用于提供周期性双向激励电流波形的激励电路的制作方法_2

文档序号:9650486阅读:来源:国知局
5使用下桥接电路NM0S晶体管Q3及Q4操作为可切换NM0S电流镜配置的输入晶体管以用于选择性地镜射由脉冲电流源22提供的电流。通过此选择镜射,激励电路20可操作以通过提供来自控制电路26的切换控制信号SCI到SC4连同经由相应栅极控制信号GC1及GC2操作上桥接电路晶体管Q1及Q2将双向激励电流脉冲波形提供到激励线圈10。尽管展示为被切换NM0S电流镜电路24,但可在其它实施例中使用双极及其它电流镜配置。在此实例中,电流镜电路24包含开关S1到S4,开关S1到S4经配置以选择性地将下晶体管Q3及Q4的栅极控制端子连接到电路接地GND或内部节点N1,内部节点N1通过电阻器R1耦合到电流镜输入晶体管Q5的栅极控制端子,其中控制电路26提供对应的切换控制信号SCI到SC4。可使用任何适当的类型及形式的开关S1到S4,通过开关S1到S4可控制Q3到Q4的控制端子(例如栅极)以选择性地个别地接通及关断装置Q3及Q4,且选择性地以选择方式使Q3及Q4的控制端子与Q5的控制端子耦合。
[0017]在此实例中,可由提供对应切换控制信号SCI的控制电路26闭合开关S1以将Q3的栅极电耦合到中间节点N1,且在此实例中通过任选电阻器R1电耦合到Q5的栅极控制端子。开关S2类似地提供Q4的栅极到节点N1且因此(在此实例中)通过电阻R1到Q5的栅极的可控耦合。开关S3及S4从Q3及Q4的栅极连接到电路接地GND,且分别由来自控制电路26的切换控制信号SC3及SC4操作以选择性地将对应栅极控制端子连接到电路接地GND,从而关断对应的晶体管Q3、Q4。而且,控制电路26的某些实施例提供一或多个控制信号28以使激励电流20的操作与感测电路14的操作同步。
[0018]通过此配置,提供低电力脉冲激励电路20,其中脉冲电流源22及电流镜射电路24提供受控的激励电流脉冲,在很大程度上或完全独立于电力供应电压VSS的波动及电路20所连接到的给定磁通门传感器6的电磁特性而控制所述激励电流脉冲的量值及时序。在不同的模式中由控制电路26操作激励电路20以在电力供应电压VSS下初始地将激励线圈10的端连接在一起且维持此状态持续充足的时间以保证在感应激励线圈10中流动的电流实质上被减小或完全减小到零,且其后接通上桥晶体管Q1或Q2中的一者连同相反桥接电路分支的下晶体管(Q4或Q3),从而耦合所选择的下晶体管以在由通过脉冲电流源22提供的更高或第二电流电平设置的电平(例如与所述更高或第二电流电平成比例或相等)下经由Q5镜射电流。控制电路26此后通过将激励线圈10的两个端经由Q1及Q2连接到电力供应电压VSS且随后接通上晶体管Q1及Q2中的另一者及相反分支的下晶体管Q4或Q3来重复所述过程来以相反的方向将所镜射的电流提供到激励线圈10,且由控制电路26以周期性方式重复此过程。因此,通过此操作,激励电路20通过桥接电路Q1到Q4将周期性双向激励电流波形提供到激励线圈10,其中在某些实施例中具有交变极性的对应电流脉冲在量值及持续时间方面实质上类似于彼此且在很大程度上独立于供应电压VSS及经连接的激励线圈10及传感器6的特性。
[0019]而且,与下桥晶体管Q3及Q4的寄生栅极-源极电容CP组合的所包含的电阻器R1的电阻提供集成到激励电路20中的RC滤波器电路,其中电阻R1及电容CP的值控制通过桥接电路及激励线圈10传导的所提供的激励电流波形中的上升时间。在其它实施例中,可省略电阻R1。在其它实施例中,可提供额外电容器组件,其与任何寄生电容CP及电阻R1 —起为集成滤波器电路提供所需的RC时间常数。在运用电阻器R1的实施例中,所得的RC电路Rl、CP在从第一低电平转变为第二更高电流电平期间提供低通滤波器以控制由脉冲电流源22的第二(下)端子输出的电流中的增加。因为当对应开关S1或S2由控制电路26闭合时下桥接电路晶体管Q3及Q4中的所选择的一者选择性地镜射此电流,所以RC电路R1、CP操作以控制通过桥接电路提供到磁传感器激励线圈10的电流脉冲的上升时间。
