【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及集成電路，涉及一種在單顆芯片上集成的多通道霍爾開關電路系統(tǒng)，同時，本專利技術還涉及一種適用于多通道霍爾開關的時分復用信號調(diào)理系統(tǒng)。
技術介紹
1、霍爾開關是霍爾傳感器芯片的一種，芯片內(nèi)部通常集成霍爾器件和信號調(diào)理電路，通過輸出數(shù)字信號低電平0和高電平1來判斷特定方向磁場的大小，具有無觸點、低功耗、長使用壽命、響應頻率高等特點。
2、霍爾器件將磁場信號轉(zhuǎn)換成與磁場大小成正比的霍爾電壓信號。霍爾器件包含垂直霍爾器件和水平霍爾器件，垂直霍爾器件檢測與器件表面水平方向的磁場，水平霍爾器件檢測與器件表面垂直方向的磁場。
3、對于精度較高的霍爾開關，其信號調(diào)理電路常包含旋轉(zhuǎn)開關，放大器，濾波器或者積分器，比較器等電路。旋轉(zhuǎn)開關通過與霍爾陣列和驅(qū)動電路中的旋轉(zhuǎn)電流邏輯相配合，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)電流時序以及斬波時序；放大器可以是普通放大器，也可以是斬波放大器，放大信號的同時也將失調(diào)電壓引入了信號；濾波器或者積分器將各相電壓求和，用以消除霍爾器件的失調(diào)電壓以及放大器的失調(diào)電壓。
4、一個霍爾器件通常只能檢測一個方向的磁場，對于一些多維度方向的檢測，就需要集成兩個甚至多個霍爾開關。工業(yè)用三相電表中防止磁攻擊就需要2個維度甚至3個維度的磁場檢測。基于amr（各向異性磁阻）磁阻的角度編碼器就需要芯片表面水平方向兩個維度的霍爾開關用來協(xié)助判斷角度象限。
5、現(xiàn)有技術中通常的多通道霍爾開關系統(tǒng)，每一個霍爾器件都需要一路信號調(diào)理電路來輸出相應的磁場檢測結果，如圖1所示。此系統(tǒng)中的信號調(diào)理電路基本一致，某些應
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術的目的在于提出一種適用于多通道霍爾開關的時分復用信號調(diào)理系統(tǒng)。對于多通道霍爾開關系統(tǒng)，通過增加時分復用控制功能，僅使用一路信號調(diào)理電路便可處理多個霍爾電壓信號，從而節(jié)約電路面積，減小系統(tǒng)功耗，避免通道間的干擾。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術提供以下技術方案：
3、一種適用于多通道霍爾開關的時分復用信號調(diào)理系統(tǒng)，包括霍爾陣列及驅(qū)動電路，時分復用開關陣列，信號調(diào)理電路和時分復用存儲及輸出電路四個部分，此四部分電路按順序依次相連，所述霍爾陣列及驅(qū)動電路產(chǎn)生霍爾電壓信號并輸出給所述時分復用開關陣列，所述時分復用開關陣列根據(jù)分時開啟控制信號sel選擇其中一個通道的霍爾電壓信號輸出給所述信號調(diào)理電路，所述信號調(diào)理電路處理霍爾電壓信號并將結果輸出到所述時分復用存儲及輸出電路，所述時分復用存儲及輸出電路根據(jù)所述分時開啟控制信號sel將輸入信號存儲到相應通道的存儲單元中并將更新后的結果輸出，由所述分時開啟控制信號sel選擇需要處理的霍爾開關通道，通過增加時分復用控制功能，僅使用一路信號調(diào)理電路便可處理多個霍爾電壓信號，避免通道間的干擾。
4、所述霍爾陣列及驅(qū)動電路包含n（n≥2）個通道的霍爾器件及驅(qū)動電路；根據(jù)檢測磁場的方向不同，所述霍爾器件結構也不相同，包含水平霍爾器件和垂直霍爾器件兩大類；所述垂直霍爾器件檢測與器件表面水平方向的磁場，所述水平霍爾器件檢測與器件表面垂直方向的磁場；所述驅(qū)動電路為所述霍爾器件提供電流，包含電流源驅(qū)動和電壓源驅(qū)動兩種方式；對于高精度霍爾開關應用，所述驅(qū)動電路中還集成了一些時序電路，與所述信號調(diào)理電路的處理時序相配合，如2相或者4相旋轉(zhuǎn)電流時序，斬波時序，以提高信號處理的精度。
5、所述時分復用開關陣列受所述分時開啟控制信號sel控制，通過其選擇所述霍爾陣列及驅(qū)動電路某通道的輸出信號輸出到所述信號調(diào)理電路；所述分時開啟控制信號sel時序為一組控制信號，每個控制信號與每個通道一一對應；所述分時開啟控制信號sel中每個通道的開啟時間為ton，且某個時刻最多只有一個通道開啟；在開啟時段內(nèi)，選中的通道開始工作，并在結束前數(shù)據(jù)處理完畢。
