CN105408758A - 用于提供周期性双向激励电流波形的激励电路 - Google Patents

用于提供周期性双向激励电流波形的激励电路 Download PDF

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Abstract

在所描述的实例中，磁传感器激励电路(20)使用桥接电路(Q1、Q2、Q3、Q4)将周期性双向激励波形提供到磁通门磁传感器激励线圈(10a、10b、10c、10d)，所述桥接电路(Q1、Q2、Q3、Q4)连接到所述激励线圈(10a、10b、10c、10d)且具有用于切换地选择性地连接到电流镜输入晶体管(Q5)的下晶体管(Q3、Q4)以镜射由脉冲电流源(22)提供的电流，且具有用于控制脉冲上升时间及转换速率的集成滤波(R1、CP)。

Description

用于提供周期性双向激励电流波形的激励电路
技术领域
本发明大体上涉及磁传感器，且更特定来说，涉及一种用于提供周期性双向激励电流波形的激励电路。
背景技术
磁传感器用于许多应用中，例如非接触式电流感测、磁力计应用及无接触位置感测应用。磁通门传感器为通过驱动激励绕组或线圈及感测来自感测绕组或线圈的与外部场成比例的输出电压而操作的高灵敏度磁场传感器。所述磁通门传感器的激励提供正交流电流及负交流电流，且许多常规激励方案在单基频下提供正弦激励波形，其提供可预测的谐波含量。然而，正弦激励关于电力消耗为低效的，且正弦激励电路为昂贵的且难以在集成传感器中实施。常规窄脉冲模式电压激励电路相对来说更加有效，这是因为施加激励脉冲持续较短时间量以使传感器饱和，且其实施起来相对简单。然而，由电压脉冲提供的激励电流量取决于经激励的传感器线圈的供应电压及阻抗。
发明内容
在所描述的实例中，激励电路驱动磁传感器的激励线圈。第一晶体管耦合于第一电力供应节点与激励线圈的第一端之间。第二晶体管耦合于第一电力供应节点与激励线圈的第二端之间。脉冲电流源具有连接到第一电力供应节点的第一端子及交替地提供第一电流电平及第二更高电流电平的第二端子。电流镜电路包含：输入晶体管，其连接于脉冲电流源的所述第二端子与第二电力供应节点之间；第三晶体管，其连接于激励线圈的第一端与第二电力供应节点之间；以及第四晶体管，其连接于激励线圈的第二端与所述第二电力供应节点之间。控制电路操作以交替地使所述第三及第四晶体管中的一者与所述输入晶体管耦合以镜射来自脉冲电流源的第二电流电平以将周期性双向激励电流波长提供到所述激励线圈。
附图说明
图1为根据实例实施例的实例磁通门磁传感器及相关联激励电路的局部示意俯视图，所述实例磁通门磁传感器形成在集成电路的衬底上或衬底中且所述相关联激励电路具有脉冲电流源及切换电流镜电路。
图2为用于图1的激励电路的操作的波形图的图形。
图3为图1的激励电路的示意图，其中切换电流镜电路经操作以使用一个所选择的下桥接电路晶体管镜射来自脉冲电流源的电流以在第一方向上传导电流通过激励线圈。
图4为激励电路的示意图，其中所述切换电流镜电路经操作以使用另一下桥接电路晶体管镜射来自脉冲电流源的电流以在第二相反方向上传导电流通过激励线圈。
图5为具有脉冲电流源及切换电流镜电路的另一实例激励电路的局部示意俯视图。
具体实施方式
本发明因此提供磁传感器及激励电路，其中使用脉冲电流驱动激励线圈或绕组，从而有助于实现低电力消耗且摆脱电力供应电压及传感器阻抗变化的影响，通过其可减轻或克服常规激励电路的缺点。
本发明提供具有切换电流镜电路的脉冲电流源激励电路以将双向周期性激励电流波形提供到磁传感器激励线圈。虽然结合实例磁通门传感器配置展示实例激励电路，但可运用本发明的各种概念以将激励波形提供到其它形式的磁传感器。
