CN109067367B - 一种霍尔信号放大电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种霍尔信号放大电路，包括与电源连接的霍尔传感器模块，第一放大器，第二放大器，第三放大器，补偿模块，霍尔传感器模块的第一输出端和第一放大器的同相输入端连接，霍尔传感器模块的第二输出端和第一放大器的反相输入端连接，第一放大器的同相输出端分别与第二放大器的同相输出端及第三放大器的同相输入端连接，第一放大器的反相输出端分别与第二放大器的反相输出端及第三放大器的反相输入端连接，补偿模块的第一输出端与第二放大器的同相输入端连接，补偿模块的第二输出端与第二放大器的反相输入端连接。本发明通过补偿模块产生与热电压相关的等效输入失调电压，在消除运放失调电压的同时，具有很好的温度补偿作用。

Description

一种霍尔信号放大电路

技术领域

本发明涉及放大器领域，特别是涉及一种霍尔信号放大电路。

背景技术

在对霍尔信号放大的过程中，受运放失调电压的影响，静态输出电压(零磁场情况下)不在中点电位，从而影响其在高精度的速度检测传感器、位置检测传感器中的应用。为了减小运放失调电压的影响，传统的霍尔信号放大电路一般采用参照图1所示的仪表放大器结构，包括用于输出霍尔信号的霍尔传感器模块01，第一运算放大器OPA₁，第二运算放大器OPA₂，第三运算放大器OPA₃，第一电阻，第二电阻直至第七电阻，其中，第一电阻记为R₀，第二电阻和第三电阻相同，均记为R₀₁，第四电阻和第五电阻相同，均记为R₀₂，第六电阻和第七电阻相同，均记为R₀₃，这种对称结构虽能在一定程度上减小运放失调电压的影响，但并不能完全消除运放失调电压。为了达到抵消运放失调电压的效果，该霍尔信号放大电路在此结构的基础上还包括调整模块02，用于调整基准电压V_REF的大小，从而抵消运放失调电压的影响，但是霍尔信号放大电路中的运放失调电压还会随温度变化而变化，考虑到运放失调电压温度系数与该放大电路中的热电压V_T相关，难以通过单独电阻的温度系数进行抵消，因此，现有技术中的方案对霍尔放大电路中的运放失调电压并没有很好的温度补偿效果，无法保证静态输出电压在全温度工作范围内都有很高的精度。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种霍尔信号放大电路，通过补偿模块产生与热电压相关的等效输入失调电压，在消除运放失调电压的同时，具有很好的温度补偿作用，使静态输出电压在全温度工作范围内都有很高的精度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种霍尔信号放大电路，包括与电源连接的霍尔传感器模块，第一放大器，与所述第一放大器结构相同的第二放大器，第三放大器，补偿模块，其中：

所述霍尔传感器模块的第一输出端和所述第一放大器的同相输入端连接，所述霍尔传感器模块的第二输出端和所述第一放大器的反相输入端连接，所述第一放大器的同相输出端分别与所述第二放大器的同相输出端及所述第三放大器的同相输入端连接，所述第一放大器的反相输出端分别与所述第二放大器的反相输出端及所述第三放大器的反相输入端连接，所述补偿模块的第一输出端与所述第二放大器的同相输入端连接，所述补偿模块的第二输出端与所述第二放大器的反相输入端连接；

所述补偿模块，用于确定与热电压相关的基准电流，并根据所述基准电流及获取的输入失调电压，得到与所述输入失调电压大小相等、极性相反且与所述热电压相关的等效输入失调电压，并将所述等效输入失调电压输出至所述第二放大器。

优选的，所述补偿模块包括第一电阻，第二电阻，第三电阻，第四电阻，第五电阻，第一晶体管，第二晶体管，第三晶体管，第四晶体管，第五晶体管，第六晶体管，第七晶体管，第八晶体管，第九晶体管，第一熔断丝，第二熔断丝，其中：

