[发明专利]具有数字输出的准确且成本高效的线性霍尔传感器

说明书

技术领域

本发明总体上涉及具有数字输出的准确且成本高效的线性霍尔传感器。

背景技术

霍耳效应器件是基于霍尔效应原理响应于磁场进行操作的固态电子器件，由所述霍尔效应现象，在存在磁场的情况下在电导体两端产生电压差。常规霍尔效应器件通常包括称为霍尔板的平面结构，其被配置为生成与施加的磁场成比例的输出信号（例如电压或电流）。 可以将霍尔板配置为平行于衬底的表面（横向霍尔板）或垂直于衬底的表面（垂直霍尔板）。

霍尔效应器件（例如霍尔板）到半导体主体（例如硅衬底）中的集成在许多应用中已变得普遍。霍尔效应器件的一个主要问题是零点偏移误差，其为在不存在磁场的情况下（即磁场等于零）由霍尔效应器件提供的非零输出信号（例如电压、电流）。霍尔效应器件的偏移误差可能是由因制造公差或机械应力或热电电压引起的小的器件不对称而引起的。为了减小/去除霍尔效应器件所经历的偏移误差，可以将霍尔效应器件配置为沿着器件的不同取向获取读数。称为“电流自旋（current spinning）”的此类方法沿着不同的方向通过霍尔效应器件发送电流并以减小偏移的方式将输出信号组合。例如，可以在测量之间使方形霍尔板旋转90°并且然后可以在自旋循环内取霍尔输出信号的平均值。虽然电流自旋方法可以减小偏移误差，但此类方法不能单独地完全去除偏移误差。

发明内容

在本发明的一个方面中，涉及一种磁性传感器电路，包括：磁场传感器器件，其被配置为生成与所施加磁场成比例的模拟信号；模拟到数字转换器（ADC），其被配置为将模拟信号转换成数字信号；以及数字信号处理单元，其被配置为数字地跟踪模拟信号，该数字信号处理单元包括延迟去除电路，该延迟去除电路被配置为基于被跟踪数字信号来生成对应于斩波阶段的多个数字信号分量，并以数学方式对所述多个数字信号分量进行操作以在斩波阶段内生成非延迟、偏移补偿数字输出信号。

在本发明的另一方面中，涉及一种用于数字地跟踪从磁场传感器器件输出的模拟信号的方法，包括：生成与由磁场传感器器件检测的所施加磁场成比例的模拟信号；生成跟踪模拟信号的被跟踪数字信号；基于被跟踪数字信号来生成多个数字信号分量，其中，所述多个数字信号分量中的两个或更多对应于斩波阶段；以及以数学方式对对应于斩波阶段的所述多个数字信号分量中的两个或更多进行操作以在斩波阶段内生成非延迟、偏移补偿数字输出信号。

在本发明的又一方面中，涉及一种磁性传感器电路，包括：磁场传感器器件，其被配置为生成与所施加磁场成比例的模拟输出信号；斩波生成电路，其被耦合到磁场传感器的输出端并被配置为通过周期性地改变模拟信号的分量的极性来生成斩波信号；数字跟踪单元，其被耦合到斩波生成电路的输出端，该数字跟踪单元包括：多个寄存器，各个寄存器被配置为存储对应于斩波阶段的数字信号分量；以及逻辑元件，其被配置为对对应于特定斩波阶段的第一和第二数字信号分量进行相加或相减以生成非延迟、偏移补偿数字输出信号，其中，第一数字信号分量是由充当主寄存器的所述多个寄存器中的一个提供的且第二数字信号分量是由充当从属寄存器的所述多个寄存器中的一个提供的，所述主寄存器存储非延迟数字信号分量，所述从属寄存器存储延迟数字信号分量。

附图说明

图1a举例说明被配置为生成与磁场传感器的输出成比例的偏移补偿输出信号的磁性传感器电路。

图1b举例说明对应于图1a的磁性传感器电路的信号图。

图2举例说明被配置为生成跟踪从磁场传感器输出的模拟信号的非延迟、偏移补偿输出信号的磁性传感器电路的第一实施例的方框图。

图3举例说明磁性传感器电路的方框图，示出示例性数字信号处理组件的更详细实施例。

图4举例说明磁性传感器电路，示出延迟去除元件的更详细实施例。

图5a举例说明具有包括多个寄存器的延迟去除元件的磁性传感器电路的更特别的实施例。

图5b举例说明在图5a的磁性传感器电路中示出的多个寄存器的更详细实施例。

图5c举例说明在图5a的磁性传感器电路中示出的多个寄存器的替换实施例。

图5d举例说明在图5a的磁性传感器电路中示出的多个寄存器的另一替换实施例。

图5e举例说明对应于图5b所示的磁性传感器电路的信号图。

图6a举例说明具有包括数字低通滤波器的延迟去除元件的磁性传感器电路的替换实施例。

图6b举例说明对应于图6a的磁性传感器电路的信号图。