專利名稱：一種單片式鎖存型霍爾傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單片式鎖存型霍爾傳感器。
背景技術(shù)：
近年來，直流無刷電機(jī)在航空航天系統(tǒng)、國防軍事裝備、科學(xué)儀器、工業(yè)自動(dòng)化裝備、醫(yī)療器械、家電民用消費(fèi)產(chǎn)品等領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前途和廣泛應(yīng)用前景的電子控制電機(jī)?；魻杺鞲衅髯鳛槠渲械暮诵牟考渥饔靡苍絹碓矫黠@，很大程度上，霍爾傳感器的性能直接決定了直流無刷電機(jī)的品質(zhì)。半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展給高集成度的單片式霍爾傳感器制作帶來了可能，但是由于半導(dǎo)體制作過程以及芯片封裝工藝中一些不可避免的因素，會(huì)導(dǎo)致霍爾傳感器存在較高的固定失調(diào)電壓，失調(diào)電壓往往會(huì)達(dá)到幾毫伏至幾十毫伏；另外，信號(hào)放大電路由于器件失配等因素也會(huì)引入固定失調(diào)電壓，這個(gè)電壓也在毫伏級(jí)別；而采用半導(dǎo)體工藝制作的霍爾傳感器靈敏度往往只有0. lmV/mT左右，所以，如果不采用特殊的電路方法將這個(gè)失調(diào)電壓去除，霍爾信號(hào)則會(huì)淹沒在失調(diào)電壓中，造成信號(hào)無法讀出。美國專利US7425821提出了一種采用斬波技術(shù)消除霍爾傳感器和放大器失調(diào)電壓的方法，其原理基于斬波技術(shù)，采用二次調(diào)制方式，首先將霍爾信號(hào)調(diào)制到采樣頻率，而霍爾極板和放大器的失調(diào)電壓保持不變，信號(hào)經(jīng)過放大后在再用同樣的頻率采樣，對(duì)信號(hào)再調(diào)制一次，這樣霍爾信號(hào)經(jīng)過二次調(diào)制后回到基頻，而失調(diào)電壓由于只調(diào)制了一次，被放到了采樣頻率的位置，經(jīng)過抗混疊低通濾波器后，失調(diào)電壓被濾掉，最終只剩下霍爾信號(hào)。這種方法的好處是系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間快、消除失調(diào)電壓效果明顯、信號(hào)通道信噪高，缺點(diǎn)是電路規(guī)模較大，芯片的功耗、面積都比較大。中國專利CN1018 33073提出了一種消除失調(diào)電壓的方法，霍爾極板的信號(hào)調(diào)制方式和US7425821相同，不同的是在放大器輸出端和比較器輸入端之間加入了采樣電容(^、C2，利用相關(guān)雙采樣技術(shù)消掉霍爾極板和放大器的失調(diào)電壓，電路如圖1所示兩個(gè)基準(zhǔn)電壓'、V2,由外圍基準(zhǔn)電路(圖中未示)提供；開關(guān)Ml、M2分別控制基準(zhǔn)電壓\、V1加載到米樣電容Cp C2的上極板；在時(shí)鐘信號(hào)CLK處于米樣狀態(tài)時(shí),米樣電容Cp C2的上極板分別接基準(zhǔn)電壓V2J1 ;在時(shí)鐘信號(hào)CLK處于保持狀態(tài)時(shí)，開關(guān)Ml、M2關(guān)閉，采樣電容CpC2的上極板處于懸空狀態(tài)；由電荷守恒原理可知，此時(shí)，米樣電容Cp C2上極板的電壓差滿足vb-va=(V2-V1^dAV11),該式中的A為放大器I’的增益，Vh為霍爾信號(hào)?？