6、所述信號調(diào)理電路包含電壓調(diào)理電路，存儲單元和比較器模塊；所述電壓調(diào)理電路處理霍爾陣列及驅(qū)動電路輸出的霍爾電壓信號，將其經(jīng)過消除失調(diào)，信號放大，濾除噪聲后，輸出放大的、低噪聲的霍爾電壓信號給所述比較器；所述存儲單元模塊存儲了各個通道的比較器閾值電壓vth，根據(jù)所述分時開啟控制信號sel選擇相應通道的存儲數(shù)據(jù)輸出給所述比較器；所述比較器將所述電壓調(diào)理電路和所述存儲單元的輸出進行比較，輸出反映磁場大小的1位數(shù)字信號高電平1或者低電平0；
7、所述信號調(diào)理電路中的輸入信號hall_out，是所述時分復用存儲及輸出電路的輸出信號，表示當前時刻所有通道的輸出值；所述信號調(diào)理電路可以根據(jù)所述比較器閾值的配置情況選擇是否使用此信號。
8、所述信號調(diào)理電路中的所述存儲單元，存儲了各個通道所述比較器的閾值電壓；對于不同的通道，閾值電壓可以獨立配置，互不相關；對于一個通道，僅設置一個閾值電壓vth，作為所述比較器的參考電壓，則所述比較器為常規(guī)形式，無噪聲抑制能力，此時所述輸入信號hall_out信號對電路無影響；對于一個通道，設置有兩個閾值電壓vthp和vthn，根據(jù)所述hall_out信號選擇其中一個閾值作為所述比較器的參考電壓，此時所述比較器即為遲滯比較器結構，其遲滯電壓vhys=vthp-vthn為遲滯窗口，遲滯比較器具有一定的抗噪聲能力；
9、所述信號調(diào)理電路中的所述電壓調(diào)理電路可以有多種實現(xiàn)形式；對于精度要求較低的應用，只用斬波放大器和濾波器即可，將霍爾電壓信號放大的同時，消除電路的失調(diào)電壓影響，輸出給下一級的所述比較器；對于精度要求較高的應用，所述電壓調(diào)理電路包含旋轉(zhuǎn)開關，放大器，濾波器或者積分器三個部分；所述旋轉(zhuǎn)開關通過與所述霍爾陣列和驅(qū)動電路相配合，實現(xiàn)2相或者4相旋轉(zhuǎn)電流時序以及斬波時序；所述放大器將信號放大；所述濾波器或者積分器將2相或者4相電壓求和，用以消除霍爾器件的失調(diào)電壓以及所述放大器的失調(diào)電壓。
10、所述時分復用存儲及輸出電路由開關陣列和時分復用存儲單元組成；所述分時開啟控制信號sel通過所述開關陣列選擇相應通道，將所述信號調(diào)理電路輸出的1位數(shù)字信號更新到相應通道的所述時分復用存儲單元中，并且輸出hall_out信號；每個通道的hall_out信號與相應通道所述時分復用存儲單元內(nèi)的數(shù)據(jù)保持一致。
11、根據(jù)所述信號調(diào)理電路的處理方式不同，所述霍爾陣列及驅(qū)動電路中每個霍爾器件及驅(qū)動通道輸出差分霍爾電壓信號或者霍爾器件四個端口的電壓信號；在對響應時間要求不高的應用中，為了節(jié)省功耗，所述分時開啟控制信號sel選擇其中一路通道的所述霍爾器件及驅(qū)動電路正常工作，其余通道的所述霍爾器件及驅(qū)動電路關閉；在響應較快的應用中，為了減小信號處理時間，所述霍爾陣列及驅(qū)動電路不受所述分時開啟控制信號sel控制，所有通道的所述霍爾器件及驅(qū)動電路均開啟，這樣霍爾開關單通道處理時間就無需考慮霍爾電壓的建立時間。
12、與現(xiàn)有技術相比，本專利技術有益效果如下：
13、本專利技術對于多通道霍爾開關系統(tǒng)，通過增加本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種適用于多通道霍爾開關的時分復用信號調(diào)理系統(tǒng)，其特征在于，包括霍爾陣列及驅(qū)動電路，時分復用開關陣列，信號調(diào)理電路和時分復用存儲及輸出電路四個部分，此四部分電路按順序依次相連，所述霍爾陣列及驅(qū)動電路產(chǎn)生霍爾電壓信號并輸出給所述時分復用開關陣列，所述時分復用開關陣列根據(jù)分時開啟控制信號sel選擇其中一個通道的霍爾電壓信號輸出給所述信號調(diào)理電路，所述信號調(diào)理電路處理霍爾電壓信號并將結果輸出到所述時分復用存儲及輸出電路，所述時分復用存儲及輸出電路根據(jù)所述分時開啟控制信號sel將輸入信號存儲到相應通道的存儲單元中并將更新后的結果輸出，由所述分時開啟控制信號sel選擇需要處理的霍爾開關通道，通過增加時分復用控制功能，僅使用一路信號調(diào)理電路便可處理多個霍爾電壓信號，避免通道間的干擾。
