[实用新型]一种消除霍尔失调的四相电流旋转电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电学技术领域，特别涉及一种消除霍尔失调的四相电流旋转电路。

背景技术

霍尔传感器是一种基于霍尔效应的磁电转换元件,凭借其工艺简单、体积小、生产成本低、安装简便、工作电压范围宽、使用寿命长、测量精度高以及防尘、防油等优点,已经广泛地应用到工业变频控制、交通运输、医疗系统、电子消费品和各类智能仪表等领域。

然而基于硅工艺的霍尔传感器的磁场灵敏度低，失调很严重，必须采用相应的技术来消除失调。目前国内外消除失调电压和低频噪声的技术有旋转电流技术、斩波调制技术以及双相关采样技术等。其中双相关采样技术需要采样、保持的处理过程，因此电路的输入端会引入较大的失调电压，只适用于要求不高的数据采样系统。而斩波调制技术结合了调制、解调的优点，电路引入的残余失调较低，能够使用要求严格的连续信号处理系统。然而这两种消除失调的技术只能消除霍尔传感器自身产生的失调电压，对外部电路产生的失调效应无能为力。旋转电流法的电路结构简单、原理通俗易懂，并且能够动态消除失调电压和低频噪声，因此得到了广泛的应用。

传统的旋转电流法一般采用二相旋转电流法，并且根据不同的工作方式可以分为静态旋转电流法和动态旋转电流法。然而，二相旋转电流法总是无法将所有的残余失调全部去除，使得霍尔信号仍然带有一定的失调和噪声。而本实用新型能够很好地解决上面的问题。

发明内容

本发明目的在于针对传统的消除霍尔失调的二相电流旋转方法提出了一种新颖的四相电流旋转方法，该方法能在最大程度上消除霍尔传感器产生的失调电压，而且电路结构简单，不会增加电路制造的成本。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：本实用新型针对消除霍尔传感器的失调电压和低频噪声提出了一种消除霍尔失调的四相电流旋转电路，如图1所示，该电路是由16个开关管（K11、K12、K13、K14、K21、K22、K23、K24、K31、K32、K33、K34、K41、K42、K43、K44）构成。时钟信号CLK1控制K11、K21、K31、K41；时钟信号CLK2控制K12、K22、K32、K42；时钟信号CLK3控制K13、K23、K33、K43；时钟信号CLK4控制K14、K24、K34、K44。开关管K11，K24，K33，K42的一端与霍尔传感器的1号端口相连，开关管K12，K23，K34，K41的一端与霍尔传感器的2号端口相连，开关管K13，K22，K31，K44的一端与霍尔传感器的3号端口相连，开关管K14，K21，K32，K43的一端与霍尔传感器的4号端口相连。开关管K11，K12，K13，K14的另一端与VDD相连，开关管K21，K22，K23，K24的另一端与V-输出相连，开关管K31，K32，K33，K34的另一端与GND相连，开关管K41，K42，K43，K44的另一端与V+输出相连。该电路的霍尔磁传感器件内部是对称的结构，通常有四个输入/输出端口，其中两个端口输入偏置电压或电流，另外两个端口输出霍尔信号，四个端口分别用端口1，2，3，4表示，如果端口1和端口3之间接入偏置电压或电流，则端口2和端口4之间输出霍尔信号；如果端口2和端口4之间接入偏置电压或电流，则端口1和端口3之间输出霍尔信号。

本实用新型整体电路主要由电流旋转电路，放大电路，高通滤波器，双相关采样电路，具有采样保持功能的加法电路和低通滤波器实现。霍尔传感器的四个端口接入电流旋转电路，并在时钟信号的控制下使霍尔传感器不断在四种不同的工作方式下变化。霍尔信号经电流旋转电路后引入放大电路，放大电路与高通滤波器相连，高通滤波器的另一端与双相关采样电路相连，解调后的信号输入具有采样保持功能的加法电路，将前后周期产生的信号相加，后经低通滤波器输出。

有益效果：

本实用新型所述四相电流旋转方法相对于传统的消除霍尔传感器的失调电压的方法，主要存在以下几个突出的优点：

1、本实用新型的电路结构简单；该电路只需要十六只NMOS管即可实现功能，相对于其他消除失调的电路更加简单，可以节省面积，降低制造成本。

2、本实用新型能够最大程度消除失调；本实用新型将四种工作方式下的霍尔信号进行相加减，在最大程度上消除霍尔传感器的失调电压，相对于传统的二相电流旋转法效果更加明显。

附图说明

图1是本实用新型提出的实现四相电流旋转的开关控制原理图。

标识说明：1-表示1号端口；2-表示2号端口；3-表示3号端口；4-表示4号端口。