种适用于多通道霍尔开关的时分复用信号调理系统。对于多通道霍尔开关系统，通过增加时分复用控制功能，仅使用一路信号调理电路便可处理多个霍尔电压信号，从而节约电路面积，减小系统功耗，避免通道间的干扰。
2、为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、一种适用于多通道霍尔开关的时分复用信号调理系统，包括霍尔阵列及驱动电路，时分复用开关阵列，信号调理电路和时分复用存储及输出电路四个部分，此四部分电路按顺序依次相连，所述霍尔阵列及驱动电路产生霍尔电压信号并输出给所述时分复用开关阵列，所述时分复用开关阵列根据分时开启控制信号sel选择其中一个通道的霍尔电压信号输出给所述信号调理电路，所述信号调理电路处理霍尔电压信号并将结果输出到所述时分复用存储及输出电路，所述时分复用存储及输出电路根据所述分时开启控制信号sel将输入信号存储到相应通道的存储单元中并将更新后的结果输出，由所述分时开启控制信号sel选择需要处理的霍尔开关通道，通过增加时分复用控制功能，仅使用一路信号调理电路便可处理多个霍尔电压信号，避免通道间的干扰。
4、所述霍尔阵列及驱动电路包含n（n≥2）个通道的霍尔器件及驱动电路；根据检测磁场的方向不同，所述霍尔器件结构也不相同，包含水平霍尔器件和垂直霍尔器件两大类；所述垂直霍尔器件检测与器件表面水平方向的磁场，所述水平霍尔器件检测与器件表面垂直方向的磁场；所述驱动电路为所述霍尔器件提供电流，包含电流源驱动和电压源驱动两种方式；对于高精度霍尔开关应用，所述驱动电路中还集成了一些时序电路，与所述信号调理电路的处理时序相配合，如2相或者4相旋转电流时序，斩波时序，以提高信号处理的精度。
5、所述时分复用开关阵列受所述分时开启控制信号sel控制，通过其选择所述霍尔阵列及驱动电路某通道的输出信号输出到所述信号调理电路；所述分时开启控制信号sel时序为一组控制信号，每个控制信号与每个通道一一对应；所述分时开启控制信号sel中每个通道的开启时间为ton，且某个时刻最多只有一个通道开启；在开启时段内，选中的通道开始工作，并在结束前数据处理完毕。
6、所述信号调理电路包含电压调理电路，存储单元和比较器模块；所述电压调理电路处理霍尔阵列及驱动电路输出的霍尔电压信号，将其经过消除失调，信号放大，滤除噪声后，输出放大的、低噪声的霍尔电压信号给所述比较器；所述存储单元模块存储了各个通道的比较器阈值电压vth，根据所述分时开启控制信号sel选择相应通道的存储数据输出给所述比较器；所述比较器将所述电压调理电路和所述存储单元的输出进行比较，输出反映磁场大小的1位数字信号高电平1或者低电平0；
7、所述信号调理电路中的输入信号hall_out，是所述时分复用存储及输出电路的输出信号，表示当前时刻所有通道的输出值；所述信号调理电路可以根据所述比较器阈值的配置情况选择是否使用此信号。
8、所述信号调理电路中的所述存储单元，存储了各个通道所述比较器的阈值电压；对于不同的通道，阈值电压可以独立配置，互不相关；对于一个通道，仅设置一个阈值电压vth，作为所述比较器的参考电压，则所述比较器为常规形式，无噪声抑制能力，此时所述输入信号hall_out信号对电路无影响；对于一个通道，设置有两个阈值电压vthp和vthn，根据所述hall_out信号选择其中一个阈值作为所述比较器的参考电压，此时所述比较器即为迟滞比较器结构，其迟滞电压vhys=vthp-vthn为迟滞窗口，迟滞比较器具有一定的抗噪声能力；
9、所述信号调理电路中的所述电压调理电路可以有多种实现形式；对于精度要求较低的应用，只用斩波放大器和滤波器即可，将霍尔电压信号放大的同时，消除电路的失调电压影响，输出给下一级的所述比较器；对于精度要求较高的应用，所述电压调理电路包含旋转开关，放大器，滤波器或者积分器三个部分；所述旋转开关通过与所述霍尔阵列和驱动电路相配合，实现2相或者4相旋转电流时序以及斩波时序；所述放大器将信号放大；所述滤波器或者积分器将2相或者4相电压求和，用以消除霍尔器件的失调电压以及所述放大器的失调电压。
10、所述时分复用存储及输出电路由开关阵列和时分复用存储单元组成；所述分时开启控制信号sel通过所述开关阵列选择相应通道，将所述信号调理电路输出的1位数字信号更新到相应通道的所述时分复用存储单元中，并且输出hall_out信号；每个通道的hall_out信号与相应通道所述时分复用存储单元内的数据保持一致。
11、根据所述信号调理电路的处理方式不同，所述霍尔阵列及驱动电路中每个霍尔器件及驱动通道输出差分霍尔电压信号或者霍尔器件四个端口的电压信号；在对响应时间要求不高的应用中，为了节省功耗，所述分时开启控制信号sel选择其中一路通道的所述霍尔器件及驱动电路正常工作，其余通道的所述霍尔器件及驱动电路关闭；在响应较快的应用中，为了减小信号处理时间，所述霍尔阵列及驱动电路不受所述分时开启控制信号sel控制，所有通道的所述霍尔器件及驱动电路均开启，这样霍尔开关单通道处理时间就无需考虑霍尔电压的建立时间。
