[发明专利]一种基于电流输出模式的四相旋转电流电路和方法

说明书

本发明公开了一种基于电流输出模式的四相旋转电流电路和方法，该方法采用四相旋转电流调制‑电流积分放大‑双相关采样解调‑低通滤波的工作原理，将四相旋转电流动态失调消除的过程分为两次二次二相旋转电流的操作，通过控制四相旋转电流输出霍尔电流信号和失调电流信号的极性，采用电流积分和相关双采样解调操作，进行两次霍尔失调消除，可获得极低的残余失调。本发明利用四相旋转电流调制器输出不同极性的霍尔信号与失调信号，使用电流积分放大器和相关双采样解调器进行两次失调的消除，获得极低的残余失调。本发明采用电流模式的信号调理电路通过电流积分放大器将微小的霍尔电流转换成放大的电压输出，具有很强的抗干扰能力和低的功耗。

技术领域

本发明涉及磁传感器技术领域，特别涉及一种动态消除霍尔磁传感器失调的电路和方法。

背景技术

霍尔磁传感器是一种基于霍尔效应的磁电转换元件,CMOS集成霍尔传感器凭借其工艺简单、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控制、汽车、医疗器械、消费电子和智能仪表等众多领域。

然而CMOS集成霍尔传感器存在着磁场灵敏度低和失调很严重的问题，为了消除霍尔器件的失调和噪声，通常采用动态旋转电流技术。传统二相旋转电流技术已广泛应用于一轴CMOS霍尔传感器。一轴霍尔传感器内部只集成水平型霍尔器件，而三轴霍尔传感器内部同时集成水平型和垂直型霍尔器件，可探测三维空间的任意方向磁场。相比于水平型霍尔器件，垂直型霍尔器件的磁场灵敏度更低，失调更加严重。二相旋转电流法应用在垂直型霍尔器件上的效果不理想，很难将垂直型霍尔器件的严重的失调消除，残余失调大，影响了三轴霍尔传感器的磁场分辨率，因此必须采用四相旋转电流技术。然而目前应用于四相旋转电流技术中的解调电路通常采用采样-相加的电路模式或者采用带斩波功能的放大器来实现。这些解调电路不能充分利用四相旋转电流过程中霍尔信号和失调信号的极性变化特点来最大程度地消除霍尔器件及放大电路的失调。此外，霍尔器件通常采用电流或电压偏置，但经旋转电流调制后输出的依然是电压信号，通过后续的失调消除和信号调理电路进一步将微弱的霍尔信号放大并将失调消除。然而这种电压模式的失调消除和信号调理电路在对旋转电流调制后的霍尔信号处理时很容易受到寄生电容效应的影响，会引入很大的噪声和干扰，降低了系统级的信噪比，减小了系统的磁场分辨率。

发明内容

本发明目的在于针对上述现有技术的不足，提出了一种基于电流输出模式的四相旋转电流电路和方法。该方法能够有效消除霍尔器件的失调，获得极低的残余失调。该方法通过对四相旋转电流输出的霍尔电流和失调电流进行积分和双采样解调操作，对霍尔器件的失调进行两次失调消除操作，能在最大程度上消除霍尔传感器产生的失调，可以获得极低的残余失调。