图1展示形成在半导体衬底4上及/或半导体衬底4中的实例磁通门磁力计设备2，其包含磁通门磁传感器6、激励电路20及感测电路14。磁通门传感器6包含易受磁力影响的芯体结构8(例如其可形成在衬底4上或衬底4中)，其中激励绕组或线圈10包含缠绕在芯体8的部分的周围的激励线圈段10a、10b、10c及10d及居中定位的感测绕组12。在此实例中，使用衬底组合件4的不同层上的导电部分围绕芯体结构8的对应部分而形成绕组10及12，其中在此视图中，实线展示对应芯体结构8上方的绕组部分且虚线展示对应芯体结构8的下方的绕组部分。在不同的实施例中，可使用任意数目个激励绕组10及感测绕组12。在此实例中，易受磁力影响的芯体结构8包含将对称的芯体部分8a与8b双侧分隔的两个纵向相对的间隙8g。其中不使用间隙8g、或可提供单一间隙、或两个以上此类间隙8g可包含于芯体结构8中的其它设计是可能的。此外，在所有实施例中，芯体部分8a及8b可(但并非要求)是对称的。而且，在不同的实施例中线圈绕组可具有许多不同的变种，其通常不应影响本发明的激励电路方面，且可在不影响激励电路的情况下将额外线圈包含在磁通门传感器上。
激励电路20经由到激励线圈10的相应第一端及第二端的连接件18a及18b将AC激励信号18提供到激励绕组10。感测电路14经由到感测线圈12的端的连接件16a及16b接收传感器线圈信号16，且至少部分基于从感测绕组12接收的传感器信号16提供至少一个输出信号或值30(例如在一个实例中为电压信号)。在一种形式的操作中，激励电路20将交变激励电流波形“ie”提供到激励绕组10以交替地通过相反极性或方向上的磁性饱和及去磁驱动芯体结构8，从而在感测线圈12中感应出电感测电流流动“is”。磁通门传感器6经配置以用于感测大体上在图1中的垂直方向上的外部磁场，其中感测电路14包含适当解调电路以提供代表接近传感器6的外部磁场的量值的输出信号或值30。特定来说，当芯体结构8暴露到外部磁场(例如在图1中展示的定向上垂直向上)时，芯体结构8在与所述场对准时更容易饱和且在与所述外部场相反时较不易饱和。因此，所感应出的感测线圈电流“is”将与激励电流异相，且差异将与外部磁场的强度相关。在一个可能实施方案中，感测(接口)电路14包含提供与沿着磁通门磁传感器6的对应感测方向的经感测的磁场成比例的模拟输出电压信号30的积分器电路。此外，在某些实施例中通过来自激励电路20的控制电路26的一或多个控制信号28使感测电路14与激励电路20的操作同步。
如图1中展示，激励电路20包含脉冲电流源22，脉冲电流源22具有连接到第一电力供应电压节点VSS的上端子或第一端子，其中由来自控制电路26的电流控制信号CC操作电流源22以交替地以图1中的向下方向提供来自第二端子或下端子的第一低电流电平(其可为零)及第二更高电流电平。其它实施例是可能的，其中脉冲电流源22以交替方式提供具有可(但并非要求)为50％的对应工作周期的两种不同电流电平。脉冲电流源22可为任何适当的电路，通过所述电路(例如)使用适当的双极及/或MOS晶体管提供可靠的可重复电流波形。而且，脉冲电流源22的某些实施例可在很大程度上不受第一供应节点VSS处提供的供应电压的波动而操作。
而且，激励电路20包含桥接电路，所述桥接电路由包含上第一晶体管Q1及第二晶体管Q2的晶体管Q1到Q4形成，在此实例中上第一晶体管Q1及第二晶体管Q2为由来自控制电路26的对应栅极控制信号GC1及GC2操作的PMOS装置。在此实施例中，由控制电路26在低电压电平(例如在第二电力供应节点处或近第二电力供应节点，所述节点在图1的实例中其为电路接地节点GND)下提供控制信号GC1及GC2以接通对应晶体管Q1及Q2，且以更高电平(例如在供应电压电平VSS下或近供应电压电平VSS)提供控制信号GC1及GC2以关断晶体管Q1及Q2。
桥接电路进一步提供第一及第二分支(例如图1中的左垂直分支电路及右垂直分支电路)，其中个别分支包含耦合于电力供应节点VSS与电路接地GND之间的串联连接的上晶体管及下晶体管。如图1的实例中展示，激励电路20的第一分支包含连接于VSS与GND之间且在经由连接件18a连接到传感器激励线圈10的第一端的节点处接合到彼此的第一晶体管Q1及下NMOS晶体管Q3。类似地，第二分支电路包含与对应下NMOS晶体管Q4串联连接的PMOS晶体管Q2，其中Q2及Q4的漏极连接到彼此且经由连接件18b连接到激励线圈10的第二端。图1的实例实施例提供具有可切换的NMOS电流镜的电路，所述可切换的NMOS电流镜包含Q3到Q5及PMOS上桥晶体管Q1及Q2，其中第一电力供应节点VSS相对于第二电力供应节点GND在正电压下。其它实施例为是能的，例如在下文图5中的实例设备2a，其中第一电力供应节点为电路接地(GND)，且第二电力供应节点为正电压节点(VSS)，其中电流镜24的输入晶体管(Q5)及第三晶体管Q3及第四晶体管Q4为PMOS装置，且其中第一晶体管Q1及第二晶体管Q2为NMOS装置。
