一种双轴高精度弱磁测量模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于一种通过对地球周围弱磁场的测量来确定物体姿态的模块集成电路，具体涉及一种双轴高精度弱磁测量模块。
【背景技术】
[0002]弱磁测量模块采用各向异性磁阻技术，是一种体积小、灵敏度高、分辨率高、稳定性好、功耗低，最高耐温多150°C的磁测量模块。应用于定向，导航系统，电流传感和磁强测量等技术领域。
[0003]目前已知磁阻传感器测量电路都是处于开环状态，所以其分辨率低、稳定性差、温漂大、尤其在遇到强磁的干扰下容易被磁化。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型为了解决上述技术问题，提供了一种灵敏度和分辨率提高、稳定性和可靠性增强、功耗降低、体积减小和耐温性能增强的双轴高精度弱磁测量模块。
[0005]本实用新型是通过以下技术方案来实现:
[0006]一种双轴高精度弱磁测量模块，包括集成于无磁金属半密封腔体内的磁测量模块电路，磁测量模块电路包括集成在电路板上的振荡源、基准电压、两个加速网络和两个单分量弱磁测量模块，两个单分量弱磁测量模块与两个加速网络相接，两个加速网络均与振荡源相接，单分量弱磁测量模块包括恒流源、驱动网络、放大网络、偏置网络、同步解调网络、低通网络、积分网络和反馈网络；加速网络输出端接放大网络，放大网络上接驱动网络、恒流源、偏置网络和同步解调网络，同步解调网络上接有积分网络，积分网络上接有直接输出的低通网络，反馈网络一端接积分网络，一端接放大网络。
[0007]所述的放大网络包括一级放大器和二级放大器，一级放大器接磁阻式传感器和电阻两端，磁阻式传感器上接恒流源、偏置电路和驱动网络，一级放大器上接二级放大器，二级放大器接同步解调网络两端，反馈网络一端接积分网络，一端接磁阻式传感器上。
[0008]所述的反馈网络为带刻度的电阻R。
[0009]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果:
[0010]本实用新型提供的双轴高精度弱磁测量模块，属于一种通过对地球周围弱磁场的测量来确定物体姿态的模块集成电路，具体是用微封装的方式将模块电路集成在一个金属半密封腔体内，该模块采用磁阻式传感器电路的方法来测量地磁场，通过对周围地磁场的测量来反映所测物体的空间位置，使得灵敏度和分辨率提高、稳定性和可靠性增强、功耗降低、体积减小和耐温性能增强。屏蔽桶内的噪声±2nT，分辨率8nT，静态功耗IlOmW,最高耐温彡150°C。
[0011]本实用新型还具有以下有益效果
[0012]1.通过测量模块中的振荡源，加速网络和倍压网络，使内部产生一个2-3A的周期性置位复位脉冲，以前的任何磁干扰很可能完全被这强的置位复位脉冲消除。周期性的置位复位脉冲可用于提高线性度，降低交叉轴效应和温度效应，使传感器能进行高灵敏度的测量。
[0013]2.利用力反馈原理在输出端加一级PID调节，使系统处于一种闭环状态，从而自动调节校准电路增益，减去(抵消)不想要的外磁场，闭环的电路可以提高系统的稳定性，提高分辨率，降低噪声，以及降低温漂。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型提供的双轴高精度弱磁测量模块的电原理框图；
[0015]图2为本实用新型提供的双轴高精度弱磁测量模块的顶视封装图。
[0016]其中:1s为恒流源；OSC为振荡源；Driver为驱动网络；DEMO为同步解调网络；LFP为低通网络；PID为积分网络；1为加速网络；2为一级放大器；3为二级放大器；Vbias为偏置电路；REF为基准电压。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述:
[0018]参见图1至图2，一种双轴高精度弱磁测量模块，包括集成于无磁金属半密封腔体内的磁测量模块电路，磁测量模块电路包括集成在电路板上的振荡源OSC、基准电压REF、两个加速网络I和两个单分量弱磁测量模块，两个单分量弱磁测量模块与两个加速网络I相接，两个加速网络I均与振荡源OSC相接，单分量弱磁测量模块包括恒流源Is、驱动网络Driver、放大网络、偏置网络、同步解调网络DEMO、低通网络LFP、积分网络PID和反馈网络；加速网络I输出端接放大网络，放大网络上接驱动网络Driver、恒流源Is、偏置网络和同步解调网络DEMO，同步解调网络DEMO上接有积分网络PID，积分网络PID上接有直接输出的低通网络LFP，反馈网络一端接积分网络PID，一端接放大网络。其中，所述的反馈网络为带刻度的电阻R。
