一种霍尔开关失调电压消除方法与流程

本发明属于电磁效应技术领域，特别涉及一种霍尔开关失调电压消除方法。

背景技术：

目前，霍尔效应是电磁效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔(a.h.hall，1855—1938)于1879年在研究金属的导电机制时发现的。当电流垂直于外磁场通过导体时，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在导体的两端产生电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差也被称为霍尔电势差。

利用霍尔效应设计的霍尔开关，具有无触点、低功耗、使用寿命长、响应频率高、可靠性好等特点，近年来已经被广泛应用于各种电子设备中，取代传统的接触式开关。

常规的霍尔开关如图1所示，包括霍尔感应区、偏置基准、电压放大器、迟滞比较器、振荡器、逻辑控制电路、锁存器等模块。偏置基准提供整个开关电路需要的偏置电流、偏置电压和基准电压等，当磁场通过霍尔感应区后，在电压放大器俩输入端产生霍尔电动势vh，通过电压放大器的放大后和偏置基准产生的基准电压进行比较，然后通过控制电路，锁存器的运算控制，最后得到0或者1的输出。其中振荡器负责产生固定频率的时钟信号，可用作内部开关信号和固定唤醒信号。

霍尔感应区一般采用n性或者p型半导体来设计，霍尔电动势的产生过程中，电流方向、晶格方向、晶格缺陷、霍尔感应区图形形状的不同都会产生失调，特别是随着系统对霍尔开关器件的低功耗，高灵敏度，高一致性要求越来越高，霍尔开关的设计对失调电压的消除方法提出了新的要求。,

因此，鉴于上述方案于实际制作及实施使用上的缺失之处，而加以修正、改良，同时本着求好的精神及理念，并由专业的知识、经验的辅助，以及在多方巧思、试验后，方创设出本发明，特再提供一种霍尔开关失调电压消除方法。

技术实现要素：

本发明提出一种霍尔开关失调电压消除方法，解决了现有技术中霍尔开关失调电压不能彻底消除的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种霍尔开关失调电压消除方法，包括霍尔感应区，所述霍尔感应区接入恒流电流，所述霍尔感应区分别在四个方向接入四组互不交叠的开关信号，并将磁场信号转化为感应电动势的电压信号，所述电压信号利用四组开关时钟信号控制传输门及差分放大器得到四组第一放大信号和第二放大信号，并通过四组开关信号将四组第一放大信号和第二放大信号进行平均，消除四个方向的霍尔电压值的差异。

作为一种优选的实施方式，所述四组互不交叠的开关信号输入角度依次为：0°、90°、180°、270°。

作为一种优选的实施方式，在通过四组开关信号将第一放大信号和第二放大信号进行平均，采用将第一放大信号和第二放大信号存放在对应电容上，然后将第一放大信号和第二放大信号平均到同一个电容上。

作为一种优选的实施方式，在通过四组开关信号将第一放大信号和第二放大信号进行平均后，进一步利用迟滞比较器输出比较信号，从而根据磁场强度得到输出信号的高或者低。

作为一种优选的实施方式，所述迟滞比较器的两个输入端分别通过电容接地。

作为一种优选的实施方式，所述差分放大器为斩波放大器，消除本身带来的失调。

作为一种优选的实施方式，所述恒流电流利用电源偏置电路提供，且其与pvt无关。

作为一种优选的实施方式，所述霍尔感应区为基于cmos工艺的霍尔开关。

作为一种优选的实施方式，所述四组互不交叠的开关信号通过开关电容的导通与断开控制开关信号的导通与断开。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：可以基本消除因为生产、工艺偏差等带来的个体差异和内部失调，通过4组互不交叠的开关信号，将四个方向360度无死角，都进行检测并平均，这样可以充分消除各个方向的失调，并利用斩波放大器放大，消除电路带来的失调，从而能够真正消除失调，得到一个稳定的磁场翻转点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有霍尔开关失调电压消除电路图；

图2a为霍尔感应区的示意图；

图2b为平均电路的电路图；

图2c为消除电路的电路图；

图3为开关信号的周期关系图。

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。

本霍尔开关失调电压消除方法，包括霍尔感应区，所述霍尔感应区接入恒流电流，所述霍尔感应区分别在四个方向接入四组互不交叠的开关信号，并将磁场信号转化为感应电动势的电压信号，所述电压信号利用四组开关时钟信号控制传输门及差分放大器得到四组第一放大信号和第二放大信号，并通过四组开关信号将四组第一放大信号和第二放大信号进行平均，消除四个方向的霍尔电压值的差异。

具体的，请参照如图2a所示，本霍尔感应区在0°、90°、180°、270°四个方向上分别设置有信号接入点a、b、c和d，且四个信号接入点a、b、c和d分别通过p沟道mos管和n沟道mos管接入恒流电流及四组不交叠的开关信号，然后霍尔感应区将磁场信号转化成为感应电动势的电压信号。

下面请参照图2b，四个信号接入点a、b、c和d还分别接有平均电路，平均电路,电压信号利用四组开关的时钟信号控制传输门及差分放大器得到四组第一放大信号和第二放大信号，并通过四组开关信号将四组第一放大信号和第二放大信号进行平均,先将第一放大信号和第二放大信号存放在对应电容上，然后将第一放大信号和第二放大信号平均到同一个电容上。

下面再参照图2c，平均电路还连接有消除电路，本实施例中消除电路采用迟滞比较电路，迟滞比较电路包括一迟滞比较器，将四组第一放大信号和第二放大信号进行平均后，再利用迟滞比较器进一步对平均后的信号进行迟滞比较，然后输出比较信号，从而根据磁场强度得到输出信号的高或者低。

下面再参照图3，四组开关信号由第一组开关信号到第四组开关信号再到平均信号依次进行，构成一个工作周期，连续循环。

需要注意的是，本发明中差分放大器采用斩波放大器，可以有效地消除变压器本身带来的失调，开关信号的周期如图3所示，由于在在0°、90°、180°、270°四个方向上分别设置信号接入点a、b、c和d，因此四个信号接入点接收的开关信号周期依次错开，并且时钟信号的位于四组开关信号之后，周期与开关信号周期错开。

本霍尔开关失调电压消除方法，可以基本消除因为生产、工艺偏差等带来的个体差异和内部失调，通过4组互不交叠的开关信号，将四个方向360度无死角，都进行检测并平均，这样可以充分消除各个方向的失调，并利用斩波放大器放大，消除电路带来的失调，从而能够真正消除失调，得到一个稳定的磁场翻转点，且与现有技术的设计方案相比，本霍尔开关失调电压消除方法采用的元件更少，电路结构更加简单，节约了成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。