CN114280512B - 单霍尔传感器件和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种单霍尔传感器件以及电子设备，所述单霍尔传感器件包括：单霍尔传感模块，用于周期性切换所述霍尔元件的控制端和输出端；比较处理模块，用于接收所述传感信号，并输出相应的南极比较信号或北极比较信号，并且对所述南极比较信号和北极比较信号进行降噪和逻辑运算，并输出控制信号，在外部磁场达到相应的磁场阈值时，所述南极比较信号或北极比较信号发生翻转；阈值调整模块，用于周期性的依次向各个信号端输入阈值控制电流，使得所述南极比较信号和北极比较信号发生翻转时，外部磁场对应于方向相反的南极磁场阈值或北极磁场阈值中的任意一个。上述单霍尔传感器件的体积较小，功耗较低且可靠性高。

Description

单霍尔传感器件和电子设备
技术领域
本申请涉及霍尔传感技术领域，具体涉及一种具有噪声滤除功能的单霍尔传感器件和一种电子设备。
背景技术
霍尔器件是一种基于霍尔效应原理制作的磁性传感器，霍尔效应是电磁效应的一种，当电流垂直于外磁场通过导体时，导体内垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在导体的两端产生电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差被称为霍尔电势差。
霍尔传感器件内部集成了霍尔器件，此类传感器件具有功耗小、灵敏度高、输入输出隔离度高等特点，已经被广泛应用于工业、通信和仪器制造等领域。霍尔传感器开关是霍尔传感器件的一个重要应用，请参考图1a，为单极(南极)性霍尔开关功能图。当磁铁的南极靠近霍尔传感器件芯片表面，当芯片感应到的磁场强度大于磁场阈值BOP时，霍尔传感器件的输出由高电平变成低电平。
通常在消费级产品中所需要的磁铁体积都很小，由于单极性的霍尔开关所配套的磁铁在装配的时候需要区分南北极，从而给磁铁的装配带来很大的不便，从而增加装配的成本。
所以，全极性的霍尔传感器开关更适合应用于消费级产品中，无论磁铁的南极还是北极靠近开关，都会使得霍尔传感器开关输出信号发生翻转。现有的全极性霍尔开关大多采用两个霍尔传感器，分别用于感应南极磁场和北极磁场。请参考图1b，磁铁的南极或北极靠近全极性的霍尔传感器开关芯片表面，且磁场强度大于南极磁场阈值BOPS或北极磁场BOPN时，霍尔传感器开关的输出都会由高电平变成低电平。
但是由于具有两个霍尔传感器，导致全极性霍尔传感器件的功耗和芯片面积都较大。在此基础上，由于磁场的抖动，也会导致霍尔传感器的灵敏度和可靠性受到影响。由于磁场抖动是一个随机过程，产生的霍尔电压的噪声Vnoise的幅值有正也有负(请参考图1c)，当霍尔传感器处于阈值磁场时，由于噪声的存在，会影响开关的准确性。在低压高温条件下，霍尔的灵敏度降低，电路噪声增大，有效霍尔电压VH减小，噪声Vnoise变大，会使得翻转点不确定的问题更严重。而采用两个霍尔传感器进行的全极霍尔检测，每一个传感器由于磁场抖动产生的噪声的随机性叠加，会导致准确性进一步下降。
如何降低全极性霍尔传感器件的功耗和成本的同时，提高灵敏度和可靠性是目前亟待解决的问题。
发明内容
鉴于此，本申请提供一种单霍尔传感器件和电子设备，在采用较低功耗和成本实现全极性霍尔传感的基础上，进一步提高了可靠性。
本申请提供一种单霍尔传感器件，包括：单霍尔传感模块，包括单个霍尔元件，所述霍尔元件具有两对信号端，其中一对信号端作为两个控制端，连接至控制电压端，用于输入控制电压，另一对信号端作为两个输出端，所述两个输出端用于输出与外部磁场相关的传感信号，所述单霍尔传感模块还用于周期性切换所述霍尔元件的控制端和输出端；比较处理模块，用于接收所述传感信号，并输出相应的南极比较信号或北极比较信号，并且对所述南极比较信号和北极比较信号进行降噪和逻辑运算，并输出控制信号，在外部磁场达到相应的磁场阈值时，所述南极比较信号或北极比较信号发生翻转；阈值调整模块，用于周期性的依次向各个信号端输入阈值控制电流，使得所述南极比较信号和北极比较信号发生翻转时，外部磁场对应于方向相反的南极磁场阈值或北极磁场阈值中的任意一个。
可选的，所述比较处理模块包括比较子模块和降噪逻辑子模块；所述比较子模块用于接收所述传感信号，并输出相应的南极比较信号或北极比较信号；所述降噪逻辑子模块连接至所述比较子模块，用于对所述比较子模块输出的所述南极比较信号和所述北极比较信号进行降噪和逻辑运算。
可选的，所述比较子模块包括第一放大器和与所述第一放大器的输出端连接的比较器；所述第一放大器的两个输入端分别连接至所述霍尔元件的两个输出端，用于将所述霍尔元件的两个输出端之间的传感电压放大后输出至所述比较器，作为所述比较器的差分输入信号；所述比较器根据输入的差分输入信号大小，输出相应的比较信号；所述第一放大器的正输出端与所述比较器的负输入端之间串联一电容，且所述比较器的负输入端与输出端之间串联一开关，所述第一放大器的负输入端连接至所述比较器的正输入端。
可选的，所述降噪逻辑子模块包括降噪单元和逻辑运算单元，所述降噪单元用于对在连续N1次南极比较信号均相同时，输出所述南极比较信号，在连续N2次北极比较信号均相同时，输出所述北极比较信号；所述逻辑运算单元连接至所述降噪单元输出端，用于对所述降噪单元输出的南极比较信号和北极比较信号进行逻辑运算；其中，N1和N2均为大于等于2的整数。
可选的，所述降噪单元包括(N1+N2)位移位寄存器和连接至所述移位寄存器各个输出端的比较单元；所述(N1+N2)位移位寄存器用于在第一时钟信号控制下，将所述霍尔传感模块依次串行输出的N1个南极比较信号和N2个北极比较信号并行输出为(N1+N2)位比较信号；所述比较单元用于在所述移位寄存器输出的N1位南极比较信号均相同，以及N2位北极比较信号均相同时，输出高电平，作为时钟信号。
可选的，所述移位寄存器包括(N1+N2)个输出端和输入端顺次连接的触发器，其中首位的触发器的输入端连接至所述霍尔传感模块的输出端，其中两个触发器的输出端还分别连接至所述逻辑运算单元的两个输入端，用于分别输出南极比较信号和北极比较信号。
可选的，所述比较单元包括两个比较子单元和时钟信号产生子单元，所述两个比较子单元分别用于连接至所述移位寄存器的南极比较信号和北极比较信号输出端；所述比较子单元包括或门、第一与非门、第二与非门，所述或门和第一与非门的输入端均连接至所述移位寄存器的对应的比较信号的输出端，所述或门和第一与非门的输出端均连接至所述第二与非门的输入端；所述时钟信号产生子单元包括与门，所述与门连接至所述两个比较子单元的第二与非门的输出端，在第二时钟信号控制下，对所述两个比较子单元输出的信号进行与运算，并输出第三时钟信号；所述第二时钟信号的上升沿时刻位于所述第一时钟信号的每(N1+N2)个上升沿之间。
