TWI576679B - 偏移電壓自動補償系統 - Google Patents

Description

偏移電壓自動補償系統

本發明是有關於一種偏移電壓補償系統，尤指一種可自動動態補償偏移電壓之偏移電壓自動補償系統。

請參閱圖1A，圖1A為磁阻元件等效電路示意圖，磁阻元件包括第一阻抗R1、第二阻抗R2、第三阻抗R3及第四阻抗R4，第一阻抗R1及第二阻抗R2與操作電壓Vd電性相連，第三阻抗及第四阻抗與參考電壓Vref電性相連，參考電壓Vref可以為接地電壓，第一阻抗R1更與第三阻抗R3電性相連，第二阻抗R2與第四阻抗R4電性相連。磁阻元件為一種感測器，其阻抗隨感測之磁信號而改變，根據磁阻元件阻抗的變化可據以得到磁場強度，而為了得到正確之磁場強度，圖1A中之節點A及節點B之電壓差需穩定於一預設電壓值範圍內，使用者才可據以計算出正確之磁場強度。

習知之調整方式為將圖1A中的第一阻抗R1之一端與電流供應單元Is電性相連，第二阻抗R2的一端與電流供應單元Is’電性相連，如圖1B所示，並以調整電流供應單元Is及電流供應單元Is’的方式使節點A及節點B之電壓差穩定於預設電壓值範圍內；其中Is可以等於或不等於Is’。或者為第 三阻抗R3之一端與電流供應單元Is電性相連，第四阻抗R4的一端電流供應單元Is’電性相連，如圖1C所示，並以調整電流供應單元Is及電流供應單元Is’的方式使節點A及節點B之電壓差穩定於預設電壓值範圍內。又或者第一阻抗R1之一端與操作電壓Vd電性相連，第二阻抗R2之一端與操作電壓Vd’電性相連，以調整操作電壓Vd及操作電壓Vd’之方式使節點A及節點B之電壓差穩定於預設電壓值範圍內；其中Vd可以等於或不等於Vd’，如圖1B所示。此外，第三阻抗之一端可與參考電壓Vref電性相連，第四阻抗一端與參考電壓Vref’電性相連，以個別調整參考電壓Vref與參考電壓Vref’的方式，使節點A及節點B之電壓差穩定於預設電壓值範圍內；其中Vref可以等於或不等於Vref’。然上述的調整方法需以人為調整方式進行，也就是使用者需自行檢測節點A及節點B之電壓差後，再進行電流供應單元Is的調整，使節點A及節點B之電壓差穩定於預設電壓值，因此，使用者需來回調整才能將節點A及節點B之電壓差穩定於預設電壓值範圍內，此種調整方法明顯造成使用者需花費大量時間，更造成使用者調整上的不便。

為了解決上述之缺憾，本發明提出一種偏移電壓自動補償系統的實施例，其包括第一加法單元及自動補償單元，第一加法單元是用以接收第一偏移電壓，並將第一偏移電壓與補償電壓相加；自動補償單則是用以接收第一偏移電壓，並根據第一偏移電壓自動輸出補償電壓至第一加法單元。

在本實施例中，上述之偏移電壓自動補償系統的實施例更包括了第一放大單元、類比數位轉換器、及第一數 位類比轉換器。類比數位轉換器與第一放大單元電性相連，是用以輸出輸出偏移電壓訊號；第一數位類比轉換器則與自動補償單元及第一加法單元電性相連，是用以輸出補償電壓至第一加法單元。

在本實施例中，上述之偏移電壓自動補償系統的實施例更包括了第二放大單元，其與第一放大單元電性相連，是用以輸出第二偏移電壓；第二加法單元，與第二放大單元及類比數位轉換器電性相連，是用將第二偏移電壓與補償電壓相加；第二數位類比轉換器，與第二加法單元及自動補償單元電性相連，係用以輸出補償電壓至第二加法單元。

本發明更提出另一偏移電壓自動補償系統的實施例，其包括磁阻元件，一端與操作電壓電性相連，另一端與參考電壓電性相連，並具有第一偏移電壓；第一加法單元，係用以接收第一偏移電壓，並將第一偏移電壓與補償電壓相加；自動補償單元，係用以接收第一偏移電壓，並根據第一偏移電壓自動輸出補償電壓。