所述第一电阻的第一端分别和所述第三电阻的第一端及所述第四电阻的第一端连接，其公共端与所述电源连接，所述第一电阻的第二端分别和所述第一晶体管的第一端、所述第一晶体管的控制端及所述第二晶体管的控制端连接，所述第一晶体管的第二端分别和所述第三晶体管的第一端及所述第四晶体管的控制端连接，所述第三晶体管的控制端分别和所述第四晶体管的第一端及所述第二晶体管的第二端连接，所述第四晶体管的第二端和所述第二电阻的第一端连接，所述第二晶体管的第一端分别和所述第五晶体管的第一端、所述第七晶体管的控制端、所述第八晶体管的控制端、所述第九晶体管的控制端连接，所述第五晶体管的第二端与所述第三电阻的第二端连接，所述第五晶体管的控制端分别和所述第七晶体管的第二端及所述第六晶体管的控制端连接，所述第六晶体管的第二端与所述第四电阻的第二端连接，所述第六晶体管的第一端分别与所述第八晶体管的第二端及所述第九晶体管的第二端连接，所述第八晶体管的第一端分别与所述第五电阻的第一端及所述第一熔断丝的第一端连接，其公共端作为所述补偿模块的第二输出端，所述第九晶体管的第一端分别与所述第五电阻的第二端及所述第二电阻丝的第一端连接，其公共端作为所述补偿模块的第一输出端，所述第三晶体管的第二端、所述第七晶体管的第一端及所述第二电阻的第二端均接地；

所述补偿模块还包括分别与所述第五电阻、所述第一熔断丝及所述第二熔断丝连接、用于调整所述第五电阻的阻值以控制所述第五电阻上的电压与所述输入失调电压大小相等、还用于控制所述第一熔断丝及所述第二熔断丝的熔断以控制所述等效输入失调电压与所述输入失调电压极性相反的控制单元；

所述第二电阻与所述第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻的类型相同。

优选的，所述第一放大器为第一跨导放大器，所述第二放大器为第二跨导放大器；

则该霍尔信号放大电路还包括：

第一端与所述第一跨导放大器的同相输出端连接、第二端与交流地连接的第六电阻；

第一端与所述第二跨导放大器的反相输出端连接、第二端与交流地连接的第七电阻。

优选的，所述第一跨导放大器和所述第二跨导放大器均包括第八电阻，第九电阻直至第十三电阻，第十晶体管，第十一晶体管直至第二十五晶体管，其中：

所述第八电阻的第一端分别与第十电阻的第一端、第十一电阻的第一端及第十二电阻的第一端连接，其公共端与所述电源连接，所述第八电阻的第二端分别与所述第十晶体管的第一端、所述第十晶体管的控制端及所述第十一晶体管的控制端连接，所述第十晶体管的第二端分别与第十二晶体管的第一端及第十三晶体管的控制端连接，所述第十二晶体管的控制端分别与所述第十三晶体管的第一端及所述第十一晶体管的第二端连接，所述第十三晶体管的第二端与所述第九电阻的第一端连接，所述第十一晶体管的第一端分别与第十五晶体管的控制端及第十四晶体管的第一端连接，所述第十四晶体管的第二端与所述第十电阻的第二端连接，所述第十四晶体管的控制端分别与所述第十五晶体管的第二端及第十六晶体管的控制端、第十七晶体管的控制端及第十八晶体管的控制端连接，所述第十六晶体管的第二端与所述第十一电阻的第二端连接，所述第十六晶体管的第一端分别与第十九晶体管的第一端、所述第十九晶体管的控制端、第二十晶体管的控制端及第二十一晶体管的控制端连接，所述第十七晶体管的第二端分别与所述第十八晶体管的第二端及所述第十二电阻的第二端连接，所述第十七晶体管的第一端分别与第二十二晶体管的第一端及第二十四晶体管的控制端连接，所述第十八晶体管的第一端分别与第二十三晶体管的第一端及所述第二十五晶体管的控制端连接，所述第二十二晶体管的第二端分别与所述第十三电阻的第一端、所述第二十四晶体管的第一端及所述第二十晶体管的第一端连接，所述第二十二晶体管的控制端作为所述第一跨导放大器和所述第二跨导放大器的同相输入端，所述第二十三晶体管的第二端分别与所述第二十五晶体管的第一端、所述第十三电阻的第二端及所述第二十一晶体管的第一端连接，所述第二十三晶体管的控制端作为所述第一跨导放大器和所述第二跨导放大器的反相输入端，所述第二十四晶体管的第二端作为所述第一跨导放大器和所述第二跨导放大器的反相输出端，所述第二十五晶体管的第二端作为所述第一跨导放大器和所述第二跨导放大器的同相输出端，所述第十二晶体管的第二端、所述第九电阻的第二端、所述第十五晶体管的第一端、所述第十九晶体管的第二端、所述第二十晶体管的第二端及所述第二十一晶体管的第二端均接地。

