CN117269855A - 一种背磁消除电路、背磁消除方法及霍尔传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种背磁消除电路、背磁消除方法及霍尔传感器，其电路包括至少三个霍尔模块、至少三路信号放大模块和至少三路数模转换模块。三个霍尔模块输出对应的电信号；每路信号放大模块连接每路数模转换模块、每个霍尔模块；通过每路数模转换模块输出可调模拟电信号，对每个霍尔模块产生的电信号消磁补偿，并经过每路信号放大模块进行放大，以输出消磁放大电信号。如此，避免了后续由信号放大模块进行放大后输出的信号饱和而失真，以及能够在高背磁环境下，于模拟前端消除信号的饱和而失真，且霍尔模块输出的电信号所需的信号补偿量较小。另外数模转换模块所输出信号为可调模拟电信号，能够根据需要调节信号增大或减小，以适应不同的应用场景。

Description

一种背磁消除电路、背磁消除方法及霍尔传感器

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种背磁消除电路、背磁消除方法及霍尔传感器。

背景技术

霍尔传感器采用背磁霍尔芯片时，由于背磁体的磁场强度、安装距离等因素不同，从而导致背磁霍尔芯片表面的磁场直流电信号数值不同。当对背磁霍尔芯片输出的霍尔信号进行放大后，在放大器件较大的信号放大系数下，放大后的霍尔信号容易出现饱和，从而导致霍尔信号失真。

发明内容

为了解决现有技术中，霍尔信号在放大后会出现饱和而导致信号失真等技术问题，本发明提供一种背磁消除电路、背磁消除方法及霍尔传感器。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种背磁消除电路，包括：至少三个霍尔模块，并转化且输出一一对应的电信号；

至少三路信号放大模块和至少三路数模转换模块；每路所述信号放大模块对应连接每路所述数模转换模块、每个所述霍尔模块；每路所述信号放大模块包括第一输入端和第二输入端，其中所述第一输入端连接所述霍尔模块的输出端，所述第二输入端连接所述数模转换模块的输出端；

通过每路所述数模转换模块输出可调模拟电信号，以对每个所述霍尔模块产生的所述电信号进行消磁补偿，并经过每路所述信号放大模块进行放大，以输出消磁放大电信号。

本发明的有益效果是：通过在模拟前端设置至少三路数模转换模块，且分别对应输出可调模拟电信号，以分别对至少三个霍尔模块所对应输出的电信号进行消磁补偿，从而避免了后续由信号放大模块进行放大后输出的消磁放大信号饱和而失真，如此，能够在高背磁环境下，并于模拟前端消除信号的饱和而失真，且至少三个霍尔模块输出的电信号所需的信号补偿量较小。以及，数模转换模块所输出信号为可调模拟电信号，能够根据需要调节信号增大或减小，以适应不同的应用场景。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，还包括：至少两路相对称的信号处理模块，其中一路所述信号处理模块的输入端连接间隔设置的两路所述信号放大模块的输出端，用于将间隔的两路所述消磁放大电信号进行差分处理，并产生第一消磁数字信号；另一路所述信号处理模块的输入端连接间隔设置的两路所述信号放大模块之外的另一路所述信号放大模块的输出端，用于对另一路所述消磁放大电信号处理，以产生第二消磁数字信号；

数字处理模块，所述数字处理模块的输入端连接至少两路所述信号处理模块的输出端，所述数字处理模块的输出端反馈连接每路所述数模转换模块的输入端，用于根据所述第一消磁数字信号反馈控制相应间隔的两路所述可调模拟电信号增大或减小，以及用于根据所述第二消磁数字信号反馈控制相应间隔的两路所述可调模拟电信号之外的另一路所述可调模拟电信号增大或减小。

进一步，至少三个所述霍尔模块包括依次设置的第一霍尔元件、第二霍尔元件及第三霍尔元件；至少三路所述数模转换模块包括第一数模转换器、第二数模转换器及第三数模转换器；至少三路所述信号放大模块包括第一放大器、第二放大器及第三放大器；

所述第一放大器的正向输入端连接所述第一霍尔元件的输出端，所述第一放大器的反向输入端连接所述第一数模转换器的输出端；所述第二放大器的正向输入端连接所述第二霍尔元件的输出端，所述第二放大器的反向输入端连接所述第二数模转换器的输出端；所述第三放大器的正向输入端连接所述第三霍尔元件的输出端，所述第三放大器的反向输入端连接所述第三数模转换器的输出端；

所述第一霍尔元件用于输出第一电信号；所述第一数模转换器用于输出第一可调模拟电信号；通过所述第一可调模拟电信号对所述第一电信号进行消磁补偿；并经过所述第一放大器进行放大，以输出第一消磁放大电信号；

所述第二霍尔元件用于输出第二电信号；所述第二数模转换器用于输出第二可调模拟电信号；通过所述第二可调模拟电信号对所述第二电信号进行消磁补偿；并经过所述第二放大器进行放大，以输出第二消磁放大电信号；

所述第三霍尔元件用于输出第三电信号；所述第三数模转换器用于输出第三可调模拟电信号；通过所述第三可调模拟电信号对所述第三电信号进行消磁补偿；并经过所述第三放大器进行放大，以输出第三消磁放大电信号。

进一步，其中一路所述信号处理模块包括第一载波单元及第一模数转换单元；

所述第一载波单元的输入端连接所述第一放大器的输出端及所述第三放大器的输出端，所述第一载波单元的输出端连接所述第一模数转换单元的输入端；所述第一模数转换单元的输出端连接所述数字处理模块的输入端；

