CN109506681B

CN109506681B - 基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构

Info

Publication number: CN109506681B
Application number: CN201811600198.1A
Authority: CN
Inventors: 欧阳忠明; 田剑彪
Original assignee: SHAOXING DEVECHIP MICROELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: SHAOXING DEVECHIP MICROELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2021-05-11
Anticipated expiration: 2038-12-26
Also published as: CN109506681A

Abstract

本发明涉及一种基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构，包括硅霍尔元件阵列(100)，包括5个硅霍尔元件阵列；模式选择模块(200)，用于选择正常工作模式和定位校准模式；模拟前端模块(300)，用于检测和放大所述霍尔元件阵列产生的霍尔电压信号，同时把前端失调电压降到最低；模数转换模块(400)，用于把各个通道的模拟霍尔电压信号转为数字信号；解调算法模块(500)，用于计算和解调角度输出和进行应用端的安装定位校准。采用了该芯片结构，通过五霍尔阵列，结合内嵌的数字解调算法和定位校准算法，使最终探测和解调出来的角速度信号达到相对高的精度，同时方便了应用端的电机安装定位校准，从而提高了系统自动控制领域应用的电机控制精度。

Description

基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构

技术领域

本发明涉及传感器领域，尤其涉及硅霍尔磁编码器芯片领域，具体是指一种基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构。

背景技术

编码器应用领域十分广阔，是进行位置检测和控制的重要设备。编码器技术主要有旋转变压器，光电编码器，磁敏电阻电阻式编码器，以及集成霍尔磁编码器。旋转编码器体积大，精度低；光电编码器虽然精度高，体积小，但是抗震动，抗冲击能力都很差，也不能在有尘埃的环境下工作；而磁敏电阻式编码器制造工艺相对复杂，生产成本较高；而随着工业自动化程度的日益提高，应用端对编码器的精度、成本和小型化要求都越来越高，集成霍尔磁编码器有上述所有优点。

霍尔磁编码器的原理如图1所示，应用端包含一个圆形的永磁铁，永磁铁的北极和南极如图按照圆形的直径成对称分布。霍尔元件Hx安装位于XY水平面上，永磁铁置于霍尔元件Hx正上方，并保持一定距离。当永磁铁围绕Z周作匀速旋转时，霍尔元件Hx因为磁场的变化产生周期变化的霍尔电压。当霍尔元件为一个水平硅霍尔元件时，它用来检测永磁体产生磁场的垂直分量。永磁体的转动引起磁场垂直分量的变化，转动不同位置，对应不同的霍尔电压输出，其输出霍尔电压Vx可以表示为：

Vx＝Asina；

其中A是最大幅度，他与永磁体磁场强度和永磁体与霍尔元件的安装位置有关。a为表征永磁体转动位置的相对角度。通过解a可以得出永磁体转动的角度，达到电机控制的目的。

现有的集成霍尔磁编码器及其实现方案从包含的霍尔数目以及形状来分，主要包括含有90度分布的双霍尔器件，正方形分布的四霍尔器件，六边形分布的六霍尔器件，以及环状分布的垂直霍尔器件。不同的霍尔个数和排列方式对应不同的接口电路和角度解调算法。对于双霍尔器件来说，温漂特性和抗干扰能力都很差。六霍尔器件需要比较复杂的电路处理和算法。而环状分布的垂直霍尔在硅工艺上存在灵敏度偏低的问题。四霍尔器件有抗干扰能力强，温度特性好等特点，但对客户端的安装校准有一定的要求。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种精度高、生产成本低、制作工艺简单的基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构。

为了实现上述目的，本发明的基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构如下：

该基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构，其主要特点是，所述的芯片包括：

硅霍尔元件阵列，包括第一硅霍尔元件、第二硅霍尔元件、第三硅霍尔元件、第四硅霍尔元件、第五硅霍尔元件，其中，所述的第二硅霍尔元件、第三硅霍尔元件、第四硅霍尔元件、第五硅霍尔元件呈正方形对称分布，所述的第一硅霍尔元件位于正方形中间；

