CN107356890A - 基准可调的可编程线性霍尔传感器芯片 - Google Patents

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张坡
曹力
王飞
郑良广
陈竹健
侯晓伟
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Abstract

本发明公开了一种基准可调的可编程线性霍尔传感器芯片，其包括霍尔盘、斩波放大器、基准电压控制电路、可调增益放大器、静态输出控制电路，霍尔盘感应磁场信号将其转化为霍尔电压信号，通过斩波放大器，消除失调，进入可调增益放大器，通过基准电压控制电路控制斩波放大器的基准电压，通过增益调整电路控制可调增益放大器的增益，通过零点调整电路控制调节静态输出控制电路的零点输出。本发明的优点在于：1、不仅可以实现内部基准的输出，而且可以允许外部基准的输入，实现静态输出电压跟随外部基准电压。2、能够实现静态输出电压的一致性，解决了由于制作工艺误差而导致的输出电压不同的问题。3、能够精确控制增益大小。

Description

基准可调的可编程线性霍尔传感器芯片
技术领域
本发明涉及可编程线性霍尔传感器芯片。
背景技术
霍尔传感器是利用半导体材料的霍尔效应进行测量磁场强度大小的一种传感器。在线性霍尔传感器芯片中，霍尔敏感头感应环境磁场强度、产生霍尔电压，然后经过放大器处理，输出与磁场强度成正比的电压信号。现有的霍尔传感器采用PCB板级分离器件实现的方案比较多，受半导体制作工艺的偏差，传感器芯片的零点输出不一致，需要外部调零电路进行调零。这样传感器输出的零点电压和放大倍数都是靠调节零点电阻和数字电位器进行调节，调节精度受限，可靠性不高。同时零点输出电压无法使用外部基准，无法实现可编程控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的上述不足而提供一种基准可调的可编程线性霍尔传感器芯片，通过基准控制电路，实现静态输出零点跟随外部基准，或者内部电压1/2VDD，满足用户使用外部基准电压的需求。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：基准可调的可编程线性霍尔传感器芯片,其包括霍尔盘、斩波放大器、基准电压控制电路、可调增益放大器、静态输出控制电路，霍尔盘感应磁场信号将其转化为霍尔电压信号，通过斩波放大器，消除失调，进入可调增益放大器，通过基准电压控制电路控制斩波放大器的基准电压，通过增益调整电路控制可调增益放大器的增益，通过零点调整电路控制调节静态输出控制电路的零点输出。
更好地，所述基准电压控制电路包括一个电压比较器，其正向输出端和内部基准电压Vref(TH)相连，其负向输出端和外部的VREF基准电压相连；一个选择器，电压比较器的输出连接选择器的控制端，选择器的输入端分别连接外部的VREF引脚和内部的共模电平VCM1，选择器的输出和缓冲器相连接；一个缓冲器，缓冲器的输出电平VCM供斩波和可调增益放大电路使用。
更好地，所述可编程零点调整电路包括开关控制逻辑和阵列电阻，阵列电阻串联，开关和电阻并联，EEPROM存储器中保存的零点电压控制字节控制开关逻辑电路，调节分压电阻比值，从而调节零点电压。
更好地，所述增益调整电路包括一个普通的差分运放电路和一个开关阵列控制，通过所述开关阵列控制差分运放电路的偏置电流I，从而控制差分运放电路的增益。
更好地，所述零点校准数据和增益调整数据通过可擦写可编程存储器存储。
更好地，所述可擦写可编程存储器为EEPROM存储器，提高了芯片的可靠性。
本发明的优点在于：1、本发明提供的基准电压控制电路，对芯片的基准输入引脚电压进行处理，选择是否需要采用外部基准，不仅可以实现内部基准的输出，而且可以允许外部基准的输入，实现静态输出电压跟随外部基准电压。2、本发明提出的零点调整电路，通过编程校准，精确控制分压电阻比值，实现静态输出电压的一致性，解决了由于制作工艺误差而导致的输出电压不同的问题。3、本发明提出的增益调整电路，通过开关整列调整偏置电流大小，能够精确控制增益大小。4、本发明的整个芯片的各个电路和部件能够集成在一个芯片上，提升了产品的市场竞争力。
附图说明
图1是本发明实施例一种基准可调的可编程线性霍尔芯片的结构示意图。
图2是本发明实施例可编程线性霍尔芯片的基准电压控制电路示意图。
图3是发明实施例可编程线性霍尔芯片的零点调整电路示意图。
图4是发明实施例可编程线性霍尔芯片的增益调整原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图、实施例对本发明进一步说明。
如图1、图2、图3和图4所示，一种基准可调的可编程线性霍尔芯片，其电路包括：包括霍尔盘、斩波放大器、基准电压控制电路、可调增益放大器、静态输出控制电路、EEPROM存储器和输出缓冲器。
如图2所示，所述基准电压控制电路包括：一个电压比较器，其正向输出端和内部基准电压Vref(TH)相连，其负向输出端和外部的VREF基准电压相连；一个选择器，电压比较器的输出连接选择器的控制端，选择器的输入端分别连接外部的VREF引脚和内部的共模电平VCM1，选择器的输出和缓冲器相连接；一个缓冲器，缓冲器的输出电平VCM供斩波和可调增益放大电路使用。
如图3所示，所述零点电压调整电路属于静态输出控制电路的一部分，其包括开关控制逻辑和阵列电阻，电阻采用串联的形式连接，开关和电阻采用并联的形式连接，零点电压控制位控制开关逻辑，调节分压电阻比值，从而调节零点电压。
如图4所示，所述增益调整电路包括：一个普通的差分运放电路和一个开关阵列控制，通过开关阵列控制差分运放电路的偏置电流Ｉ从而控制差分运放电路的增益。
具体电路分析如下：
如图2所示，当外部基准电压通过VREF引脚接入芯片后，其与比较器相连接，和内部的一个基准电压Vref(TH)比较，比较器输出一个低电平信号时，控制选择器选择外部基准电压作为静态VCM共模电平输出，此时传感器芯片的静态输出跟随外部的基准电压值。当比较器输出一个高电平信号时，控制选择器选择内部电平VCM1作为静态共模电平输出。
如图3所示，零点电压调整，通过调整开关的闭合，精确控制分压电阻比值，输出想要的电压值。
如图4所示，普通运放电路的结构如图，其增益和偏置电流I成正比例关系。通过调整偏置电流I大小即可精确控制增益AV值的大小，从而实现整个线性霍尔传感器芯片的增益编程控制。偏置电流I由开关控制阵列控制，这样通过开关控制阵列就可精确控制可调增益放大器的增益。