可选的，所述逻辑运算为同或运算，在接收到的任意一个比较信号的电平发生翻转时，所述控制信号的电平发生翻转。
可选的，所述逻辑运算单元包括：两个触发器以及同或门；所述两个触发器的输入端分别连接至所述降噪单元的两个输出端，所述两个触发器的输出端分别连接至所述同或门的输入端，所述两个触发器用于分别接收所述降噪单元输出的南极比较信号和北极比较信号，由所述同或门进行同或运算后输出所述控制信号。
可选的，所述单霍尔传感模块用于按照第一周期切换所述霍尔元件的控制端与输出端，所述阈值调整模块用于按照第二周期依次向各信号端输入阈值控制电流，所述第一周期与所述第二周期相同。
可选的，所述阈值调整模块包括：控制电流提供单元和电流切换单元，所述控制电流提供单元用于提供阈值控制电流，所述电流切换单元用于根据所述阈值控制信号，周期性的切换所述控制电流提供单元的电流输出端与所述霍尔元件的各个信号端之间的通断状态。
可选的，所述控制电流提供单元包括：串联于电源电压与固定电位端之间的限流电阻，所述固定电位端具有固定电位。
可选的，所述控制电流提供单元还包括：钳位放大器，所述钳位放大器的正输入端连接至所述控制电压端，负输入端连接至所述固定电位端，且所述钳位放大器的输出端连接至所述钳位放大器的负输入端。
可选的，所述固定电位端与所述电流切换单元之间还连接有开关元件，所述钳位放大器的输出端连接至所述开关元件的控制端。
可选的，所述电流切换单元包括：连接在所述电流输出端与各信号端之间的电流通路，各个所述电流通路上均设置有开关，以控制各个所述电流通路的通断状态。
可选的，所述单霍尔传感模块还包括控制电压切换单元，所述控制电压切换单元连接于所述控制电压端与所述霍尔元件之间，用于根据阈值控制信号，周期性切换所述控制电压端与所述霍尔元件的两对信号端之间的通断状态，以切换所述霍尔元件的控制端和输出端。
可选的，所述控制电压切换单元包括两个开关，分别连接至所述霍尔元件的两个相邻的信号端；所述霍尔元件的另外两个信号端接地。
本申请还提供一种电子设备，包括：如上述任一项所述的单霍尔传感器件。
本发明的单霍尔传感器件，通过周期性的切换霍尔元件的控制端和输出端，以及依次向各个信号端输入阈值控制电流，使得输出的比较信号对应有两个磁场阈值，分别对应南极和北极磁场。仅需要一个霍尔元件，就能够实现全极性传感，降低了全极性霍尔传感器件的体积以及功耗。同时，所述单霍尔传感器件还具有噪声滤除功能，能够对霍尔传感模块输出的南极比较信号、北极比较信号进行降噪逻辑处理，提高灵敏度，改善外部磁场抖动导致磁场阈值不稳定的问题，输出稳定可靠的控制信号。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a是单极性霍尔开关功能图；
图1b是全极性霍尔开关功能图；
图1c是外部磁场抖动导致的霍尔电压的噪声的示意图；
图2a是本申请一实施例的单霍尔传感器件的结构示意图；
图2b是本申请一实施例的单霍尔传感器件的霍尔元件的结构示意图；
图2c是本申请一实施例的霍尔元件的等效示意图；
图3是本申请一实施例的单霍尔传感器件的局部结构示意图；
图4是本申请一实施例的单霍尔传感器件的局部电路的结构示意图；
图5是本申请一实施的阈值控制信号的示意图；
图6a是本申请的单霍尔传感器件的工作过程中的周期1时的电路示意图；
图6b是本申请的单霍尔传感器件的工作过程中的周期2时的电路示意图；
图6c是本申请的单霍尔传感器件的工作过程中的周期3时的电路示意图；
图6d是本申请的单霍尔传感器件的工作过程中的周期4时的电路示意图；
图7是本申请的单霍尔传感器件的降噪逻辑单元的结构示意图；
图8是本申请的单霍尔传感器件的局部结构示意图；
图9是本申请一实施例的霍尔传感器件的各个开关控制信号和时钟信号的时序示意图。
具体实施方式
本发明提出一种新的具有噪声滤除功能的单霍尔传感器件，采用较低功耗和成本实现全极性霍尔传感的基础上，进一步提高了可靠性。
下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。
请参考图2a，为本发明一实施例的单霍尔传感器件的结构示意图。
所述单霍尔传感器件包括单霍尔传感模块110、比较处理模块120、阈值调整模块130。
所述单霍尔传感模块110包括：单个霍尔元件，用于根据外加磁场变化产生对应的霍尔电压。该实施例中，所述霍尔元件为霍尔盘(请参考图2b)，所述霍尔元件为正方形的霍尔盘，具有两对信号端，所述两对信号端分别为于两组相对的顶角。其中一对信号端为H1和H3，另一对信号端为H2和H4。其中一对信号端作为两个控制端，连接至控制电压端，用于输入控制电压，另一对信号端作为两个输出端，所述两个输出端用于输出与外部磁场相关的传感信号。该实施例中，两个控制端和两个输出端分别位于正方形霍尔盘的两个相对的顶角，控制端之间的控制电流方向与输出端之间的感应电流相位相差90°。所述单霍尔传感模块110还用于周期性切换所述霍尔元件的控制端和输出端。
所述比较处理模块120，用于接收所述传感信号，并根据所述传感信号输出相应的比较信号，包括南极比较信号Vo1和北极比较信号Vo2，在外部磁场达到磁场阈值时，所述比较信号发生翻转。所述比较信号为0(低电平)或1(高电平)，比较信号发生翻转包括从0翻转为1，或者从1翻转为0。所述比较处理模块120还用于对所述南极比较信号Vo1和北极比较信号Vo2进行降噪和逻辑运算，并输出控制信号。
所述阈值调整模块130，用于周期性的依次向各个信号端输入固定的阈值控制电流，使得控制信号发生翻转时，外部磁场对应有两个方向相反的磁场阈值中的任意一个。由于霍尔传感器等效于电阻器，例如正方形的霍尔盘等效于惠斯通电桥，每一个桥臂的电阻为RH，整个霍尔盘的等效电阻为RH。当一端输入阈值控制电流时，可以调整输出的传感信号的大小，当磁场发生变化时，两个输出端之间输出的传感信号为霍尔电压VH叠加阈值控制电流产生的阈值电压的大小为V’。因此，通过调整阈值控制电流大小，可以调整输出的传感信号的大小。通过不同方向输入阈值控制电流，产生两个相位相反的阈值电压，分别为V’和-V’，那么两个输出端之间输出的传感信号分别为VH+V’，以及VH-V’。
在一个实施例中，通过输入阈值控制电流，可以调整两个输出端之间输出的传感信号的大小，以两个输出端输出的传感信号大小分别作为比较模块120输入的差分信号。当两个输出端之间的传感信号为0时，即VH+V’＝0以及VH-V’＝0时，信号发生翻转，分别对应两个霍尔电压阈值，即VH＝-V’，VH＝V’，进而对应两个极性相反的磁场阈值B0和-B0，分别对应南极磁场阈值和北极磁场阈值，从而实现全极性的霍尔传感。
