[发明专利]基于斩波二阶补偿的片上霍尔信号放大器及方法

说明书

一种基于斩波二阶补偿的片上霍尔信号放大器，包括：信号输入模块，用于提供霍尔正相输入信号和反相输入信号；与所述信号输入模块的两个输出端连接的斩波调制模块，配置为对所述正相输入信号和反相输入信号进行调制、输出；时钟模块，用于为所述斩波调制模块提供切换频率与调制频率；与所述斩波调制模块的两个输出端连接的运放模块，用于放大所述斩波调制模块的输出信号；还包括与所述运放模块输出端、时钟模块连接的二阶补偿模块，用于对所述运放模块的输出信号进行补偿，并反馈给所述运放模块的反相输入端。本发明相比现有技术，能有效实现全温度范围消除失调，并通过二阶补偿提升输出信号的线性度。

技术领域

本发明涉及信号放大领域，尤其涉及一种基于斩波二阶补偿的片上霍尔信号放大器及消除失调和线性补偿的方法。

背景技术

集成电路设计中，经常存在小信号放大时运放失调、电压过大、器件温漂过大、线性度特性不好等问题。

为了解决上述问题，技术人员常常需要对信号调理放大电路做零漂、温漂消除以及线性度补偿等处理，但由于半导体器件在制作工艺时，存在光刻、刻蚀、硅基离子注入角度偏差问题，导致运放正向端与反向端的管子特性呈现非一致性，静态工作时电压失调，倘若对硅基霍尔信号直接进行放大，则微弱的信号很容易被失调电压所淹没，造成信号提取困难；加入失调补偿虽能在特定温度环境下消除失调电压带来的影响，达到调零的目的，但当温度改变时，固定补偿不能适应管子温度变化特性，也会致使失调补偿失去原本的作用。

此外，由于硅基霍尔在不同电压、温度下，对磁场敏感强度会发生较大改变，呈现非线性，也使得线性补偿效果不佳。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状而提供一种既能消除放大器失调噪声影响，又能实现霍尔信号非线性校准的基于斩波二阶补偿的片上霍尔信号放大器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于斩波二阶补偿的片上霍尔信号放大器，包括：

信号输入模块，用于提供霍尔正相输入信号和反相输入信号；

与所述信号输入模块的两个输出端连接的斩波调制模块，配置为对所述正相输入信号和反相输入信号进行调制、输出；

时钟模块，用于为所述斩波调制模块提供切换频率与调制频率；

与所述斩波调制模块的两个输出端连接的运放模块，用于放大所述斩波调制模块的输出信号；

其特征在于：

还包括与所述运放模块输出端、时钟模块连接的二阶补偿模块，根据运放反相放大特性，对所述运放模块的输出信号进行补偿，并反馈给所述运放模块的反相输入端，形成负反馈；所述二阶补偿模块包括二阶滤波反馈模块和增益调节模块；

所述运放模块包括一阶运放和二阶运放，所述一阶运放与二阶运放间配置有滤除一阶运放输出信号中的直流分量的隔直通交电路模块，所述一阶运放的反相输入端与所述增益调节模块的输出端连接。

进一步的，所述二阶滤波反馈模块为增益RC滤波器，利用交流通路RC充放电特性对不同幅值的电压实现增益非线性补偿；所述增益调节模块为温补增益调节器，利用与整个电路温漂相同的材料制成以形成增益环，并将输出最终输入至运放模块的反相输入端形成负反馈。通过利用运放反相放大特性，形成反馈环，从而抑制整个电路温漂，而增益RC滤波器与温补增益调节器串联形成二阶补偿，实现了对磁场感应非线性、温度感应非线性的同时补偿。

进一步的，所述温补增益调节器由温敏材料制成，其与所述时钟模块连接，用于获得时钟模块的调制频率，并基于调制频率对输入的信号进行调制。

进一步的，所述斩波调制模块由混频器构成。

一种用于对片上霍尔信号放大器进行调制和补偿的方法，所述方法包括：