CN112187200B - 自动增益控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种自动增益控制系统及方法，所述自动增益控制系统包括：第一霍尔器件、第二霍尔器件、第一仪表放大器、第二仪表放大器、第一可变增益放大器、第二可变增益放大器、第一模数转换器、第二模数转换器、计算电路、检测电路及自动增益控制电路。本发明提出的自动增益控制系统及方法，可以满足霍尔角度传感器和编码器在小角度应用场景下的自动增益控制，同时自动辨别霍尔角度传感器是因为检测到按键操作还是因为环境变化(包括温度、应力、磁铁特性等)而引起的信号强度变化，从而决定信号链路是否需要进行增益调节，避免自动增益控制功能与按键检测功能的相互冲突。

Description

自动增益控制系统及方法

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，涉及一种增益控制系统，尤其涉及一种自动增益控制系统及方法。

背景技术

磁传感器是把磁场、电流、应力应变、温度、光等外界因素引起敏感元件磁性能变化转换成电信号，以这种方式来检测相应物理量的器件。磁传感器的应用十分广泛，已在国民经济、国防建设、科学技术、医疗卫生等领域都发挥着重要作用，其中角度传感器、编码器等产品是磁传感技术的重要组成部分。霍尔器件属于比较常见的一种磁敏感元件，是一种利用霍尔效应的固态电子器件，用硅外延或者离子注入方法制造的薄膜霍尔器件可以与标准的CMOS工艺兼容，因其具有尺寸小、成本低、便于大规模生产等优点而被越来越广泛地应用。

目前，市面上主流的磁角度传感器和磁编码器产品根据磁敏感元件类型可以分为两大类：基于磁阻技术的角度传感器和编码器和基于霍尔技术的角度传感器和编码器。对于前者，磁阻在较小的外部磁场下(几百Gs左右)就能饱和并提供较大的信号幅度(几十到几百mV量级)，因此基于磁阻技术的角度传感器和编码器在较小的外部磁场下就可以提供较高的信噪比；并且工作在饱和区的磁阻的输出信号幅度几乎与外界磁场强度无关，因此可以简化传感器芯片模拟前端设计；但是由于磁阻工艺和标准的CMOS工艺不兼容，需要额外的制造工序，因此其制造周期更长，成本更高。对于后者，在较小的外部磁场下(几百Gs左右)霍尔器件能提供的信噪比要低一些；并且由于霍尔器件在很宽的磁场强度范围内仍具有线性关系，因此传感器芯片的模拟前端需要增加自动增益控制(AGC)以适应不同磁场强度的应用，增加了设计复杂度；但是，可以利用霍尔器件“在很宽的磁场强度范围内仍具有线性关系”这一特点，在角度传感器和编码器产品的基础上集成更多的功能(如垂直于芯片方向的位置检测功能，例如按键检测等)，实现更高的集成度；同时，基于霍尔技术的角度传感器和编码器芯片因其具有更低的成本而得到市场越来越多的青睐。

图1所示为按键检测霍尔角度传感器和编码器芯片的功能框图：霍尔器件(HP)将外界磁场强度信号转换为电压信号，经过仪表放大器(IA)和可变增益放大器(PGA)放大，送入模数转换器(ADC)转成数字信号；两条信号链路分别用来检测磁场强度在X轴和Y轴方向上的分量，得到数字信号DX和DY，并利用数字信号处理的CORDIC算法算出当前外界磁场的角度(ANG_OUT)，同时得到信号幅度(AMP_OUT)信息；最后根据信号强度的变化判断是否存在按键操作。图2所示为按键检测霍尔角度传感器和编码器芯片的典型应用，磁铁放置于芯片正上方：旋转磁铁，芯片的角度输出跟随铁磁的旋转角度；按压磁铁达到一定行程，芯片的按键检测输出给出响应。

