一种磁阻感测器系统的制作方法

本发明涉及磁阻传感器技术领域，尤其涉及一种双异相性磁阻感测器系统。

背景技术：

amr磁阻传感器的基本结构是由四个磁阻组成的惠斯通电桥构成，通过测试电桥的两输出端输出差电压信号，便可以得到外界的磁场值。amr磁阻传感器非常适合于感测地磁且感测磁场范围达几十高斯，该种传感器可用来检测一些铁磁性物体如飞机、火车、汽车，同时也应用于包括磁罗盘、旋转位置传感、电流传感、钻井定向、线位置测量、偏航速率传感器和虚拟实景中的头部轨迹跟踪等。

如图1所示，现有的磁阻感测器系统通常为单桥阻式磁阻感测器系统，该种磁阻感测器系统在进行磁场测量时需要两个阶段(set阶段和reset阶段)才能完成一次磁场值测量，两个阶段中位于amr磁阻传感器下的平板线圈中施以互为反向的电流，进而磁阻传感器的磁化方向也互为反向，将两阶段输出的电压值记录下来，然后相减再除以二以消除偏移误差，最终得到用于表征磁场值的电压信号；然而该种磁阻感测器系统在一次磁场值测量过程中两个阶段需要耗费两个周期，进而导致数据输出率低。

技术实现要素：

根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种磁阻感测器系统，通过额外增加一个amr磁阻传感器使得磁场测量仅需一个测量阶段，增加了数据的输出率，且提高了磁场测量的灵敏度。

上述技术方案具体包括：

一种磁阻感测器系统，其中包括：

第一amr磁阻传感器，设置于第一平板线圈上，用于感测磁信号，所述第一amr磁阻传感器包括一第一信号输出端；

第二amr磁阻传感器，设置于第二平板线圈上，用于感测磁信号，所述第二amr磁阻传感器包括一第二信号输出端；

差分差动放大器，所述差分差动放大器包括第一输入端、第二输入端、回授端和电压输出端，所述第一信号输出端连接所述第一输入端，所述第二信号输出端连接所述第二输入端；

所述电压输出端之间还设置有一反馈电路，所述反馈电路输出一反馈信号至所述回授端。

优选地，其中，所述反馈电路进一步包括：

第一电阻，所述第一电阻的两端分别连接所述电压输出端的正极和所述回授端的正极；

第二电阻，所述第二电阻的两端分别连接所述电压输出端的负极和所述回授端的负极；

第三电阻，所述第三电阻的两端分别连接所述回授端的正极和所述回授端的负极。

优选地，其中，所述第一amr磁阻传感器与所述第二amr磁阻传感器完全相同。

优选地，其中，所述第一电阻与所述第二电阻的阻值相等。

优选地，其中，于同一时间，所述第一平板线圈与所述第二平板线圈内流经的电流大小相等，方向相反。

优选地，其中，所述差分差动放大器进一步包括：

第一差分晶体管对，所述第一差分晶体管对包括第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管的栅极和所述第二场效应管的栅极共同组成所述第一输入端；

第一偏压场效应管，所述第一偏压场效应管的漏极分别连接所述第一场效应管源极和所述第二场效应管的源极，所述第一偏压场效应管的栅极连接一偏压电压，所述第一偏压场效应管的源极接地；

第二差分晶体管对，所述第二差分晶体管对包括第三场效应管和第四场效应管，所述第三场效应管的栅极和所述第四场效应管的栅极共同组成所述第二输入端；

第二偏压场效应管，所述第二偏压场效应管的漏极分别连接所述第三场效应管源极和所述第四场效应管的源极，所述第二偏压场效应管的栅极连接所述偏压电压，所述第二偏压场效应管的源极接地；

第三差分晶体管对，所述第三差分晶体管对包括第五场效应管和第六场效应管，所述第五场效应管的栅极和所述第六场效应管的栅极共同组成所述回授端；

第三偏压场效应管，所述第三偏压场效应管的漏极分别连接所述第五场效应管源极和所述第六场效应管的源极，所述第三偏压场效应管的栅极连接所述偏压电压，所述第三偏压场效应管的源极接地。

第七场效应管和第八场效应管，所述第七场效应管的源极与所述第八场效应管的源极分别连接一固定电压端，所述第七场效应管的栅极与所述第八场效应管的栅极分别连接所述偏压电压；