请参考图3，为本发明一实施例的单霍尔传感器件的局部电路结构示意图。
该实施例中，所述单霍尔传感模块110还包括控制电压端A，所述控制电压端A与电源电压VDD之间串联第一电阻R0，通过所述第一电阻R0限制流过所述霍尔元件110的控制电流大小。霍尔盘的等效电阻位RH，则
该实施例中，所述霍尔传感模块110还包括控制电压切换单元111，所述控制电压切换单元111连接于控制电压端A与霍尔元件之间，用于根据阈值控制信号，周期性切换所述控制电压端A与所述霍尔元件的两对信号端之间的通断状态，以切换所述霍尔元件的控制端和输出端。该实施例中，所述控制电压切换单元111用于按照第一周期切换所述控制电压端A与所述霍尔元件的两对信号端之间的通断状态。
该实施例中，所述控制电压切换单元111包括开关S1a和开关S2a，分别连接至所述霍尔元件的两个相邻的信号端H1和H4；所述霍尔元件的另外两个信号端H2和H3分别通过开关S2e和开关S1e接地。当开关S1a、S1e导通，S2a、S2e断开，此时，信号端H1连接至控制电压端A，信号端H3接地，H1和H3作为控制端，两个信号端H2和H4作为信号输出端；当开关S2a、S2e导通，S1a、S1e断开，此时，信号端H4连接至控制电压端A，信号端H2接地，H4和H2作为控制端，两个信号端H1和H3作为信号输出端。
可以通过周期性控制开关S1a、S2a、S1e和S2e的通断状态，实现控制端和输出端的周期性切换，切换周期为第一周期。
该实施例中，所述比较处理模块120包括比较子模块121和降噪逻辑子模块140(请参考图7)，图3中仅示出所述比较子模块121。
所述比较子模块121用于接收所述传感信号，并输出相应的南极比较信号或北极比较信号；所述降噪逻辑子模块140连接至所述比较子模块121，用于对所述比较子模块121输出的所述南极比较信号和所述北极比较信号进行降噪和逻辑运算。
所述比较子模块121包括第一放大器AP1和与所述第一放大器AP1的输出端连接的比较器COMP；所述第一放大器AP1的两个输入端分别连接至所述霍尔元件的两个输出端，用于将所述两个输出端之间的传感信号放大后输出至所述比较器COMP，作为所述比较器COMP的差分输入信号；所述比较器COMP根据输入的差分输入信号大小，输出相应的比较信号。所述第一放大器AP1的两个输出端分别连接至所述比较器COMP的两个输入端，所述第一放大器AP1的一个输出与所述比较器COMP的负输入端之间连接有电容C0，所述比较器COMP负输入端与COMP的输出端之间连接有开关S2g。第一放大器AP1将霍尔电压和阈值电压的混合信号放大，并将放大后的信号存入电容C0，然后比较器COMP再判断当前磁场是否达到了设定阈值，并且根据不同的磁场阈值输出相应的北极比较信号和南极比较信号。
请进一步参考图4，为本发明一实施例的第一放大器AP1的结构示意图。
所述第一放大器AP1包括第三放大器AP3和第四放大器AP4；所述第三放大器AP3的正输入端连接至霍尔元件的一个输出端，输入电压V1，第三放大器AP3的负输入端与第四放大器AP4的正输入端之间串联有电阻R4，第四放大器AP4的负输入端连接至霍尔元件的另一输出端，输入电压V2；第三放大器AP3的输出端输出电压V3，且输出端与其负输入端之间串联有电阻R3；第四放大器AP4的输出端输出电压V4，且输出端与其证输入端连接。
根据图4电路，可以得到以下公式：
V4＝V2；
由此，所述第一放大器AP1能够将差分信号V1、V2，放大为差分信号V3和V4，A1为第三放大器AP3的放大系数。
由上述公式可知，V3>>V4，相对于V3，则V4可看作为一个直流信号。
在其他实施例中，所述第一放大器AP1还可以采用其他能够对输入信号进行差分放大的电路结构。
继续参考图3，所述霍尔传感器件的阈值调整模块130包括：控制电流提供单元131和电流切换单元132。所述控制电流提供单元131用于提供固定的阈值控制电流I1，所述电流切换单元132用于周期性的切换所述控制电流提供单元131的电流输出端与所述霍尔元件的各个信号端之间的通断状态，从而周期性的依次向各个信号端输入阈值控制电流。具体的，可以按照第二周期依次向各个信号端输入阈值控制电流。
所述控制电流提供单元131包括串联于电源电压VDD与固定电位端B之间的限流电阻R1，所述固定电位端B具有固定电位VB，所述固定电位端B即为所述控制电流提供单元131的电流输出端。所述阈值控制电流
所述固定电位端B可以通过连接至恒压电源或者钳位电路，使得所述固定电位端B具有固定的电位。该实施例中，通过钳位放大器将所述固定电位端B的电位钳位至控制电压端A的电位VA，即VB＝VA。具体的，该实施例中，所述控制电流提供单元还包括：钳位放大器AP2，所述钳位放大器AP2的正输入端连接至所述控制电压端A，负输入端连接至所述固定电位端B，且所述钳位放大器AP2的输出端连接至所述钳位放大器AP2的负输入端。所述钳位放大器AP2将负输入端即固定电位端B的电位VB被钳位至所述控制电压端A的电位VA，即
经过限流电阻R1至固定电位端B之间的阈值控制电流位I1
进一步的，该实施例中，所述固定电位端B与钳位放大器AP2的输出端之间还连接有开关元件，所述钳位放大器AP2的输出端连接至所述开关元件的控制。上述开关元件仅在所述钳位放大器AP2处于正常工作状态时，所述开关元件导通，使得所述固定电位端B连接至所述霍尔元件。该实施例中，所述开关元件为PMOS晶体管M0，所述钳位放大器AP2的输出端连接至所述PMOS晶体管M0的栅极，所述PMOS晶体管M0的源极连接至所述钳位放大器AP2的负输入端，所述PMOS晶体管M0的漏极连接至所述电流切换单元132。在其他实施例中，也可以不用设置所述开关元件，将所述固定电位端B直接连接至所述电流切换单元132的输入端。
在其他实施例中，也可以通过其他钳位电路，将所述固定电位端B的电位限定在固定电位值，所述钳位电路的具体结构在此不做限定，本领域技术人员可以根据需求进行合理的选择。
进一步的，所述电流切换单元132包括连接在所述电流输出端B与各信号端之间的电流通路，各个电流通路上均设置有开关，以控制各电流通路的通断状态。具体的，所述电流输出端与信号端H1之间串联有开关S3a、S2b，与信号端H2之间串联有开关S4a和S2c，与信号端H3之间串联有S3a和S1c，与信号端H4之间串联有开关S3a和S1b。
