[发明专利]一种减小集成霍尔传感器残余失调的电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号处理电路，尤其是一种减小集成霍尔传感器残余失调的电路。

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。

然而基于硅工艺的集成霍尔传感器的磁场灵敏度低，失调很严重，因此必须通过相应的信号调理电路放大微弱的霍尔信号和消除失调信号。但是霍尔传感器输出的霍尔信号中依然携带有较大的残余失调，影响了霍尔传感器探测的精度。集成霍尔传感器的残余失调主要有两个来源。一个来自于霍尔器件自身的失调，另一个来自信号调理电路产生的失调。由于霍尔器件结构误差、工艺偏差、机械应力和结场效应等因素的影响，霍尔器件产生几个mV甚至几十个mV的霍尔失调。目前采用二相旋转电流的动态失调消除技术消除霍尔失调，但不能有效消除封装应力和结场效应产生的失调，因此残余失调较大。另一方面，消除失调和放大霍尔信号的信号调理电路，包括放大器、解调器、采样和保持电路自身也有较大的失调电压，特别是解调器将旋转电流调制后的高频信号恢复到低频信号的过程中由于电路中开关的非理想型，也引起了较大的残余失调。但目前对信号调理电路引起的残余失调还没有好的方法进行消除。

发明内容

为了获得更低的失调电压，本发明提出一种信号处理电路，消除集成霍尔传感器失调并放大霍尔信号。

一种减小集成霍尔传感器残余失调的电路，包括：

旋转电流调制器，接收来自霍尔器件的信号，在第一对时钟信号的作用下，使霍尔信号从失调信号中区分出来，并被调制为高频信号；输出信号根据时钟时序的不同，分为第一相信号和第二相信号；

差分-差分放大器，以所述旋转电流调制器的输出信号作为一对输入信号，以从加法解调器输出的经过负反馈调制器返回的信号作为另一对输入信号；

高通滤波器，使所述差分-差分放大器的输出信号中的霍尔信号通过，滤除掉低频的失调信号；

两个并列的采样保持器，在第二对时钟信号的控制下分别对高通滤波器输出的第一相信号和第二相信号进行采样并保持；

加法解调器，将从两个采样保持器输出的信号进行相加解调；

负反馈调制器，将经过加法解调器解调后的信号作为输入信号，由第二对时钟信号控制，输出极性呈周期性变化的信号，返回到所述差分-差分放大器的输入端；

低通滤波器，经加法解调器解调后的信号通过所述低通滤波器去除高频分量，恢复出霍尔信号。

所述第一对时钟信号为clk1和clk2，其中clk2比clk1落后四分之一周期。

所述第二对时钟信号为一对反相的时钟信号clk和nclk。

所述旋转电流调制器由N沟道增强型MOS管M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8构成，霍尔传感器的a端口连接M1和M7的源极，b端口连接M3和M5的源极，c端口连接M2的漏极和M8的源极，d端口连接M4的源极和M6的漏极；M1和M5的漏极接电源，M2和M6的源极接地，M3和M7的漏极接差分-差分放大器正极，M4和M8的漏极接差分-差分放大器负极；M1、M2、M3和M4的栅极接所述clk1，M5、M6、M7和M8的栅极接所述clk2。

所述负反馈调制器由四只N沟道增强型MOS管M9、M10、M11、M12和两只电阻R1、R2构成，R1一端作为信号输入端，R1另一端同时与R2、M9和M11连接；R2的另一端同时与M10、M12连接，M9、M12的另一端接正极输出端，M10、M11的另一端接负极输出端；M9、M10由clk控制，M11、M12由反相的nclk控制。

所述采样保持器由一个N沟道增强型MOS管开关、一个电容、一个电阻和一个运算放大器构成，所述N沟道增强型MOS管开关和所述电容均接在所述运算放大器输入端的正极，所述电容另一端接地，所述N沟道增强型MOS管开关由时钟信号控制；所述运算放大器输入端的负极与输出端直接相连，输出端同时接有所述电阻。