CN107993332A - 磁图像传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁图像传感器。其中，该磁图像传感器包括：永磁体，用于产生磁场；至少一个感磁芯片，每个感磁芯片均位于永磁体产生的磁场内并将各自感应到的磁场转换为电信号；信号处理芯片，与至少一个感磁芯片相连接，用于接收每个感磁芯片的电信号并依次输出至少一个感磁芯片转换的电信号；信号采样保持电路，与信号处理芯片相连接，用于对信号处理芯片输出的电信号进行信号采样，并对信号处理芯片每次输出的电信号在下一次输出的电信号到来之前进行信号保持；接口模块，与信号采样保持电路相连接，用于输出信号采样保持电路输出的电信号。本发明解决了相关技术中的磁图像传感器信号输出不稳定的技术问题。

Description

磁图像传感器
技术领域
本发明涉及图像传感器领域，具体而言，涉及一种磁图像传感器。
背景技术
磁信息已经成为现代防伪的一种重要手段，在纸币、金融票据等鉴伪上磁信息被广泛使用，这就需要磁图像传感器能对磁图像信息进行准确的识别.磁图像传感器依靠其上搭载的磁感应电阻芯片来感应磁信息并在控制芯片的控制下将感应的磁信息转变的电信号输出。磁感应电信号是在控制芯片的时钟信号开关控制下逐一输出的，由于时钟开关的切换会有时间差，以及存在开关切换噪音，这就会使磁图像传感器输出信号有较小的向下波动和向上波动。磁传感器内部不同的磁感电阻芯片输出有差异，所以不同芯片的相邻输出间也会有输出差异波动，同时由于电路上的噪音掺杂在信号中也会使磁图像传感器输出产生波动。磁传感器需要对信号进行较大放大处理，经过比较大的放大后这种信号上较小的波动会被放大为很大的波动，导致信号相应稳定的输出区间减小，无法对输出信号有效采样，信号无法稳定输出。严重影响磁图像传感器检测磁图像信息，这样扫描的磁图像信息准确性大大降低。
针对相关技术中的磁图像传感器信号输出不稳定的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种磁图像传感器，以至少解决相关技术中的磁图像传感器信号输出不稳定的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种磁图像传感器，该磁图像传感器包括：永磁体，用于产生磁场；至少一个感磁芯片，每个感磁芯片均位于永磁体产生的磁场内并将各自感应到的磁场转换为电信号；信号处理芯片，与至少一个感磁芯片相连接，用于接收每个感磁芯片的电信号并依次输出至少一个感磁芯片转换的电信号；信号采样保持电路，与信号处理芯片相连接，用于对信号处理芯片输出的电信号进行信号采样，并对信号处理芯片每次输出的电信号在下一次输出的电信号到来之前进行信号保持；接口模块，与信号采样保持电路相连接，用于输出信号采样保持电路输出的电信号。
进一步地，信号处理芯片包括时钟输入端，用于接收时钟控制信号，信号处理芯片用于受时钟控制信号的触发依次输出至少一个感磁芯片转换的电信号；信号采样保持电路包括控制开关，控制开关用于受时钟控制信号的控制开启或关闭，并在开启时控制信号采样保持电路进行信号采样，在关闭时控制信号采样保持电路进行信号保持。
进一步地，信号采样保持电路还包括：第一运算放大器，第一运算放大器的输入端正极与信号处理芯片的输出端连接，第一运算放大器的输入端负极与第一运算放大器的输出端连接，第一运算放大器的输出端与控制开关的第一端连接，第一运算放大器的电源端接第一电源，第一运算放大器的接地端接地；第一电容，连接在第一运算放大器的电源端和第一运算放大器的接地端之间；保持电容，保持电容的第一端与控制开关的第二端连接，保持电容的第二端接地，其中，控制开关用于控制控制开关的第一端和控制开关的第二端之间的通断；第二运算放大器，第二运算放大器的输入端正极与保持电容的第一端连接，第二运算放大器的输入端负极与第二运算放大器的输出端连接，第二运算放大器的输出端与接口模块相连接，第二运算放大器的电源端接第二电源，第二运算放大器的接地端接地；第二电容，连接在第二运算放大器的电源端和第二运算放大器的接地端之间。
