[發(fā)明專利]具有時序控制的霍爾傳感器芯片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580059568.3
• 申請日: 2015-11-19
• 公開（公告）號: CN107076807B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊文佳;K·塔帕;卓英堂;C-Y·蔡;R·魯濱遜
• 申請（專利權(quán)）人: 達爾科技股份有限公司
• 主分類號: G01R33/07
• 分類號: G01R33/07;G05F1/66
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 關(guān)旭穎

一種傳感器裝置包括：傳感器元件，其用于測量刺激并產(chǎn)生對應(yīng)信號；ADC，其用于將所述信號轉(zhuǎn)換為多位數(shù)字信號；存儲器單元，其用于存儲所述數(shù)字信號；及定時單元，其用于在所述ADC正轉(zhuǎn)換所述信號時切斷所述傳感器元件且用于在將所述數(shù)字信號存儲于所述存儲器中之后切斷所述ADC。

背景技術(shù)

現(xiàn)代傳感器系統(tǒng)在經(jīng)受外部刺激時產(chǎn)生可直接在傳感器系統(tǒng)的輸出處讀取或經(jīng)進一步處理且接著被引導(dǎo)到下游系統(tǒng)的信號。多種刺激調(diào)制解調(diào)器傳感器系統(tǒng)經(jīng)設(shè)計以感測聲音、溫度、重量、位置、電流及電壓、光、色彩、運動速度、磁場、壓力、以及二維及三維幾何形狀、溶液(例如，血液、尿液等)中的異物。在現(xiàn)代傳感器當(dāng)中，霍爾效應(yīng)傳感器(霍爾傳感器)經(jīng)設(shè)計以感測磁場的存在并測量磁場的強度或可轉(zhuǎn)換為磁場的其它可測量量。

一種類型的已知霍爾傳感器系統(tǒng)持續(xù)地測量磁場且持續(xù)地輸出所測量數(shù)據(jù)。在此類型的霍爾傳感器的情況下，傳感器系統(tǒng)的感測部分(例如，霍爾板)及數(shù)據(jù)處理部分被持續(xù)地通電以維持持續(xù)測量及輸出。大多數(shù)線性霍爾傳感器屬于此類型。

第二類型的已知霍爾傳感器系統(tǒng)偶發(fā)性地或周期性地測量磁場。與線性霍爾傳感器相比，此第二類型的霍爾傳感器適于其中僅需要磁場的偶然讀數(shù)的應(yīng)用。除在需要進行測量的短周期期間之外，此類型的霍爾傳感器通常保持為斷電的。在這些短周期期間，傳感器的感測部分及數(shù)據(jù)處理部分兩者均被通電，從而進行測量并處理且顯示測量數(shù)據(jù)。在周期窗口外，不進行測量且不可從系統(tǒng)收集所測量信息。

發(fā)明內(nèi)容

申請人研究了所述現(xiàn)有霍爾傳感器且注意到所述現(xiàn)有霍爾傳感器全部具有嚴(yán)重缺陷。第一類型的霍爾傳感器(即，線性霍爾傳感器)是極低功率效率的。雖然可易于從此類型的傳感器獲得數(shù)據(jù)輸出(此對于某些應(yīng)用是合意的)，但高電力消耗使得此類型的霍爾傳感器對于許多蓄電池供電的應(yīng)用為較差的選擇。

第二類型的霍爾傳感器具有有限的數(shù)據(jù)可用性。盡管此類型的霍爾傳感器因系統(tǒng)并非持續(xù)地通電而較具功率效率，但在斷電時間期間，外部無法獲得數(shù)據(jù)且此使得傳感器不適于許多應(yīng)用。

發(fā)明人注意到，這些缺陷不僅影響磁性傳感器系統(tǒng)，而且還影響許多其它傳感器系統(tǒng)。為改進功率效率及數(shù)據(jù)可用性兩者，發(fā)明人發(fā)明了一種新傳感器系統(tǒng)，其中電力消耗保持為極低的且所測量數(shù)據(jù)在進行下一測量之前保持為可存取的。這些益處通過對進入傳感器系統(tǒng)的不同功能塊的電力進行智能管理而實現(xiàn)。

可借助示范性霍爾傳感器系統(tǒng)來理解本發(fā)明，但本發(fā)明適用于背景部分中所提及的許多其它傳感器系統(tǒng)。所述新傳感器系統(tǒng)包括若干功能塊，所述功能塊包含電力供應(yīng)器塊以及測量及數(shù)據(jù)處理塊，所述測量及數(shù)據(jù)處理塊從電力供應(yīng)器塊汲取處于不同電平的電力。

所述新霍爾傳感器系統(tǒng)具有霍爾板，所述霍爾板是測量磁場且將磁場轉(zhuǎn)換為電壓信號的半導(dǎo)體裝置。來自所述霍爾板的信號在放大之后通常是模擬的。為經(jīng)由現(xiàn)代電子器件來處理所述信號，所述傳感器系統(tǒng)包含獲取模擬信號且將所述模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)塊。另外，所述系統(tǒng)具有存儲器單元。所述存儲器塊跟在所述ADC后面且包括保持來自轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的寄存器。

可需要對所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進行進一步處理。舉例來說，對于一些應(yīng)用，所述數(shù)字信號可需要回復(fù)到模擬形式。此可利用跟在ADC及存儲器單元后面的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)塊而完成。

在此示范性傳感器系統(tǒng)中，在測量所述磁場之后且在將所述電壓信號放大及鎖定于ADC中之后，關(guān)斷所述霍爾板。因此，所述霍爾板在于所述ADC塊中處理所述電壓信號時將不再消耗電力。

接著，在完成所述信號轉(zhuǎn)換且將所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲于所述存儲器塊中以供直接輸出或在所述DAC塊中進行進一步處理之后，可關(guān)斷所述ADC。與常規(guī)線性霍爾相比，所述新系統(tǒng)消耗小于一小部分的電力。且與常規(guī)霍爾開關(guān)相比，所述新系統(tǒng)連續(xù)而不中斷地提供測量磁場的信息。

附圖說明

圖1是體現(xiàn)本發(fā)明的傳感器系統(tǒng)的框圖。