所述第一载波单元用于将所述第一消磁放大电信号与所述第三消磁放大电信号进行差分处理，以输出差模放大信号，并进行调幅处理后，以产生第一调幅电信号；

所述第一模数转换单元用于将所述差模放大信号进行模数转换，以产生所述第一消磁数字信号；

另一路所述信号处理模块包括第二载波单元及第二模数转换单元；

所述第二载波单元的输入端连接所述第二放大器的输出端，所述第二载波单元的输出端连接所述第二模数转换单元的输入端；所述第二模数转换单元的输出端连接所述数字处理模块的输入端；

所述第二载波单元用于对所述第二消磁放大电信号调幅处理，以产生第二调幅电信号；

所述第二模数转换单元用于将所述第二调幅电信号进行模数转换，以产生所述第二消磁数字信号。

进一步，其中一路所述信号处理模块还包括第一可编程增益放大器；另一路所述信号处理模块还包括第二可编程增益放大器；

所述第一可编程增益放大器的输入端连接所述第一载波单元的输出端和所述数字处理模块的输出端，所述第一可编程增益放大器的输出端连接所述第一模数转换单元的输入端；在所述数字处理模块判断所述第一消磁数字信号需进行增益放大倍数时，所述第一可编程增益放大器根据所述数字处理模块的控制信号形成第一增益放大信号，以对所述第一调幅电信号进行增益放大；

所述第二可编程增益放大器的输入端连接所述第二载波单元的输出端和所述数字处理模块的输出端，所述第二可编程增益放大器的输出端连接所述第二模数转换单元的输入端；在所述数字处理模块判断所述第二消磁数字信号需进行增益放大倍数时，所述第二可编程增益放大器根据所述数字处理模块的控制信号形成第二增益放大信号，以对所述第二调幅电信号进行增益放大。

本发明还提供一种背磁消除方法，其中包括：

采用至少三个霍尔模块检测磁场信号，并转化且输出一一对应的电信号；

采用至少三路数模转换模块，分别输出可调模拟电信号，以分别对每个所述霍尔模块输出的所述电信号进行消磁补偿；

采用至少三路信号放大模块，对每个消磁补偿后的所述电信号进行放大处理，以对应输出消磁放大电信号。

进一步，采用至少三路信号放大模块，对每个消磁补偿后的所述电信号进行放大处理，以对应输出消磁放大电信号之后，还包括：

采用至少两路相对称的信号处理模块的其中一路所述信号处理模块将间隔的两路所述消磁放大电信号进行差分处理，并产生第一消磁数字信号；

采用另一路所述信号处理模块对间隔的两路所述消磁放大电信号之外的另一路所述消磁放大电信号处理，以产生第二消磁数字信号；

采用数字处理模块，根据所述第一消磁数字信号反馈控制相应间隔的两路所述可调模拟电信号增大或减小，以及根据所述第二消磁数字信号反馈控制相应间隔的两路所述可调模拟电信号之外的另一路所述可调模拟电信号增大或减小。

进一步，采用至少三个霍尔模块(1)检测磁场信号，并转化且输出一一对应的电信号中，具体包括：

采用至少三个所述霍尔模块(1)中的第一霍尔元件(6)输出第一电信号；采用至少三个所述霍尔模块(1)中的第二霍尔元件(11)输出第二电信号；采用至少三个所述霍尔模块(1)中的第三霍尔元件(14)输出第三电信号；

采用至少三路数模转换模块(3)，分别输出可调模拟电信号，以分别对每个所述霍尔模块输出的所述电信号进行消磁补偿中，具体包括：

采用至少三路所述数模转换模块(3)中的第一数模转换器(10)输出第一可调模拟电信号，以对所述第一电信号进行消磁补偿；采用至少三路所述数模转换模块(3)中的第二数模转换器(13)输出第二可调模拟电信号，以对所述第二电信号进行消磁补偿；采用至少三路所述数模转换模块(3)中的第三数模转换器(16)输出第三可调模拟电信号，以对所述第三电信号进行消磁补偿；

采用至少三路信号放大模块(2)，对每个消磁补偿后的所述电信号进行放大处理，以对应输出消磁放大电信号中，具体包括：

采用至少三路所述信号放大模块(2)中的第一放大器(7)对消磁补偿后的所述第一电信号进行放大，以输出第一消磁放大电信号；采用至少三路所述信号放大模块(2)中的第二放大器(12)对消磁补偿后的所述第二电信号进行放大，以输出第二消磁放大电信号；采用至少三路所述信号放大模块(2)中的第三放大器(15)对消磁补偿后的所述第三电信号进行放大，以输出第三消磁放大电信号。

进一步，采用至少两路相对称的信号处理模块(4)的其中一路所述信号处理模块(4)将间隔的两路所述消磁放大电信号进行差分处理，并产生第一消磁数字信号中，具体包括：

采用其中一路所述信号处理模块(4)中的第一载波单元(801)将所述第一消磁放大电信号与所述第三消磁放大电信号进行差分处理，以输出差模放大信号，并进行调幅处理后，以产生第一调幅电信号；

在所述数字处理模块(5)判断所述第一消磁数字信号需进行增益放大倍数时，采用其中一路所述信号处理模块中的第一可编程增益放大器(802)根据所述数字处理模块(5)的控制信号对所述第一调幅电信号进行增益放大，以形成第一增益放大信号；