2.根據(jù)權利要求1所述的適用于多通道霍爾開關的時分復用信號調(diào)理系統(tǒng)，其特征在于，所述霍爾陣列及驅(qū)動電路包含n（n≥2）個通道的霍爾器件及驅(qū)動電路；根據(jù)檢測磁場的方向不同，所述霍爾器件結構也不相同，包含水平霍爾器件和垂直霍爾器件兩大類；所述垂直霍爾器件檢測與器件表面水平方向的磁場，所述水平霍爾器件
3.根據(jù)權利要求1所述的適用于多通道霍爾開關的時分復用信號調(diào)理系統(tǒng)，其特征在于，所述時分復用開關陣列受所述分時開啟控制信號sel控制，通過其選擇所述霍爾陣列及驅(qū)動電路某通道的輸出信號輸出到所述信號調(diào)理電路；所述分時開啟控制信號sel時序為一組控制信號，每個控制信號與每個通道一一對應；所述分時開啟控制信號sel中每個通道的開啟時間為Ton，且某個時刻最多只有一個通道開啟；在開啟時段內(nèi)，選中的通道開始工作，并在結束前數(shù)據(jù)處理完畢。
4.根據(jù)權利要求1所述的適用于多通道霍爾開關的時分復用信號調(diào)理系統(tǒng)，其特征在于，所述信號調(diào)理電路包含電壓調(diào)理電路，存儲單元和比較器模塊；所述電壓調(diào)理電路處理霍爾陣列及驅(qū)動電路輸出的霍爾電壓信號，將其經(jīng)過消除失調(diào)，信號放大，濾除噪聲后，輸出放大的、低噪聲的霍爾電壓信號給所述比較器；所述存儲單元模塊存儲了各個通道的比較器閾值電壓Vth，根據(jù)所述分時開啟控制信號sel選擇相應通道的存儲數(shù)據(jù)輸出給所述比較器；所述比較器將所述電壓調(diào)理電路和所述存儲單元的輸出進行比較，輸出反映磁場大小的1位數(shù)字信號高電平1或者低電平0。
5.根據(jù)權利要求4所述的適用于多通道霍爾開關的時分復用信號調(diào)理系統(tǒng)，其特征在于，所述信號調(diào)理電路中的輸入信號hall_out，是所述時分復用存儲及輸出電路的輸出信號，表示當前時刻所有通道的輸出值；所述信號調(diào)理電路可以根據(jù)所述比較器閾值的配置情況選擇是否使用此信號。
6.根據(jù)權利要求5所述的適用于多通道霍爾開關的時分復用信號調(diào)理系統(tǒng)，其特征在于，所述信號調(diào)理電路中的所述存儲單元，存儲了各個通道所述比較器的閾值電壓；對于不同的通道，閾值電壓可以獨立配置，互不相關；對于一個通道，僅設置一個閾值電壓Vth，作為所述比較器的參考電壓，則所述比較器為常規(guī)形式，無噪聲抑制能力，此時所述輸入信號hall_out信號對電路無影響；對于一個通道，設置有兩個閾值電壓Vthp和Vthn，根據(jù)所述hall_out信號選擇其中一個閾值作為所述比較器的參考電壓，此時所述比較器即為遲滯比較器結構，其遲滯電壓Vhys=Vthp-Vthn為遲滯窗口，遲滯比較器具有一定的抗噪聲能力。
7.根據(jù)權利要求4所述的適用于多通道霍爾開關的時分復用信號調(diào)理系統(tǒng)，其特征在于，所述信號調(diào)理電路中的所述電壓調(diào)理電路可以有多種實現(xiàn)形式；對于精度要求較低的應用，只用斬波放大器和濾波器即可，將霍爾電壓信號放大的同時，消除電路的失調(diào)電壓影響，輸出給下一級的所述比較器；對于精度要求較高的應用，所述電壓調(diào)理電路包含旋轉(zhuǎn)開關，放大器，濾波器或者積分器三個部分；所述旋轉(zhuǎn)開關通過與所述霍爾陣列和驅(qū)動電路相配合，實現(xiàn)2相或者4相旋轉(zhuǎn)電流時序以及斬波時序；所述放大器將信號放大；所述濾波器或者積分器將2相或者4相電壓求和，用以消除霍爾器件的失調(diào)電壓以及所述放大器的失調(diào)電壓。
8.根據(jù)權利要求1所述的適用于多通道霍爾開關的時分復用信號調(diào)理系統(tǒng)，其特征在于，所述時分復用存儲及輸出電路由開關陣列和時分復用存儲單元組成；所述分時開啟控制信號sel通過所述開關陣列選擇相應通道，將所述信號調(diào)理電路輸出的1位數(shù)字信號更新到相應通道的所述時分復用存儲單元中，并且輸出hall_out信...