前文提到霍尔器件在很宽的磁场强度范围内仍具有线性关系，并且其灵敏度受环境(包括温度、应力等等)影响较大，因此传感器芯片模拟前端需要做自动增益控制(AGC)。如图3所示为传统的信号链路自动增益控制系统：可变增益放大器(PGA)将信号放大后送入模数转换器(ADC)，得到数字信号DO，利用信号幅度检测(AMP_DET)模块检测信号幅度，并送入自动增益控制(AGC)模块计算合适的PGA增益控制字PGA_CODE，实现闭环控制。这里AMP_DET通常是检测信号的峰峰值或者有效值，不论检测哪种值都要求系统的输入信号超过一个完整的周期，但是角度传感器和编码器产品的实际应用并不总是满足这个条件，很多时候角度传感器和编码器的信号只是在很小的角度范围内波动，这个时候传统的AGC是无法满足要求的。另外，磁铁被按压达到一定行程之后，芯片检测到的信号强度变大，此时传统的AGC会主动降低信号链路的增益以减小信号强度，这样的话就会直接影响按键检测功能的实现。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的增益控制电路，以便克服现有增益控制电路存在的上述至少部分缺陷。

发明内容

本发明提供一种自动增益控制系统及方法，可满足霍尔角度传感器和编码器在小角度应用场景下自动增益控制的同时，避免自动增益控制功能与按键检测功能的相互冲突。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：

一种自动增益控制系统，所述自动增益控制系统包括：第一霍尔器件、第二霍尔器件、第一仪表放大器、第二仪表放大器、第一可变增益放大器、第二可变增益放大器、第一模数转换器、第二模数转换器、计算电路、检测电路及自动增益控制电路；

所述第一霍尔器件、第一仪表放大器、第一可变增益放大器、第一模数转换器依次连接，所述第二霍尔器件、第二仪表放大器、第二可变增益放大器、第二模数转换器依次连接；

所述第一模数转换器的输出端连接计算电路的输出端，所述计算电路的输出端连接检测电路的输入端及自动增益控制电路的输入端；所述检测电路的输出端连接自动增益控制电路的输入端，所述自动增益控制电路的输出端分别连接第一可变增益放大器及第二可变增益放大器；

所述第一霍尔器件将外界磁场强度信号转换为电压信号，依次经过第一仪表放大器和第一可变增益放大器放大，送入第一模数转换器转成数字信号，得到磁场强度在第一方向上的分量；

所述第二霍尔器件将外界磁场强度信号转换为电压信号，依次经过第二仪表放大器和第二可变增益放大器放大，送入第二模数转换器转成数字信号，得到磁场强度在第二方向上的分量；

所述计算电路利用第一模数转换器及第二模数转换器输出的数字信号计算当前外界磁场的角度及信号幅度信息，并将计算出的信息发送至所述检测电路及自动增益控制电路；

所述自动增益控制电路计算合适的增益控制字，并发送至所述第一可变增益放大器及第二可变增益放大器，实现闭环控制。

作为本发明的一种实施方式，所述计算电路计算外界磁场角度值ANG_OUT的同时，得到信号强度AMP_OUT；其中ANG_OUT和AMP_OUT满足公式(1)，

所述第一方向为磁场的X轴方向，所述第二方向为磁场的Y轴方向；Dx和Dy分别表示外界磁场在X轴和Y轴方向上的分量，用公式(2)表示，

其中，θ是外界磁场的角度；AMP_OUT等于两路相互正交信号的模，与外界磁场方向无关。

作为本发明的一种实施方式，在自动增益控制电路根据外界磁场幅度值AMP_OUT调整信号链路增益之前，增加检测电路进行按键检测判断，当检测到按键操作时会给自动增益控制电路提供冻结信号，以防自动增益控制电路主动调整信号链路的增益导致按键检测功能失效。

作为本发明的一种实施方式，所述检测电路为按键检测电路；

外界磁场幅度值AMP_OUT进入到检测电路，先经过微分器得到信号强度变化率D_AMP，再将信号强度变化率D_AMP与按键阈值信号PB_THR和释放按键阈值信号RB_THR比较，最终得到按键检测信号PB_OUT，同时给出自动增益控制电路的冻结信号LOCK。