第九场效应管和第十场效应管，所述第九场效应管的源极同时与所述第七场效应管的漏极、所述第一场效应管的漏极、所述第三场效应管的漏极和所述第五场效应管的漏极相连接，所述第十场效应管的源极同时与所述第八场效应管的漏极、所述第二场效应管的漏极、所述第四场效应管的漏极和所述第六场效应管的漏极相连接，所述第九场效应管的栅极与所述第十场效应管的栅极分别连接所述偏压电压；

第十一场效应管和第十二场效应管，所述第十一场效应管的漏极通过第一连接点连接所述第九场效应管的漏极，所述第十二场效应管的漏极通过第二连接点连接所述第十场效应管的漏极，所述第一连接点和所述第二连接点共同构成所述电压输出端，所述第十一场效应管的栅极与所述第十二场效应管的栅极分别连接所述偏压电压；

第十三场效应管和第十四场效应管，所述第十三场效应管的漏极连接所述第十一场效应管的源极，所述第十四场效应管的漏极连接所述第十二场效应管的源极，所述第十三场效应管的源极和所述第十四场效应管的源极均接地，所述第十三场效应管的栅极与所述第十四场效应管的栅极分别连接所述偏压电压。

优选地，其中，所述第七场效应管、所述第八场效应管、所述第九场效应管和所述第十场效应管为pmos管。

优选地，其中，所述第十一场效应管、所述第十二场效应管、所述第十三场效应管和所述第十四场效应管为nmos管。

优选地，其中，所述第一场效应管、所述第二场效应管、所述第三场效应管、所述第四场效应管、所述第五场效应管和所述第六场效应管为nmos管。

优选地，其中，所述第一偏压场效应管、所述第二偏压场效应管以及所述第三偏压场效应管为nmos管。

上述技术方案的有益效果在于：

提供一种磁阻感测器系统，通过额外增加一个amr磁阻传感器使得磁场测量仅需一个测量阶段，增加了数据的输出率，且提高了磁场测量的灵敏度。

附图说明

图1是单桥阻式磁阻感测器系统的结构示意图；

图2是本发明的较佳实施例中，一种磁阻感测器系统结构示意图；

图3是本发明的较佳实施例中，差分差动放大器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

一种磁阻感测器系统，其中，包括：

第一amr磁阻传感器1，设置于第一平板线圈2上，用于感测磁信号，第一amr磁阻传感器1包括一第一信号输出端vo1；

第二amr磁阻传感器3，设置于第二平板线圈4上，用于感测磁信号，第二amr磁阻传感器3包括一第二信号输出端vo2；

差分差动放大器5，差分差动放大器5包括第一输入端vin1、第二输入端vin2、回授端vfb和电压输出端vout，第一信号输出端vo1连接第一输入端vin1，第二信号输出端vo2连接第二输入端vin2；

电压输出端vout之间还设置有一反馈电路，反馈电路输出一反馈信号至回授端vfb。

作为优选的实施方式，第一平板线圈2和第二平板线圈4均为磁阻感测器系统的set/reset复置位线圈，用于对amr磁阻传感器中组成惠斯通电桥的四个磁阻进行复位和置位操作，在具体测量过程中，将第一amr磁阻传感器1和第二amr磁阻传感器3同时进行不同方向的磁化操作，即对第一平板线圈2和第二平板线圈4同时施加以大小相等，方向相反的电流，此时将第一信号输出端vo1和第二信号输出端vo2输出的信号相减，可以得到两倍的待测磁场信号；差分差动放大器5用于对第一信号输出端vo1和第二信号输出端vo2输出的信号进行加/减法运算并放大，经过运算后的信号满足如下公式：

vout＝a*(vo1-vo2)；

其中，a用来表示经过差分差动放大器5后信号放大的倍率，该信号放大倍率的大小由反馈电路来决定。具体的，假设第一信号输出端vo1的输出电压值为vset，第二信号输出端vo2的输出电压值为vrset，则vset与vrset分别满足如下公式：

vset＝vsig+vos；vrset＝-vsig+vos；

其中，vsig为用于表征待测磁场信号的电压值，vos则为偏移误差；将第一信号输出端vo1的输出电压值与第二信号输出端vo2的输出电压值相减，得到两倍的vsig。因此，通过差分差动放大器5对第一信号输出端vo1和第二信号输出端vo2的输出信号进行相减可以消除偏移误差vos；由此可见，通过本发明所公开的技术方案，仅需要在一个时间周期，即通一次电流便可以完成磁场信号的检测，从而增加了数据的输出率。