梢钥闯觯@種方法在消除失調(diào)電壓的同時(shí)，也得到了霍爾信號(hào)Vh的遲滯區(qū)間V2-V115這種方法雖然能夠以較為簡單的電路消除霍爾極板和放大器的失調(diào)電壓，但是仍然存在幾點(diǎn)不足首先，開關(guān)Ml、M2直接接在采樣電容Cp C2的上極板，在開關(guān)Ml、M2關(guān)斷瞬間，由于電荷注入和時(shí)鐘饋通效應(yīng)的影響，會(huì)直接導(dǎo)致采樣信號(hào)的建立精度出現(xiàn)偏差；其次,開關(guān)M1、M2切換瞬間的踢回噪聲(kickback noise)會(huì)直接稱合回基準(zhǔn)電壓V2J1上，導(dǎo)致基準(zhǔn)電壓在開關(guān)M1、M2切換瞬間發(fā)生變化，如果恢復(fù)時(shí)間不夠，也會(huì)影響信號(hào)的建立精度；
最后，由于霍爾極板的靈敏度會(huì)隨溫度的升高而降低，從而會(huì)降低遲滯區(qū)間隨溫度的穩(wěn)定性。基于上述原因，目前需要對(duì)此類單片式霍爾傳感器進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明旨在提供一種單片式鎖存型霍爾傳感器，以較為簡單的電路消除失調(diào)電壓，避免開關(guān)切換對(duì)信號(hào)放大精度的影響，降低噪聲影響并獲得更好的溫度穩(wěn)定性。本發(fā)明所述的一種單片式鎖存型霍爾傳感器，它包括依次連接的霍爾極板、放大器、開關(guān)電容電路和比較器，還包括與所述開關(guān)電容電路連接的電壓基準(zhǔn)電路，其中，所述霍爾極板由外圍輸入的第一、第二時(shí)鐘信號(hào)控制，所述電壓基準(zhǔn)電路包括串聯(lián)的第一分壓電阻和第二分壓電阻，所述開關(guān)電容電路包括均具有上、下極板的第一至第四電容，其中，第一、第二電容的上極板相連至所述比較器的正輸入端，第三、第四電容的上極板相連至所述比較器的負(fù)輸入端，第一、第四電容的下極板分別連接至所述電壓基準(zhǔn)電路的負(fù)輸出端和正輸出端，且第一、第四電容的電容值相等，第二、第三電容的下極板分別連接至所述放大器的正輸出端和負(fù)輸出端，且第二、第三電容的電容值相等；所述第一、第二時(shí)鐘信號(hào)為兩相非交疊的時(shí)鐘信號(hào)，當(dāng)?shù)谝粫r(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)，所述電壓基準(zhǔn)電路通過由外圍輸入的第三時(shí)鐘信號(hào)控制的采樣開關(guān)向所述第一至第四電容的上極板輸出共模電平，所述第三時(shí)鐘信號(hào)的下降沿相對(duì)于第一時(shí)鐘信號(hào)的下降沿提前時(shí)間t。在上述的單片式鎖存型霍爾傳感器中，所述第一至第四電容的上極板通過采樣開關(guān)連接到所述第一分壓電阻和第二分壓電阻之間。在上述的單片式鎖存型霍爾傳感器中，所述電壓基準(zhǔn)電路與所述采樣開關(guān)之間連接有電壓緩沖器。在上述的單片式鎖存型霍爾傳感器中，所述電壓緩沖器的正輸入端連接到所述第一分壓電阻和第二分壓電阻之間，其負(fù)輸入端與其輸出端相連至所述采樣開關(guān)。在上述的單片式鎖存型霍爾傳感器中，所述電壓基準(zhǔn)電路包括與所述第一分壓電阻串聯(lián)的溫度補(bǔ)償模塊。在上述的單片式鎖存型霍爾傳感器中，所述溫度補(bǔ)償模塊包括具有正溫度系數(shù)的溫度補(bǔ)償電阻。在上述的單片式鎖存型霍爾傳感器中，所述時(shí)間t的范圍為100-1000納秒。