所述电流切换单元132还可以包括连接于所述霍尔元件与比较模块120之间的连接通路上的开关，用于在霍尔元件的输出端发生切换时，将切换后的输出端连接至比较模块120。具体的，所述信号端H1与所述第一放大器AP1的正输入端之间串联有开关S2d，信号端H4与所述第一放大器AP1的正输入端之间串联有开关S1d，信号端H2与所述第一放大器AP1的负输入端之间串联有开关S1f，信号端H3与所述第一放大器AP1的负输入端之间串联有开关S2f。
所述控制电压切换单元111、电流切换单元132内各个开关的通断状态可以由阈值控制信号控制，周期性的控制各个开关的通断状态，从而周期性的依次向霍尔元件的各个信号端输入阈值控制电流I1。
请参考图5，为本发明一实施例的所述控制电压切换单元111、电流切换单元132内各个开关的阈值控制信号的示意图。
图5中，各个开关控制信号的高电平对应于开关导通，低电平对应于开关断开。具体的，开关S3a和开关S4a以周期T1切换开关状态，则切换霍尔元件的控制端和输出端的第一周期为T1/2；其他开关以周期T2切换开关状态，即第二周期为T2，其中，T1＝2T2，使得第一周期和第二周期相同。
以下，对各个周期下对应的电路状态进行具体描述。
请参考图6a，在周期1时，开关S3a导通、开关S4a断开、开关S2a～S2g导通，开关S1a～S1f断开。控制电压端A连接至信号端H4，H2接地，信号端H4和H2作为控制端；信号端H1和H3作为输出端，分别连接至第一放大器AP1的正输入端和负输入端，向所述比较模块输出传感信号Vin。控制电流提供单元131的阈值控制电流I1，流向信号端H1，该周期下，霍尔元件产生霍尔电压-VH；S3a开关导通，阈值控制电流I1在输出端之间产生叠加于霍尔上的阈值电压0.5I1RH，其中RH为霍尔器件的等效电阻，则第一放大器AP1的输入信号Vin＝-VH+0.5I1RH；开关S2g导通，电容C0存储周期1时放大后的霍尔电压信号和阈值电压的混合信号VC1,VC1＝A1*(-VH+0.5I1RH)，比较模块120输出南极比较信号Vo1。
请参考图6b，周期2时，开关S3a导通、开关S4a断开、开关S1a～S1f开关导通、开关S2a～S2g断开，电压VA加在霍尔器件的H1和H3两端，H1和H3为控制端，H2和H4为输出端连接至第一放大器AP1的两个输入端。周期2时霍尔元件产生的霍尔电压为VH；开关S3a、S1c导通，阈值控制电流I1流向霍尔器件的信号端H3，周期2时产生的阈值电压为-0.5I1RH，则第一放大器AP1的输入信号Vin＝VH-0.5I1RH，放大后信号为VC2＝A1*(VH-0.5I1RH)；开关S2g断开，比较器COMP开始比较，比较的信号为VC2-VC1＝A1*(VH-0.5I1RH)-A1*(-VH+0.5I1RH)＝A1*(2VH-I1RH)，当VC2-VC1＝0，比较器COMP输出的控制信号发生翻转，对应于霍尔电压阈值VH1＝0.5I1RH，比较模块120输出南极比较信号Vo1。
请参考图6c，周期3时，开关S3a断开、开关S4a导通，S2a～S2f开关导通，开关S1a～S1f断开，电压VA加在霍尔元件的H4和H2两端，H4和H2作为控制端，H1和H3作为输出端。周期3时霍尔器件产生的霍尔电压为-VH；S4a开关导通，阈值控制电流I1流向霍尔器件的H2端，产生的阈值电压为-0.5I1RH，则放大器1的输入信号Vin＝-VH-0.5I1RH；开关S2g导通，电容C0存储周期3时放大后的霍尔电压信号和电压阈值的混合信号,VC3＝A1*(-VH-0.5I1RH)，比较模块120输出北极比较信号Vo2。
请参考图6d，周期4时，开关S3a断开、开关S4a导通，S1a～S1f开关导通，S2a～S2f开关断开，电压VA加在霍尔器件的H1和H3两端，周期4时霍尔器件产生的霍尔电压为VH；S4a开关导通，电流I1流向霍尔器件的信号端H4，产生的阈值电压为0.5I1RH，则放大器1的输入信号Vin＝VH+0.5I1RH,放大后信号VC4＝A1*(VH+0.5I1RH)；开关S2g断开，比较器COMP开始比较，比较的信号为VC4-VC3＝A1*(VH+0.5I1RH)-A1*(-VH-0.5I1RH)＝A1*(2VH+I1RH)，比较模块120输出北极比较信号Vo2。当VC4-VC3＝0，比较器COMP输出的控制信号发生翻转，对应于霍尔电压阈值VH2＝-0.5I1RH。
可见比较器COMP输出信号发生翻转所对应的两个霍尔电压阈值分别为南极阈值电压VOPS＝VH1＝0.5I1RH，以及北极阈值电压VOPN＝VH2＝-0.5I1RH，分别对应于两个方向相反的磁场阈值BOPS和BOPN，即本发明的单霍尔传感器件有两个翻转点：南极翻转点(BOPS)和北极翻转点(BOPN)。
上述单霍尔传感器通过周期性的切换霍尔元件的控制端和输出端，以及依次向各个信号端输入阈值控制电流，使得输出的比较信号对应有两个磁场阈值，分别对应南极和北极磁场，从而所述比较模块120可以相应的输出南极比较信号和北极比较信号。仅需要一个霍尔元件，就能够实现全极性传感，降低了全极性的霍尔传感器件的体积以及功耗。
进一步的，霍尔元件等效为一个惠斯通电桥(请参考图2c)，每个桥臂的电阻为RH，两个输出端之间由于磁场B产生霍尔电压VH,
由于阈值控制电流I1的输入，第一放大器AP1的输入端输入差分电压Vin＝0时，两个电压阈值VOPS＝0.5I1RH，VOPN＝-0.5I1RH，由于得到对应的两个磁场阈值分别为/>以及/>
而限流电阻R1为方块电阻，
其中，q为电荷常数，n为电子浓度，un为电子迁移率，w为电阻的宽度，L为电阻的长度，d为电阻的厚度。
在恒压条件(即VA恒定的情况)下，霍尔元件的灵敏度可表示为：
其中un为霍尔元件的电子迁移率，与限流电阻R1的迁移率相同。v为电荷运动速度，W′为霍尔元件110的宽度，L′为霍尔元件110的长度。由于R1与un成反比，KH与un成正比，R1与KH相乘，正好抵消了un的影响。
根据上述公式，可得比较器COMP的翻转点磁场阈值大小：以及/>
由此可见，翻转点磁场B与温度相关的参数只有第一电阻R0的阻值，而与霍尔元件的温度系数无关。即便随温度变化，霍尔元件的电子迁移率发生变化而导致霍尔元件的灵敏度发生变化，但是翻转点磁场Bs和BN的大小也不会跟随霍尔元件的灵敏度变化而变化，从而可以提高所述全极性霍尔传感器件的检测准确性。为了尽可能降低温度变化对翻转点磁场B的影响，所述第一电阻R0可以采用温度系数很小的电阻类型，例如低温飘电阻，包括：箔电阻、薄膜电阻、箔电阻、金属膜电阻以及模压电阻等。比较器COMP的翻转点磁场的大小随着温度的变化较小，可以得到一个稳定的磁场翻转点，从而提高了霍尔传感器件的稳定性。
请参考图7，为本申请一实施例的单霍尔传感器件的比较处理模块中的降噪逻辑子模块的结构示意图。
