[发明专利]一种单芯片闭环线性霍尔传感器

说明书

本发明提供了一种单芯片闭环线性霍尔传感器电路，旨在解决开环线性霍尔传感器响应速度较慢问题以及改善线性霍尔传感器的灵敏度。该闭环线性霍尔传感器包括霍尔感应点(1)、前馈放大模块(2)、四层金属线圈(3)、电流转电压模块(4)。其中，霍尔感应点(1)同时接受外部磁场和线圈产生的磁场；前馈放大模块(2)将的感应电压差分放大并转换为单端信号输出；四层金属线圈(3)由芯片的金属层绕制而成线圈采用多层金属绕制；电流转电压模块(4)将输入电流转换为输出电压。本发明具有响应速度快、灵敏度高、结构简单、电路实现面积小等优点。本发明电路不受制造工艺的限制，可以广泛地应用于模拟集成电路的各种工艺中。

技术领域

本发明涉及电路技术领域，具体地，涉及一种单芯片闭环线性霍尔传感器。

背景技术

线性霍尔传感器检测磁场强度，经过放大后，输出与磁场大小成比例的电压信号，一般由霍尔元件、运算放大器以及无源器件组成。霍尔传感器因其电路结构简单、成本低、面积小、精度高、灵敏度高等优点，并且其输出为与外加磁场强度成正比的模拟电压信号，被广泛应用于角度、速度、位置、力、磁场等量的测量。

图1示出了一种传统开环线性霍尔传感器的示意图。如图1所示，电路包括霍尔感应点、两个相同的电阻R1、两个相同的电阻R2、全差分运放A1、双端输入转单端输出运放A2。霍尔感应点连接电阻R1的一端，R1的另一端分别连接运放A1的同相、反相输入端；A1的同相输入端与同相输出端之间连接着电阻R2，并且A1的同相输出端连接至双端输入转单端输出运放A2的同相输入端；全差分运放A1的反相输入端与反相输出端之间连接着相同的电阻R2，并且A1的同相输出端连接至双端输入转单端输出运放A2的反相输入端。

这种传统开环线性霍尔传感器的缺点在于其响应速度相对于闭环线性霍尔传感器较慢，带宽较小，精度和灵敏度也较低。由于开环系统没有负反馈，磁场变化较大时系统的可靠性会有所降低。

因此，需要一种新型的单芯片闭环线性霍尔传感器来解决这些问题。

专利文献为CN207475524U的实用新型专利公开了一种基于线性霍尔传感器的可调节开关电路，包括霍尔传感器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和运算放大器，所述霍尔传感器的VDD端接入5V供电电压，所述霍尔传感器的GND端接地，所述霍尔传感器的VOUT端通过第三电阻接入运算放大器的正相输入端，所述运算放大器的反向输入端通过第二电阻接地，所述运算放大器的输出端依次通过第一电阻、第二电阻接地，所述运算放大器的输出端通过第四电阻接入到单片机中。此电路可以在频繁使用电位器的产品中使用，具有寿命长，安装方便，可靠性强的特点。但是上述方案无法实现高精度、高灵敏度等优点。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种单芯片闭环线性霍尔传感器。

根据本发明提供的一种单芯片闭环线性霍尔传感器，包括霍尔感应点、前馈放大模块、金属线圈以及电流转电压模块，其中：

所述霍尔感应点同时受到外部磁场和金属线圈产生磁场的影响，并感应磁场信号；

所述前馈放大模块与霍尔感应点连接，以放大霍尔感应点感应的磁场信号；

所述金属线圈的一端与前馈放大模块连接，使得金属线圈流过前馈放大模块放大器的输出电流，产生线圈磁场；

所述电流转电压模块与金属线圈的另一端连接，将金属线圈的线圈电流转化为输出电压读取。

优选地，所述金属线圈包括多层金属线圈。

优选地，所述霍尔感应点位于金属线圈正下方，感应金属线圈产生的磁场。

优选地，所述前馈放大模块包括全差分运算放大器A1和双端输入转单端输出运算放大器A2，其中：

全差分运算放大器A1的同相输入端、反向输入端分别通过第一电阻连接至霍尔感应点；