模式选择模块，与所述的硅霍尔元件阵列相连接，用于选择正常工作模式和定位校准模式；

模拟前端模块，与所述的模式选择模块相连接，用于检测和放大所述霍尔元件阵列产生的霍尔电压信号，同时把前端失调电压降到最低；

模数转换模块，与所述的模拟前端模块相连接，用于把各个通道的模拟霍尔电压信号转为数字信号；

解调算法模块，与所述的模数转换模块相连接，用于计算和解调角度输出和进行应用端的安装定位校准。

较佳地，所述的第二硅霍尔元件、第三硅霍尔元件、第四硅霍尔元件和第五硅霍尔元件处于正常工作模式，第一硅霍尔元件处于校准模式。

较佳地，所述的解调算法模块包括：

第一数学运算模块，与所述的模数转换模块相连接，用于对模数转换的输出信号进行加减乘除运算；

第二数学运算模块，与所述的模数转换模块相连接，用于对模数转换的输出信号进行加减乘除运算；

第四数学运算模块，与所述的模数转换模块相连接，用于对模数转换的输出信号进行加减乘除运算。

较佳地，所述的解调算法模块还包括第一反正切函数计算模块，与所述的第一数学运算模块相连接，用于对所述的第一数学运算模块的信号进行反正切运算得到反正切运算的角度a1。

较佳地，所述的得到反正切运算的角度a1，具体为：

根据以下公式得到反正切运算的角度a1：

其中，A1、A2、A3、A4均为正弦波的最大幅度，与永磁体磁场强度和永磁体与霍尔元件的安装位置有关，a为表征永磁体转动位置的相对角度。

较佳地，所述的解调算法模块还包括第二反正切函数计算模块，与所述的第二数学运算模块相连接，用于对所述的第二数学运算模块的信号进行反正切运算，得到反正切运算的角度a2。

较佳地，所述的得到反正切运算的角度a2，具体为：

根据以下公式得到反正切运算的角度a2：

较佳地，所述的解调算法模块还包括第三数学运算模块，与所述的第一反正切函数计算模块和第二反正切函数计算模块相连接，用于对所述ATAN1和ATAN2的输出进行数学运算。

较佳地，所述的解调算法模块还包括幅度检测模块，与所述的第四数学运算模块相连接，用于检测幅度的最大值。

较佳地，所述的解调算法模块还包括数据选择模块，与所述的第三数学运算模块和幅度检测模块相连接，用于选择最终的输出信号。

较佳地，所述的输出信号为所述的第三数学运算模块的输出A0和所述的幅度检测模块的输出A3。

采用了本发明的基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构，结合定位校准算法和角度解调算法，大大提高了磁编码器的精度。通过五霍尔阵列，结合内嵌的数字解调算法和定位校准算法，使最终探测和解调出来的角速度信号达到相对高的精度，同时方便了应用端的电机安装定位校准，从而提高了系统自动控制领域应用的电机控制精度。随着工业自动化程度的日益提高，具有兼顾编码器的精度、成本和小型化的要求的所有优点。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图

图2为本发明的基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构的硅霍尔元件阵列的示意图。

图3为本发明的基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构的结构示意图。

图4为本发明的基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构的实施例的增益误差和相位差示意图。

图5为本发明的基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构的结构示意简图。

附图标记：

100 硅霍尔元件阵列

200 模式选择模块

300 模拟前端模块

400 模数转换模块

500 解调算法模块

H0 第一硅霍尔元件

H1 第二硅霍尔元件

H2 第三硅霍尔元件

H3 第四硅霍尔元件

H4 第五硅霍尔元件

MATH1 第一数学运算模块

MATH2 第二数学运算模块

MATH3 第三数学运算模块

MATH4 第四数学运算模块

ATAN1 第一反正切函数计算模块

ATAN2 第二反正切函数计算模块

MUX 数据选择模块

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

该基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构，其中，所述的芯片包括：

硅霍尔元件阵列100，包括第一硅霍尔元件H0、第二硅霍尔元件H1、第三硅霍尔元件H2、第四硅霍尔元件H3、第五硅霍尔元件H4，其中，所述的第二硅霍尔元件H1、第三硅霍尔元件H2、第四硅霍尔元件H3、第五硅霍尔元件H4呈正方形对称分布，所述的第一硅霍尔元件H0位于正方形中间；