图1中的激励电路实例20进一步提供包含输入晶体管Q5的切换电流镜电路24，在此实例中，输入晶体管Q5为NMOS装置，其中漏极连接到脉冲电流源22的第二或下端子，且源极连接到电路接地GND。Q5使用下桥接电路NMOS晶体管Q3及Q4操作为可切换NMOS电流镜配置的输入晶体管以用于选择性地镜射由脉冲电流源22提供的电流。通过此选择镜射，激励电路20可操作以通过提供来自控制电路26的切换控制信号SC1到SC4连同经由相应栅极控制信号GC1及GC2操作上桥接电路晶体管Q1及Q2将双向激励电流脉冲波形提供到激励线圈10。尽管展示为被切换NMOS电流镜电路24，但可在其它实施例中使用双极及其它电流镜配置。在此实例中，电流镜电路24包含开关S1到S4，开关S1到S4经配置以选择性地将下晶体管Q3及Q4的栅极控制端子连接到电路接地GND或内部节点N1，内部节点N1通过电阻器R1耦合到电流镜输入晶体管Q5的栅极控制端子，其中控制电路26提供对应的切换控制信号SC1到SC4。可使用任何适当的类型及形式的开关S1到S4，通过开关S1到S4可控制Q3到Q4的控制端子(例如栅极)以选择性地个别地接通及关断装置Q3及Q4，且选择性地以选择方式使Q3及Q4的控制端子与Q5的控制端子耦合。
在此实例中，可由提供对应切换控制信号SC1的控制电路26闭合开关S1以将Q3的栅极电耦合到中间节点N1，且在此实例中通过任选电阻器R1电耦合到Q5的栅极控制端子。开关S2类似地提供Q4的栅极到节点N1且因此(在此实例中)通过电阻R1到Q5的栅极的可控耦合。开关S3及S4从Q3及Q4的栅极连接到电路接地GND，且分别由来自控制电路26的切换控制信号SC3及SC4操作以选择性地将对应栅极控制端子连接到电路接地GND，从而关断对应的晶体管Q3、Q4。而且，控制电路26的某些实施例提供一或多个控制信号28以使激励电流20的操作与感测电路14的操作同步。
通过此配置，提供低电力脉冲激励电路20，其中脉冲电流源22及电流镜射电路24提供受控的激励电流脉冲，在很大程度上或完全独立于电力供应电压VSS的波动及电路20所连接到的给定磁通门传感器6的电磁特性而控制所述激励电流脉冲的量值及时序。在不同的模式中由控制电路26操作激励电路20以在电力供应电压VSS下初始地将激励线圈10的端连接在一起且维持此状态持续充足的时间以保证在感应激励线圈10中流动的电流实质上被减小或完全减小到零，且其后接通上桥晶体管Q1或Q2中的一者连同相反桥接电路分支的下晶体管(Q4或Q3)，从而耦合所选择的下晶体管以在由通过脉冲电流源22提供的更高或第二电流电平设置的电平(例如与所述更高或第二电流电平成比例或相等)下经由Q5镜射电流。控制电路26此后通过将激励线圈10的两个端经由Q1及Q2连接到电力供应电压VSS且随后接通上晶体管Q1及Q2中的另一者及相反分支的下晶体管Q4或Q3来重复所述过程来以相反的方向将所镜射的电流提供到激励线圈10，且由控制电路26以周期性方式重复此过程。因此，通过此操作，激励电路20通过桥接电路Q1到Q4将周期性双向激励电流波形提供到激励线圈10，其中在某些实施例中具有交变极性的对应电流脉冲在量值及持续时间方面实质上类似于彼此且在很大程度上独立于供应电压VSS及经连接的激励线圈10及传感器6的特性。