所述降噪逻辑子模块140用于对所述比较子模块120输出的南极比较信号和北极比较信号进行逻辑运算。
该实施例中，所述降噪逻辑子模块140用于对不同时刻输入的两个比较信号进行同或运算。
具体的，所述降噪逻辑子模块140包括降噪单元141和逻辑运算单元142。所述降噪单元141用于对在连续N1次南极比较信号Vo1均相同时，输出所述南极比较信号，在连续N2次北极比较信号Vo2均相同时，输出所述北极比较信号；所述逻辑运算单元142连接至所述降噪单元141输出端，用于对所述降噪单元141输出的降噪后的南、北极比较信号进行逻辑运算，并输出控制信号VO；其中，N1和N2均为大于等于2的整数。
由于电路中的噪声分布符合正态分布，如图1c所示。正态分布中的标准差σ为：
噪声的有效值UN_rms为：
其中，y(i)为噪声采样获得的n个样点值，Y为n个样点的平均值。可以发现，当采样点n较大时：
σ≈UN_rms。
由上述公式以及根据正态分布的置信区间分布，以采样点数量为3时，当噪声Vnoise的幅值为Vn≤2σ时，其发生概率最大为P1＝68.2％，要连续三次噪声有效值Vn≤2σ，发生的概率最大为P13＝31.7％。当噪声的幅值为Vn≤4σ时，其发生概率最大为P2＝95.4％，要连续三次噪声有效值Vn≤4σ，发生的概率最大为P23＝86.8％。当噪声的幅值为Vn≤6σ时，其发生概率最大为P3＝99.6％，要连续三次噪声有效值Vn≤6σ，发生的概率最大为P33＝98.9％，由上述分析可见，噪声较大时，连续产生噪声的概率很高，那么会导致比较信号在连续多次内不稳定；而噪声较小时，连续产生噪声的概率较小，比较信号在连续多次较为稳定。因此，在比较信号连续多次均相同的情况下，从概率上来看，噪声是比较小的，此时输出的比较信号中的噪声通常较小，可以实现对噪声的滤除作用。
信号连续相同的次数越高，噪声越小，在一些实施例中取N1≥3，N2≥3，以取得较高的降噪效果。进一步的，为了能够对南极和北极磁场起到相同的降噪效果，N1＝N2。该实施例中，N1＝N3＝3。
所述逻辑运算单元142用于进行同或运算，即：当外部磁场同时小于南极磁场阈值和北极磁场阈值时，VO＝1(高电平)，否则外部磁场大于任意一个磁场阈值，VO＝0(低电平)，从而实现如图1b所示的开关信号功能。
且由于所示逻辑运算单元142针对的运算的信号中噪声较小，有效信号占比更大，从而使得所述单霍尔传感器件对于外部有效磁场信号的传感灵敏度更高，输出的控制信号的切换点更为准确，信号更为稳定。
请参考图8，为本发明一实施例的霍尔传感器件的降噪逻辑单元140的电路结构示意图。
所述降噪单元141包括(N1+N2)位移位寄存器和连接至所述移位寄存器各个输出端的比较单元；所述(N1+N2)位移位寄存器用于在第一时钟信号控制下，将所述霍尔传感模块依次串行输出的N1个南极比较信号Vo1和N2个北极比较信号Vo2并行输出为(N1+N2)位比较信号；所述比较单元用于在所述移位寄存器输出的N1位南极比较信号Vo1均相同，以及N2位北极比较信号Vo2均相同时，输出高电平，作为时钟信号。
该实施例中，以N1＝N2＝3为例。所述降噪单元141包括6位移位寄存器，所述移位寄存器包括6个输出端和输入端顺次连接的触发器，分别为触发器T1～T6,其中位于首位的触发器T1的输入端D1连接至所述霍尔传感模块110的输出端，触发器T1的输出端连接至后一位触发器T2的输入端D2，依次连接。各个触发器T1～T6的时钟端C1～C6均连接至第一时钟信号CK1，在所述第一时钟信号CK1上升沿时，各触发器将输入端信号输出。
请参考图9，为所述单霍尔传感器件的各开关控制信号和时钟信号的时序图。
各个开关控制信号的高电平对应于开关导通，低电平对应于开关断开。各个开关周期切换，以依次输出南极比较信号和北极比较信号。
在每次输出南极比较信号Vo1(S3a导通，S4a断开)和北极比较信号Vo2(S3a断开，S4a导通)的周期内，第一时钟信号CK1均产生一个上升沿，使得所述降噪单元141依次获取三次南极比较信号Vo1和三次北极比较信号Vo2，在第一时钟信号CK1的第六个上升沿时，六位移位寄存器内的6个触发器同时并行输出上述6个比较信号。
以图9中的时序图为例，在第一时钟信号CK1的第六个上升沿时，触发器T6、T4、T2输出南极比较信号Vo1，触发器T5、T3、T1输出北极比较信号Vo2。
所述降噪单元141还包括比较单元，所述比较单元包括两个比较子单元和时钟信号产生子单元，所述两个比较子单元分别用于连接至所述移位寄存器的南极比较信号和北极比较信号输出端。所述两个比较子单元分别为第一比较子单元和第二比较子单元，所述第一比较子单元用于比较各位北极比较信号是否相同，第二比较子单元用于比较各位南极比较信号是否相同。
具体的，该实施例中，所述第一比较子单元包括或门OR1、与非门NAND1、与非门NAND2，所述或门OR1和与非门NAND1的输入端均连接至所述移位寄存器的对应的比较信号的输出端。该实施例中，所述或门OR1和与非门NAND1的输入端均连接至触发器T1、T3、T5的输出端，用于接收北极比较信号Vo2；所述或门OR1和与非门NAND1的输出端均连接至所述与非门NAND2的输入端。触发器T1、T3、T5的输出端信号分别为Q1、Q3、Q5，则与非门NAND2输出端信号为Y1,
Y1的真值表如下：
Q1 Q3 Q5 Y1
0 0 0 1
0 0 1 0
0 1 0 0
0 1 1 0
1 0 0 0
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 1
只有当Q1、Q3、Q5同时为0或1时，Y1＝1。Q1、Q3、Q5为连续三次的北极比较信号，如果在北极磁场阈值BOPN比较时有噪声的影响，则Q1、Q3和Q5的值不连续相等。所以，Q1、Q3、Q5的值相同时，此时噪声较小。
同理，所述第二比较子单元包括或门OR2、与非门NAND3、与非门NAND4，所述或门OR2和与非门NAND3的输入端均连接至所述移位寄存器的对应的比较信号的输出端。该实施例中，所述或门OR2和与非门NAND3的输入端均连接至触发器T2、T4、T6的输出端，用于接收南极比较信号Vo1；所述或门OR2和与非门NAND3的输出端均连接至所述与非门NAND4的输入端。触发器T2、T4、T6的输出端信号分别为Q2、Q4、Q6，则与非门NAND4输出端信号为Y2,
Y2的真值表如下：
只有当Q2、Q4、Q6同时为0或1时，Y2＝1。只有当Q2、Q4、Q5同时为0或1时，Y2＝1。Q2、Q4、Q5为连续三次的南极比较信号，如果在与南极磁场阈值BOPS比较时有噪声的影响，则Q2、Q4和Q6的值不连续相等。所以，Q2、Q4、Q6的值相同时，此时噪声较小。