优选的，所述第一跨导放大器和所述第二跨导放大器均包括第十四电阻，第十五电阻，第十六电阻，第十七电阻，第十八电阻，第二十六晶体管，第二十七晶体管直至第四十一晶体管，其中：

所述第十四电阻的第一端分别与第三十晶体管的第二端、第三十二晶体管的第二端、第三十三晶体管的第二端及第三十四晶体管的第二端连接，其公共端与所述电源连接，所述第十四电阻的第二端分别与所述第二十六晶体管的第一端、所述第二十六晶体管的控制端及所述第二十七晶体管的控制端连接，所述第二十六晶体管的第二端分别与第二十八晶体管的第一端及第二十九晶体管的控制端连接，所述第二十八晶体管的控制端分别与所述第二十九晶体管的第一端及所述第二十七晶体管的第二端连接，所述第二十九晶体管的第二端与所述第十五电阻的第一端连接，所述第二十七晶体管的第一端分别与所述第三十晶体管的第一端、第三十一晶体管的控制端连接，所述第三十晶体管的控制端分别与所述第三十一晶体管的第二端、所述第三十二晶体管的控制端、所述第三十三晶体管的控制端及所述第三十四晶体管的控制端连接，所述第三十二晶体管的第一端分别与第三十五晶体管的第一端、所述第三十五晶体管的控制端、第三十六晶体管的控制端及第三十七晶体管的控制端连接，所述第三十五晶体管的第二端与所述第十六电阻的第一端连接，所述第三十六晶体管的第二端与所述第三十七晶体管的第二端连接，其公共端与所述第十七电阻的第一端连接，所述第三十三晶体管的第一端分别与所述第十八电阻的第一端、第四十晶体管的第二端及第三十八晶体管的第一端连接，所述第四十晶体管的第一端分别与所述第三十八晶体管的控制端及所述第三十六晶体管的第一端连接，所述第三十四晶体管的第一端分别与所述第十八电阻的第二端、所述第四十一晶体管的第二端及第三十九晶体管的第一端连接，所述第四十一晶体管的第一端分别与所述第三十九晶体管的控制端及所述第三十七晶体管的第一端连接，所述第四十晶体管的控制端作为所述第一跨导放大器和所述第二跨导放大器的同相输入端，所述第四十一晶体管的控制端作为所述第一跨导放大器和所述第二跨导放大器的反相输入端，所述第三十八晶体管的第二端作为所述第一跨导放大器和所述第二跨导放大器的反相输出端，所述第三十九晶体管的第二端作为所述第一跨导放大器和所述第二跨导放大器的同相输出端，所述第二十八晶体管的第二端、所述第十五电阻的第二端、所述第三十一晶体管的第一端、所述第十六电阻的第二端、所述第十七电阻的第二端均接地。

优选的，该霍尔信号放大电路还包括第十九电阻，第二十电阻，第二十一电阻，第二十二电阻，其中：

所述第十九电阻的第一端与所述第一放大器的同相输出端连接，所述第十九电阻的第二端分别与所述第三放大器的同相输入端及所述第二十一电阻的第一端连接，所述第二十电阻的第一端与所述第一放大器的反相输出端连接，所述第二十电阻的第二端分别与所述第三放大器的反相输入端及所述第二十二电阻的第一端连接，所述第二十二电阻的第二端与所述第三放大器的输出端连接。