进一步地，该磁图像传感器还包括：金属板，设置在永磁体与至少一个感磁芯片之间，用于均匀永磁体产生的磁场。
进一步地，该磁图像传感器还包括：框体，永磁体和金属板安装在框体内。
进一步地，该磁图像传感器还包括：电路板，用于搭载至少一个感磁芯片、信号处理芯片和信号采样保持电路，电路板设置在框体的一侧。
进一步地，该磁图像传感器还包括：保护盖板，罩设在电路板的外侧，用于保护电路板上搭载的电路和芯片。
进一步地，框体上设置有通孔，接口模块设置在电路板上与通孔对应的位置。
进一步地，该磁图像传感器还包括：垫片，支撑在电路板与保护盖板之间，用于使电路板上搭载的电路和芯片与保护盖板之间留有空间。
进一步地，保护盖板为不锈钢盖板。
在本发明实施例中，通过永磁体，用于产生磁场；至少一个感磁芯片，每个感磁芯片均位于永磁体产生的磁场内并将各自感应到的磁场转换为电信号；信号处理芯片，与至少一个感磁芯片相连接，用于接收每个感磁芯片的电信号并依次输出至少一个感磁芯片转换的电信号；信号采样保持电路，与信号处理芯片相连接，用于对信号处理芯片输出的电信号进行信号采样，并对信号处理芯片每次输出的电信号在下一次输出的电信号到来之前进行信号保持；接口模块，与信号采样保持电路相连接，用于输出信号采样保持电路输出的电信号，解决了相关技术中的磁图像传感器信号输出不稳定的技术问题，进而实现了能够稳定磁图像传感器输出的信号的技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种可选的磁图像传感器的截面示意图；
图2是根据本发明实施例的一种可选的磁图像传感器的信号采样保持电路的示意图；
图3是根据现有技术的一种可选的磁图像传感器的信号采样波形的示意图；
图4是根据现有技术的另一种可选的磁图像传感器的信号采样波形的示意图；
图5是根据本发明实施例的一种可选的磁图像传感器的信号采样波形的示意图；
图6是根据本发明实施例的另一种可选的磁图像传感器的信号采样波形的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
本申请提供了一种磁图像传感器的实施例。
图1是根据本发明实施例的一种可选的磁图像传感器的截面示意图，如图1所示，该实施例提供的磁图像传感器包括永磁体2，至少一个感磁芯片5，信号处理芯片6，以及图1中未示出的信号采样保持电路和接口模块。
永磁体2用于产生磁场。每个感磁芯片5均位于永磁体2产生的磁场内，并将各自感应到的磁场转换为电信号。信号处理芯片6与至少一个感磁芯片5相连接，用于接收每个感磁芯片5的电信号并依次输出至少一个感磁芯片5转换的电信号。信号采样保持电路与信号处理芯片6相连接，用于对信号处理芯片6输出的电信号进行信号采样，并对信号处理芯片6每次输出的电信号在下一次输出的电信号到来之前进行信号保持。接口模块与信号采样保持电路相连接，用于输出信号采样保持电路输出的电信号。
进一步地，信号处理芯片6包括时钟输入端，用于接收时钟控制信号，信号处理芯片6用于受时钟控制信号的触发依次输出至少一个感磁芯片5转换的电信号；信号采样保持电路包括控制开关，控制开关用于受时钟控制信号的控制开启或关闭，并在开启时控制信号采样保持电路进行信号采样，在关闭时控制信号采样保持电路进行信号保持。