所述时钟信号产生子单元包括与门AND1，所述与门AND1连接至所述两个比较子单元的与非门NAND2、和与非门NAND4的输出端，在第二时钟信号CK2控制下，对所述两个比较子单元输出的信号Y1和信号Y2进行与(AND)运算，并输出第三时钟信号Y，Y＝CK2·Y1·Y2。
Y的真值表如下：
CK2 Y1 Y2 Y
0 0 0 0
0 0 1 0
0 1 0 0
0 1 1 0
1 0 0 0
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 1
在Y1、Y2均为1时，当CK2上升沿时，Y＝1。所述第二时钟信号CK2上升沿时刻位于所述第一时钟信号CK1的每(N1+N2)个上升沿之间，该实施例中，所述第二时钟信号CK2上升沿时刻位于所述第一时钟信号CK1的每6个上升沿之间(请参考9)，以获取最终的比较结果。
所述移位寄存器中的两个触发器的输出端还分别连接至所述逻辑运算单元142的两个输入端，用于分别输出南极比较信号和北极比较信号。该实施例中，以所述触发器T5和触发器T6作为输出，分别输出比较信号Q5和Q6至逻辑运算单元142。
请继续参考图8，所述逻辑运算单元142用于进行同或运算，在接收到的任意一个比较信号的电平发生翻转时，所述控制信号的电平发生翻转。该实施例中，只有当两个比较信号相同时，才输出高电平。在其他实施例中，所述逻辑运算单元142还可以用于进行其他形式的逻辑运算，以满足实际应用的需求。
具体的，所述逻辑运算单元142包括：触发器T7、触发器T8以及同或门1421；所述触发器T7和T8的输入端分别连接至所述降噪单元141的两个输出端，所述两个触发器的输出端分别连接至所述同或门1421的输入端，所述两个触发器用于分别接收所述降噪单元141输出的南极比较信号和北极比较信号，由所述同或门1421进行同或运算后输出所述控制信号。
所述触发器T7的输入端D7连接至比较单元141内的触发器T5的输出端，所述触发器T8的输入端D8连接至比较单元141内的触发器T6的输出端，且两者的时钟端C7和C8均连接至所述与门AND1的输出端，受第三时钟信号Y控制。同或门1421输出控制信号VO，
该实施例中，所述逻辑运算单元142还连接至输出模块150，用于将所述逻辑运算单元142输出的控制信号VO反相放大后输出为控制信号VOUT。所述输出模块150包括晶体管M以及电阻R，该实施例中，所述晶体管M为NMOS晶体管。所述电阻R一端连接至电源电压VDD，另一端连接至所述晶体管M的源极，所述晶体管M的栅极连接至所述逻辑运算单元142的输出端，漏极接地，以所述晶体管M的源极作为输出端，用于输出信号VOUT。当VO为高电平，晶体管M导通，VOUT为低电平；当VO为低电平，晶体管M断开，VOUT为高电平。
当Y信号上升沿来临时，且
当B<BOPN<BOPS时，Q7＝0，Q8＝0，则VO＝1，VOUT＝0；
当BOPN<B<BOPS时，Q7＝1，Q8＝0，则VO＝0，VOUT＝1；
当BOPN<BOPS<B时，Q7＝1，Q8＝1，则VO＝1，VOUT＝0；
由此信号VO再驱动输出模块150即可得到图1b所示的全极霍尔开关的功能图。
由于数字逻辑运算实现的多样性，在其他实施例中，所述降噪逻辑子模块140(请参考图7)还可以采用其他功能模块结构或者其他运算逻辑，只要最终能够实现降噪以及需要的逻辑运算功能即可。
本发明的实施例中，还提供一种电子设备，包括：如上述实施例中任一项所述的单霍尔传感器件。由于本发明的单霍尔传感器件的体积较小，功耗低，能够进一步提高电子设备的集成度，并降低功耗。进一步的，所述单霍尔传感器件的降噪逻辑单元能够对所述单霍尔传感模块110输出的南极比较信号、北极比较信号进行降噪逻辑处理，提高灵敏度，改善外部磁场抖动导致磁场阈值不稳定的问题，输出稳定可靠的控制信号。
以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (15)

1.一种单霍尔传感器件，其特征在于，包括：
单霍尔传感模块，包括单个霍尔元件，所述霍尔元件具有两对信号端，其中一对信号端作为两个控制端，连接至控制电压端，用于输入控制电压，另一对信号端作为两个输出端，所述两个输出端用于输出与外部磁场相关的传感信号，所述单霍尔传感模块还用于周期性切换所述霍尔元件的控制端和输出端；
比较处理模块，用于接收所述传感信号，并输出相应的南极比较信号或北极比较信号，并且对所述南极比较信号和北极比较信号进行降噪和逻辑运算，并输出控制信号，在外部磁场达到相应的磁场阈值时，所述南极比较信号或北极比较信号发生翻转；
阈值调整模块，用于周期性的依次向各个信号端输入阈值控制电流，使得所述南极比较信号和北极比较信号发生翻转时，外部磁场对应于方向相反的南极磁场阈值或北极磁场阈值中的任意一个；
所述阈值调整模块包括：控制电流提供单元和电流切换单元，所述控制电流提供单元用于提供阈值控制电流，所述电流切换单元用于根据阈值控制信号，周期性的切换所述控制电流提供单元的电流输出端与所述霍尔元件的各个信号端之间的通断状态；所述控制电流提供单元包括：钳位放大器和串联于电源电压与固定电位端之间的限流电阻，所述固定电位端具有固定电位，所述钳位放大器的正输入端连接至所述控制电压端，负输入端连接至所述固定电位端，且所述钳位放大器的输出端连接至所述钳位放大器的负输入端。
2.根据权利要求1所述的单霍尔传感器件，其特征在于，所述比较处理模块包括比较子模块和降噪逻辑子模块；所述比较子模块用于接收所述传感信号，并输出相应的南极比较信号或北极比较信号；所述降噪逻辑子模块连接至所述比较子模块，用于对所述比较子模块输出的所述南极比较信号和所述北极比较信号进行降噪和逻辑运算。
3.根据权利要求2所述的单霍尔传感器件，其特征在于，所述比较子模块包括第一放大器和与所述第一放大器的输出端连接的比较器；所述第一放大器的两个输入端分别连接至所述霍尔元件的两个输出端，用于将所述霍尔元件的两个输出端之间的传感电压放大后输出至所述比较器，作为所述比较器的差分输入信号；所述比较器根据输入的差分输入信号大小，输出相应的比较信号；所述第一放大器的正输出端与所述比较器的负输入端之间串联一电容，且所述比较器的负输入端与输出端之间串联一开关，所述第一放大器的负输入端连接至所述比较器的正输入端。
4.根据权利要求2所述的单霍尔传感器件，其特征在于，所述降噪逻辑子模块包括降噪单元和逻辑运算单元，所述降噪单元用于对在连续N1次南极比较信号均相同时，输出所述南极比较信号，在连续N2次北极比较信号均相同时，输出所述北极比较信号；所述逻辑运算单元连接至所述降噪单元输出端，用于对所述降噪单元输出的南极比较信号和北极比较信号进行逻辑运算；其中，N1和N2均为大于等于2的整数。