而且，与下桥晶体管Q3及Q4的寄生栅极-源极电容CP组合的所包含的电阻器R1的电阻提供集成到激励电路20中的RC滤波器电路，其中电阻R1及电容CP的值控制通过桥接电路及激励线圈10传导的所提供的激励电流波形中的上升时间。在其它实施例中，可省略电阻R1。在其它实施例中，可提供额外电容器组件，其与任何寄生电容CP及电阻R1一起为集成滤波器电路提供所需的RC时间常数。在运用电阻器R1的实施例中，所得的RC电路R1、CP在从第一低电平转变为第二更高电流电平期间提供低通滤波器以控制由脉冲电流源22的第二(下)端子输出的电流中的增加。因为当对应开关S1或S2由控制电路26闭合时下桥接电路晶体管Q3及Q4中的所选择的一者选择性地镜射此电流，所以RC电路R1、CP操作以控制通过桥接电路提供到磁传感器激励线圈10的电流脉冲的上升时间。
而且，可在特定的实施方案中调整由R1、CP提供的滤波的供应以控制传感器输出信号电流16中的过冲，从而有助于由感测电路14进行解调。在此实例中，镜射晶体管Q3及Q4的维度及操作参数优选地匹配彼此，所以针对正电流脉冲及负电流脉冲两者对应的寄生电容CP及所得的滤波实质上是相同的。而且，在某些实施例中晶体管Q3及Q4的匹配有助于以具有实质上相同波形、振幅及持续时间(尽管具有相反极性)的相反方向将经镜射的电流脉冲供应到激励线圈10。然而，Q3及Q4的精确匹配并非为本发明的严格要求，且特定实施例可经设计以通过控制通过Q3及Q4中的所选择的一者传导的经镜射的电流之间的设计差异(例如通过使Q3及Q4与彼此稍微不同，或通过由控制电路26改变正激励半周期及负激励半周期的时序)来实现正电流脉冲与负电流脉冲之间的所需的差异。
图2展示由激励电路20在操作中提供的信号及波形的一个实例中的图形32、36、40、44、46、48、50、52、54及56。图3及4展示在激励电路20的操作循环的交替脉冲化部分期间通过激励电路20的桥接电路的电流流动方向。图2中的图形32展示在激励电路20的一个周期期间根据时间而变化的线圈电压波形34(VC)。图形36展示对应的激励线圈电流波形38，且图形40展示对应的感测线圈输出信号波形42。图形44、46及48分别展示由控制电路26提供的分别用于操作脉冲电流源22及上桥晶体管Q1及Q2的控制信号CC、GC1及GC2。此外，图形50、52、54及56展示起因于由控制电路选择性地致动切换控制信号SC1到SC4的切换电流镜电路24中的开关S1到S4的操作状态(断开或闭合)。
在图2中从时间T0到T1，脉冲电流源22将低电平电流输出(图1中的向下“ics”)提供到电流镜输入晶体管Q5，其中在某些实施例中从T0到T1的第一电流电平可为零或可为某个较小值以减缓切换电流镜电路24中的各种寄生电容的完全放电。由脉冲电流源22供应第一低电流电平及第二更高电流电平的时序可单独受控且与控制电路26的切换操作同步，或脉冲电流源22可在根据由控制电路26提供的电流控制信号CC的输出电流电平之间切换，如图2的图44中展示。在从T0到T1的此时间周期期间，控制电路26通过经由控制信号SC1到SC4(图形50、52、54及56)闭合S3及S4同时断开S1及S2来接通第一晶体管Q1及第二晶体管Q2(例如通过提供图形46及48中的低栅极控制信号GC1到GC2)且关断Q3及Q4。在特定实施例中，设置或控制T0与T1之间(及T2与T3之间)的持续时间使得通过磁传感器6的激励线圈的任何先前流动的电流耗散到零或实质上耗散到零。
在图2中的T1处，控制电路26切换脉冲电流源22以将第二更高电流电平提供到Q5(图4)，通过维持如图46中展示的低栅极控制信号GC1以将Q1转变(维持)在接通状态，且通过提高图48中的栅极控制信号GC2关断Q2。以此方式，中断激励线圈10的第二端到供应电压VSS的连接。也在T1处，控制电路26闭合S2且断开S4(图形52及56)，从而将Q4的栅极连接到节点N1且因此经由任何所包含的电阻器R1连接到电流镜输入晶体管Q5的栅极使得Q4镜射由脉冲电流源22提供的第二更高电流电平。而且，控制电路26在T1处维持S1断开且闭合S3(图形50及54)以关断Q3。因此，在此状态中，激励线圈电压VC如图32的波形34中展示般上升，且正激励电流“ie”从VSS通过Q1流动通过桥接电路晶体管Q1及Q4，经由连接件18a进入激励线圈10的第一端且经由连接件18b从激励线圈10的第二端的输出，且接着通过桥接电路的所选择镜射晶体管Q4到电路接地GND，如图3中的虚线60中展示。此导致传感器线圈输出信号“is”中的初始正电流脉冲(图形40中的波形42)，其中供应电阻器R1及所选择的电流镜晶体管Q4的寄生电容CP操作以控制正电流脉冲波形38的上升时间(举例来说，斜率)。