在本发明的较佳实施例中，反馈电路进一步包括：

第一电阻r1，第一电阻r1的两端分别连接电压输出端vout的正极和回授端vfb的正极；

第二电阻r2，第二电阻r2的两端分别连接电压输出端vout的负极和回授端vfb的负极；

第三电阻r3，第三电阻r3的两端分别连接回授端vfb的正极和回授端vfb的负极。

在本发明的较佳实施例中，第一amr磁阻传感器1与第二amr磁阻传感器3完全相同。

在本发明的较佳实施例中，第一电阻r1与第二电阻r2的阻值相等。

在本发明的较佳实施例中，于同一时间，第一平板线圈2与第二平板线圈4内流经的电流大小相等，方向相反。

具体的，在上述实施例中，第一电阻r1、第二电阻r2以及第三电阻r3的阻值与信号放大倍率a之间满足如下公式：

其中，r1用于表示第一电阻r1和第二电阻r2的阻值，r2用于表示第三电阻r3的阻值，第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3的阻值大小决定了差分差动放大器5信号放大的倍率。

在本发明的较佳实施例中，差分差动放大器5进一步包括：

第一差分晶体管对，第一差分晶体管对包括第一场效应管m1和第二场效应管m2，第一场效应管m1的栅极和第二场效应管m2的栅极共同组成第一输入端vin1；

第一偏压场效应管mb1，第一偏压场效应管mb1的漏极分别连接第一场效应管m1源极和第二场效应管m2的源极，第一偏压场效应管mb1的栅极连接一偏压电压，第一偏压场效应管mb1的源极接地；

第二差分晶体管对，第二差分晶体管对包括第三场效应管m3和第四场效应管m4，第三场效应管m3的栅极和第四场效应管m4的栅极共同组成第二输入端vin2；

第二偏压场效应管mb2，第二偏压场效应管mb2的漏极分别连接第三场效应管m3源极和第四场效应管m4的源极，第二偏压场效应管mb2的栅极连接偏压电压，第二偏压场效应管mb2的源极接地；

第三差分晶体管对，第三差分晶体管对包括第五场效应管m5和第六场效应管m6，第五场效应管m5的栅极和第六场效应管m6的栅极共同组成回授端vfb；

第三偏压场效应管mb3，第三偏压场效应管mb3的漏极分别连接第五场效应管m5源极和第六场效应管m6的源极，第三偏压场效应管mb3的栅极连接偏压电压，第三偏压场效应管mb3的源极接地。

第七场效应管m7和第八场效应管m8，第七场效应管m7的源极与第八场效应管m8的源极分别连接一固定电压端，第七场效应管m7的栅极与第八场效应管m8的栅极分别连接偏压电压；

第九场效应管m9和第十场效应管m10，第九场效应管m9的源极同时与第七场效应管m7的漏极、第一场效应管m1的漏极、第三场效应管m3的漏极和第五场效应管m5的漏极相连接，第十场效应管m10的源极同时与第八场效应管m8的漏极、第二场效应管m2的漏极、第四场效应管m4的漏极和第六场效应管m6的漏极相连接，第九场效应管m9的栅极与第十场效应管m10的栅极分别连接偏压电压；

第十一场效应管m11和第十二场效应管m12，第十一场效应管m11的漏极通过第一连接点连接第九场效应管m9的漏极，第十二场效应管m12的漏极通过第二连接点连接第十场效应管m10的漏极，第一连接点和第二连接点共同构成电压输出端vout，第十一场效应管m11的栅极与第十二场效应管m12的栅极分别连接偏压电压；

第十三场效应管m13和第十四场效应管m14，第十三场效应管m13的漏极连接第十一场效应管m11的源极，第十四场效应管m14的漏极连接第十二场效应管m12的源极，第十三场效应管m13的源极和第十四场效应管m14的源极均接地，第十三场效应管m13的栅极与第十四场效应管m14的栅极分别连接偏压电压。

在本发明的较佳实施例中，第七场效应管m7、第八场效应管m8、第九场效应管m9和第十场效应管m10为pmos管。

在本发明的较佳实施例中，第十一场效应管m11、第十二场效应管m12、第十三场效应管m13和第十四场效应管m14为nmos管。

在本发明的较佳实施例中，第一场效应管m1、第二场效应管m2、第三场效应管m3、第四场效应管m4、第五场效应管m5和第六场效应管m6为nmos管。

在本发明的较佳实施例中，第一偏压场效应管mb1、第二偏压场效应管mb2以及第三偏压场效应管mb3为nmos管。

上述技术方案的有益效果在于：

提供一种磁阻感测器系统，通过额外增加一个amr磁阻传感器使得磁场测量仅需一个测量阶段，增加了数据的输出率，且提高了磁场测量的灵敏度。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。