采用其中一路所述信号处理模块(4)中的第一模数转换单元(803)将所述第一增益放大信号进行模数转换，以产生所述第一消磁数字信号；

采用另一路所述信号处理模块(4)对间隔的两路所述消磁放大电信号之外的另一路所述消磁放大电信号进行处理，以产生第二消磁数字信号中，具体包括：

采用另一路所述信号处理模块(4)中的第二载波单元(901)对所述第二消磁放大电信号调幅处理，以产生第二调幅电信号；

在所述数字处理模块(5)判断所述第二消磁数字信号需进行增益放大倍数时，采用另一路所述信号处理模块(4)中的第二可编程增益放大器(902)根据所述数字处理模块(5)的控制信号对所述第二调幅电信号进行增益放大，以形成第二增益放大信号；

采用另一路所述信号处理模块(4)中的所述第二模数转换单元(903)将所述第二增益放大信号进行模数转换，以产生所述第二消磁数字信号。

本发明还提供一种霍尔传感器，其中包括上述所述的背磁消除电路，背磁消除电路用于执行如上述所述背磁消除方法。

附图说明

图1为本发明实施例中一种背磁消除电路的结构示意图；

图2为本发明实施例中另一种背磁消除电路的结构示意图；

图3为本发明实施例中又一种背磁消除电路的结构示意图；

图4为本发明实施例中一种背磁消除方法的一部分步骤流程图；

图5为本发明实施例中一种背磁消除方法的另一部分步骤流程图；

图6为图4所示的一种实施例的背磁消除方法的S1的步骤流程图；

图7为图4所示的一种实施例的背磁消除方法的S2的步骤流程图；

图8为图4所示的一种实施例的背磁消除方法的S3的步骤流程图；

图9为图5所示的一种实施例的背磁消除方法的S4的步骤流程图；

图10为图5所示的一种实施例的背磁消除方法的S5的步骤流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明提供一种霍尔传感器，霍尔传感器包括背磁消除电路。如图1所示，背慈消除电路包括至少三个霍尔模块1、至少三路信号放大模块2和至少三路数模转换模块3。至少三个霍尔模块1均用于根据磁场变化，并将磁场变化量转化且对应输出至少三个电信号。三个电信号分别为第一电信号SA、第二电信号SB及第三电信号SC；至少三个霍尔模块1分别与至少三路信号放大模块2和至少三路数模转换模块3一一对应，即每路所述信号放大模块2对应连接每路所述数模转换模块3、每个所述霍尔模块1；每路所述信号放大模块2包括第一输入端和第二输入端。其中，所述第一输入端连接所述霍尔模块1的输出端，所述第二输入端连接所述数模转换模块3的输出端；通过每路所述数模转换模块3输出可调模拟电信号。三个可调模拟电信号分别为第一可调模拟电信号DAC1、第二可调模拟电信号DAC2及第三可调模拟电信号DAC3，以分别对每个所述霍尔模块1产生的所述电信号进行消磁补偿，并经过每路所述信号放大模块2进行放大，以输出消磁放大电信号。三个消磁放大电信号分别为第一消磁放大电信号So1、第二消磁放大电信号So2及第三消磁放大电信号So3。

在背磁霍尔芯片应用过程中，背磁消除电路的一个背磁霍尔芯片可能设置有多个霍尔模块1，由于每个霍尔模块1在背磁霍尔芯片中的位置不一样，其背磁霍尔芯片工作过程中，每个霍尔模块1的磁通量也不一样，当背磁变化量过大时，背磁霍尔芯片中的磁通量较大的霍尔模块1输出的霍尔电压变化量非常大，导致霍尔电压超过信号放大模块2的额定输入电压，经过信号放大模块2放大后的信号将不会被成倍放大；因此，本发明通过对每一个霍尔模块1均配置至少一路数模转换模3，利用数模转换模3输出的可调模拟电信号对霍尔模块1输出的电信号进行消磁补偿，并与霍尔模块1输出的电信号作为信号放大模块2的差模输入信号，降低了每路信号放大模块2输入信号的幅值，在霍尔电信号的输出的源头进行消磁补偿，从而避免了后续由信号放大模块进行放大后输出的消磁放大信号饱和而失真，如此，能够在高背磁环境下，并于模拟前端消除信号的饱和而失真，且至少三个霍尔模块输出的电信号所需的信号补偿量较小。以及，数模转换模块所输出信号为可调模拟电信号，能够根据需要调节信号增大或减小，以适应不同的应用场景。

如图2所示，在一些具体实施例中，上述背磁消除电路还包括至少两路相对称的信号处理模块4，在两路相对称的信号处理模块4中，其中一路所述信号处理模块4的输入端连接间隔设置的两路所述信号放大模块2的输出端，用于将间隔的两路所述消磁放大电信号进行差分处理，并产生第一消磁数字信号Do1；另一路所述信号处理模块4的输入端连接间隔设置的两路所述信号放大模块之外的另一路所述信号放大模块2的输出端，用于对另一路所述消磁放大电信号处理，以产生第二消磁数字信号Do2；其中，间隔设置的两路所述信号放大模块2表示两路所述信号放大模块2不相邻。

上述背磁消除电路还包括数字处理模块5，所述数字处理模块5的输入端连接至少两路所述信号处理模块4的输出端，所述数字处理模块5的输出端反馈连接每路所述数模转换模块3的输入端，用于根据所述第一消磁数字信号反馈控制相应间隔的两路所述可调模拟电信号增大或减小，以及用于根据所述第二消磁数字信号反馈控制相应间隔的两路所述可调模拟电信号之外的另一路所述可调模拟电信号增大或减小。