作为本发明的一种实施方式，当发生按键操作时，信号强度变化率D_AMP会超过按键阈值信号PB_THR，检测电路随之给出按键检测信号PB_OUT和LOCK信号；此时，即便外界磁场幅度值AMP_OUT超过自动增益控制电路的调整阈值AGC+_THR，自动增益控制电路的输出信号PGA_CODE也不会发生改变；

当外界环境发生变化而引起信号强度变化时，这一变化过程相对于按键操作来说非常缓慢，因此信号强度变化率D_AMP不会超过按键阈值信号PB_THR和释放按键阈值信号RB_THR；在这种情况下，当外界磁场幅度值AMP_OUT变化量积累到超过自动增益控制电路的阈值调整区间[AGC-_THR,AGC+_THR]时，自动增益控制电路便会正常地调整输出信号PGA_CODE；

通过检测信号强度的变化率辨别外界磁场强度变化是由环境变化引起的还是由按键操作引起的，从而判断信号链路是否需要进行增益调节，防止按键检测功能和自动增益控制功能的相互冲突。

根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：一种自动增益控制方法，所述自动增益控制方法包括：

第一霍尔器件将外界磁场强度信号转换为电压信号，依次经过第一仪表放大器和第一可变增益放大器放大，送入第一模数转换器转成数字信号，得到磁场强度在第一方向上的分量；

第二霍尔器件将外界磁场强度信号转换为电压信号，依次经过第二仪表放大器和第二可变增益放大器放大，送入第二模数转换器转成数字信号，得到磁场强度在第二方向上的分量；

计算电路利用第一模数转换器及第二模数转换器输出的数字信号计算当前外界磁场的角度及信号幅度信息，并将计算出的信息发送至所述检测电路及自动增益控制电路；

自动增益控制电路计算合适的增益控制字，并发送至所述第一可变增益放大器及第二可变增益放大器，实现闭环控制。

作为本发明的一种实施方式，所述方法包括：通过检测信号强度的变化率辨别外界磁场强度变化是由环境变化引起的还是由设定操作引起的，从而判断信号链路是否需要进行增益调节，防止按键检测功能和自动增益控制功能的相互冲突。

作为本发明的一种实施方式，当发生按键操作时，信号强度变化率D_AMP会超过按键阈值信号PB_THR，检测电路随之给出按键检测信号PB_OUT和LOCK信号；此时，即便外界磁场幅度值AMP_OUT超过自动增益控制电路的调整阈值AGC+_THR，自动增益控制电路的输出信号PGA_CODE也不会发生改变；

当外界环境发生变化而引起信号强度变化时，这一变化过程相对于按键操作来说非常缓慢，因此信号强度变化率D_AMP不会超过按键阈值信号PB_THR和释放按键阈值信号RB_THR；在这种情况下，当外界磁场幅度值AMP_OUT变化量积累到超过自动增益控制电路的阈值调整区间[AGC-_THR,AGC+_THR]时，自动增益控制电路便会正常地调整输出信号PGA_CODE。

作为本发明的一种实施方式，所述计算电路计算外界磁场角度值ANG_OUT的同时，得到信号强度AMP_OUT；其中ANG_OUT和AMP_OUT满足公式(1)，

所述第一方向为磁场的X轴方向，所述第二方向为磁场的Y轴方向；Dx和Dy分别表示外界磁场在X轴和Y轴方向上的分量，用公式(2)表示，

其中，θ是外界磁场的角度；AMP_OUT等于两路相互正交信号的模，与外界磁场方向无关。

本发明的有益效果在于：本发明提出的自动增益控制系统及方法，可以满足霍尔角度传感器和编码器在小角度应用场景下的自动增益控制，同时自动辨别霍尔角度传感器是因为检测到按键操作还是因为环境变化(包括温度、应力、磁铁特性等)而引起的信号强度变化，从而决定信号链路是否需要进行增益调节，避免自动增益控制功能与按键检测功能的相互冲突。

