[實用新型]閉環式芯上反饋的寬量程垂直靈敏磁傳感器

有效

• 申請號: 201921833744.6
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN211180162U
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 白茹;王志強;錢正洪
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01R33/09
• 分類號: G01R33/09
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱亞冠

1.閉環式芯上反饋的寬量程垂直靈敏磁傳感器， 包括硅基襯底、通量引導器、四個相同的磁敏電阻、一個信號反饋線圈、運算放大器和功率放大器；

其特征在于：所述的通量引導器為長條形結構，與四個磁敏電阻均設置在同一硅基襯底上，通量引導器的正下方設置兩個被屏蔽的用于參考的磁敏電阻，通量引導器左右兩側各設置有一個磁敏電阻，這兩個磁敏電阻關于通量引導器左右對稱，這兩個磁敏電阻的敏感軸方向處于同一水平線且方向一致，均垂直于通量引導器左右兩側面；通量引導器將垂直磁場信號誘導到平面內方向，在其兩側的磁敏電阻處產生一個面內磁場分量，且在兩個磁敏電阻敏感軸方向上產生的信號磁場分量大小相等、方向相反；

所述的通量引導器左右兩側對稱的磁敏電阻組成一組半橋，通量引導器正下方設置的兩個被屏蔽的用于參考的磁敏電阻組成另一組半橋，四個磁敏電阻共同組成一個推拉輸出的惠斯通電橋結構；信號反饋線圈為兩邊相互平行的U型結構，信號反饋線圈設置在磁敏電阻的下方的硅基襯底上，信號反饋線圈兩平行邊分別設置在通量引導器左右兩側的磁敏電阻的正下方，通反饋電流時的信號反饋線圈在通量引導器兩側磁敏電阻的敏感軸方向上處產生大小相等方向相反的磁場信號；

所述的信號反饋線圈的輸出端與接地端之間設置有一個檢測電阻；惠斯通電橋的輸出端連接在運算放大器的輸入端，運算放大器的輸出端連接在功率放大器上的輸入端，功率放大器的輸出端連接在信號反饋線圈上并形成閉環反饋結構。

2.根據權利要求1所述的閉環式芯上反饋的寬量程垂直靈敏磁傳感器，其特征在于：所述的通量引導器采用鎳系、鈷系或鐵系軟磁材料制成。

3.根據權利要求1所述的閉環式芯上反饋的寬量程垂直靈敏磁傳感器，其特征在于：所述的磁敏電阻選用巨磁阻電阻或隧道結磁電阻。

4.根據權利要求1所述的閉環式芯上反饋的寬量程垂直靈敏磁傳感器，其特征在于：所述信號反饋線圈采用非磁性、低阻值、良導電性的金屬銀、銅、鋁、金鈦或其合金制成。

5.閉環式芯上反饋的寬量程垂直靈敏磁傳感器，包括硅基襯底、通量引導器、六個相同的磁敏電阻、兩個信號反饋線圈、運算放大器和功率放大器；其特征在于：所述的通量引導器為長條形結構，與六個磁敏電阻均設置在同一硅基襯底上，通量引導器的正下方設置兩個被屏蔽的用于參考的磁敏電阻，通量引導器左側和右側分別設置兩個磁敏電阻，靠近通量引導器左右兩側邊的兩個磁敏電阻組成一對，遠離通量引導器左右兩側邊的兩個磁敏電阻組成一對，每一對磁敏電阻均關于通量引導器左右對稱，六個磁敏電阻敏感軸方向相同，通量引導器與六個磁敏電阻的位置配置可檢測垂直平面的磁場信號；兩個信號反饋線圈均為U型結構，一個U型結構的反饋線圈設置在靠近通量引導器左右兩側邊一對磁敏電阻下方的硅基襯底上，另一個U型結構的反饋線圈設置在遠離通量引導器左右兩側邊的一對磁敏電阻下方的硅基襯底上，該U形結構的兩個邊互相平行，分別設置在通量引導器兩側兩對磁敏電阻的正下方；靠近通量引導器的一對磁敏電阻與通量引導器正下方設置的兩個被屏蔽的用于參考的磁敏電阻形成一個推拉輸出的惠斯通電橋結構，用于小量程垂直平面的磁場信號的檢測；遠離通量引導器的一對磁敏電阻與通量引導器正下方設置的兩個被屏蔽的用于參考的磁敏電阻形成另一個推拉輸出的惠斯通電橋結構，用于大量程垂直平面的磁場信號的檢測；兩對惠斯通電橋結構設計滿足傳感器芯片對垂直平面的磁場信號不同量程檢測的需求；

所述的通量引導器將垂直磁場信號誘導到平面內方向上并在通量引導器左右兩側的兩對磁敏電阻敏感軸方向上分別產生漏磁分量，垂直磁場信號經過通量引導器誘導后，分別在第一對磁敏電阻敏感軸方向上產生大小相等、方向相反的漏磁分量，在第二對磁敏電阻敏感軸方向上產生大小相等、方向相反的漏磁分量；通反饋電流時，靠近通量引導器左右兩側邊的一對磁敏電阻下方的信號反饋線圈在其上方的兩磁敏電阻的敏感軸方向上產生抵消該磁敏電阻敏感軸方向的漏磁分量反饋磁場；遠離通量引導器左右兩側邊的一對磁敏電阻下方的信號反饋線圈在其上方的兩磁敏電阻的敏感軸方向上產生抵消該磁敏電阻敏感軸方向的漏磁分量反饋磁場；

兩個惠斯通電橋的輸出端均通過開關連接在運算放大器的輸入端，開關的作用在于選擇兩組惠斯通電橋中的一組作為檢測電橋，間接具有選擇測量量程的作用；運算放大器經過放大信號幅值后輸出，運算放大器的輸出端連接在功率放大器的輸入端上，功率放大器的輸出端連接在信號反饋線圈上，反饋線圈的另一端串接待測電阻，待測電阻的另一端接地。