在本實施例中，上述之偏移電壓自動補償系統的實施例更包括了第一放大單元、類比數位轉換器及第一數位類比轉換器。類比數位轉換器與第一放大單元電性相連，是用以輸出輸出偏移電壓訊號；第一數位類比轉換器，與第一加法單元電性相連，係用以輸出補償電壓至第一加法單元。

在本實施例中，上述之偏移電壓自動補償系統的實施例更包括了第二放大單元，其與第一放大單元電性相連，是用以輸出第二偏移電壓；第二加法單元，與第二放大單元及類比數位轉換器電性相連，是用將第二偏移電壓與補償電壓相加；第二數位類比轉換器，與第二加法單元及自動 補償單元電性相連，係用以輸出補償電壓至該第二加法單元。

本發明更提出一種偏移電壓自動補償系統之運作方法，其包括設定預設正門檻電壓值及預設負門檻電壓值；自動補償單元接收輸出偏移電壓訊號；輸出偏移電壓訊號大於預設正門檻電壓值或小於預設負門檻電壓值，自動補償單元輸出補償電壓。

根據上述之內容，本發明之偏移電壓自動補償系統的實施例，自動補償單元可根據所接收之偏移電壓自動輸出補償電壓以調整磁阻元件的偏移電壓，使磁阻元件之偏移電壓穩定於預設電壓值內，因此使用者不需以人工調整的方式來穩定磁阻元件之偏移電壓，並可據以快速且正確的得到所需磁場強度，大幅增進使用上之便利性。

R1‧‧‧第一阻抗

R2‧‧‧第二阻抗

R3‧‧‧第三阻抗

R4‧‧‧第四阻抗

Is、Is’‧‧‧電流供應單元

Vd、Vd’‧‧‧操作電壓

Vref、Vref’‧‧‧參考電壓

10‧‧‧磁阻元件

20‧‧‧第一加法單元

30‧‧‧第一放大單元

40‧‧‧類比數位轉換器

50‧‧‧第一數位類比轉換器

60‧‧‧自動補償單元

70‧‧‧第二放大單元

80‧‧‧第二加法單元

90‧‧‧第二數位類比轉換器

A、B‧‧‧節點

31、32、33、34、35‧‧‧步驟

圖1A為磁阻元件之實施例一。

圖1B為磁阻元件之實施例二。

圖1C為磁阻元件之實施例三。

圖2為本發明之實施例一示意圖。

圖3為本發明實施例一之運作方法示意圖。

圖4為本發明之實施例二示意圖。

請參閱圖2，圖2為本發明之實施例一，其包含一磁阻元件10、一第一加法單元20、一第一放大單元30、一類比數位轉換器40、一第一數位類比轉換器50、以及一自動補 償單元60。磁阻元件10與第一加法單元20電性相連，磁阻元件10將圖1A、圖1B或圖1C中節點A與節點B之電壓差，也就是第一偏移電壓傳送至第一加法單元20。第一加法單元20可為一加法器，第一加法單元20並與第一放大單元30電性相連，第一放大單元30可為反向放大器，第一偏移電壓經由第一放大單元30反向放大後傳送至類比數位轉換器40，類比數位轉換器40將類比的第一偏移電壓轉換為數位訊號後輸出一輸出偏移電壓訊號。類比數位轉換器40更與自動補償單元60電性相連，並將輸出偏移電壓訊號傳送至自動補償單元60，自動補償單元60可動態的根據所接收之輸出偏移電壓訊號自動決定是否輸出補償電壓，並將補償電壓透過第一數位類比轉換器50轉換成類比的補償電壓後傳送至上述之第一加法單元20，將第一偏移電壓與補償電壓相加，使第一偏移電壓最終可穩定於預設電壓值的範圍內，其中，磁阻元件10可為圖1A、圖1B或圖1C其中之一實施例，而當磁阻元件10為圖1B或圖1C其中之一實施例時，由於磁阻元件10已預先以調整電流、操作電壓或參考電壓等方式初步調整第一偏移電壓，再配合自動補償單元60自動的持續補償第一偏移電壓，故偏移電壓自動補償系統更可準確且快速的將第一偏移電壓穩定於預設電壓值，提高使用者的便利。值得一提的是圖2中之第一放大單元30在某種情況下亦可省略，而使第一加法單元20直接與類比數位轉換器40電性連接，此時第一偏移電壓及補償電壓均未受第一放大單元30之增益。此外，在某種情況下，亦可更進一步省略類比數位轉換器40與第一數位類比轉換器50，因此當第一偏移電壓輸出到自動補償單元60後，自動補償單元60可直接自動回饋補償電壓，並透過第一加法單元20，將第 一偏移電壓與補償電壓相加得到調整第一偏移電壓之補償效果。在這種情況下，並不影響本發明自動補償電壓之原始精神。