附图说明

图1为按键检测霍尔角度传感器和编码器芯片的功能框图。

图2为按键检测霍尔角度传感器和编码器芯片的典型应用。

图3为传统的信号链路自动增益控制系统。

图4为本发明一实施例中自动增益控制系统的组成示意图。

图5为本发明一实施例中按键检测的功能模块框图。

图6为本发明一实施例中按键检测模块的功能时序图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。

说明书中各个实施例中的步骤的表述只是为了方便说明，本申请的实现方式不受步骤实现的顺序限制。

说明书中的“连接”既包含直接连接，也包含间接连接，如通过一些有源器件、无源器件或电传导媒介进行的连接；还可包括本领域技术人员公知的在可实现相同或相似功能目的的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接，如通过开关、跟随电路等电路或部件的连接。

本发明揭示了一种自动增益控制系统，图4为本发明一实施例中自动增益控制系统的组成示意图；请参阅图4，所述自动增益控制系统包括：第一霍尔器件1、第二霍尔器件2、第一仪表放大器3、第二仪表放大器4、第一可变增益放大器5、第二可变增益放大器6、第一模数转换器7、第二模数转换器8、计算电路9、检测电路10及自动增益控制电路11。

所述第一霍尔器件1、第一仪表放大器3、第一可变增益放大器5、第一模数转换器7依次连接，所述第二霍尔器件2、第二仪表放大器4、第二可变增益放大器6、第二模数转换器8依次连接。

所述第一模数转换器7的输出端连接计算电路9的输出端，所述计算电路9的输出端连接检测电路10的输入端及自动增益控制电路11的输入端；所述检测电路10的输出端连接自动增益控制电路11的输入端，所述自动增益控制电路11的输出端分别连接第一可变增益放大器5及第二可变增益放大器6。

所述第一霍尔器件1将外界磁场强度信号转换为电压信号，依次经过第一仪表放大器3和第一可变增益放大器5放大，送入第一模数转换器7转成数字信号，得到磁场强度在第一方向上的分量。在一实施例中，所述第一方向为磁场的X轴方向。

所述第二霍尔器件2将外界磁场强度信号转换为电压信号，依次经过第二仪表放大器4和第二可变增益放大器6放大，送入第二模数转换器8转成数字信号，得到磁场强度在第二方向上的分量。在一实施例中，所述第二方向为磁场的Y轴方向。

所述计算电路9利用第一模数转换器7及第二模数转换器8输出的数字信号计算当前外界磁场的角度及信号幅度信息，并将计算出的信息发送至所述检测电路10及自动增益控制电路11。所述自动增益控制电路11计算合适的增益控制字，并发送至所述第一可变增益放大器5及第二可变增益放大器6，实现闭环控制。

在本发明的一实施例中，所述计算电路计算外界磁场角度值ANG_OUT(如可以利用CORDIC算法计算外界磁场角度值ANG_OUT)的同时，得到信号强度AMP_OUT；其中ANG_OUT和AMP_OUT满足公式(1)；

Dx和Dy分别表示外界磁场在X轴和Y轴方向上的分量，用公式(2)表示，

其中，θ是外界磁场的角度；AMP_OUT等于两路相互正交信号的模，与外界磁场方向无关。因此，在小角度应用场景下(外界磁场旋转方向小于一圈)也可以得到准确的信号强度信息，满足霍尔角度传感器和编码器在小角度应用场景下的自动增益控制。

在本发明的一实施例中，在自动增益控制电路根据外界磁场幅度值AMP_OUT调整信号链路增益之前，增加检测电路进行检测判断(如可进行按键检测)，当检测到设定信号(如按键操作信号)时会给自动增益控制电路提供冻结信号LOCK，以防自动增益控制电路主动调整信号链路的增益导致按键检测功能失效。