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過采用新型開關(guān)電容采樣、放大技術(shù)，使兩組米樣電容，即第二、第三電容以及第一、第四電容分別米樣經(jīng)放大器放大的霍爾信號(hào)和電壓基準(zhǔn)電路輸出的基準(zhǔn)電壓，并利用電荷守恒和電荷重分配原理實(shí)現(xiàn)霍爾信號(hào)的放大和固定失調(diào)電壓的消除，同時(shí)在第一至第四電容的采樣狀態(tài)下引入特殊的采樣時(shí)序，即第三時(shí)鐘信號(hào)，從而避免了采樣開關(guān)切換瞬間的電荷注入效應(yīng)和時(shí)鐘饋通效應(yīng)對(duì)信號(hào)建立精度的影響。本發(fā)明還在電壓基準(zhǔn)電路和開關(guān)電容電路之間加入了電壓緩沖器，避免了采樣開關(guān)切換瞬間產(chǎn)生的踢回噪聲對(duì)基準(zhǔn)電壓的影響。另外，本發(fā)明中的電壓基準(zhǔn)電路中還增設(shè)了溫度補(bǔ)償模塊，通過這種正溫度系數(shù)的電阻補(bǔ)償了傳感器的遲滯電壓區(qū)間，使得遲滯電壓區(qū)間隨溫度的升高而減小，進(jìn)而補(bǔ)償了霍爾極板的霍爾系數(shù)隨溫度的升高而降低的效應(yīng)，使得芯片的靈敏度溫漂效應(yīng)減小。


圖1是現(xiàn)有霍爾傳感器的失調(diào)消除電路的原理圖；圖2是本發(fā)明的單片式鎖存型霍爾傳感器的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本發(fā)明中霍爾極板的時(shí)序控制示意圖；圖4是本發(fā)明中第一、第二時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)序關(guān)系圖；圖5是本發(fā)明中霍爾極板在第一時(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)的工作原理圖；圖6是本發(fā)明中霍爾極板在第二時(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)的工作原理圖；圖7是本發(fā)明中電壓基準(zhǔn)電路的結(jié)構(gòu)框圖；圖8是本發(fā)明中電壓基準(zhǔn)電路的溫度補(bǔ)償曲線效果圖；圖9是本發(fā)明中開關(guān)電容電路的結(jié)構(gòu)原理圖；圖10是本發(fā)明中第二、第三時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)序關(guān)系圖；圖11是本發(fā)明中開關(guān)電容電路在第一時(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)的工作原理圖；圖12是本發(fā)明中開關(guān)電容電路在第二時(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)附圖，給出本發(fā)明的較佳實(shí)施例和替代實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述，使能更好地理解本發(fā)明的功能、特點(diǎn)。如圖2所示，本發(fā)明，即一種單片式鎖存型霍爾傳感器，包括穩(wěn)壓電路1、電壓基準(zhǔn)電路2、電壓緩沖器3、霍爾極板4、放大器5、開關(guān)電容電路6、比較器7、振蕩器8、數(shù)字邏輯控制電路9和輸出功率管10。穩(wěn)壓電路I用于將外部電源11的電壓轉(zhuǎn)換為內(nèi)部電源Vkk的電壓，并分別向電壓基準(zhǔn)電路2、電壓緩沖器3、霍爾極板4、放大器5、比較器7、振蕩器8和數(shù)字邏輯控制電路9供電，該內(nèi)部電源V■的電壓不受外部應(yīng)用環(huán)境的影響，具有較低的噪聲和較高的穩(wěn)定性，并能夠在外部電源11的電壓在6V 30V的范圍內(nèi)變化時(shí)，始終維持在5V左右。