在时间T2处，当脉冲电流源22再次提供低第一电流电平时，控制电路26再次接通Q1及Q2以将激励线圈10的两个端连接到供应电压VSS，且通过断开S1及S2同时闭合S3及S4来关断Q3及Q4。控制电路26可经设计以提供T1与T2之间的任何所需的持续时间，优选地足以将充分的激励电流提供到线圈10来以第一方向将传感器芯体8驱动到饱和，但在正半周期或负半周期中的饱和并非本发明的严格要求。如图形32中展示，在T2之后线圈电压降低到零且可稍微下冲。因为激励线圈2为稍微感应的，所以激励电流波形38(图形36)经平稳减小，最终在T2与T3之间达到零。此外，从上升或下降的激励电流波形38的方向的改变导致传感器线圈输出信号波形42的降低(图形40)，其反转方向且在T2之后经历向下趋势，在T2之后负传感器输出电流电平在T2与T3之间再次减小为零。在各种实施例中，控制电路26可经设计以用于任何特定应用以提供T2与T3之间的持续时间，其优选地足以允许激励及传感器电流在反转极性激励在T3处开始之前达到零或接近零。而且，经由R1及CP供应集成滤波器电路提供对图形40中的传感器电流波形42的过冲及下冲的量及持续时间的设计控制。
在图2中的时间T3处，控制电路26接通(举例来说，维持)Q2以将激励线圈10的第二端经由连接件18b连接到供应电压VSS且关断Q1。此外，控制电路通过将S4维持在闭合位置中且将S2维持在断开位置中来关断Q4，且通过闭合S1及断开S3来接通Q3以使Q3的栅极通过R1与Q5的栅极耦合。在此配置中，Q3镜射由脉冲电流源22提供的第二更高电流电平。在T3与T4之间，激励电路20因此提供通过桥接电路及激励线圈10的负或相反极性电流脉冲，从而从供应电压VSS传导通过Q2，经由连接件18b进入激励线圈10的第二端且经由连接件18a从激励线圈10的第一端输出，且接着通过所选择的电流镜晶体管Q3到电路接地GND，如图4中的虚线62中展示。如图2的图形32、36及40中展示，此提供跨越激励线圈10的负电压脉冲VC(图形32)及负激励电流脉冲波形38，其中上升时间由电阻器R1及Q4的寄生电容CP控制。在T4处，控制电路26再次接通Q1及Q2以将激励线圈10的两个端连接到供应电压VSS，且通过断开S1及S2同时闭合S3及S4关断Q3及Q4，其中激励电路22提供低第一电流电平。这通过激励线路20完成单一双向激励电流波形循环，且控制电路26以周期性方式重复所述循环。
在某些实施例中，控制电路26控制T1与T2之间的时序使其实质上等于T3与T4之间的时序，但此并非为所有实施例的严格要求。此外，控制电路26可任选地将同步控制信号28提供到感测电路14，感测电路14操作以(例如)通过对图形40中的波形42进行整流或积分或通过其它适当的方式解调从感测线圈12提供的输出信号16以提供表示接近磁通门传感器6的位置的外部磁场强度(例如在图1中的垂直方向上)的输出信号或值30。
图5展示具有激励电路20的磁力计设备2a的另一实施例，其中桥接电路包含根据来自控制电路26的切换控制信号GC1及GC2操作的NMOS晶体管Q1及Q2，其连接于相应的激励线圈端与第一电力供应节点(在此实例中，其为电路接地GND)之间，其中第二电力供应节点VSS相对于电路接地处在正电压下。在此实例中，输入晶体管Q5及可选择的电流镜晶体管Q3及Q4是PMOS晶体管。此又一实施例以与上文结合图1描述的激励电路20类似的互补方式操作，其中脉冲电流源22提供在图5中指示的方向上的第一电流电平及第二更高电流电平。由切换控制信号SC1到SC4控制开关S1到S4以选择性地使Q3及Q4中的一者的栅极与输入晶体管Q5的栅极(通过任何包含的电阻R1)耦合以用于以如先前描述的交替方式选择性地镜射第二更高电流电平以将电流脉冲提供到激励线圈10，其中经启用的电流镜晶体管Q3或Q4操作为电流源以提供电流通过激励绕组10，接着通过NMOS晶体管Q1及Q2中的对应所选择的一者从激励绕组10的另一端传导电流。