在本发明的一实施例中，所述检测电路为按键检测电路。图5所示为本发明一实施例中按键检测的功能模块框图；请参阅图5，在本发明的一实施例中，外界磁场幅度值AMP_OUT进入到检测电路，先经过微分器得到信号强度变化率D_AMP，再将信号强度变化率D_AMP与按键阈值信号PB_THR和释放按键阈值信号RB_THR比较，最终得到按键检测信号PB_OUT，同时给出自动增益控制电路的冻结信号LOCK。

图6所示为本发明一实施例中按键检测模块的功能时序图；请参阅图6，在本发明的一实施例中，当发生按键操作时，信号强度变化率D_AMP会超过按键阈值信号PB_THR，检测电路随之给出按键检测信号PB_OUT和LOCK信号；此时，即便外界磁场幅度值AMP_OUT超过自动增益控制电路的调整阈值AGC+_THR，自动增益控制电路的输出信号PGA_CODE也不会发生改变。

当外界环境(如温度等)发生变化而引起信号强度变化时，这一变化过程相对于按键操作来说非常缓慢(几十秒甚至几小时量级)，因此信号强度变化率D_AMP不会超过按键阈值信号PB_THR和释放按键阈值信号RB_THR；在这种情况下，当外界磁场幅度值AMP_OUT变化量积累到超过自动增益控制电路的阈值调整区间[AGC-_THR,AGC+_THR]时，自动增益控制电路便会正常地调整输出信号PGA_CODE。

通过检测信号强度的变化率辨别外界磁场强度变化是由环境变化引起的还是由按键操作引起的，从而判断信号链路是否需要进行增益调节，防止按键检测功能和自动增益控制功能的相互冲突。

本发明还揭示一种自动增益控制方法，所述自动增益控制方法包括：

第一霍尔器件将外界磁场强度信号转换为电压信号，依次经过第一仪表放大器和第一可变增益放大器放大，送入第一模数转换器转成数字信号，得到磁场强度在第一方向上的分量；

第二霍尔器件将外界磁场强度信号转换为电压信号，依次经过第二仪表放大器和第二可变增益放大器放大，送入第二模数转换器转成数字信号，得到磁场强度在第二方向上的分量；

计算电路利用第一模数转换器及第二模数转换器输出的数字信号计算当前外界磁场的角度及信号幅度信息，并将计算出的信息发送至所述检测电路及自动增益控制电路；

自动增益控制电路计算合适的增益控制字，并发送至所述第一可变增益放大器及第二可变增益放大器，实现闭环控制。

在本发明的一实施例中，所述方法包括：通过检测信号强度的变化率辨别外界磁场强度变化是由环境变化引起的还是由设定操作引起的，从而判断信号链路是否需要进行增益调节，防止按键检测功能和自动增益控制功能的相互冲突。

在本发明的一实施例中，当发生按键操作时，信号强度变化率D_AMP会超过按键阈值信号PB_THR，检测电路随之给出按键检测信号PB_OUT和LOCK信号；此时，即便外界磁场幅度值AMP_OUT超过自动增益控制电路的调整阈值AGC+_THR，自动增益控制电路的输出信号PGA_CODE也不会发生改变；

当外界环境发生变化而引起信号强度变化时，这一变化过程相对于按键操作来说非常缓慢，因此信号强度变化率D_AMP不会超过按键阈值信号PB_THR和释放按键阈值信号RB_THR；在这种情况下，当外界磁场幅度值AMP_OUT变化量积累到超过自动增益控制电路的阈值调整区间[AGC-_THR,AGC+_THR]时，自动增益控制电路便会正常地调整输出信号PGA_CODE。

在本发明的一实施例中，所述计算电路计算外界磁场角度值ANG_OUT的同时，得到信号强度AMP_OUT；其中ANG_OUT和AMP_OUT满足公式(1)，

所述第一方向为磁场的X轴方向，所述第二方向为磁场的Y轴方向；Dx和Dy分别表示外界磁场在X轴和Y轴方向上的分量，用公式(2)表示，

其中，θ是外界磁场的角度；AMP_OUT等于两路相互正交信号的模，与外界磁场方向无关。

本发明通过计算两路相互正交信号的“模”确定信号强度，由于“模”和正交信号的角度(或者相位)无关，所以即便在小角度应用场景下(外界磁场旋转方向小于一圈)也可以得到准确的信号强度信息，因而可以满足霍尔角度传感器和编码器在小角度应用场景下的自动增益控制。同时，本发明通过检测信号强度的变化率辨别外界磁场强度变化是由环境变化引起的还是由按键操作引起的，从而判断信号链路是否需要进行增益调节，防止按键检测功能和自动增益控制功能的相互冲突。

