[發明專利]霍爾電壓積分電路

在審

• 申請號: 202310267176.2
• 申請日: 2023-03-20
• 公開（公告）號: CN116223875A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 左衛松
• 申請（專利權）人: 松勵微電子（上海）有限公司
• 主分類號: G01R15/20
• 分類號: G01R15/20;G01R19/00;G01R1/30;H03F1/34
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 焦健

本發明公開了一種霍爾電壓積分電路，包含霍爾傳感器、放大器以及多組開關和多組電容構成。霍爾傳感器輸出的初始霍爾感應信號，經過斬波器調制到載波上，利用采樣和保持原理，由電容構成的低通濾波器濾除霍爾傳感器的失調電壓，放大器的失調電壓由電容組動態消除；把極其微小的初始霍爾感應信號經過由多組電容及開關組成的斬波器進行調制后再送入儀表放大器的差分輸入端，能對微弱的初始霍爾感應電壓信號做精準放大，消除霍爾器件失調電壓，放大器本身的失調電壓對放大信號無影響。整個電路結構緊湊，在保持高精度的同時占用版圖面積較小。

技術領域

本發明涉及電子電路設計領域，特別是指一種將霍爾傳感器的感應霍爾電壓進行積分放大的霍爾電壓積分電路。

背景技術

霍爾（hall）傳感器是一種磁電轉換器，將磁場強度轉化為輸出電壓的變化。霍爾傳感器首先是實用于測量磁場，此外還可測量產生和影響磁場的物理量，例如被用于接近開關、霍爾、位置測量、轉速測量和電流測量設備。其最簡單的形式是，傳感器作為一個模擬換能器，直接返回一個電壓。在已知磁場下，其距霍爾盤的距離可被設定。使用多組傳感器，磁鐵的相關位置可被推斷出。通過導體的電流會產生一個隨電流變化的磁場，并且霍爾效應傳感器可以在不干擾電流情況下而測量電流，典型的構造為將其和繞組磁芯或在被測導體旁的永磁體合成一體。

霍爾器件利用霍爾效應原理，通過VSENSOR+/VSENSOR-在VIP/VIN上感應出霍爾電壓。使用硅基器件，感應霍爾電壓很小，需要使用放大器對感應霍爾電壓進行放大處理之后才能提供給下一級系統，如圖1所示，傳統的放大電路利用儀表放大器結構對霍爾電壓進行放大后供系統使用。除了使用放大器對感應霍爾電壓做放大處理外，由于磁信號普遍頻率很低，因此還可以采用積分的方式利用時間來對霍爾信號進行放大。

隨著系統集成的要求，需要把霍爾器件和放大器集成在ASIC上，霍爾器件和放大器的失調電壓成為需要消除的不良因素；通常的做法是采用在VIP/VIN和VOP/VON內插2級斬波電路，再用一個低通濾波器把失調電壓消除。但是在AISC內集成低通濾波器通常需要消耗大量的面積，提高了芯片的成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種霍爾電壓積分電路，保持高精度的同時還可以縮小面積。

為解決上述問題，本發明所述的一種霍爾電壓積分電路，包含霍爾傳感器、放大器以及多組開關和多組電容構成；

所述的霍爾傳感器，感應磁信號并將所述磁信號轉換為初始霍爾感應信號；

所述的多組開關以及多組電容構成斬波器，位于所述霍爾傳感器的下一級，接收霍爾傳感器輸出的初始霍爾感應信號，對所述初始霍爾感應信號進行調制濾波，再傳送至下一級的所述放大器；

所述放大器，對調制濾波后的霍爾感應信號進行放大處理，形成最終霍爾感應信號輸出。

進一步地，所述的霍爾傳感器，包含有VS1～VS4共4個端口，所述的多組開關包含第一至第十六開關SW1～SW16，所述的多組電容包含CS1/CS2、CP1/CP2、CC1～CC4；

其中，所述VS1和VS2通過一組開關SW13和SW14對霍爾器件形成VSENSOR+供電端，VS3和VS4通過一組開關SW15和SW16對霍爾器件形成VSENSOR-供電端。

所述的VS1、VS2還分別通過開關SW9、SW10與電容CS1連接，所述電容CS1的另一端與電容CC1連接，所述電容CC1的另一端與所述放大器的第一輸入端連接；

所述VS3、VS4分別通過開關SW11、SW12與電容CS2連接，所述電容CS2的另一端與電容CC2的一端連接，電容CC2的另一端與所述放大器的第二輸入端連接；

所述電容CS1與CC1之間形成連接節點AP，開關SW2與電容CP1串聯并跨接于節點AP與所述放大器的第一輸出端之間；

所述電容CS2與CC2之間形成連接節點AN，開關SW6與電容CP2串聯并跨接于節點AN與所述放大器的第二輸出端之間；