所揭示的激励电路20有利地提供一种较小的易于实施的电路设计，其与正弦激励方法相比显著改进。此外，与常规电压脉冲激励技术对比，本发明的脉冲电流源、切换电流镜概念还有助于简化紧凑的设计实施方案，同时减轻或克服供应电压及感测线圈特性相关问题。此外，与感测电路14的任选同步有助于在无过度的电路复杂性的情况下解调感测线圈输出。而且，所揭示的电路20有利地运用单一脉冲电流源22的输出的选择镜射以有助于以交替方式供应实质上类似或相同的相反极性的脉冲以用于线圈10的受控激励以操作磁通门传感器6。此外，所述设计可容易地适于(例如)通过在节点N1与Q5的控制栅极之间提供电阻器R1来提供受控集成滤波器，其有利于电流脉冲上升时间及传感器输出电流过冲的特定调整。
因此，在某些实施例中，当脉冲电流源提供第一电流电平时，控制电路接通第一及第二晶体管且关断第三及第四晶体管，且接着当脉冲电流源提供第二更高电流电平时，接通第一晶体管、关断第二晶体管且使输入晶体管控制端子与第四晶体管的控制端子耦合以形成第一电流镜以传导第一极性的激励电流通过激励线圈。接着当所述脉冲电流源再次提供第一电平电流时，控制电路接通第一及第二晶体管且关断第三及第四晶体管。此后，当脉冲电流源再次提供第二电流电平时，控制电路接通第二晶体管、关断第一晶体管且使输入晶体管的控制端子与第三晶体管的控制端子耦合以形成第二电流镜以传导相反极性的激励电流通过激励线圈，且控制电路重复所述过程以将周期性双向激励电流波形提供到激励线圈。
在某些实施例中，所述控制电路操作所述脉冲电流源以交替地提供第一及第二电流电平，且还可使感测电路的操作与激励电路同步。所述激励电路的某些实施例还包含集成滤波器电路以控制被提供到所述激励线圈的所述激励电流波形的上升时间，且所述集成滤波器电路的某些实施方案包含耦合于所述输入晶体管控制端子与所述第三及第四晶体管的控制端子之间的电阻。在各种实施例中，所述激励电路包含：第一开关，其耦合于所述输入晶体管的控制端子与所述第三晶体管的所述控制端子之间；以及第二开关，其耦合于所述输入晶体管的控制端子与所述第四晶体管的所述控制端子之间，其中所述控制电路选择性地操作所述第一及第二开关以交替地使所述第三及第四晶体管中的一者与所述输入晶体管耦合以镜射来自所述脉冲电流源的所述第二电流电平以将所述周期性双向激励电流波形提供到所述激励线圈。而且，在各种实施例中，在单一集成电路上或在单一集成电路中实施所述第一及第二晶体管、所述脉冲电流源、所述电流镜电路及所述控制电路。
在进一步实例中，磁感测设备包含：具有激励线圈及感测线圈的磁通门传感器结构、感测电路及包含第一及第二晶体管、脉冲电流源、电流镜电路及控制电路的激励电路以及感测电路。所述激励电路的所述第一晶体管耦合于电力供应节点与所述激励线圈的一端之间，且所述第二晶体管耦合于所述供应节点与所述激励线圈的另一端之间。所述激励电路进一步包含：脉冲电流源，其交替地提供第一电流电平及第二更高电流电平；以及电流镜电路，其具有与所述脉冲电流源耦合的输入晶体管；以及第三及第四晶体管，其个别地耦合于所述激励线圈端中的一者与电路接地之间。而且，控制电路交替地使所述第三及第四晶体管中的一者与所述输入晶体管耦合以镜射来自所述脉冲电流源的所述第二电流电平以将周期性双向激励电流波形提供到所述激励线圈。
在更多实例中，激励电路驱动磁传感器激励线圈。所述激励电路包含脉冲电流源及桥接电路，所述桥接电路具有个别地包含耦合于供应节点与电路接地之间且在对应内部节点处接合到彼此的上晶体管及下晶体管的第一及第二分支，其中对应的内部节点各自个别地连接到磁传感器激励线圈的对应端。激励电路还包含切换电流镜电路，其具有连接于脉冲电流源的第二端子与电路接地之间的输入晶体管，连同个别地耦合于输入晶体管的控制端子与桥接电路分支的对应下晶体管的控制端子之间的第一及第二开关。激励电路进一步包含：控制电路，其操作以选择性地操作所述第一及第二开关以交替地使所述下晶体管中的一者与所述输入晶体管耦合以镜射来自所述脉冲电流源的第二电流电平以通过所述桥接电路将周期性双向激励电流波形提供到激励线圈。某些实施例包含集成滤波器电路以控制提供到所述激励线圈的激励电流波形的上升时间，例如耦合于输入晶体管控制端子与使所述第一及第二开关接合的节点之间的电阻。