模式选择模块200，与所述的硅霍尔元件阵列100相连接，用于选择正常工作模式和定位校准模式；

模拟前端模块300，与所述的模式选择模块200相连接，用于检测和放大所述霍尔元件阵列产生的霍尔电压信号，同时把前端失调电压降到最低；

模数转换模块400，与所述的模拟前端模块300相连接，用于把各个通道的模拟霍尔电压信号转为数字信号；

解调算法模块500，与所述的模数转换模块400相连接，用于计算和解调角度输出和进行应用端的安装定位校准。

作为本发明的优选实施方式，所述的第二硅霍尔元件H1、第三硅霍尔元件H2、第四硅霍尔元件H3和第五硅霍尔元件H4处于正常工作模式，第一硅霍尔元件H0处于校准模式。

作为本发明的优选实施方式，所述的解调算法模块500包括：

第一数学运算模块MATH1，与所述的模数转换模块400相连接，用于对模数转换的输出信号进行加减乘除运算；

第二数学运算模块MATH2，与所述的模数转换模块400相连接，用于对模数转换的输出信号进行加减乘除运算；

第四数学运算模块MATH4，与所述的模数转换模块400相连接，用于对模数转换的输出信号进行加减乘除运算。

作为本发明的优选实施方式，所述的解调算法模块500还包括第一反正切函数计算模块ATAN1，与所述的第一数学运算模块MATH1相连接，用于对所述的第一数学运算模块MATH1的信号进行反正切运算得到反正切运算的角度a1。

作为本发明的优选实施方式，所述的得到反正切运算的角度a1，具体为：

根据以下公式得到反正切运算的角度a1：

作为本发明的优选实施方式，所述的解调算法模块500还包括第二反正切函数计算模块ATAN2，与所述的第二数学运算模块MATH2相连接，用于对所述的第二数学运算模块MATH2的信号进行反正切运算，得到反正切运算的角度a2。

作为本发明的优选实施方式，所述的得到反正切运算的角度a2，具体为：

根据以下公式得到反正切运算的角度a2：

作为本发明的优选实施方式，所述的解调算法模块500还包括第三数学运算模块MATH3，与所述的第一反正切函数计算模块ATAN1和第二反正切函数计算模块ATAN2相连接，用于对所述ATAN1和ATAN2的输出进行数学运算。

作为本发明的优选实施方式，所述的解调算法模块500还包括幅度检测模块，与所述的第四数学运算模块MATH4相连接，用于检测幅度的最大值。

作为本发明的优选实施方式，所述的解调算法模块500还包括数据选择模块MUX，与所述的第三数学运算模块MATH3和幅度检测模块相连接，用于选择最终的输出信号。

作为本发明的优选实施方式，所述的输出信号为所述的第三数学运算模块MATH3的输出A0和所述的幅度检测模块的输出A3。

本发明的具体实施方式中，公开了一种基于传统硅工艺的霍尔效应的磁编码器芯片及其解调和定位校准算法。本发明的霍尔传感阵列包含五个霍尔元件。其中四个硅霍尔元件H1、H2、H3、H4成正方形排列，分别位于正方形的四个角，各个方向都成对称分布。第五个硅霍尔元件H0位于正方形的中间。本发明包含两个工作模式，分别是正常工作模式和校准测试模式。正常工作模式时，四路相同设计但独立工作的模拟前端电路(AFE1、AFE2、AFE3、AFE4)分别检测四个霍尔元件H1、H2、H3、H4的霍尔信号。四个模数转换模块把四路模拟前端信号量化为数字信号，四路数字信号经过解调算法模块后产生最终的角度信号。校准测试模式下，第五个霍尔元件同时接入四个模拟前端电路，同时四个模拟前端电路与另外四个霍尔元件断开，此时的数字输出通过解调算法模块里面的校准算法帮助应用端进行电机装配的定位校准。本发明结结合定位校准算法和角度解调算法，大大提高了磁编码器的精度。

有鉴于此，本发明提供了一种基于硅霍尔的磁编码器芯片的实现，通过五霍尔阵列，结合内嵌的数字解调算法和定位校准算法，使最终探测和解调出来的角速度信号达到相对高的精度，同时方便了应用端的电机安装定位校准，从而提高了系统自动控制领域应用的电机控制精度。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于硅霍尔效应的磁编码器芯片，所述硅霍尔包括五个硅霍尔元件阵列H0、H1、H2、H3、H4、H5。其中H1～H4按照正方形对称分布，分别位于正方形的四个角。H0位于正方形中间。