以下請配合圖2及圖3說明本實施例之運作方法，圖3為前述之自動補償單元60之運作流程圖。首先自動補償單元60先預先設定好前述之預設電壓值，在本實施例中，此預設電壓值包括一預設正門檻電壓值以及一預設負門檻電壓值，即步驟31，若預設正門檻電壓值為正100伏特，預設負門檻電壓值可以是負100伏特，但不以此為限，而自動補償單元60則會將第一偏移電壓穩定於正100伏特以及負100伏特之範圍內。設定完成後，自動補償單元60接收由類比數位轉換器40輸出之輸出偏移電壓訊號，自動補償單元60並根據接收之輸出偏移電壓訊號判斷目前第一偏移電壓的電壓值，即步驟32，自動補償單元60確認了目前第一偏移電壓的電壓值後，即判斷目前第一偏移電壓是否大於預設正門檻電壓值或小於預設負門檻電壓值，即步驟33，也就是自動補償單元60會判斷目前的第一偏移電壓是否大於正100伏特或者小於負100伏特，若目前的第一偏移電壓大於正100伏特，也就是目前的第一偏移電壓可能為正105伏特，則自動補償單元60執行輸出補償電壓的動作，即步驟34，其中補償電壓在此實施例中為正1伏特或負1伏特，但不以此為限。由於目前的第一偏移電壓為正105伏特，為了使第一偏移電壓能夠在預設電壓值的範圍內，自動補償單元60將輸出負1伏特之補償電壓至第一數位類比轉換器50，第一數位類比轉換器50將接收之補償電壓轉換為類比補償電壓後傳送至第一加法單元20，使第一偏移電壓與補償電壓相加，由於第一偏移電壓是經過第一放大 單元30放大後之值，因此自動補償單元60之補償電壓值須考慮第一放大單元30之增益效應，也就是如本實施例中，當自動補償電壓為負1伏特時，其與第一偏移電壓相加後，再經過第一放大單元30訊號放大後，才是修正後新的第一偏移電壓。如本實施例中第一放大單元30的增益倍率是3倍，則經負1伏特之修正後，第一偏移電壓應該為正102伏特。

當自動補償單元60輸出補償電壓後，會由步驟34回到步驟32，持續動態的接收數位轉換器40所輸出之輸出偏移電壓訊號，重複偵測並補償第一偏移電壓，直到自動補償單元60判斷目前的第一偏移電壓並無大於預設正門檻電壓值或小於預設負門檻電壓值，自動補償單元60即可停止輸出補償電壓，即步驟35。

圖4為本發明之另一實施例，其包含一磁阻元件10、一第一加法單元20、一第一放大單元30、一類比數位轉換器40、一第一數位類比轉換器50、一自動補償單元60、一選擇性的第二放大單元70、一選擇性的第二加法單元80、一選擇性的第二數位類比轉換器90。本實施例與圖2之差別在於，第一放大單元30與第二放大單元70電性相連，第一偏移電壓經過第一放大單元30傳送至第二放大單元70，第二放大單元70輸出一第二偏移電壓並傳送至第二加法單元80，再經由第二加法單元80傳送至上述之類比數位轉換器40，類比數位轉換器40再據以輸出輸出偏移電壓訊號。此外，自動補償單元60更與第二數位類比轉換器90電性相連，自動補償單元60可傳送前述之補償電壓至第二數位類比轉換器90轉換為類比補償電壓，再將轉換後之補償電壓傳送至第二加法單元80與第二偏移電壓相加以補償第二偏移電壓。