此实施例中，通过相对称的两路所述信号处理模块4能够分别生成两路数字信号即第一消磁数字信号以及所述第二消磁数字信号。其中第一消磁数字信号用于表示速度信息的数字信号，第二消磁数字信号用于表示方向信息的数字信号。数字处理模块5分别根据第一消磁数字信号和/或第二消磁数字信号反馈控制每一个支路中的数模转换模块3所输出的电信号的大小，实现反馈控制，使霍尔芯片能够在不同的背磁场景下能够进行自适应性调整，自动消除霍尔信号的饱和失真。其第一消磁数字信号是经过信号处理模块4进行差分放大处理的数字信号，能够进一步降低信号处理模块4的输入信号的幅值，以进一步消除第一消磁数字信号的饱和失真。

如图3所示，在一些实施例中，霍尔模块1、数模转换模块3及信号放大模块2均分别有三个。三个所述霍尔模块1分别为依次设置的第一霍尔元件6、第二霍尔元件11及第三霍尔元件14；三路所述数模转换模块3分别为第一数模转换器10、第二数模转换器13及第三数模转换器16；三路所述信号放大模块2分别为第一放大器7、第二放大器12及第三放大器15；两路路所述信号处理模块4分别为第一信号处理模块8即第二信号处理模块9。其中，第一放大器7、第二放大器12及第三放大器15的放大倍数均相同。

所述第一放大器7的正向输入端连接所述第一霍尔元件6的输出端，所述第一放大器7的反向输入端连接所述第一数模转换器10的输出端；所述第二放大器12的正向输入端连接所述第二霍尔元件11的输出端，所述第二放大器12的反向输入端连接所述第二数模转换器13的输出端；所述第三放大器15的正向输入端连接所述第三霍尔元件14的输出端，所述第三放大器15的反向输入端连接所述第三数模转换器16的输出端。

所述第一霍尔元件6用于输出第一电信号SA；所述第一数模转换器10用于输出第一可调模拟电信号DAC1；通过所述第一可调模拟电信号DAC1对所述第一电信号SA进行消磁补偿；并经过所述第一放大器7进行放大，以输出第一消磁放大电信号So1。

所述第二霍尔元件11用于输出第二电信号SB；所述第二数模转换器13用于输出第二可调模拟电信号DAC2；通过所述第二可调模拟电信号DAC2对所述第二电信号进行消磁补偿SB；并经过所述第二放大器12进行放大，以输出第二消磁放大电信号So2。

所述第三霍尔元件14用于输出第三电信号SC；所述第三数模转换器16用于输出第三可调模拟电信号DAC3；通过所述第三可调模拟电信号DAC3对所述第三电信号SC进行消磁补偿；并经过所述第三放大器15进行放大，以输出第三消磁放大电信号So3。

具体地，第一消磁数字信号所对应的信号处理模块4即第一信号处理模块8的输出电信号公式为：So＝(SA-DAC1)*A-(SC-DAC3)*A。其中，So表示所述第一信号处理模块8的差分输出信号,So为So1与So3之间的差，SA表示所述第一电信号；DAC1表示所述第一可调模拟电信号，SC表示第三电信号，DAC3表示第三可调模拟电信号；A表示第一放大器7或第二放大器12或第三放大器15的放大倍数。

由上述公式可知，当所述第一消磁数字信号过大，即所述第一消磁数字信号Do1超过第一预设阈值时，所述数字处理模块5反馈控制所述第一可调模拟电信号DAC1增大，或控制所述第三可调模拟电信号DAC3减小；当所述第一消磁数字信号过小，即所述第一消磁数字信号Do1低于第二预设阈值时，所述数字处理模块5反馈控制所述第一可调模拟电信号DAC1减小，或控制所述第三可调模拟电信号DAC3增大。该第一预设阈值和第二预设阈值可以取第一消磁数字信号Do1的中间值。

当所述第二消磁数字信号Do2过大即所述第二消磁数字信号Do2超过第三预设阈值时，所述数字处理模块5反馈控制所述第二可调模拟电信号DAC2增大；当所述第二消磁数字信号Do2过小，即所述第二消磁数字信号Do2超过第四预设阈值时，所述数字处理模块5反馈控制所述第二可调模拟电信号DAC2减小。该第三预设阈值和第四预设阈值可以取第二消磁数字信号Do2的中间值。

另外，需要说明的是，由于第一消磁数字信号Do1是差分信号，而第二消磁数字信号Do2是非差分信号，因此，通常情况下，第二消磁数字信号Do2无需调整。

在一些实施例中，其中一路所述信号处理模块(4)可以为第一信号处理模块8，包括第一载波单元801、第一可编程增益放大器802及第一模数转换单元803，所述第一载波单元801的输入端连接所述第一放大器7的输出端及所述第三放大器15的输出端；所述第一可编程增益放大器802的输入端连接所述第一载波单元801的输出端和所述数字处理模块5的输出端，所述第一可编程增益放大器802的输出端连接所述第一模数转换单元803的输入端，所述第一模数转换单元803的输出端连接所述数字处理模块5的输入端。第一载波单元801具体为载波器。

所述第一载波单元801用于将所述第一消磁放大电信号So1与所述第三消磁放大电信号So3进行差分处理，以输出差模放大信号，并进行调幅处理后，以产生第一调幅电信号AM1。在所述数字处理模块(5)判断所述第一消磁数字信号需进行增益放大倍数时，第一可编程增益放大器802根据所述数字处理模块5的控制信号形成第一增益放大信号G1，以对所述第一调幅电信号AM1进行增益放大。

所述第一模数转换单元803用于将第一增益放大信号G1进行模数转换，以产生所述第一消磁数字信号Do1。

在所述数字处理模块5判断所述第一消磁数字信号Do1需进行增益放大倍数时，所述第一可编程增益放大器802根据所述数字处理模块5的控制信号形成上述第一增益放大信号G1，以对所述第一调幅电信号AM1进行增益放大。