12、与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：
13、本专利技术对于多通道霍尔开关系统，通过增加本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于多通道霍尔开关的时分复用信号调理系统，其特征在于，包括霍尔阵列及驱动电路，时分复用开关阵列，信号调理电路和时分复用存储及输出电路四个部分，此四部分电路按顺序依次相连，所述霍尔阵列及驱动电路产生霍尔电压信号并输出给所述时分复用开关阵列，所述时分复用开关阵列根据分时开启控制信号sel选择其中一个通道的霍尔电压信号输出给所述信号调理电路，所述信号调理电路处理霍尔电压信号并将结果输出到所述时分复用存储及输出电路，所述时分复用存储及输出电路根据所述分时开启控制信号sel将输入信号存储到相应通道的存储单元中并将更新后的结果输出，由所述分时开启控制信号sel选择需要处理的霍尔开关通道，通过增加时分复用控制功能，仅使用一路信号调理电路便可处理多个霍尔电压信号，避免通道间的干扰。
2.根据权利要求1所述的适用于多通道霍尔开关的时分复用信号调理系统，其特征在于，所述霍尔阵列及驱动电路包含n（n≥2）个通道的霍尔器件及驱动电路；根据检测磁场的方向不同，所述霍尔器件结构也不相同，包含水平霍尔器件和垂直霍尔器件两大类；所述垂直霍尔器件检测与器件表面水平方向的磁场，所述水平霍尔器件
3.根据权利要求1所述的适用于多通道霍尔开关的时分复用信号调理系统，其特征在于，所述时分复用开关阵列受所述分时开启控制信号sel控制，通过其选择所述霍尔阵列及驱动电路某通道的输出信号输出到所述信号调理电路；所述分时开启控制信号sel时序为一组控制信号，每个控制信号与每个通道一一对应；所述分时开启控制信号sel中每个通道的开启时间为Ton，且某个时刻最多只有一个通道开启；在开启时段内，选中的通道开始工作，并在结束前数据处理完毕。
4.根据权利要求1所述的适用于多通道霍尔开关的时分复用信号调理系统，其特征在于，所述信号调理电路包含电压调理电路，存储单元和比较器模块；所述电压调理电路处理霍尔阵列及驱动电路输出的霍尔电压信号，将其经过消除失调，信号放大，滤除噪声后，输出放大的、低噪声的霍尔电压信号给所述比较器；所述存储单元模块存储了各个通道的比较器阈值电压Vth，根据所述分时开启控制信号sel选择相应通道的存储数据输出给所述比较器；所述比较器将所述电压调理电路和所述存储单元的输出进行比较，输出反映磁场大小的1位数字信号高电平1或者低电平0。
5.根据权利要求4所述的适用于多通道霍尔开关的时分复用信号调理系统，其特征在于，所述信号调理电路中的输入信号hall_out，是所述时分复用存储及输出电路的输出信号，表示当前时刻所有通道的输出值；所述信号调理电路可以根据所述比较器阈值的配置情况选择是否使用此信号。
6.根据权利要求5所述的适用于多通道霍尔开关的时分复用信号调理系统，其特征在于，所述信号调理电路中的所述存储单元，存储了各个通道所述比较器的阈值电压；对于不同的通道，阈值电压可以独立配置，互不相关；对于一个通道，仅设置一个阈值电压Vth，作为所述比较器的参考电压，则所述比较器为常规形式，无噪声抑制能力，此时所述输入信号hall_out信号对电路无影响；对于一个通道，设置有两个阈值电压Vthp和Vthn，根据所述hall_out信号选择其中一个阈值作为所述比较器的参考电压，此时所述比较器即为迟滞比较器结构，其迟滞电压Vhys=Vthp-Vthn为迟滞窗口，迟滞比较器具有一定的抗噪声能力。
7.根据权利要求4所述的适用于多通道霍尔开关的时分复用信号调理系统，其特征在于，所述信号调理电路中的所述电压调理电路可以有多种实现形式；对于精度要求较低的应用，只用斩波放大器和滤波器即可，将霍尔电压信号放大的同时，消除电路的失调电压影响，输出给下一级的所述比较器；对于精度要求较高的应用，所述电压调理电路包含旋转开关，放大器，滤波器或者积分器三个部分；所述旋转开关通过与所述霍尔阵列和驱动电路相配合，实现2相或者4相旋转电流时序以及斩波时序；所述放大器将信号放大；所述滤波器或者积分器将2相或者4相电压求和，用以消除霍尔器件的失调电压以及所述放大器的失调电压。
8.根据权利要求1所述的适用于多通道霍尔开关的时分复用信号调理系统，其特征在于，所述时分复用存储及输出电路由开关阵列和时分复用存储单元组成；所述分时开启控制信号sel通过所述开关阵列选择相应通道，将所述信号调理电路输出的1位数字信号更新到相应通道的所述时分复用存储单元中，并且输出hall_out信...