硅霍尔元件阵列相连的是模式选择模块200。所述模式选择模块用来选择正常工作模式和定位校准模式。

模式选择模块相连的是模拟前端模块300，所述模拟前端模块用来检测和放大所述霍尔元件阵列产生的霍尔电压信号，同时把前端失调电压降到最低。

模拟前端模块相连的是模数转换模块(A/D)400，所述模数转换模块用来把各个通道的模拟霍尔电压信号转为数字信号。

模数转换模块相连的是解调算法模块500，所述解调算法模块用来计算和解调角度输出和进行应用端的安装定位校准。

所述解调算法模块500包括：

输入端模数转换模块相连的第一数学运算模块MATH1、第二数学运算模块MATH2、第四数学运算模块MATH4。所述三个数学运算模块(MATH1、MATH2、MATH4)用来对模数转换的四个输出信号D1、D2、D3、D4进行加减乘除运算。

第一数学运算模块MATH1相连的是第一反正切函数计算模块ATAN1，所述第一反正切函数计算模块ATAN1用来对所述第一数学运算模块MATH1的信号进行反正切运算。

第二数学运算模块MATH2相连的是第二反正切函数计算模块ATAN2，所述第二反正切函数计算模块ATAN2用来对所述第二数学运算模块MATH2的信号进行反正切运算。

第一反正切函数计算模块ATAN1和所述第二反正切函数计算模块ATAN2相连的是第三数学运算模块MATH3，所述第三数学运算模块MATH3用来对所述第一反正切函数计算模块ATAN1和第二反正切函数计算模块ATAN2的输出A1、A2进行数学运算。

第四数学运算模块MATH4相连的是幅度检测模块(AMP DET)，所述幅度检测模块用来检测幅度的最大值。

以及第三数学运算模块MATH3和所述幅度检测模块相连的数据选择模块MUX，所述数据选择模块MUX用来选择所述第三数学运算模块MATH3的输出A0和所述幅度检测模块的输出A3作为最终的输出。

正如背景技术所述，现有硅霍尔磁编码器都包含一组硅霍尔阵列，一个前端模拟模块，和数字解调算法。其中硅霍尔阵列用来产生霍尔电压信号，模拟前端模块用来检测和放大霍尔电压信号，数字解调算法进行角度计算和解调。霍尔元件阵列根据个数不同，对应不同的解调算法。其中对称分布的如四个霍尔元件的阵列对外界磁场和温度变化的抗干扰能力相对较强。但普通硅工艺本身存在工艺的变化，误差，不匹配等问题，即使对称分布的霍尔元件也存在不匹配，前端模拟电路模块和后续电路的通道与通道之间也存在不匹配。这些非理想条件会使解调出来的信号不但精度会变差，而且对应不同角度位置的误差变化也很大。同时，在应用端，与电机安装在一起的磁铁也会存在安装对不准问题。以上所有情况都会降低磁编码的精度，从而影响系统应用中电机控制的精度。

基于此，本申请实施例提供了一种硅霍尔磁编码器芯片的实现方案，为应用端电机安装定位校准提供了一个方法。同时芯片内嵌的角度解调算法使最后的角度输出对硅工艺带来的霍尔元件不匹配以及电路通道的不匹配不再敏感。五霍尔元件的方案结合定位校准算法和角度解调算法保证了角度输出的准确性，改善了磁编码器精度，方便了应用端定位安装调试。具体结合图2和图3，对本申请实施例提供的技术方案进行详细描述。

如图2所示，相比于图1，永磁体仍旧安装在霍尔芯片上方，不同的是，霍尔元件从1个增加到5个。H1～H4成正方形对称排列，正方形位于圆形永磁体的正下方，共中心点。第五个霍尔元件位于中心点正中间。按照前面所述，当永磁体围绕Z轴旋转时，H1、H2、H3、H4都会检测到永磁体磁场的垂直分量，从而分别会产生霍尔电压Vx1、Vx2、Vx3、Vx4如下表达式所示。

Vx1＝A1×sina

Vx2＝A2×sin(a+90)

Vx3＝A3×sin(a+180)

Vx4＝A4×sin(a+270)

而霍尔元件H5，当位于圆形永磁铁的正中心下方时，检测到的磁场垂直分量应该为0，即Vx5＝0。

基于此理论，所述基于硅霍尔的磁编码器芯片包括正常工作模式和校准模式。

参考图3所示，所述硅霍尔包括五个硅霍尔元件阵列H0、H1、H2、H3、H4。其中H1～H4按照正方形对称分布，分别位于正方形的四个角。H0位于正方形中间。其中四个霍尔元件H1～H4作为正常工作模式的角度检测元件。中间一个霍尔元件H0作为校准模式的角度检测元件。