另一路所述信号处理模块(4)可以为所述第二信号处理模块9，包括第二载波单元901、第二可编程增益放大器902及第二模数转换单元903；所述第二载波单元901的输入端连接所述第二放大器12的输出端，所述第二可编程增益放大器902的输入端连接所述第二载波单元901的输出端和所述数字处理模块5的输出端，所述第二可编程增益放大器902的输出端连接所述第二模数转换单元903的输入端，所述第二模数转换单元903的输出端连接所述数字处理模块5的输入端。

所述第二载波单元901用于对所述第二消磁放大电信号So2调幅处理，以产生第二调幅电信号；所述第二模数转换单元903用于将所述第二调幅电信号AM2进行模数转换，以产生所述第二消磁数字信号Do2。

第二可编程增益放大器902根据所述数字处理模块5的控制信号对所述第二调幅电信号AM2进行增益放大，以形成第二增益放大信号G2。

所述第二模数转换单元903用于将第二增益放大信号G2进行模数转换，以产生所述第二消磁数字信号Do2。

在所述数字处理模块5判断所述第二消磁数字信号需进行增益放大倍数时，所述第二可编程增益放大器902根据所述数字处理模块5的控制信号形成第二增益放大信号G2，以对所述第二调幅电信号AM2进行增益放大。

通过在每一路信号处理模块4中设置载波单元能够对每一路的消磁放大电信号进行调幅，以让消磁放大电信号按照预设的变化规律而变化，且信号频率保持不变，提高整个支路的信号稳定性，提高抗干扰能力。通过在每一路信号处理模块4中设置编程增益放大器，能够在数字处理模块5的控制下调节增益放大倍数，合理地提高信号强度。通过在每一路信号处理模块4中设置模数转换单元能够让增益放大信号转换成数字信号，便于数字处理模块5进行计算和分析处理。

本发明实施例通过设置多个霍尔元件单元，且每个霍尔元件输出信号分别与可调模拟电压相减后进行增益放大，经过模数转换器采样量化后，由数字处理模块根据模数转换器输出信号决定前端可调模拟电压信号的大小，实现背磁补偿的自动反馈控制。对于不同的磁场的背磁量，经过前端数模转换模块进行消除，即便霍尔传感器处于高背磁应用环境以及高信号放大倍数的环境下，信号仍能正常放大而不失真。

如图4所示，在另外一些实施例中，还提供一种背磁消除方法，包括如下步骤：

S1、采用至少三个霍尔模块1检测磁场信号，并转化且输出一一对应的电信号；S2、采用至少三路数模转换模块3，分别输出可调模拟电信号，以分别对每个所述霍尔模块输出的所述电信号进行消磁补偿。S3、采用至少三路信号放大模块2，对每个消磁补偿后的所述电信号进行放大处理，以对应输出消磁放大电信号。如此，通过采用至少三路数模转换模块3对应输出的可调模拟电信号对霍尔模块1输出的电信号进行消磁补偿，并与霍尔模块1输出的电信号作为信号放大模块2的差模输入信号，降低了每路信号放大模块2输入信号的幅值，在霍尔电信号的输出的源头进行消磁补偿，从而避免了后续由信号放大模块进行放大后输出的消磁放大信号饱和而失真，如此，能够在高背磁环境下，并于模拟前端消除信号的饱和而失真，且至少三个霍尔模块输出的电信号所需的信号补偿量较小。以及，数模转换模块所输出信号为可调模拟电信号，能够根据需要调节信号增大或减小，以适应不同的应用场景。

如图5所示，在一些实施例中，采用至少三路信号放大模块2，对每个消磁补偿后的所述电信号进行放大处理，以对应输出消磁放大电信号之后，还包括：S4、采用至少两路相对称的信号处理模块4的其中一路所述信号处理模块4将间隔的两路所述消磁放大信号进行差分处理，并产生第一消磁数字信号Do1；S5、采用另一路所述信号处理模块4对间隔的两路所述消磁放大电信号之外的另一路所述消磁放大信号处理，以产生第二消磁数字信号Do2。S6、采用数字处理模块5根据所述第一消磁数字信号Do1反馈控制相应间隔的两路所述可调模拟电信号增大或减小，以及根据所述第二消磁数字信号Do2反馈控制相应间隔的两路所述可调模拟电信号之外的另一路所述可调模拟电信号增大或减小。

此实施例中，采用相对称的两路所述信号处理模块4能够分别生成两路数字信号即第一消磁数字信号以及所述第二消磁数字信号。其中第一消磁数字信号用于表示速度信息的数字信号，第二消磁数字信号用于表示方向信息的数字信号。进一步采用数字处理模块5分别根据第一消磁数字信号和/或第二消磁数字信号反馈控制每一个支路中的数模转换模块3所输出的电信号的大小，实现反馈控制，使霍尔芯片能够在不同的背磁场景下能够进行自适应性调整，自动消除霍尔信号的饱和失真。其第一消磁数字信号是经过信号处理模块4进行差分放大处理的数字信号，能够进一步降低信号处理模块4的输入信号的幅值，以进一步消除第一消磁数字信号的饱和失真。

结合图6-图8所示，在一些实施例中，采用至少三个霍尔模块1检测磁场信号，并转化且输出一一对应的电信号中，具体包括：

S11、采用至少三个所述霍尔模块1中的第一霍尔元件6输出第一电信号SA；S12、采用至少三个所述霍尔模块1中的第二霍尔元件11输出第二电信号SB；S13、采用至少三个所述霍尔模块1中的第三霍尔元件14输出第三电信号SC。

