[发明专利]位置传感系统及位置传感方法

说明书

本申请公开了一种位置传感系统和位置传感方法。所述位置传感系统包括：传感单元、激励单元、校正单元、控制单元和信号处理单元。所述位置传感系统和方法补偿了传感器之间的物理非正交性，提高了位置检测精度。

技术领域

本发明涉及一种传感器，更具体地说，本发明涉及一种位置传感系统及位置传感方法。

背景技术

霍尔效应器件被应用于多种场合，其中一种应用场合为位置传感器领域。图1示意性地示出典型的集成垂直霍尔效应器件。如图1所示，霍尔效应器件具有2对连接头(第一对连接头C0和C1、C3，第二对连接头C2和C4；或者第一对连接头C0和C2、C4，第二对连接头C1和C3)。图2示意性地示出了图1所示霍尔效应器件沿着CP线的剖面图。如图2所示，所述连接头为形成在N型阱区(N-well)内的高掺杂N型区(N+)，所述N型阱区形成在P型衬底(P-sub)上。当有磁场B垂直施加于霍尔效应器件的某一平面时，若其中一对连接头流过电流，如图3所示，当电流从连接头C0分别流向连接头C1和C3时，在另一对连接头C2和C4上将产生霍尔电压。当电流施加于霍尔效应器件、且合适的电压水平(相对于连接头上的电压)施加于P型衬底时，在N型阱区和P型衬底的连接处将产生有隔离作用的耗尽层。

位置传感技术通常采用正交放置的一对或两对垂直霍尔效应器件获取目标物的位置信息(如角方位信息、线性位置信息)。图4示出正交检测位置的方法。霍尔效应器件1、2、3、4被制作在同一芯片上，并被制作为彼此正交放置(如霍尔效应器件1、3沿着B_x方向放置，霍尔效应器件2、4沿着B_y方向放置)。当磁场方向B如图4左图所示时，对霍尔效应器件1、2、3、4各自的其中一对连接头依次施加电流(激励)，则在另一对连接头上依次得到如图4右图所示的霍尔电压V_hall。因此，根据检测到的霍尔电压滤出来的正弦波，将其与参考基准做比较，可以计算出当前磁场角度。

然而，在芯片制作过程中，霍尔效应器件之间不能完全正交，通常会有一定角度的误差，导致检测结果不够精确。

发明内容

因此本发明的目的在于解决现有技术的上述技术问题，提出一种位置传感系统，包括：传感单元，具有用于感应磁场强度的第一传感器和第二传感器；激励单元，对第一传感器和第二传感器施加具有时钟周期的激励电流，并采集第一传感器和第二传感器基于激励电流产生的霍尔电压信号；校正单元，对霍尔电压信号进行校正，以补偿第一传感器和第二传感器之间的非正交性，产生校正信号；控制单元，控制激励单元施加于第一传感器和第二传感器的激励电流的电流方向和旋转方式，同时控制校正单元对霍尔电压信号的校正；信号处理单元，基于校正信号，产生磁场的位置信号。

根据本发明的实施例，还提出了一种位置传感系统，包括：第一传感单元，具有用于感应磁场强度的第一传感器和第二传感器；第二传感单元，具有用于感应磁场强度的第一传感器和第二传感器；激励单元，对第一传感单元和第二传感单元的传感器依次施加具有时钟周期的激励电流，并采集第一传感单元和第二传感单元基于激励电流分别产生的第一霍尔电压信号和第二霍尔电压信号；校正单元，在控制单元的控制下，将第二霍尔电压信号乘以第一比例系数后补偿入第一霍尔电压信号，以补偿第一传感单元的第一传感器和第二传感器之间的非正交性以及第二传感单元的第一传感器和第二传感器之间的非正交性，产生校正信号；信号处理单元，基于校正信号，产生磁场的位置信号。

根据本发明的实施例，还提出了一种位置传感方法，包括：将放置在待测磁场的传感单元施加具有时钟周期的激励电流，采集所产生的霍尔电压信号，所述传感单元具有第一传感器和第二传感器；对采集到的霍尔电压信号进行校正，以补偿第一传感器和第二传感器之间的非正交性，产生校正信号；处理校正信号，得到磁场的位置信号。

根据本发明各方面的上述位置传感系统和方法补偿了传感器之间的物理非正交性，提高了位置检测精度。

附图说明

图1示意性地示出典型的集成垂直霍尔效应器件；