[0019]具体的，所述的放大网络包括一级放大器2和二级放大器3，一级放大器2接磁阻式传感器和电阻两端，磁阻式传感器上接恒流源Is、偏置电路Vbias和驱动网络Driver，一级放大器2上接二级放大器3，二级放大器3接同步解调网络DEMO两端，反馈网络一端接积分网络PID，一端接磁阻式传感器上。
[0020]本实用新型提供的双轴高精度弱磁测量模块，属于一种通过对地球周围弱磁场的测量来确定物体姿态的模块集成电路，具体是用微封装的方式将模块电路集成在一个金属半密封腔体内，该模块采用磁阻式传感器电路的方法来测量地磁场，通过对周围地磁场的测量来反映所测物体的空间位置，使得灵敏度和分辨率提高、稳定性和可靠性增强、功耗降低、体积减小和耐温性能增强。屏蔽桶内的噪声±2nT，分辨率8nT，静态功耗llOmW，最高耐温彡150°C。
[0021]本实用新型还具有以下有益效果
[0022]1.通过测量模块中的振荡源，加速网络和倍压网络，使内部产生一个2-3A的周期性置位复位脉冲，以前的任何磁干扰很可能完全被这强的置位复位脉冲消除。周期性的置位复位脉冲可用于提高线性度，降低交叉轴效应和温度效应，使传感器能进行高灵敏度的测量。
[0023]2.利用力反馈原理在输出端加一级PID调节，使系统处于一种闭环状态，从而自动调节校准电路增益，减去(抵消)不想要的外磁场，闭环的电路可以提高系统的稳定性，提高分辨率，降低噪声，以及降低温漂。
[0024]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种双轴高精度弱磁测量模块，其特征在于，包括集成于无磁金属半密封腔体内的磁测量模块电路，磁测量模块电路包括集成在电路板上的振荡源OSC、基准电压REF、两个加速网络(I)和两个单分量弱磁测量模块，两个单分量弱磁测量模块与两个加速网络(I)相接，两个加速网络(I)均与振荡源OSC相接，单分量弱磁测量模块包括恒流源Is、驱动网络Driver、放大网络、偏置网络、同步解调网络DEM0、低通网络LFP、积分网络PID和反馈网络；加速网络⑴输出端接放大网络，放大网络上接驱动网络Driver、恒流源Is、偏置网络和同步解调网络DEM0，同步解调网络DEMO上接有积分网络PID，积分网络PID上接有直接输出的低通网络LFP，反馈网络一端接积分网络PID，一端接放大网络。
2.根据权利要求1所述的双轴高精度弱磁测量模块，其特征在于，所述的放大网络包括一级放大器(2)和二级放大器(3)，一级放大器(2)接磁阻式传感器和电阻两端，磁阻式传感器上接恒流源Is、偏置电路Vbias和驱动网络Driver，一级放大器(2)上接二级放大器(3)，二级放大器(3)接同步解调网络DEMO两端，反馈网络一端接积分网络PID，一端接磁阻式传感器上。
3.根据权利要求1所述的双轴高精度弱磁测量模块，其特征在于，所述的反馈网络为带刻度的电阻R。
【专利摘要】本实用新型公开了一种双轴高精度弱磁测量模块，包括集成于无磁金属半密封腔体内的磁测量模块电路，磁测量模块电路包括集成在电路板上的振荡源、基准电压、两个加速网络和两个单分量弱磁测量模块，两个单分量弱磁测量模块与两个加速网络相接，两个加速网络均与振荡源相接，单分量弱磁测量模块包括恒流源、驱动网络、放大网络、偏置网络、积分网络和反馈网络；加速网络输出端接放大网络，放大网络上接驱动网络、恒流源、偏置网络和同步解调网络，同步解调网络上接有积分网络，积分网络上接有直接输出的低通网络，反馈网络一端接积分网络，一端接放大网络。使得灵敏度和分辨率提高、稳定性和可靠性增强、功耗降低、体积减小和耐温性能增强。
【IPC分类】G01D5-12, G01C1-00
【公开号】CN204555994
【申请号】CN201520211593
【发明人】王宽厚, 张龑
【申请人】陕西航晶微电子有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月9日