如圖3所示，霍爾極板4的四個(gè)輸出端子A、B、C和D通過由外圍輸入的第一、第二時(shí)鐘信號(hào)CKP、CKN控制的時(shí)序開關(guān)分別與放大器5的正、負(fù)輸入端相連,其中,第一、第二時(shí)鐘信號(hào)CKP、CKN為兩相非交疊的時(shí)鐘信號(hào),它們的時(shí)序關(guān)系可如圖4所不。假設(shè)霍爾極板4上具有固定失調(diào)電壓Vtfi H，放大器5具有固定失調(diào)電壓Vre A，放大器5用于放大霍爾極板4輸出的霍爾信號(hào)Vhaix和固定失調(diào)電壓VaunVkla,并向開關(guān)電容電路6輸出信號(hào)VAMP—P、VAMP—N。

如圖5所示，當(dāng)?shù)谝粫r(shí)鐘信號(hào)CKP為高電平，第二時(shí)鐘信號(hào)CKN為低電平時(shí)，霍爾極板4內(nèi)的電流方向?yàn)閺妮敵龆俗覣流向輸出端子C,輸出端子B、D之間產(chǎn)生霍爾信號(hào)Vhaix,且輸出端子B與放大器5的正輸入端連接，輸出端子D與放大器5的負(fù)輸入端連接；按照左手定則，此時(shí)放大器5的輸出信號(hào)VAMP—P—p Vampju滿足Vampp1-VampnJ — _Avhall_a (Vos_h+Vos_a) (1)，
式中，A為放大器5的增益。如圖6所示，當(dāng)?shù)谝粫r(shí)鐘信號(hào)CKP為低電平，第二時(shí)鐘信號(hào)CKN為高電平時(shí)，霍爾極板4內(nèi)的電流方向?yàn)閺妮敵龆俗覦流向輸出端子B,輸出端子A、C之間產(chǎn)生霍爾信號(hào)Vhaix,且輸出端子A與放大器5的負(fù)輸入端連接，輸出端子C與放大器5的正輸入端連接；按照左手定則，此時(shí)放大器5的輸出信號(hào)VAMP—P—2、VMP_N_2滿足^mp_p_2~^mpjt_2 — Avhall_A (Vos_h+Vos_a) (2)。如圖1所示，電壓基準(zhǔn)電路2包括依次串聯(lián)在內(nèi)部電源Vkec與地之間的溫度補(bǔ)償模塊21、第一分壓電阻R1和第二分壓電阻R2，其中，溫度補(bǔ)償模塊21采用具有正溫度系數(shù)的溫度補(bǔ)償電阻Rtemp,其具體作用在下文中介紹。通過溫度補(bǔ)償電阻RTEMP、第一分壓電阻R1和第二分壓電阻R2的分壓作用得到第一、第二基準(zhǔn)電壓VF1、VF2，該第一、第二基準(zhǔn)電壓VF1、VF2由兩組時(shí)序開關(guān)控制選通，其中，一組時(shí)序開關(guān)由第一、第二時(shí)鐘信號(hào)CKP、CKN控制，另一組時(shí)序開關(guān)由邏輯信號(hào)Cf P、Cf n控制，該邏輯信號(hào)Cf P、CF N由數(shù)字邏輯控制電路9根據(jù)比較器7的輸出信號(hào)Vqip而產(chǎn)生。第一基準(zhǔn)電壓Vfi通過時(shí)序開關(guān)控制后作為電壓基準(zhǔn)電路2的正輸出端的輸出信號(hào)Vkp，第二基準(zhǔn)電壓Vf2通過時(shí)序開關(guān)控制后作為電壓基準(zhǔn)電路2的負(fù)輸出端的輸出信號(hào)VM。如圖9所不,開關(guān)電容電路6對(duì)放大器5的輸出信號(hào)VAMP—P、VMP—N進(jìn)行米樣放大,并利用相關(guān)雙采樣技術(shù)消掉霍爾極板4和放大器5的固定失調(diào)電壓Vtfi in V0S_A ;具體來說，開關(guān)電容電路6包括均具有上、下極板的第一至第四電容C1至C4，其中第一、第二電容C:、C2的上極板相連至比較器7的正輸入端,第三、第四電容C3、C4的上極板相連至比較器7的負(fù)輸入端，從而使比較器7在時(shí)鐘放大階段對(duì)第一至第四電容C1至C4上的電壓進(jìn)行比較；第一、第四電容Cl、C4的下極板分別連接至電壓基準(zhǔn)電路2的負(fù)輸出端和正輸出端，用于采樣基準(zhǔn)電壓信號(hào) ，即分別接收電壓基準(zhǔn)電路2的輸出信號(hào)VenJkp，且第一、第四電容(^、(；的電容值相等，從而避免信號(hào)在放大過程中會(huì)出現(xiàn)失調(diào)(這是由差分電路的特性所決定的)；第二、第三電容C2、C3的下極板分別連接至放大器5的正輸出端和負(fù)輸出端，用于米樣放大器5的輸出信號(hào)，即分別接收放大器5的輸出信號(hào)VMP—P、VAMP—N,且第二、第三電容C2、C3的電容值相等，從而避免信號(hào)在放大過程中會(huì)出現(xiàn)失調(diào)。第一至第四電容C1至C4的上極板還通過由外圍輸入的第三時(shí)鐘信號(hào)CKP_C控制的采樣開關(guān)連接到第一分壓電阻R1和第二分壓電阻R2之間，即受第三時(shí)鐘信號(hào)CKP_C控制地接收第二基準(zhǔn)電壓Vf2，該第二基準(zhǔn)電壓Vf2為共模電平，用于為開關(guān)電容電路6在采樣階段提供直流工作點(diǎn)；第三時(shí)鐘信號(hào)CKP_C的下降沿相對(duì)于第一時(shí)鐘信號(hào)CKP的下降沿提前時(shí)間t，時(shí)間t的范圍為100-1000納秒；在本實(shí)施例中，采樣開關(guān)的數(shù)量為兩個(gè)，分別連接在第一、第二電容Cp C2的上極板和第三、第四電容C3、C4的上極板。在本實(shí)施例中，電壓緩沖器3連接在電壓基準(zhǔn)電路2與上述采樣開關(guān)之間，具體來說，電壓緩沖器3的正輸入端連接到第一分壓電阻R1和第二分壓電阻R2之間，其負(fù)輸入端與其輸出端相連至采樣開關(guān)。由于有電壓緩沖器的隔離，采樣開關(guān)的切換動(dòng)作不會(huì)直接耦合到電壓基準(zhǔn)電路2中，因此不會(huì)對(duì)第一、第二基準(zhǔn)電壓VF1、Vf2產(chǎn)生影響。當(dāng)?shù)谝粫r(shí)鐘信號(hào)CKP為高電平的時(shí)候，電壓基準(zhǔn)電路2所產(chǎn)生的共模電平，即第二基準(zhǔn)電壓Vf2通過電壓緩沖器3并由第三時(shí)鐘信號(hào)CKP_C控制地送入到第一至第四電容C1至。4的上極板。由于第三時(shí)鐘信號(hào)CKP_C的下降沿相對(duì)于第一時(shí)鐘信號(hào)CKP的下降沿有一定時(shí)間t的提前(時(shí)序關(guān)系如圖10所示)，因此，當(dāng)?shù)谝粫r(shí)鐘信號(hào)CKP在下降沿切換時(shí)，由于第一至第四電容C1至C4的上極板已經(jīng)提前處于懸空狀態(tài)，從而不會(huì)有電荷進(jìn)入，電壓基準(zhǔn)電路2的正、負(fù)輸出端的輸出信號(hào)VKP、VKN的電壓抖動(dòng)將不會(huì)影響第一至第四電容C1至C4的采樣精度；而對(duì)于第三時(shí)鐘信號(hào)CKP_C的下降沿切換時(shí)所引入的電荷注入，由于比較器7的正、負(fù)輸入端的所接的電路是完全對(duì)稱的，因此，該電荷注入不會(huì)對(duì)比較器7的差分輸入信號(hào)產(chǎn)生影響。具體來說，開關(guān)電容電路6的工作方式如下假設(shè)圖7中，數(shù)字邏輯控制電路9產(chǎn)生的邏輯信號(hào)Cf p為高電平，邏輯信號(hào)Cf N為低電平，則當(dāng)?shù)谝粫r(shí)鐘信號(hào)CKP為高電平時(shí)(此時(shí)第二時(shí)鐘信號(hào)CKN為低電平)，開關(guān)電容電路6的實(shí)際工作電路如圖11所示，此時(shí)，第一、第二電容Cp C2上的總電荷Q1滿足Q1 = (Vf1-Vf2)C^(Vamp pj-Vf2)C2 (3)；第三、第四電容C3、C4上的總電荷Q2滿足Q2 = (Vf2-Vf2) C4+ (Vampn1-Vf2) C3 (4)。