因此，自動補償單元60在輸出補償電壓時，可選擇僅由第一數位類比轉換器50輸出補償電壓補償第一偏移電壓，或者由第二數位類比轉換器90輸出補償電壓補償第二偏移電壓，更可同時將補償電壓輸出至第一數位類比轉換器50及第二數位類比轉換器90，同時補償第一偏移電壓以及第二偏移電壓，使磁阻元件之第一偏移電壓可更快速且正確的的穩定於預設電壓值。值得一提的是，當自動補償單元60採用第二數位類比轉換器90之路徑進行補償時，無須考慮第一放大單元30及第二放大單元70之增益效應。如自動補償機制不採用第二數位類比轉換器90之路徑補償偏移電壓時，第二加法器80則可省略不用。此外，本實施例之磁阻元件10也可為圖1A、圖1B或圖1C其中之一實施例，而當磁阻元件10為圖1B或圖1C時，由於磁阻元件10已預先以調整電流、操作電壓或參考電壓等方式初步調整第一偏移電壓，故偏移電壓自動補償系統更可準確且快速的將第一偏移電壓穩定於預設電壓值，提高使用者的便利。

根據上述的內容，本發明之偏移電壓自動補償系統的實施例，可根據類比數位轉換器輸出之偏移電壓自動輸出補償電壓以動態調整磁阻元件的第一偏移電壓，使磁阻元件之第一偏移電壓穩定於預設電壓值內，因此使用者不需以人工調整的方式來穩定磁阻元件之偏移電壓，可據以快速且正確的得到所需磁場強度，大幅增進使用上之便利性。

惟以上所述，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡依本發明申請專利範圍及說明書內容所做之等效變化或修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

10‧‧‧磁阻元件

20‧‧‧第一加法單元

30‧‧‧第一放大單元

40‧‧‧類比數位轉換器

50‧‧‧第一數位類比轉換器

60‧‧‧自動補償單元

Claims (30)