【技术特征摘要】
1.一种适用于多通道霍尔开关的时分复用信号调理系统，其特征在于，包括霍尔阵列及驱动电路，时分复用开关阵列，信号调理电路和时分复用存储及输出电路四个部分，此四部分电路按顺序依次相连，所述霍尔阵列及驱动电路产生霍尔电压信号并输出给所述时分复用开关阵列，所述时分复用开关阵列根据分时开启控制信号sel选择其中一个通道的霍尔电压信号输出给所述信号调理电路，所述信号调理电路处理霍尔电压信号并将结果输出到所述时分复用存储及输出电路，所述时分复用存储及输出电路根据所述分时开启控制信号sel将输入信号存储到相应通道的存储单元中并将更新后的结果输出，由所述分时开启控制信号sel选择需要处理的霍尔开关通道，通过增加时分复用控制功能，仅使用一路信号调理电路便可处理多个霍尔电压信号，避免通道间的干扰。
2.根据权利要求1所述的适用于多通道霍尔开关的时分复用信号调理系统，其特征在于，所述霍尔阵列及驱动电路包含n（n≥2）个通道的霍尔器件及驱动电路；根据检测磁场的方向不同，所述霍尔器件结构也不相同，包含水平霍尔器件和垂直霍尔器件两大类；所述垂直霍尔器件检测与器件表面水平方向的磁场，所述水平霍尔器件检测与器件表面垂直方向的磁场；所述驱动电路为所述霍尔器件提供电流，包含电流源驱动和电压源驱动两种方式；对于高精度霍尔开关应用，所述驱动电路中还集成了一些时序电路，与所述信号调理电路的处理时序相配合，如2相或者4相旋转电流时序，斩波时序，以提高信号处理的精度。
3.根据权利要求1所述的适用于多通道霍尔开关的时分复用信号调理系统，其特征在于，所述时分复用开关阵列受所述分时开启控制信号sel控制，通过其选择所述霍尔阵列及驱动电路某通道的输出信号输出到所述信号调理电路；所述分时开启控制信号sel时序为一组控制信号，每个控制信号与每个通道一一对应；所述分时开启控制信号sel中每个通道的开启时间为ton，且某个时刻最多只有一个通道开启；在开启时段内，选中的通道开始工作，并在结束前数据处理完毕。
4.根据权利要求1所述的适用于多通道霍尔开关的时分复用信号调理系统，其特征在于，所述信号调理电路包含电压调理电路，存储单元和比较器模块；所述电压调理电路处理霍尔阵列及驱动电路输出的霍尔电压信号，将其经过消除失调，信号放大，滤除噪声后，输出放大的、低噪声的霍尔电压信号给所述比较器；所述存储单元模块存储了各个通道的比较器阈值电压vth，根据所述分时开启控制信号sel选择相应通道的存储数据输出给所述比较器；所述比较器将所述电压调理电路和所述存储单元的输出进行比较，输出反映磁场大小的1位数字信号高电平1或者低电平0。
5.根据权利要求4所述的适用于多通道霍尔开关的时分复用信号调理系统，其特征在于，所述信号调理...
【专利技术属性】
技术研发人员：郎君，郑奇生，郑涵，
申请(专利权)人：微传智能科技常州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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