5.根据权利要求4所述的单霍尔传感器件，其特征在于，所述降噪单元包括(N1+N2)位移位寄存器和连接至所述移位寄存器各个输出端的比较单元；所述(N1+N2)位移位寄存器用于在第一时钟信号控制下，将所述霍尔传感模块依次串行输出的N1个南极比较信号和N2个北极比较信号并行输出为(N1+N2)位比较信号；所述比较单元用于在所述移位寄存器输出的N1位南极比较信号均相同，以及N2位北极比较信号均相同时，输出高电平，作为时钟信号。
6.根据权利要求5所述的单霍尔传感器件，其特征在于，所述移位寄存器包括(N1+N2)个输出端和输入端顺次连接的触发器，其中首位的触发器的输入端连接至所述霍尔传感模块的输出端，其中两个触发器的输出端还分别连接至所述逻辑运算单元的两个输入端，用于分别输出南极比较信号和北极比较信号。
7.根据权利要求6所述的单霍尔传感器件，其特征在于，所述比较单元包括两个比较子单元和时钟信号产生子单元，所述两个比较子单元分别用于连接至所述移位寄存器的南极比较信号和北极比较信号输出端；所述比较子单元包括或门、第一与非门、第二与非门，所述或门和第一与非门的输入端均连接至所述移位寄存器的对应的比较信号的输出端，所述或门和第一与非门的输出端均连接至所述第二与非门的输入端；所述时钟信号产生子单元包括与门，所述与门连接至所述两个比较子单元的第二与非门的输出端，在第二时钟信号控制下，对所述两个比较子单元输出的信号进行与运算，并输出第三时钟信号；所述第二时钟信号的上升沿时刻位于所述第一时钟信号的每(N1+N2)个上升沿之间。
8.根据权利要求1所述的单霍尔传感器件，其特征在于，所述逻辑运算为同或运算，在接收到的任意一个比较信号的电平发生翻转时，所述控制信号的电平发生翻转。
9.根据权利要求4所述的单霍尔传感器件，其特征在于，所述逻辑运算单元包括：两个触发器以及同或门；所述两个触发器的输入端分别连接至所述降噪单元的两个输出端，所述两个触发器的输出端分别连接至所述同或门的输入端，所述两个触发器用于分别接收所述降噪单元输出的南极比较信号和北极比较信号，由所述同或门进行同或运算后输出所述控制信号。
10.根据权利要求1所述的单霍尔传感器件，其特征在于，所述单霍尔传感模块用于按照第一周期切换所述霍尔元件的控制端与输出端，所述阈值调整模块用于按照第二周期依次向各信号端输入阈值控制电流，所述第一周期与所述第二周期相同。
11.根据权利要求1所述的单霍尔传感器件，其特征在于，所述固定电位端与所述电流切换单元之间还连接有开关元件，所述钳位放大器的输出端连接至所述开关元件的控制端。
12.根据权利要求1所述的单霍尔传感器件，其特征在于，所述电流切换单元包括：连接在所述电流输出端与各信号端之间的电流通路，各个所述电流通路上均设置有开关，以控制各个所述电流通路的通断状态。
13.根据权利要求1所述的单霍尔传感器件，其特征在于，所述单霍尔传感模块还包括控制电压切换单元，所述控制电压切换单元连接于所述控制电压端与所述霍尔元件之间，用于根据阈值控制信号，周期性切换所述控制电压端与所述霍尔元件的两对信号端之间的通断状态，以切换所述霍尔元件的控制端和输出端。
14.根据权利要求13所述的单霍尔传感器件，其特征在于，所述控制电压切换单元包括两个开关，分别连接至所述霍尔元件的两个相邻的信号端；所述霍尔元件的另外两个信号端接地。
15.一种电子设备，其特征在于，包括：如权利要求1至14中任一项所述的单霍尔传感器件。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116576932B (zh) * 2023-07-14 2023-10-20 微传智能科技（常州）有限公司 一种智能计量方法

Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE59800474D1 (de) * 1997-11-28 2001-03-22 Saia Burgess Electronics Ag Mu Gleichstrommotor
CN101320082A (zh) * 2007-06-07 2008-12-10 勤益股份有限公司 霍尔磁场元件测试装置
JP2009276307A (ja) * 2008-05-19 2009-11-26 Shimadzu Corp 磁気計測装置
CN101641608A (zh) * 2007-06-22 2010-02-03 罗姆股份有限公司 磁传感器电路和使用该磁传感器电路的电子装置
CN101825690A (zh) * 2010-05-13 2010-09-08 上海欣磁电子科技有限公司 一种全极性磁场检测方法
CN101908029A (zh) * 2009-06-02 2010-12-08 Ls产电株式会社 用于处理来自多个断路器的并行数字输入信号的装置和方法
CN102739224A (zh) * 2011-03-31 2012-10-17 英飞凌科技股份有限公司 全极性磁开关
CN103308075A (zh) * 2013-05-07 2013-09-18 赛卓电子科技（上海）有限公司 电流输出型线性霍尔传感器
CN103326702A (zh) * 2013-05-31 2013-09-25 北京经纬恒润科技有限公司 一种霍尔开关电路
CN104076196A (zh) * 2014-06-27 2014-10-01 南京城市职业学院 一种高精度直流电流霍尔数字传感系统及电流测量方法
CN104734669A (zh) * 2013-12-20 2015-06-24 施耐德电气工业公司 可配置硬件滤波器
CN104823025A (zh) * 2012-09-07 2015-08-05 森希玛技术股份有限公司 基于霍尔效应的角取向传感器及其相应的方法和设备
CN107314782A (zh) * 2017-05-18 2017-11-03 重庆神缘智能科技有限公司 一种霍尔计数装置
CN107437934A (zh) * 2017-09-08 2017-12-05 上海灿瑞科技股份有限公司 一种全极性霍尔传感器开关
CN109959881A (zh) * 2017-12-22 2019-07-02 罗姆股份有限公司 磁传感器、半导体装置以及电气设备
CN110816399A (zh) * 2018-08-14 2020-02-21 深圳市路畅科技股份有限公司 一种模拟汽车引擎进行鸣声的方法、装置及系统