而當(dāng)?shù)诙r(shí)鐘信號(hào)CKN為高電平時(shí)(此時(shí)第一時(shí)鐘信號(hào)CKP為低電平)，開關(guān)電容電路6的實(shí)際工作電路如圖12所示，此時(shí)，第一、第二電容CpC2上的總電荷Q/滿足Q1 — (VF2_VCMP—p) C1+ (VAMP—P—2_VCMP—p) C2 (5)，式中，Vcmp p為比較器7的正輸入端的輸入信號(hào)；

第三、第四電容C3、C4上的總電荷Q2’滿足Q2 — (Vf1-Vcmp n) C4+ (Vamp—n—2_Vcmp—n) C3 (6)，式中，Vcmp n為比較器I的負(fù)輸入端的輸入信號(hào)。由于電荷守恒原理總電荷Q1 = Q/、總電荷Q2 = Q2'且第一、第四電容C1X4的電容值相等，即C1 = C4，第二、第三電容C2、C3的電容值相等，即C2 = C3，因此，結(jié)合式⑴、式
(2)可以推算出，此時(shí)比較器7的差分輸入電壓為Vcmp p-Vcmp n = 2C2AvffiLL/ (C^C2) JC1 (Vf1-Vf2) / (CjC2) (7)。以此類推，當(dāng)數(shù)字邏輯控制電路9產(chǎn)生的邏輯信號(hào)Cf p為低電平，邏輯信號(hào)Cf N為高電平時(shí)，比較器7的差分輸入電壓為Vcmp p-Vcmp n = 2C2Avhall/ (C^C2) +2C: (Vf1-Vf2) / (CjC2) (8)。由式(7)、⑶可以看出，霍爾極板4和放大器5的直流固定失調(diào)電壓VreJnVtfi A已經(jīng)消除掉；電路的遲滯區(qū)間由2C1 (Vf1-Vf2) / (C^C2)決定，遲滯的極性由邏輯信號(hào)CF—p的電平高低控制；霍爾信號(hào)的放大倍數(shù)為。當(dāng)溫度升高時(shí)，霍爾極板4靈敏度降低，單位強(qiáng)度的磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電壓降低，所以溫度升高時(shí)必須減小電遲滯區(qū)間，才能使磁遲滯區(qū)間不變。而當(dāng)溫度升高時(shí)，溫度補(bǔ)償電阻Rtemp的電阻值會(huì)增加，從而使得電壓基準(zhǔn)電路2中的分壓支路電流減小，進(jìn)而減小第一、第二基準(zhǔn)電壓VF1、Vf2的電壓差值Vf1-Vf2,由于電路的遲滯區(qū)間主要由Vf1-Vf2的差值提供，由此可見，溫度補(bǔ)償電阻Rtemp能使遲滯區(qū)間隨溫度的變化減小，從而達(dá)到溫度補(bǔ)償?shù)哪康?，第一、第二基?zhǔn)電壓VF1、VF2的電壓差值隨溫度的變化如圖8所示。
另外，本實(shí)施例中的振蕩器8產(chǎn)生整個(gè)傳感器芯片所需的基本時(shí)鐘信號(hào)，并將該時(shí)鐘信號(hào)送入數(shù)字邏輯控制電路9 ;數(shù)字邏輯控制電路9還根據(jù)比較器7的輸出信號(hào)V-控制輸出功率管10的開關(guān)狀態(tài)；輸出功率管10用于控制傳感器芯片外部風(fēng)扇線圈的狀態(tài)。顯然，在上述教導(dǎo)下，可能對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種修正和變型，并在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明可實(shí)施為不同于具體描述的方式。
權(quán)利要求