本发明解决了霍尔角度传感器和编码器在小角度应用场景下的自动增益控制问题，拓宽了霍尔角度传感器和编码器芯片的市场应用范围；同时，本发明还可以防止按键检测功能和自动增益控制功能的相互冲突，为霍尔角度传感器和编码器芯片中集成按键检测功能提供支持，增强了产品功能的集成度。

综上所述，本发明提出的自动增益控制系统及方法，可以满足霍尔角度传感器和编码器在小角度应用场景下的自动增益控制，同时自动辨别霍尔角度传感器是因为检测到按键操作还是因为环境变化(包括温度、应力、磁铁特性等)而引起的信号强度变化，从而决定信号链路是否需要进行增益调节，避免自动增益控制功能与按键检测功能的相互冲突。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。实施例中所涉及的效果或优点可因多种因素干扰而可能不能在实施例中体现，对于效果或优点的描述不用于对实施例进行限制。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (7)

1.一种自动增益控制系统，其特征在于，所述自动增益控制系统包括：第一霍尔器件、第二霍尔器件、第一仪表放大器、第二仪表放大器、第一可变增益放大器、第二可变增益放大器、第一模数转换器、第二模数转换器、计算电路、检测电路及自动增益控制电路；

所述第一霍尔器件、第一仪表放大器、第一可变增益放大器、第一模数转换器依次连接，所述第二霍尔器件、第二仪表放大器、第二可变增益放大器、第二模数转换器依次连接；

所述第一模数转换器的输出端连接计算电路的输出端，所述计算电路的输出端连接检测电路的输入端及自动增益控制电路的输入端；所述检测电路的输出端连接自动增益控制电路的输入端，所述自动增益控制电路的输出端分别连接第一可变增益放大器及第二可变增益放大器；

所述第一霍尔器件将外界磁场强度信号转换为电压信号，依次经过第一仪表放大器和第一可变增益放大器放大，送入第一模数转换器转成数字信号，得到磁场强度在第一方向上的分量；

所述第二霍尔器件将外界磁场强度信号转换为电压信号，依次经过第二仪表放大器和第二可变增益放大器放大，送入第二模数转换器转成数字信号，得到磁场强度在第二方向上的分量；

所述计算电路利用第一模数转换器及第二模数转换器输出的数字信号计算当前外界磁场的角度及信号幅度信息，并将计算出的信息发送至所述检测电路及自动增益控制电路；

所述自动增益控制电路计算合适的增益控制字，并发送至所述第一可变增益放大器及第二可变增益放大器，实现闭环控制；

在自动增益控制电路根据外界磁场幅度值AMP_OUT调整信号链路增益之前，增加检测电路进行按键检测判断，当检测到按键操作时会给自动增益控制电路提供冻结信号，以防自动增益控制电路主动调整信号链路的增益导致按键检测功能失效。

2.根据权利要求1所述的自动增益控制系统，其特征在于：

所述计算电路计算外界磁场角度值ANG_OUT的同时，得到信号强度AMP_OUT；其中ANG_OUT和AMP_OUT满足公式(1)，

所述第一方向为磁场的X轴方向，所述第二方向为磁场的Y轴方向；Dx和Dy分别表示外界磁场在X轴和Y轴方向上的分量，用公式(2)表示，

其中，θ是外界磁场的角度；AMP_OUT等于两路相互正交信号的模，与外界磁场方向无关。

3.根据权利要求2所述的自动增益控制系统，其特征在于：

所述检测电路为按键检测电路；

外界磁场幅度值AMP_OUT进入到检测电路，先经过微分器得到信号强度变化率D_AMP，再将信号强度变化率D_AMP与按键阈值信号PB_THR和释放按键阈值信号RB_THR比较，最终得到按键检测信号PB_OUT，同时给出自动增益控制电路的冻结信号LOCK。