具体的，如图2所示，信号采样保持电路包括控制开关S1，控制开关S1接收控制信号，并根据控制信号控制开启或关闭，控制开关S1接收的控制信号为时钟控制信号。信号采样保持电路还包括第一运算放大器A1、第二运算放大器A2、第一电容C1、保持电容C2和第二电容C3。其中，第一运算放大器A1的输入端正极(+)与信号处理芯片6(图2中未示出)的输出端连接，信号处理芯片6的输出端输出信号SIG1，第一运算放大器A1的输入端负极(-)与第一运算放大器A1的输出端连接，第一运算放大器A1的输出端与控制开关S1的第一端连接，第一运算放大器A1的电源端接第一电源VDD，第一运算放大器A1的接地端接地；第一电容C1连接在第一运算放大器A1的电源端和第一运算放大器A1的接地端之间；保持电容C2的第一端与控制开关S1的第二端连接，保持电容C2的第二端接地，其中，控制开关S1用于控制控制开关S1的第一端和控制开关S1的第二端之间的通断；第二运算放大器A2的输入端正极(+)与保持电容C2的第一端连接，第二运算放大器A2的输入端负极(-)与第二运算放大器A2的输出端连接，第二运算放大器A2的输出端与接口模块相连接，第二运算放大器A2的电源端接第二电源，在该实施例中，第二电源也为VDD，第二运算放大器A2的接地端接地；第二电容C3连接在第二运算放大器A2的电源端和第二运算放大器A2的接地端之间。
图3是现有技术的一种磁图像传感器中信号处理芯片的输出信号波形示意图，CLK是时钟控制信号，SIG1是信号处理芯片的输出信号。SIG1的每一位(bit)输出在时钟信号控制下逐一输出，由于时钟开关延时差等原因信号随时钟信号输出期间前后输出bit间有输出波动，导致输出有偏差。
图4是现有技术的一种磁图像传感器中信号处理芯片的输出信号波形和经过放大之后的信号的波形，SIG1是带有输出波动的信号，SIG1经过放大后，波动信号被放大导致信号有效的采样区间缩小(如图4中采样区间1)，甚至没有稳定的采样区间(如图4中采样区间2)。
在采用本发明实施例提供的磁图像传感器之后，将SIG1通过信号采样保持电路进行保持，SIG1是磁传感器输出信号，SIG1先连接输入到信号采样保持电路的第一运算放大器A1的输入端，经过采样开关S1后输入到第二运算放大器A2的输入端，最后由第二运算放大器A2输出为SIG2，输出的信号SIG2的波形如图5所示。
其中，控制开关S1可以在时钟控制信号CLK的低电平时闭合，SIG1的电信号通过第一运算放大器A1对保持电容C2迅速充电，保持电容C2的电信号跟随SIG1电信号变化，信号被采样输出SIG2跟随SIG1变化。控制开关S1在CLK信号高电平时断开，此时SIG2的输出信号保持在控制开关S1断开时的SIG1信号，一直保持到下一个采样时段(CLK低电平)时控制开关S1闭合。
图6是SIG2被放大之后的信号，如图6所示，信号上的波动已经不存在，信号经过放大后也不会影响采样。
作为一种可选的实施方式，该磁图像传感器还包括金属板，设置在永磁体2与至少一个感磁芯片5之间，用于均匀永磁体2产生的磁场。
作为一种可选的实施方式，该磁图像传感器还包括框体，永磁体2和金属板安装在框体内。
作为一种可选的实施方式，该磁图像传感器还包括电路板，用于搭载至少一个感磁芯片5、信号处理芯片6和信号采样保持电路，电路板设置在框体的一侧。
作为一种可选的实施方式，该磁图像传感器还包括保护盖板，罩设在电路板的外侧，用于保护电路板上搭载的电路和芯片。
作为一种可选的实施方式，框体上设置有通孔，接口模块设置在电路板上与通孔对应的位置。
作为一种可选的实施方式，该磁图像传感器还包括垫片，支撑在电路板与保护盖板之间，用于使电路板上搭载的电路和芯片与保护盖板之间留有空间。
作为一种可选的实施方式，保护盖板为不锈钢盖板。
作为一种可选的实施方式，如图1所示，该实施例提供的磁图像传感器包括起支撑作用的框体1，框体内设有永磁体2，永磁体2产生一个恒定的磁场。永磁体2的上方有铁板(金属板)3，铁板3可以使永磁体2产生的不均一的磁场变得均一，铁板3的上方有电路板4，电路板4主要实现基本的电路连接及信号输出，电路板4的上面搭载感磁应电阻芯片(感磁芯片)5和信号处理芯片6，感磁芯片5在检测磁信息时会因磁信息经过感磁芯片5上方时引起的磁场的改变而改变阻值，感磁芯片5的阻值的改变会变为电压信号。信号处理芯片6将电压信号依次输出到输出端。电路板4的上面有垫片7，垫片7的上方有不锈钢保护盖板8，不锈钢保护盖板8可以保护电路板4上搭载芯片。垫片7可以将电路板4跟保护作用的不锈钢的保护盖板8紧密结合，并在磁感应电阻芯片5和信号处理芯片6上方留出一个空间，起到保护芯片作用。垫片7同时对其上方的保护盖板8起支撑作用。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种磁图像传感器，其特征在于，包括：