1.一種單片式鎖存型霍爾傳感器，它包括依次連接的霍爾極板、放大器、開關(guān)電容電路和比較器，還包括與所述開關(guān)電容電路連接的電壓基準(zhǔn)電路，其中，所述霍爾極板由外圍輸入的第一、第二時(shí)鐘信號(hào)控制，所述電壓基準(zhǔn)電路包括串聯(lián)的第一分壓電阻和第二分壓電阻，其特征在于， 所述開關(guān)電容電路包括均具有上、下極板的第一至第四電容，其中，第一、第二電容的上極板相連至所述比較器的正輸入端，第三、第四電容的上極板相連至所述比較器的負(fù)輸入端，第一、第四電容的下極板分別連接至所述電壓基準(zhǔn)電路的負(fù)輸出端和正輸出端，且第一、第四電容的電容值相等，第二、第三電容的下極板分別連接至所述放大器的正輸出端和負(fù)輸出端，且第二、第三電容的電容值相等； 所述第一、第二時(shí)鐘信號(hào)為兩相非交疊的時(shí)鐘信號(hào)，當(dāng)?shù)谝粫r(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)，所述電壓基準(zhǔn)電路通過由外圍輸入的第三時(shí)鐘信號(hào)控制的采樣開關(guān)向所述第一至第四電容的上極板輸出共模電平，所述第三時(shí)鐘信號(hào)的下降沿相對(duì)于第一時(shí)鐘信號(hào)的下降沿提前時(shí)間to
2.如權(quán)利要求1所述的單片式鎖存型霍爾傳感器，其特征在于，所述第一至第四電容的上極板通過采樣開關(guān)連接到所述第一分壓電阻和第二分壓電阻之間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的單片式鎖存型霍爾傳感器，其特征在于，所述電壓基準(zhǔn)電路與所述采樣開關(guān)之間連接有電壓緩沖器。
4.如權(quán)利要求3所述的單片式鎖存型霍爾傳感器，其特征在于，所述電壓緩沖器的正輸入端連接到所述第一分壓電阻和第二分壓電阻之間，其負(fù)輸入端與其輸出端相連至所述米樣開關(guān)。
5.如權(quán)利要求3所述的單片式鎖存型霍爾傳感器，其特征在于，所述電壓基準(zhǔn)電路包括與所述第一分壓電阻串聯(lián)的溫度補(bǔ)償模塊。
6.如權(quán)利要求5所述的單片式鎖存型霍爾傳感器，其特征在于，所述溫度補(bǔ)償模塊包括具有正溫度系數(shù)的溫度補(bǔ)償電阻。
7.如權(quán)利要求1所述的單片式鎖存型霍爾傳感器，其特征在于，所述時(shí)間t的范圍為100-1000 納秒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單片式鎖存型霍爾傳感器，包括依次連接的霍爾極板、放大器、開關(guān)電容電路和比較器，還包括與所述開關(guān)電容電路連接的電壓基準(zhǔn)電路，其中，所述霍爾極板由外圍輸入的第一、第二時(shí)鐘信號(hào)控制，所述開關(guān)電容電路包括均具有上、下極板的第一至第四電容；所述第一、第二時(shí)鐘信號(hào)為兩相非交疊的時(shí)鐘信號(hào)。本發(fā)明通過采用第二、第三電容以及第一、第四電容分別采樣經(jīng)放大器放大的霍爾信號(hào)和電壓基準(zhǔn)電路輸出的基準(zhǔn)電壓，并利用電荷守恒和電荷重分配原理實(shí)現(xiàn)霍爾信號(hào)的放大和固定失調(diào)電壓的消除，同時(shí)在第一至第四電容的采樣狀態(tài)下引入第三時(shí)鐘信號(hào)，從而避免了采樣開關(guān)切換瞬間的電荷注入效應(yīng)和時(shí)鐘饋通效應(yīng)對(duì)信號(hào)建立精度的影響。
文檔編號(hào)G01D3/02GK103063232SQ20111032413
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者黃穎, 彭卓, 賈曉欽, 陳忠志 申請(qǐng)人:上海騰怡半導(dǎo)體有限公司