4.根据权利要求3所述的自动增益控制系统，其特征在于：

当发生按键操作时，信号强度变化率D_AMP会超过按键阈值信号PB_THR，检测电路随之给出按键检测信号PB_OUT和LOCK信号；此时，即便外界磁场幅度值AMP_OUT超过自动增益控制电路的调整阈值AGC+_THR，自动增益控制电路的输出信号PGA_CODE也不会发生改变；

当外界环境发生变化而引起信号强度变化时，这一变化过程相对于按键操作来说非常缓慢，因此信号强度变化率D_AMP不会超过按键阈值信号PB_THR和释放按键阈值信号RB_THR；在这种情况下，当外界磁场幅度值AMP_OUT变化量积累到超过自动增益控制电路的阈值调整区间[AGC-_THR,AGC+_THR]时，自动增益控制电路便会正常地调整输出信号PGA_CODE；

通过检测信号强度的变化率辨别外界磁场强度变化是由环境变化引起的还是由按键操作引起的，从而判断信号链路是否需要进行增益调节，防止按键检测功能和自动增益控制功能的相互冲突。

5.一种自动增益控制方法，其特征在于，所述自动增益控制方法包括：

第一霍尔器件将外界磁场强度信号转换为电压信号，依次经过第一仪表放大器和第一可变增益放大器放大，送入第一模数转换器转成数字信号，得到磁场强度在第一方向上的分量；

第二霍尔器件将外界磁场强度信号转换为电压信号，依次经过第二仪表放大器和第二可变增益放大器放大，送入第二模数转换器转成数字信号，得到磁场强度在第二方向上的分量；

计算电路利用第一模数转换器及第二模数转换器输出的数字信号计算当前外界磁场的角度及信号幅度信息，并将计算出的信息发送至检测电路及自动增益控制电路；

自动增益控制电路计算合适的增益控制字，并发送至所述第一可变增益放大器及第二可变增益放大器，实现闭环控制；

在自动增益控制电路根据外界磁场幅度值AMP_OUT调整信号链路增益之前，增加检测电路进行按键检测判断，当检测到按键操作时会给自动增益控制电路提供冻结信号，以防自动增益控制电路主动调整信号链路的增益导致按键检测功能失效。

6.根据权利要求5所述的自动增益控制方法，其特征在于：

当发生按键操作时，信号强度变化率D_AMP会超过按键阈值信号PB_THR，检测电路随之给出按键检测信号PB_OUT和LOCK信号；此时，即便外界磁场幅度值AMP_OUT超过自动增益控制电路的调整阈值AGC+_THR，自动增益控制电路的输出信号PGA_CODE也不会发生改变；

当外界环境发生变化而引起信号强度变化时，这一变化过程相对于按键操作来说非常缓慢，因此信号强度变化率D_AMP不会超过按键阈值信号PB_THR和释放按键阈值信号RB_THR；在这种情况下，当外界磁场幅度值AMP_OUT变化量积累到超过自动增益控制电路的阈值调整区间[AGC-_THR,AGC+_THR]时，自动增益控制电路便会正常地调整输出信号PGA_CODE。

7.根据权利要求5所述的自动增益控制方法，其特征在于：

所述计算电路计算外界磁场角度值ANG_OUT的同时，得到信号强度AMP_OUT；其中ANG_OUT和AMP_OUT满足公式(1)，

所述第一方向为磁场的X轴方向，所述第二方向为磁场的Y轴方向；Dx和Dy分别表示外界磁场在X轴和Y轴方向上的分量，用公式(2)表示，

其中，θ是外界磁场的角度；AMP_OUT等于两路相互正交信号的模，与外界磁场方向无关。

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