采用至少三路数模转换模块3，分别输出可调模拟电信号，以分别对每个所述霍尔模块输出的所述电信号进行消磁补偿中，具体包括：

S21、采用至少三路所述数模转换模块3中的第一数模转换器10输出第一可调模拟电信号DAC1，以对所述第一电信号SA进行消磁补偿；S22、采用至少三路所述数模转换模块3中的第二数模转换器13输出第二可调模拟电信号，以对所述第二电信号进行消磁补偿；S23、采用至少三路所述数模转换模块3中的第三数模转换器16输出第三可调模拟电信号，以对所述第三电信号进行消磁补偿；

采用至少三路信号放大模块2，对每个消磁补偿后的所述电信号进行放大处理，以对应输出消磁放大电信号中，具体包括：

S31、采用至少三路所述信号放大模块2中的第一放大器7对消磁补偿后的所述第一电信号SA进行放大，以输出第一消磁放大电信号So1；S32、采用至少三路所述信号放大模块2中的第二放大器12对消磁补偿后的所述第二电信号SB进行放大，以输出第二消磁放大电信号So2；S33、采用至少三路所述信号放大模块2中的第三放大器15对消磁补偿后的所述第三电信号SC进行放大，以输出第三消磁放大电信号So3。

此实施例中，采用第一霍尔元件6输出第一电信号SA；采用第一数模转换器10输出第一可调模拟电信号DAC1；采用第一可调模拟电信DAC1号对所述第一电信号SA进行消磁补偿；采用第一放大器7对消磁补偿后的所述第一电信号SA进行放大，以输出第一消磁放大电信号So1。

采用第二霍尔元件11输出第二电信号SB；采用第二数模转换器13输出第二可调模拟电信号DAC2；采用第二可调模拟电信号DAC2对所述第二电信号SB进行消磁补偿；采用第二放大器12对消磁补偿后的所述第二电信号SB进行放大，以输出第二消磁放大电信号So2。

采用第三霍尔元件14输出第三电信号SC；采用第三数模转换器16输出第三可调模拟电信号DAC3；采用所述第三可调模拟电信DAC3号对所述第三电信号SC进行消磁补偿；采用第三放大器15对消磁补偿后的所述第三电信号进行放大，以输出第三消磁放大电信号So3。

此实施例中，当所述第一消磁数字信号过大，即所述第一消磁数字信号Do1超过第一预设阈值时，所述数字处理模块5反馈控制所述第一可调模拟电信号DAC1增大，或控制所述第三可调模拟电信号DAC3减小；当所述第一消磁数字信号过小，即所述第一消磁数字信号Do1低于第二预设阈值时，所述数字处理模块5反馈控制所述第一可调模拟电信号DAC1减小，或控制所述第三可调模拟电信号DAC3增大。当所述第二消磁数字信号Do2过大即所述第二消磁数字信号Do2超过第三预设阈值时，所述数字处理模块5反馈控制所述第二可调模拟电信号DAC2增大；当所述第二消磁数字信号Do2过小，即所述第二消磁数字信号Do2超过第四预设阈值时，所述数字处理模块5反馈控制所述第二可调模拟电信号DAC2减小。如此，可以通过动态调节第一可调模拟电信号DAC1和第三可调模拟电信号DAC3来消除信号的饱和而失真，且具备较宽的应用条件。

如图9所示，在一些实施例中，采用至少两路相对称的信号处理模块4的其中一路所述信号处理模块4将间隔的两路所述消磁放大电信号进行差分处理，并产生第一消磁数字信号中，具体包括：

S41、采用其中一路所述信号处理模块4中的第一载波单元801将所述第一消磁放大电信号与所述第三消磁放大电信号进行差分处理，以输出差模放大信号，并进行调幅处理后，以产生第一调幅电信号；

S42、在所述数字处理模块5判断所述第一消磁数字信号需进行增益放大倍数时，采用其中一路所述信号处理模块中的第一可编程增益放大器802根据所述数字处理模块5的控制信号对所述第一调幅电信号进行增益放大，以形成第一增益放大信号；

S43、采用其中一路所述信号处理模块4中的第一模数转换单元803将所述第一增益放大信号进行模数转换，以产生所述第一消磁数字信号；

如图10所示，采用另一路所述信号处理模块4对间隔的两路所述消磁放大电信号之外的另一路所述消磁放大电信号进行处理，以产生第二消磁数字信号中，具体包括：

S51、采用另一路所述信号处理模块4中的第二载波单元901对所述第二消磁放大电信号调幅处理，以产生第二调幅电信号；

S52、在所述数字处理模块5判断所述第二消磁数字信号需进行增益放大倍数时，采用另一路所述信号处理模块4中的第二可编程增益放大器902根据所述数字处理模块5的控制信号对所述第二调幅电信号进行增益放大，以形成第二增益放大信号；

S53、采用另一路所述信号处理模块4中的所述第二模数转换单元903将所述第二增益放大信号进行模数转换，以产生所述第二消磁数字信号。

此实施例中，采用第一载波单元801用于将所述第一消磁放大电信号So1与所述第三消磁放大电信号So3进行差分处理，以输出差模放大信号，并进行调幅处理后，以产生第一调幅电信号AM1；

在所述数字处理模块5判断所述第一消磁数字信号Do1需进行增益放大倍数时，采用第一可编程增益放大器802根据所述数字处理模块5的控制信号对所述第一调幅电信号AM1进行增益放大，以形成第一增益放大信号G。进一步采用第一模数转换单元803将所述第一增益放大信号G1进行模数转换，以产生所述第一消磁数字信号Do1。