在所描述的实施例中修改是可能的，且在权利要求书的范围内其它实施例是可能的。

Claims (20)

1.一种用于驱动磁传感器的激励线圈的激励电路，所述激励电路包括：
第一晶体管，其耦合于第一电力供应节点与所述激励线圈的第一端之间；
第二晶体管，其耦合于所述第一电力供应节点与所述激励线圈的第二端之间；
脉冲电流源，其具有连接到所述第一电力供应节点的第一端子及交替地提供第一电流电平及第二更高电流电平的第二端子；
电流镜电路，其包含：连接于所述脉冲电流源的所述第二端子与第二电力供应节点之间的输入晶体管；连接于所述激励线圈的所述第一端与所述第二电力供应节点之间的第三晶体管；以及连接于所述激励线圈的所述第二端与所述第二电力供应节点之间的第四晶体管；以及
控制电路，其操作以交替地使所述第三及第四晶体管中的一者与所述输入晶体管耦合以镜射来自所述脉冲电流源的所述第二电流电平以将周期性双向激励电流波形提供到所述激励线圈。
2.根据权利要求1所述的激励电路，其中所述控制电路经配置以：
(i)当所述脉冲电流源提供所述第一电流电平时，接通所述第一及第二晶体管且关断所述第三及第四晶体管；
(ii)接着当所述脉冲电流源提供所述第二更高电流电平时，接通所述第一晶体管、关断所述第二晶体管且使所述输入晶体管的控制端子与所述第四晶体管的控制端子耦合以形成第一电流镜以传导第一极性的激励电流通过所述激励线圈；
(iii)接着当所述脉冲电流源再次提供所述第一电流电平时，接通所述第一及第二晶体管且关断所述第三及第四晶体管；
(iv)接着当所述脉冲电流源再次提供所述第二更高电流电平时，接通所述第二晶体管、关断所述第一晶体管且使所述输入晶体管的所述控制端子与所述第三晶体管的控制端子耦合以形成第二电流镜以传导第二相反极性的激励电流通过所述激励线圈；以及
(v)重复(i)到(iv)以将所述周期性双向激励电流波形提供到所述激励线圈。
3.根据权利要求2所述的激励电路，其中所述控制电路操作所述脉冲电流源以交替地提供所述第一及第二电流电平。
4.根据权利要求2所述的激励电路，其包括集成滤波器电路以控制被提供到所述激励线圈的所述激励电流波形的上升时间。
5.根据权利要求4所述的激励电路，其中所述集成滤波器电路包含电阻，所述电阻耦合于所述输入晶体管的所述控制端子与所述第三及第四晶体管的所述控制端子之间。
6.根据权利要求2所述的激励电路，其中所述第二电力供应节点为电路接地，其中所述第一电力供应节点为正电压节点，其中所述第一及第二晶体管为PMOS装置，且其中所述输入晶体管及所述第三及第四晶体管为NMOS装置。
7.根据权利要求2所述的激励电路，其中所述第一电力供应节点为电路接地，其中所述第二电力供应节点为正电压节点，其中所述第一及第二晶体管为NMOS装置，且其中所述输入晶体管及所述第三及第四晶体管为PMOS装置。
8.根据权利要求2所述的激励电路，其包括：第一开关，其耦合于所述输入晶体管的所述控制端子与所述第三晶体管的所述控制端子之间；以及第二开关，其耦合于所述输入晶体管的所述控制端子与所述第四晶体管的所述控制端子之间；
其中所述控制电路选择性地操作所述第一及第二开关以交替地使所述第三及第四晶体管中的一者与所述输入晶体管耦合以镜射来自所述脉冲电流源的所述第二电流电平以将所述周期性双向激励电流波形提供到所述激励线圈。
9.根据权利要求2所述的激励电路，其包括连接于所述输入晶体管的所述控制端子与接合所述第一及第二开关的节点之间的电阻。
10.根据权利要求1所述的激励电路，其中所述控制电路操作所述脉冲电流源以交替地提供所述第一及第二电流电平。
11.根据权利要求1所述的激励电路，其包括集成滤波器电路以控制被提供到所述激励线圈的所述激励电流波形的上升时间。
12.根据权利要求11所述的激励电路，其中所述集成滤波器电路包含电阻，所述电阻耦合于所述输入晶体管的控制端子及所述第三及第四晶体管的控制端子之间。