所述正常工作模式时，通过所述模式选择开关，所述五个霍尔单元阵列100中的四个霍尔单元(H1、H2、H3、H4)作为所述模拟前端模块300的输入。

所述校准模式时，通过所述模式选择开关，所述五个霍尔单元阵列100中的H0霍尔单元模拟前端模块300相连。

所述模数转换模块400模拟前端模块300相连，所述模数转换模块包含模拟前端ΣΔ调制器和数字滤波器。分别输出Vx1、Vx2、Vx3、Vx4四个数字信号。作为所述三个数学运算模块的四个输入(MATH1、MATH2、MATH3)。

所述MATH1，实现(Vx1-Vx2-Vx3+Vx4)/(Vx2+Vx3-Vx4-Vx1)加减法和除法运算，其输出作为所述第一反正切函数计算模块ATAN1的输入，经过反正切运算后得到a1。

当永磁铁完全理想，不考虑电路的不匹配和失调等影响且安装完全中心对准时，A1＝A2＝A3＝A4,此时反正切运算的角度a1可以表示为：

a1＝arctan(a+45)

所述MATH2，实现(Vx1-Vx3)/(Vx2-Vx4)加减法和除法运算，其输出作为所述第二反正切函数计算模块ATAN2的输入，经过反正切运算后得到a2。

当永磁铁完全理想，不考虑电路的不匹配和失调等影响且安装完全中心对准时，A1＝A2＝A3＝A4,此时反正切运算的角度a2可以表示为：

所述MATH3，实现(a1+a2)/2，其输出为a0，也即正常工作模式的角度位置输出。

所述MATH4，实现(Vx1+Vx2+Vx3+Vx4)求和，当校准模式时，作为所述幅度检测模块AMP DET的输入。所述幅度检测模块的输出a3作为安装校准模式的参考。

所述数据选择模块MUX，当正常工作模式时，选择角度位置信号a0作为输出，当校准模式时选择A3。

在普通硅工艺生产技术中，因为生产过程中的工艺偏差，元件与元件之间会产生失配，表现为正方形分布的四个硅霍尔元件H1～H4之间存在失配。其他MOS器件以及电阻电容都会产生失配，造成模拟前端多个通道之间的不匹配。包括增益不匹配，延迟时间不一致，失调大小不一样等。当安装在电机上的外置磁铁在芯片上方匀速旋转时，表现为四个霍尔元件产生的四个正弦波的相位差不再成理想的90度相位差分布，四个正弦波的最大幅度也不一致。从而导致解调出来的角度位置信号产生比较大的偏差。此外，电机上外置的磁铁也存在表面不均匀，灌磁密度不一致等问题，在加剧上述这类误差的同时也使的传统的定位校准方式不精确。使得a1和a2中都会含有误差角度信号，分别为Err_a1,Err_a2。

本发明通过分别放大和量化四个霍尔检测元件的电压信号，结合MATH1，MATH2的加减乘除运算和ATAN1，ATAN2的反正切运算后，再通过MATH3的运算得到的a0作为角度位置信号，消除了四个霍尔之间的不匹配，同时降低了通道增益误差和通道延迟不一致的影响。大大提高了精度。图4是在上述非理想的情况下，假设霍尔元件之间存在幅度误差，增益误差和相位差的一个实例，在不同的角度输出位置对应的误差Err_a1,Err_a2。而由按照本发明的方案求解出来的角度信号输出a0对应的相位差为Err_a0。

同时，通过位于四个霍尔元件中间的霍尔元件H0作为定位校准检测单元，在校准工作模式下，利用固有的多通道的模拟检测模块和模数转换，同时把电路不匹配，永磁铁的非均匀性等非理想特性也考虑进去了。结合MATH4算法和幅度检测算法产生A3信号作为定位校准的一个参考，通过有限次数的对准和参考比较操作，可以很快完成应用端的校准工作，提高了定位校准精度和便捷度。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims

1.一种基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构，其特征在于，所述的芯片结构包括：

硅霍尔元件阵列(100)，包括第一硅霍尔元件(H0)、第二硅霍尔元件(H1)、第三硅霍尔元件(H2)、第四硅霍尔元件(H3)、第五硅霍尔元件(H4)，其中，所述的第二硅霍尔元件(H1)、第三硅霍尔元件(H2)、第四硅霍尔元件(H3)、第五硅霍尔元件(H4)呈正方形对称分布，所述的第一硅霍尔元件(H0)位于正方形中间；