采用第二载波单元901对所述第二消磁放大电信号So2调幅处理，以产生第二调幅电信号AM2；

在所述数字处理模块5判断所述第二消磁数字信号Do2需进行增益放大倍数时，采用第二可编程增益放大器902根据所述数字处理模块5的控制信号对所述第二调幅电信号AM2进行增益放大，以形成第二增益放大信号G2；

进一步采用所述第二模数转换单元903将所述第二增益放大信号G2进行模数转换，以产生所述第二消磁数字信号Do2。

本发明通过在模拟前端设置至少三路数模转换模块，且分别对应输出可调模拟电信号，以分别对至少三个霍尔模块所对应输出的电信号进行消磁补偿，从而避免了后续由信号放大模块进行放大后输出的消磁放大信号饱和而失真，如此，能够在高背磁环境下，并于模拟前端消除信号的饱和而失真，且至少三个霍尔模块输出的电信号所需的信号补偿量较小。以及，数模转换模块所输出信号为可调模拟电信号，能够根据需要调节信号增大或减小，以适应不同的应用场景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的构思和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种背磁消除电路，其特征在于，包括：

用于检测磁场信号的至少三个霍尔模块，并转化且输出一一对应的电信号；

至少三路信号放大模块和至少三路数模转换模块；每路所述信号放大模块对应连接每路所述数模转换模块、每个所述霍尔模块；每路所述信号放大模块包括第一输入端和第二输入端，其中所述第一输入端连接所述霍尔模块的输出端，所述第二输入端连接所述数模转换模块的输出端；

通过每路所述数模转换模块输出可调模拟电信号，以对每个所述霍尔模块产生的所述电信号进行消磁补偿，并经过每路所述信号放大模块进行放大，以输出消磁放大电信号。

2.根据权利要求1所述的一种背磁消除电路，其特征在于，还包括：

至少两路相对称的信号处理模块，其中一路所述信号处理模块的输入端连接间隔设置的两路所述信号放大模块的输出端，用于将间隔的两路所述消磁放大电信号进行差分处理，并产生第一消磁数字信号；另一路所述信号处理模块的输入端连接间隔设置的两路所述信号放大模块之外的另一路所述信号放大模块的输出端，用于对另一路所述消磁放大电信号进行处理，以产生第二消磁数字信号；

数字处理模块，所述数字处理模块的输入端连接至少两路所述信号处理模块的输出端，所述数字处理模块的输出端反馈连接每路所述数模转换模块的输入端，用于根据所述第一消磁数字信号反馈控制相应间隔的两路所述可调模拟电信号增大或减小，以及用于根据所述第二消磁数字信号反馈控制相应间隔的两路所述可调模拟电信号之外的另一路所述可调模拟电信号增大或减小。

3.根据权利要求2所述的一种背磁消除电路，其特征在于，至少三个所述霍尔模块包括依次设置的第一霍尔元件、第二霍尔元件及第三霍尔元件；至少三路所述数模转换模块包括第一数模转换器、第二数模转换器及第三数模转换器；至少三路所述信号放大模块包括第一放大器、第二放大器及第三放大器；

所述第一放大器的正向输入端连接所述第一霍尔元件的输出端，所述第一放大器的反向输入端连接所述第一数模转换器的输出端；所述第二放大器的正向输入端连接所述第二霍尔元件的输出端，所述第二放大器的反向输入端连接所述第二数模转换器的输出端；所述第三放大器的正向输入端连接所述第三霍尔元件的输出端，所述第三放大器的反向输入端连接所述第三数模转换器的输出端；

所述第一霍尔元件用于输出第一电信号；所述第一数模转换器用于输出第一可调模拟电信号；通过所述第一可调模拟电信号对所述第一电信号进行消磁补偿；并经过所述第一放大器进行放大，以输出第一消磁放大电信号；

所述第二霍尔元件用于输出第二电信号；所述第二数模转换器用于输出第二可调模拟电信号；通过所述第二可调模拟电信号对所述第二电信号进行消磁补偿；并经过所述第二放大器进行放大，以输出第二消磁放大电信号；

所述第三霍尔元件用于输出第三电信号；所述第三数模转换器用于输出第三可调模拟电信号；通过所述第三可调模拟电信号对所述第三电信号进行消磁补偿；并经过所述第三放大器进行放大，以输出第三消磁放大电信号。

4.根据权利要求3所述的一种背磁消除电路，其特征在于，其中一路所述信号处理模块包括第一载波单元及第一模数转换单元；

所述第一载波单元的输入端连接所述第一放大器的输出端及所述第三放大器的输出端，所述第一载波单元的输出端连接所述第一模数转换单元的输入端；所述第一模数转换单元的输出端连接所述数字处理模块的输入端；

所述第一载波单元用于将所述第一消磁放大电信号与所述第三消磁放大电信号进行差分处理，以输出差模放大信号，并进行调幅处理后，以产生第一调幅电信号；

所述第一模数转换单元用于将所述差模放大信号进行模数转换，以产生所述第一消磁数字信号；

另一路所述信号处理模块包括第二载波单元及第二模数转换单元；

所述第二载波单元的输入端连接所述第二放大器的输出端，所述第二载波单元的输出端连接所述第二模数转换单元的输入端；所述第二模数转换单元的输出端连接所述数字处理模块的输入端；