1. 一種偏移電壓自動補償系統，其包括：一磁阻元件，具有一第一偏移電壓；一第一加法單元，係用以接收該第一偏移電壓，並將該第一偏移電壓與一補償電壓相加；以及一自動補償單元，與該第一加法器電性相連，係用以接收一輸出偏移電壓，該輸出偏移電壓係根據該第一偏移電壓而得到，該自動補償單元用以設定一預設正門檻電壓值及一預設負門檻電壓值，並接收且判別該輸出偏移電壓訊號，當該輸出偏移電壓訊號大於該預設正門檻電壓值或小於該預設負門檻電壓值時，該自動補償單元輸出該補償電壓，其中該第一偏移電壓可以改變該磁阻元件之電流、操作電壓或參考電壓之方式調整。
2. 如請求項1所述之偏移電壓自動補償系統，其更包括：一類比數位轉換器40，與該第一加法器及該自動補償單元電性相連。
3. 如請求項1所述之偏移電壓自動補償系統，其更包括：一第一數位類比轉換器50，與該第一加法器及該自動補償單元電性相連。
4. 如請求項2所述之偏移電壓自動補償系統，其更包括：一第一放大單元30，與該第一加法器及該類比數位轉換器電性相連。
5. 如請求項4所述之偏移電壓自動補償系統，其更包括：一第二放大單元，與該第一放大單元及該類比數位轉換器電性相連。
6. 如請求項5所述之偏移電壓自動補償系統，其更包括：一第二加法單元，與該第二放大單元及該類比數位轉換器電性相連。
7. 如請求項6所述之偏移電壓自動補償系統，其更包括：一第二數位類比轉換器，與該第二加法單元及該自動補償單元電性相連。
8. 如請求項4所述之偏移電壓自動補償系統，其中該第一放大單元可為反向放大器。
9. 如請求項5所述之偏移電壓自動補償系統，其中該第二放大單元可為反向放大器。
10. 如請求項1所述之偏移電壓自動補償系統，其中該第一加法單元可為加法器。
11. 如請求項6所述之偏移電壓自動補償系統，其中該第二加法單元可為加法器。
12. 如請求項1所述之偏移電壓自動補償系統，其中該自動補償單元所接收且判別之該輸出偏移電壓訊號小於該預設正門檻電壓值或大於該預設負門檻電壓值時，該自動補償單元停止輸出該補償電壓。
13. 如請求項1所述之偏移電壓自動補償系統，其中該補償電壓為正電壓值或負電壓值。
14. 一種偏移電壓自動補償系統，其包括：一磁阻元件，其一端與一操作電壓電性相連，另一端與一參考電壓電性相連，並具有一第一偏移電壓；一第一加法單元，係用以接收該第一偏移電壓，並將該第一偏移電壓與一補償電壓相加；以及一自動補償單元，與該第一加法器電性相連，係用以接收一輸出偏移電壓，該輸出偏移電壓係根據該第一偏移電壓而得到，該自動補償單元用以設定一預設正門檻電壓值及一預設負門檻電壓值，並接收且判別該輸出偏移電壓訊號，當該輸出偏移電壓訊號大於該預設正門檻電壓值或小於該預設負門檻電壓值時，該自動補償單元輸出該補償電壓。
15. 如請求項14所述之偏移電壓自動補償系統，其更包括：一類比數位轉換器，與該第一加法器及該自動補償單元電性相連。
16. 如請求項14所述之偏移電壓自動補償系統，其更包括： 一第一數位類比轉換器，與該第一加法器及該自動補償單元電性相連。
17. 如請求項14所述之偏移電壓自動補償系統，其更包括：一第一放大單元，與該第一加法器及該類比數位轉換器電性相連。
18. 如請求項17所述之偏移電壓自動補償系統，其更包括：一第二放大單元，與該第一放大單元及該類比數位轉換器電性相連。
19. 如請求項18所述之偏移電壓自動補償系統，其更包括：一第二加法單元，與該第二放大單元及該類比數位轉換器電性相連。
20. 如請求項19所述之偏移電壓自動補償系統，其更包括：一第二數位類比轉換器，與該第二加法單元及該自動補償單元電性相連。
21. 如請求項17所述之偏移電壓自動補償系統，其中該第一放大單元可為反向放大器。
22. 如請求項18所述之偏移電壓自動補償系統，其中該第二放大單元可為反向放大器。
23. 如請求項14所述之偏移電壓自動補償系統，其中該第一 加法單元可為加法器。
24. 如請求項19所述之偏移電壓自動補償系統，其中該第二加法單元可為加法器。
25. 如請求項14所述之偏移電壓自動補償系統，其中該自動補償單元所接收且判別之該輸出偏移電壓訊號小於該預設正門檻電壓值或大於該預設負門檻電壓值時，該自動補償單元停止輸出該補償電壓。
26. 如請求項14所述之偏移電壓自動補償系統，其中該磁阻元件包括第一阻抗、第二阻抗、第三阻抗及第四阻抗，其中該第一阻抗及該第二阻抗與該操作電壓電性相連，該第三阻抗及該第四阻抗與該參考電壓電性相連，該第一阻抗更與該第三阻抗電性相連，該第二阻抗與該第四阻抗電性相連。
27. 如請求項26所述之偏移電壓自動補償系統，其中該磁阻元件更可包括一第一電流供應單元及一第二電流供應單元，該第一電流供應單元一端與該第一阻抗電性相連，另一端與該操作電壓電性相連，該第二電流供應單元一端與該第二阻抗電性相連，另一端與該操作電壓電性相連。
28. 如請求項26所述之偏移電壓自動補償系統，其中該磁阻元件更可包括一第一電流供應單元及一第二電流供應單元，該第一電流供應單元一端與該第三阻抗電性相連，另 一端與該參考電壓電性相連，該第二電流供應單元一端與該第四阻抗電性相連，另一端與該參考電壓電性相連。
29. 如請求項14所述之偏移電壓自動補償系統，其中該補償電壓為正電壓值或負電壓值。
30. 如請求項14所述之偏移電壓自動補償系統，其中該第一偏移電壓可以改變該磁阻元件之電流、該操作電壓或該參考電壓等方式調整。