[0020]而且,可在特定的实施方案中调整由Rl、CP提供的滤波的供应以控制传感器输出信号电流16中的过冲,从而有助于由感测电路14进行解调。在此实例中,镜射晶体管Q3及Q4的维度及操作参数优选地匹配彼此,所以针对正电流脉冲及负电流脉冲两者对应的寄生电容CP及所得的滤波实质上是相同的。而且,在某些实施例中晶体管Q3及Q4的匹配有助于以具有实质上相同波形、振幅及持续时间(尽管具有相反极性)的相反方向将经镜射的电流脉冲供应到激励线圈10。然而,Q3及Q4的精确匹配并非为本发明的严格要求,且特定实施例可经设计以通过控制通过Q3及Q4中的所选择的一者传导的经镜射的电流之间的设计差异(例如通过使Q3及Q4与彼此稍微不同,或通过由控制电路26改变正激励半周期及负激励半周期的时序)来实现正电流脉冲与负电流脉冲之间的所需的差异。
[0021]图2展示由激励电路20在操作中提供的信号及波形的一个实例中的图形32、36、40、44、46、48、50、52、54及56。图3及4展示在激励电路20的操作循环的交替脉冲化部分期间通过激励电路20的桥接电路的电流流动方向。图2中的图形32展示在激励电路20的一个周期期间根据时间而变化的线圈电压波形34(VC)。图形36展示对应的激励线圈电流波形38,且图形40展示对应的感测线圈输出信号波形42。图形44、46及48分别展示由控制电路26提供的分别用于操作脉冲电流源22及上桥晶体管Q1及Q2的控制信号CC、GC1及GC2。此外,图形50、52、54及56展示起因于由控制电路选择性地致动切换控制信号SCI到SC4的切换电流镜电路24中的开关S1到S4的操作状态(断开或闭合)。
[0022]在图2中从时间T0到T1,脉冲电流源22将低电平电流输出(图1中的向下“ ics ”)提供到电流镜输入晶体管Q5,其中在某些实施例中从T0到T1的第一电流电平可为零或可为某个较小值以减缓切换电流镜电路24中的各种寄生电容的完全放电。由脉冲电流源22供应第一低电流电平及第二更高电流电平的时序可单独受控且与控制电路26的切换操作同步,或脉冲电流源22可在根据由控制电路26提供的电流控制信号CC的输出电流电平之间切换,如图2的图44中展示。在从T0到T1的此时间周期期间,控制电路26通过经由控制信号SCI到SC4(图形50、52、54及56)闭合S3及S4同时断开S1及S2来接通第一晶体管Q1及第二晶体管Q2 (例如通过提供图形46及48中的低栅极控制信号GC1到GC2)且关断Q3及Q4。在特定实施例中,设置或控制T0与T1之间(及T2与T3之间)的持续时间使得通过磁传感器6的激励线圈的任何先前流动的电流耗散到零或实质上耗散到零。
[0023]在图2中的T1处,控制电路26切换脉冲电流源22以将第二更高电流电平提供到Q5(图4),通过维持如图46中展示的低栅极控制信号GC1以将Q1转变(维持)在接通状态,且通过提高图48中的栅极控制信号GC2关断Q2。以此方式,中断激励线圈10的第二端到供应电压VSS的连接。也在T1处,控制电路26闭合S2且断开S4 (图形52及56),从而将Q4的栅极连接到节点N1且因此经由任何所包含的电阻器R1连接到电流镜输入晶体管Q5的栅极使得Q4镜射由脉冲电流源22提供的第二更高电流电平。而且,控制电路26在T1处维持S1断开且闭合S3 (图形50及54)以关断Q3。因此,在此状态中,激励线圈电压VC如图32的波形34中展示般上升,且正激励电流“ie”从VSS通过Q1流动通过桥接电路晶体管Q1及Q4,经由连接件18a进入激励线圈10的第一端且经由连接件18b从激励线圈10的第二端的输出,且接着通过桥接电路的所选择镜射晶体管Q4到电路接地GND,如图3中的虚线60中展示。此导致传感器线圈输出信号“is”中的初始正电流脉冲(图形40中的波形42),其中供应电阻器R1及所选择的电流镜晶体管Q4的寄生电容CP操作以控制正电流脉冲波形38的上升时间(举例来说,斜率)。
[0024]在时间T2处,当脉冲电流源22再次提供低第一电流电平时,控制电路26再次接通Q1及Q2以将激励线圈10的两个端连接到供应电压VSS,且通过断开S1及S2同时闭合S3及S4来关断Q3及Q4。控制电路26可经设计以提供T1与T2之间的任何所需的持续时间,优选地足以将充分的激励电流提供到线圈10来以第一方向将传感器芯体8驱动到饱和,但在正半周期或负半周期中的饱和并非本发明的严格要求。如图形32中展示,在T2之后线圈电压降低到零且可稍微下冲。因
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