Claims (6)

1.基准可调的可编程线性霍尔传感器芯片, 其特征在于：其包括霍尔盘、斩波放大器、基准电压控制电路、可调增益放大器、静态输出控制电路，霍尔盘感应磁场信号将其转化为霍尔电压信号，通过斩波放大器，消除失调，进入可调增益放大器，通过基准电压控制电路控制斩波放大器的基准电压，通过增益调整电路控制可调增益放大器的增益，通过零点调整电路控制调节静态输出控制电路的零点输出。
2.根据权利要求1所述的基准可调的可编程线性霍尔传感器芯片，其特征在于：所述基准电压控制电路包括一个电压比较器，其正向输出端和内部基准电压Vref(TH)相连，其负向输出端和外部的VREF基准电压相连；一个选择器，电压比较器的输出连接选择器的控制端，选择器的输入端分别连接外部的VREF引脚和内部的共模电平VCM1，选择器的输出和缓冲器相连接；一个缓冲器，缓冲器的输出电平VCM供斩波和可调增益放大电路使用。
3.根据权利要求1或2所述的基准可调的可编程线性霍尔传感器芯片，其特征在于：所述可编程零点调整电路包括开关控制逻辑和阵列电阻，阵列电阻串联，开关和电阻并联，EEPROM存储器中保存的零点电压控制字节控制开关逻辑电路，调节分压电阻比值，从而调节零点电压。
4.根据权利要求1或2所述的基准可调的可编程线性霍尔传感器芯片，其特征在于：所述增益调整电路包括一个普通的差分运放电路和一个开关阵列控制，通过所述开关阵列控制差分运放电路的偏置电流I，从而控制差分运放电路的增益。
5.根据权利要求1或2所述的基准可调的可编程线性霍尔传感器芯片，其特征在于：所述零点校准数据和增益调整数据通过可擦写可编程存储器存储。
6.根据权利要求5所述的基准可调的可编程线性霍尔传感器芯片，其特征在于：所述可擦写可编程存储器为EEPROM存储器。
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