13.根据权利要求1所述的激励电路，其包括：第一开关，其耦合于所述输入晶体管的控制端子与所述第三晶体管的控制端子之间；以及第二开关，其耦合于所述输入晶体管的所述控制端子与所述第四晶体管的控制端子之间；
其中所述控制电路选择性地操作所述第一及第二开关以交替地使所述第三及第四晶体管中的一者与所述输入晶体管耦合以镜射来自所述脉冲电流源的所述第二电流电平以将所述周期性双向激励电流波形提供到所述激励线圈。
14.根据权利要求13所述的激励电路，其包括连接于所述输入晶体管的所述控制端子与接合所述第一及第二开关的节点之间的电阻。
15.根据权利要求1所述的激励电路，其中在单一集成电路上或在单一集成电路中实施所述第一及第二晶体管、所述脉冲电流源、所述电流镜电路及所述控制电路。
16.根据权利要求1所述的激励电路，其中由所述脉冲电流源提供的所述第一电流电平为零。
17.一种磁感测设备，其包括：
磁通门传感器结构，其包含芯体结构、缠绕在所述芯体结构的至少一部分周围的至少一个激励线圈及感测线圈；
激励电路，其包含：第一晶体管，其耦合于第一电力供应节点与所述激励线圈的第一端之间；第二晶体管，其耦合于所述第一电力供应节点与所述激励线圈的第二端之间；脉冲电流源，其具有连接到所述第一电力供应节点的第一端子及交替地提供第一电流电平及第二更高电流电平的第二端子；电流镜电路，其包含连接于所述脉冲电流源的所述第二端子与第二电力供应节点之间的输入晶体管、连接于所述激励线圈的所述第一端与所述第二电力供应节点之间的第三晶体管以及连接于所述激励线圈的所述第二端与所述第二电力供应节点之间的第四晶体管；以及控制电路，其操作以交替地使第三及第四晶体管中的一者与所述输入晶体管耦合以镜射来自所述脉冲电流源的所述第二电流电平以将周期性双向激励电流波形提供到所述激励线圈；以及
感测电路，其与所述感测线圈耦合且操作以解调来自所述感测线圈的感测信号以提供指示外部磁场的输出，所述磁感测设备定位在所述外部磁场中；
其中所述控制电路使所述感测电路及所述激励电路的操作同步。
18.根据权利要求17所述的设备，其中所述控制电路经配置以：
(i)当所述脉冲电流源提供所述第一电流电平时，接通所述第一及第二晶体管且关断所述第三及第四晶体管；
(ii)接着当所述脉冲电流源提供所述第二更高电流电平时，接通所述第一晶体管、关断所述第二晶体管且使所述输入晶体管的控制端子与所述第四晶体管的控制端子耦合以形成第一电流镜以传导第一极性的激励电流通过所述激励线圈；
(iii)接着当所述脉冲电流源再次提供所述第一电流电平时，接通所述第一及第二晶体管且关断所述第三及第四晶体管；
(iv)接着当所述脉冲电流源再次提供所述第二更高电流电平时，接通所述第二晶体管、关断所述第一晶体管且使所述输入晶体管的所述控制端子与所述第三晶体管的控制端子耦合以形成第二电流镜以传导第二相反极性的激励电流通过所述激励线圈；以及
(v)重复(i)到(iv)以将所述周期性双向激励电流波形提供到所述激励线圈。
19.一种用于将周期性双向激励电流波形提供到磁传感器激励线圈的激励电路，所述激励电路包括：
脉冲电流源，其具有连接到第一供应节点的第一端子及交替地提供第一电流电平及第二更高电流电平的第二端子；
桥接电路，其具有个别地包含在所述第一供应节点与第二供应节点之间与彼此串联耦合且在对应内部节点处接合到彼此的上晶体管及下晶体管的第一及第二分支，所述对应内部节点各自个别地连接到所述激励线圈的对应端；
切换电流镜电路，其包含：输入晶体管，其连接于所述脉冲电流源的所述第二端子与所述第二供应节点之间；以及第一及第二开关，其个别地耦合于所述输入晶体管的控制端子与所述桥接电路分支的所述下晶体管中的对应一者的控制端子之间；以及
控制电路，其经配置以选择性地操作所述第一及第二开关以交替地使所述下晶体管中的一者与所述输入晶体管耦合以镜射来自所述脉冲电流源的所述第二电流电平以通过所述桥接电路将周期性双向激励电流波形提供到所述激励线圈。
20.根据权利要求19所述的激励电路，其包括集成滤波器电路以控制被提供到所述激励线圈的所述激励电流波形的上升时间。
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