永磁体，用于产生磁场；
至少一个感磁芯片，每个感磁芯片均位于所述永磁体产生的磁场内并将各自感应到的磁场转换为电信号；
信号处理芯片，与所述至少一个感磁芯片相连接，用于接收每个感磁芯片的电信号并依次输出所述至少一个感磁芯片转换的电信号；
信号采样保持电路，与所述信号处理芯片相连接，用于对所述信号处理芯片输出的电信号进行信号采样，并对所述信号处理芯片每次输出的电信号在下一次输出的电信号到来之前进行信号保持；
接口模块，与所述信号采样保持电路相连接，用于输出所述信号采样保持电路输出的电信号。
2.根据权利要求1所述的磁图像传感器，其特征在于，
所述信号处理芯片包括时钟输入端，用于接收时钟控制信号，所述信号处理芯片用于受所述时钟控制信号的触发依次输出所述至少一个感磁芯片转换的电信号；
所述信号采样保持电路包括控制开关，所述控制开关用于受所述时钟控制信号的控制开启或关闭，并在开启时控制所述信号采样保持电路进行信号采样，在关闭时控制所述信号采样保持电路进行信号保持。
3.根据权利要求2所述的磁图像传感器，其特征在于，所述信号采样保持电路还包括：
第一运算放大器，所述第一运算放大器的输入端正极与所述信号处理芯片的输出端连接，所述第一运算放大器的输入端负极与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述控制开关的第一端连接，所述第一运算放大器的电源端接第一电源，所述第一运算放大器的接地端接地；
第一电容，连接在所述第一运算放大器的电源端和所述第一运算放大器的接地端之间；
保持电容，所述保持电容的第一端与所述控制开关的第二端连接，所述保持电容的第二端接地，其中，所述控制开关用于控制所述控制开关的第一端和所述控制开关的第二端之间的通断；
第二运算放大器，所述第二运算放大器的输入端正极与所述保持电容的第一端连接，所述第二运算放大器的输入端负极与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述接口模块相连接，所述第二运算放大器的电源端接第二电源，所述第二运算放大器的接地端接地；
第二电容，连接在所述第二运算放大器的电源端和所述第二运算放大器的接地端之间。
4.根据权利要求1所述的磁图像传感器，其特征在于，所述磁图像传感器还包括：
金属板，设置在所述永磁体与所述至少一个感磁芯片之间，用于均匀所述永磁体产生的磁场。
5.根据权利要求4所述的磁图像传感器，其特征在于，所述磁图像传感器还包括：
框体，所述永磁体和所述金属板安装在所述框体内。
6.根据权利要求5所述的磁图像传感器，其特征在于，所述磁图像传感器还包括：
电路板，用于搭载所述至少一个感磁芯片、所述信号处理芯片和所述信号采样保持电路，所述电路板设置在所述框体的一侧。
7.根据权利要求6所述的磁图像传感器，其特征在于，所述磁图像传感器还包括：
保护盖板，罩设在所述电路板的外侧，用于保护所述电路板上搭载的电路和芯片。
8.根据权利要求7所述的磁图像传感器，其特征在于，所述框体上设置有通孔，所述接口模块设置在所述电路板上与所述通孔对应的位置。
9.根据权利要求7所述的磁图像传感器，其特征在于，所述磁图像传感器还包括：
垫片，支撑在所述电路板与所述保护盖板之间，用于使所述电路板上搭载的电路和芯片与所述保护盖板之间留有空间。
10.根据权利要求7所述的磁图像传感器，其特征在于，所述保护盖板为不锈钢盖板。
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