【技術特征摘要】
1.一種適用于多通道霍爾開關的時分復用信號調(diào)理系統(tǒng)，其特征在于，包括霍爾陣列及驅(qū)動電路，時分復用開關陣列，信號調(diào)理電路和時分復用存儲及輸出電路四個部分，此四部分電路按順序依次相連，所述霍爾陣列及驅(qū)動電路產(chǎn)生霍爾電壓信號并輸出給所述時分復用開關陣列，所述時分復用開關陣列根據(jù)分時開啟控制信號sel選擇其中一個通道的霍爾電壓信號輸出給所述信號調(diào)理電路，所述信號調(diào)理電路處理霍爾電壓信號并將結果輸出到所述時分復用存儲及輸出電路，所述時分復用存儲及輸出電路根據(jù)所述分時開啟控制信號sel將輸入信號存儲到相應通道的存儲單元中并將更新后的結果輸出，由所述分時開啟控制信號sel選擇需要處理的霍爾開關通道，通過增加時分復用控制功能，僅使用一路信號調(diào)理電路便可處理多個霍爾電壓信號，避免通道間的干擾。
2.根據(jù)權利要求1所述的適用于多通道霍爾開關的時分復用信號調(diào)理系統(tǒng)，其特征在于，所述霍爾陣列及驅(qū)動電路包含n（n≥2）個通道的霍爾器件及驅(qū)動電路；根據(jù)檢測磁場的方向不同，所述霍爾器件結構也不相同，包含水平霍爾器件和垂直霍爾器件兩大類；所述垂直霍爾器件檢測與器件表面水平方向的磁場，所述水平霍爾器件檢測與器件表面垂直方向的磁場；所述驅(qū)動電路為所述霍爾器件提供電流，包含電流源驅(qū)動和電壓源驅(qū)動兩種方式；對于高精度霍爾開關應用，所述驅(qū)動電路中還集成了一些時序電路，與所述信號調(diào)理電路的處理時序相配合，如2相或者4相旋轉(zhuǎn)電流時序，斬波時序，以提高信號處理的精度。
3.根據(jù)權利要求1所述的適用于多通道霍爾開關的時分復用信號調(diào)理系統(tǒng)，其特征在于，所述時分復用開關陣列受所述分時開啟控制信號sel控制，通過其選擇所述霍爾陣列及驅(qū)動電路某通道的輸出信號輸出到所述信號調(diào)理電路；所述分時開啟控制信號sel時序為一組控制信號，每個控制信號與每個通道一一對應；所述分時開啟控制信號sel中每個通道的開啟時間為ton，且某個時刻最多只有一個通道開啟；在開啟時段內(nèi)，選中的通道開始工作，并在結束前數(shù)據(jù)處理完畢。
4.根據(jù)權利要求1所述的適用于多通道霍爾開關的時分復用信號調(diào)理系統(tǒng)，其特征在于，所述信號調(diào)理電路包含電壓調(diào)理電路，存儲單元和比較器模塊；所述電壓調(diào)理電路處理霍爾陣列及驅(qū)動電路輸出的霍爾電壓信號，將其經(jīng)過消除失調(diào)，信號放大，濾除噪聲后，輸出放大的、低噪聲的霍爾電壓信號給所述比較器；所述存儲單元模塊存儲了各個通道的比較器閾值電壓vth，根據(jù)所述分時開啟控制信號sel選擇相應通道的存儲數(shù)據(jù)輸出給所述比較器；所述比較器將所述電壓調(diào)理電路和所述存儲單元的輸出進行比較，輸出反映磁場大小的1位數(shù)字信號高電平1或者低電平0。
5.根據(jù)權利要求4所述的適用于多通道霍爾開關的時分復用信號調(diào)理系統(tǒng)，其特征在于，所述信號調(diào)理...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：郎君，鄭奇生，鄭涵，
申請(專利權)人：微傳智能科技常州有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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