模式选择模块(200)，与所述的硅霍尔元件阵列(100)相连接，用于选择正常工作模式和定位校准模式；

模拟前端模块(300)，与所述的模式选择模块(200)相连接，用于检测和放大所述硅霍尔元件阵列(100)产生的霍尔电压信号，同时把前端失调电压降到最低；

模数转换模块(400)，与所述的模拟前端模块(300)相连接，用于把各个通道的模拟霍尔电压信号转为数字信号，并输出第二硅霍尔元件(H1)、第三硅霍尔元件(H2)、第四硅霍尔元件(H3)和第五硅霍尔元件(H4)产生的霍尔电压Vx1、Vx2、Vx3和Vx4；

解调算法模块(500)，与所述的模数转换模块(400)相连接，用于计算和解调角度输出和进行应用端的安装定位校准；

正常工作模式下，四个相同设计但独立工作的模拟前端模块(300)分别检测第二硅霍尔元件(H1)、第三硅霍尔元件(H2)、第四硅霍尔元件(H3)和第五硅霍尔元件(H4)的霍尔电压信号；定位校准模式下，第一硅霍尔元件(H0)同时接入四个模拟前端模块(300)，四个模拟前端模块(300)与第二硅霍尔元件(H1)、第三硅霍尔元件(H2)、第四硅霍尔元件(H3)和第五硅霍尔元件(H4)断开；

所述的解调算法模块(500)包括：

第一数学运算模块(MATH1)，与所述的模数转换模块(400)相连接，用于对模数转换的输出信号进行(Vx1-Vx2-Vx3+Vx4)/(Vx2+Vx3-Vx4-Vx1)运算；

第二数学运算模块(MATH2)，与所述的模数转换模块(400)相连接，用于对模数转换的输出信号进行(Vx1-Vx3)/(Vx2-Vx4)运算；

第四数学运算模块(MATH4)，与所述的模数转换模块(400)相连接，用于对模数转换的输出信号进行(Vx1+Vx2+Vx3+Vx4)运算；

所述的解调算法模块(500)还包括第一反正切函数计算模块(ATAN1)，与所述的第一数学运算模块(MATH1)相连接，用于对所述的第一数学运算模块(MATH1)的信号进行反正切运算得到反正切运算的角度a1；

所述的解调算法模块(500)还包括第二反正切函数计算模块(ATAN2)，与所述的第二数学运算模块(MATH2)相连接，用于对所述的第二数学运算模块(MATH2)的信号进行反正切运算，得到反正切运算的角度a2；

所述的解调算法模块(500)还包括第三数学运算模块(MATH3)，与所述的第一反正切函数计算模块(ATAN1)和第二反正切函数计算模块(ATAN2)相连接，用于对所述第一反正切函数计算模块(ATAN1)和第二反正切函数计算模块(ATAN2)的输出进行(a1+a2)/2的运算，并作为a0输出；

所述的解调算法模块(500)还包括幅度检测模块，与所述的第四数学运算模块(MATH4)相连接，用于检测幅度的最大值，并作为a3输出；

所述的解调算法模块(500)还包括数据选择模块(MUX)，与所述的第三数学运算模块(MATH3)和幅度检测模块相连接，用于选择最终的输出信号。

2.根据权利要求1所述的基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构，其特征在于，所述的第二硅霍尔元件(H1)、第三硅霍尔元件(H2)、第四硅霍尔元件(H3)和第五硅霍尔元件(H4)处于正常工作模式，第一硅霍尔元件(H0)处于校准模式。

3.根据权利要求1所述的基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构，其特征在于，所述的得到反正切运算的角度a1，具体为：

根据以下公式得到反正切运算的角度a1：

其中，A1、A2、A3、A4分别为第二硅霍尔元件(H1)、第三硅霍尔元件(H2)、第四硅霍尔元件(H3)和第五硅霍尔元件(H4)的正弦波的幅值，与永磁体磁场强度和永磁体与霍尔元件的安装位置有关，a为表征永磁体转动位置的相对角度。

4.根据权利要求1所述的基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构，其特征在于，所述的得到反正切运算的角度a2，具体为：

根据以下公式得到反正切运算的角度a2：

5.根据权利要求1所述的基于硅霍尔效应的磁编码器芯片结构，其特征在于，所述的输出信号为所述的第三数学运算模块(MATH3)的输出a0和所述的幅度检测模块的输出a3。