所述第二载波单元用于对所述第二消磁放大电信号调幅处理，以产生第二调幅电信号；

所述第二模数转换单元用于将所述第二调幅电信号进行模数转换，以产生所述第二消磁数字信号。

5.根据权利要求4所述的一种背磁消除电路，其特征在于，其中一路所述信号处理模块还包括第一可编程增益放大器；另一路所述信号处理模块还包括第二可编程增益放大器；

所述第一可编程增益放大器的输入端连接所述第一载波单元的输出端和所述数字处理模块的输出端，所述第一可编程增益放大器的输出端连接所述第一模数转换单元的输入端；在所述数字处理模块判断所述第一消磁数字信号需进行增益放大倍数时，所述第一可编程增益放大器根据所述数字处理模块的控制信号形成第一增益放大信号，以对所述第一调幅电信号进行增益放大；

所述第二可编程增益放大器的输入端连接所述第二载波单元的输出端和所述数字处理模块的输出端，所述第二可编程增益放大器的输出端连接所述第二模数转换单元的输入端；在所述数字处理模块判断所述第二消磁数字信号需进行增益放大倍数时，所述第二可编程增益放大器根据所述数字处理模块的控制信号形成第二增益放大信号，以对所述第二调幅电信号进行增益放大。

6.一种背磁消除方法，其特征在于，包括：

采用至少三个霍尔模块检测磁场信号，并转化且输出一一对应的电信号；

采用至少三路数模转换模块，分别输出可调模拟电信号，以分别对每个所述霍尔模块输出的所述电信号进行消磁补偿；

采用至少三路信号放大模块，对每个消磁补偿后的所述电信号进行放大处理，以对应输出消磁放大电信号。

7.根据权利要求6所述的一种背磁消除方法，其特征在于，采用至少三路信号放大模块，对每个消磁补偿后的所述电信号进行放大处理，以对应输出消磁放大电信号之后，还包括：

采用至少两路相对称的信号处理模块的其中一路所述信号处理模块将间隔的两路所述消磁放大电信号进行差分处理，并产生第一消磁数字信号；

采用另一路所述信号处理模块对间隔的两路所述消磁放大电信号之外的另一路所述消磁放大电信号进行处理，以产生第二消磁数字信号；

采用数字处理模块，根据所述第一消磁数字信号反馈控制相应间隔的两路所述可调模拟电信号增大或减小，以及根据所述第二消磁数字信号反馈控制相应间隔的两路所述可调模拟电信号之外的另一路所述可调模拟电信号增大或减小。

8.根据权利要求7所述的一种背磁消除方法，其特征在于，采用至少三个霍尔模块检测磁场信号，并转化且输出一一对应的电信号中，具体包括：

采用至少三个所述霍尔模块中的第一霍尔元件输出第一电信号；采用至少三个所述霍尔模块中的第二霍尔元件输出第二电信号；采用至少三个所述霍尔模块中的第三霍尔元件输出第三电信号；

采用至少三路数模转换模块，分别输出可调模拟电信号，以分别对每个所述霍尔模块输出的所述电信号进行消磁补偿中，具体包括：

采用至少三路所述数模转换模块中的第一数模转换器输出第一可调模拟电信号，以对所述第一电信号进行消磁补偿；采用至少三路所述数模转换模块中的第二数模转换器输出第二可调模拟电信号，以对所述第二电信号进行消磁补偿；采用至少三路所述数模转换模块中的第三数模转换器输出第三可调模拟电信号，以对所述第三电信号进行消磁补偿；

采用至少三路信号放大模块，对每个消磁补偿后的所述电信号进行放大处理，以对应输出消磁放大电信号中，具体包括：

采用至少三路所述信号放大模块中的第一放大器对消磁补偿后的所述第一电信号进行放大，以输出第一消磁放大电信号；采用至少三路所述信号放大模块中的第二放大器对消磁补偿后的所述第二电信号进行放大，以输出第二消磁放大电信号；采用至少三路所述信号放大模块中的第三放大器对消磁补偿后的所述第三电信号进行放大，以输出第三消磁放大电信号。

9.根据权利要求8所述的一种背磁消除方法，其特征在于，采用至少两路相对称的信号处理模块的其中一路所述信号处理模块将间隔的两路所述消磁放大电信号进行差分处理，并产生第一消磁数字信号中，具体包括：

采用其中一路所述信号处理模块中的第一载波单元将所述第一消磁放大电信号与所述第三消磁放大电信号进行差分处理，以输出差模放大信号，并进行调幅处理后，以产生第一调幅电信号；

在所述数字处理模块判断所述第一消磁数字信号需进行增益放大倍数时，采用其中一路所述信号处理模块中的第一可编程增益放大器根据所述数字处理模块的控制信号对所述第一调幅电信号进行增益放大，以形成第一增益放大信号；

采用其中一路所述信号处理模块中的第一模数转换单元将所述第一增益放大信号进行模数转换，以产生所述第一消磁数字信号；

采用另一路所述信号处理模块对间隔的两路所述消磁放大电信号之外的另一路所述消磁放大电信号进行处理，以产生第二消磁数字信号中，具体包括：

采用另一路所述信号处理模块中的第二载波单元对所述第二消磁放大电信号调幅处理，以产生第二调幅电信号；

在所述数字处理模块判断所述第二消磁数字信号需进行增益放大倍数时，采用另一路所述信号处理模块中的第二可编程增益放大器根据所述数字处理模块的控制信号对所述第二调幅电信号进行增益放大，以形成第二增益放大信号；

采用另一路所述信号处理模块中的所述第二模数转换单元将所述第二增益放大信号进行模数转换，以产生所述第二消磁数字信号。

10.一种霍尔传感器，其特征在于，包括如上述权利要求1-5任一项所述的背磁消除电路，所述背磁消除电路用于执行如上述权利要求6-9任一项所述的背磁消除方法。