CN111066247A (zh) * 2017-11-24 2020-04-24 欧姆龙株式会社 数字噪声滤波器
CN111525918A (zh) * 2019-02-02 2020-08-11 邵金泽 单路多功能定向磁控电子开关模块
CN112325755A (zh) * 2020-11-03 2021-02-05 上海艾为电子技术股份有限公司 一种位置传感系统、获取位置传感信号的方法及电子设备
CN213602634U (zh) * 2020-12-24 2021-07-02 南京邮电大学 一种带稳定电平转换器的串并转换电路
CN113411074A (zh) * 2021-07-13 2021-09-17 上海艾为电子技术股份有限公司 霍尔传感器开关及电子设备

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4049757B2 (ja) * 2004-03-12 2008-02-20 東光株式会社 磁気センサ回路
JP4786608B2 (ja) * 2007-07-30 2011-10-05 パナソニック株式会社 磁界検出装置
JP4965387B2 (ja) * 2007-08-21 2012-07-04 セイコーインスツル株式会社 磁気センサ回路
US9716453B2 (en) * 2014-08-08 2017-07-25 Johnson Electric S.A. Magnetic sensor and an integrated circuit
CN107436416B (zh) * 2017-08-28 2020-05-19 上海麦歌恩微电子股份有限公司 能处理垂直霍尔盘信号的磁开关系统及信号处理方法
CN110120803B (zh) * 2018-02-06 2023-07-28 意瑞半导体（上海）有限公司 一种全极霍尔开关电路

Patent Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE59800474D1 (de) * 1997-11-28 2001-03-22 Saia Burgess Electronics Ag Mu Gleichstrommotor
CN101320082A (zh) * 2007-06-07 2008-12-10 勤益股份有限公司 霍尔磁场元件测试装置
CN101641608A (zh) * 2007-06-22 2010-02-03 罗姆股份有限公司 磁传感器电路和使用该磁传感器电路的电子装置
JP2009276307A (ja) * 2008-05-19 2009-11-26 Shimadzu Corp 磁気計測装置
CN101908029A (zh) * 2009-06-02 2010-12-08 Ls产电株式会社 用于处理来自多个断路器的并行数字输入信号的装置和方法
CN101825690A (zh) * 2010-05-13 2010-09-08 上海欣磁电子科技有限公司 一种全极性磁场检测方法
CN102739224A (zh) * 2011-03-31 2012-10-17 英飞凌科技股份有限公司 全极性磁开关
CN104823025A (zh) * 2012-09-07 2015-08-05 森希玛技术股份有限公司 基于霍尔效应的角取向传感器及其相应的方法和设备
CN103308075A (zh) * 2013-05-07 2013-09-18 赛卓电子科技（上海）有限公司 电流输出型线性霍尔传感器
CN103326702A (zh) * 2013-05-31 2013-09-25 北京经纬恒润科技有限公司 一种霍尔开关电路
CN104734669A (zh) * 2013-12-20 2015-06-24 施耐德电气工业公司 可配置硬件滤波器
CN104076196A (zh) * 2014-06-27 2014-10-01 南京城市职业学院 一种高精度直流电流霍尔数字传感系统及电流测量方法
CN107314782A (zh) * 2017-05-18 2017-11-03 重庆神缘智能科技有限公司 一种霍尔计数装置
CN107437934A (zh) * 2017-09-08 2017-12-05 上海灿瑞科技股份有限公司 一种全极性霍尔传感器开关
CN111066247A (zh) * 2017-11-24 2020-04-24 欧姆龙株式会社 数字噪声滤波器
CN109959881A (zh) * 2017-12-22 2019-07-02 罗姆股份有限公司 磁传感器、半导体装置以及电气设备
CN110816399A (zh) * 2018-08-14 2020-02-21 深圳市路畅科技股份有限公司 一种模拟汽车引擎进行鸣声的方法、装置及系统
CN111525918A (zh) * 2019-02-02 2020-08-11 邵金泽 单路多功能定向磁控电子开关模块
CN112325755A (zh) * 2020-11-03 2021-02-05 上海艾为电子技术股份有限公司 一种位置传感系统、获取位置传感信号的方法及电子设备
CN213602634U (zh) * 2020-12-24 2021-07-02 南京邮电大学 一种带稳定电平转换器的串并转换电路
CN113411074A (zh) * 2021-07-13 2021-09-17 上海艾为电子技术股份有限公司 霍尔传感器开关及电子设备

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"高精度霍尔传感器的研究与设计";孙昂勃;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;20210515;第1-119页 *
"新型传感器及芯片——集成霍尔传感器及系列驱动芯片";高勇进;《科技成果》;全文 *
微功耗A32xx系列霍尔开关;杨爱琴;国外电子元器件;20031022(10);第56-58页 *

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Publication number Publication date
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CN114285399A (zh) 2022-04-05
CN114280512A (zh) 2022-04-05

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