优选的，所述第一晶体管，所述第二晶体管直至所述第二十五晶体管均为三极管。

优选的，所述第二十六晶体管，所述第二十七晶体管直至所述第四十一晶体管均为三极管。

本发明提供了一种霍尔信号放大电路，包括与电源连接的霍尔传感器模块，第一放大器，与第一放大器结构相同的第二放大器，第三放大器，补偿模块，其中：霍尔传感器模块的第一输出端和第一放大器的同相输入端连接，霍尔传感器模块的第二输出端和第一放大器的反相输入端连接，第一放大器的同相输出端分别与第二放大器的同相输出端及第三放大器的同相输入端连接，第一放大器的反相输出端分别与第二放大器的反相输出端及第三放大器的反相输入端连接，补偿模块的第一输出端与第二放大器的同相输入端连接，补偿模块的第二输出端与第二放大器的反相输入端连接；补偿模块，用于确定与热电压相关的基准电流，并根据基准电流及获取的输入失调电压，得到与输入失调电压大小相等、极性相反且与热电压相关的等效输入失调电压，并将等效输入失调电压输出至第二放大器。可见，在实际应用中，采用本发明的方案，通过补偿模块产生与热电压相关的等效输入失调电压，在消除运放失调电压的同时，具有很好的温度补偿作用，使静态输出电压在全温度工作范围内都有很高的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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为现有技术中的一种霍尔信号放大电路的结构示意图；

图2为本发明所提供的一种霍尔信号放大电路的结构示意图；

图3为本发明所提供的一种补偿模块的结构示意图；

图4为本发明所提供的另一种霍尔信号放大电路的结构示意图；

图5为本发明所提供的一种跨导放大器的结构示意图；

图6为本发明所提供的另一种跨导放大器的结构示意图；

图7为本发明所提供的一种霍尔放大信号电路的实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种霍尔信号放大电路，通过补偿模块产生与热电压相关的等效输入失调电压，在消除运放失调电压的同时，具有很好的温度补偿作用，使静态输出电压在全温度工作范围内都有很高的精度。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。

请参照图2，图2为本发明所提供的一种霍尔信号放大电路的结构示意图，包括与电源VCC连接的霍尔传感器模块1，第一放大器A₁，与第一放大器A₁结构相同的第二放大器A₂，第三放大器A₃，补偿模块2，其中：

霍尔传感器模块1的第一输出端和第一放大器A₁的同相输入端连接，霍尔传感器模块1的第二输出端和第一放大器A₁的反相输入端连接，第一放大器A₁的同相输出端分别与第二放大器A₂的同相输出端及第三放大器A₃的同相输入端连接，第一放大器A₁的反相输出端分别与第二放大器A₂的反相输出端及第三放大器A₃的反相输入端连接，补偿模块2的第一输出端与第二放大器A₂的同相输入端连接，补偿模块2的第二输出端与第二放大器A₂的反相输入端连接；

补偿模块2，用于确定与热电压相关的基准电流，并根据基准电流及获取的输入失调电压，得到与输入失调电压大小相等、极性相反且与热电压相关的等效输入失调电压，并将等效输入失调电压输出至第二放大器A₂。

具体的，电源VCC为霍尔传感器供电使霍尔传感器模块1输出霍尔信号，霍尔信号经第一放大器A₁放大后，输出至第三放大器A₃进行第二级放大，第一放大器A₁和第二放大器A₂的结构完全一致，第一放大器A₁的输出信号分两路输出，一路是从其同相输出端输出，另一路是从其反相输出端输出，第二放大器A₂的输出信号，同理。在上述结构中，从第一放大器A₁的同相输出端输出的输出信号与从第二放大器A₂的同相输出端输出的输出信号进行求和后，再接入第三放大器A₃的同相输入端，相应的，从第一放大器A₁的反相输出端输出的输出信号与从第二放大器A₂的反相输出端输出的输出信号进行求和后，再接入第三放大器A₃的反相输入端，通过检测第三放大器A₃的输出端的静态输出电压V_OUT可得到输出失调电压VOS_out，静态输出电压和输出失调电压的计算关系式为VOS_out＝V_out-V_cc/2，其中，V_cc为电源电压，运放的输入失调电压VOS_in的计算关系式为VOS_in＝VOS_out/A，A为霍尔传感器模块1的输出端口到第三放大器A₃的输出端的增益，由于第一放大器A₁和第二放大器A₂的结构完全相同，因此，补偿模块2的输出端口到第三放大器A₃的输出端的增益也为A，也就是说只要在补偿模块2中产生与输入失调电压VOS_in大小相等、极性相反的等效输入失调电压就能完全消除运放失调电压的影响，考虑到运放失调电压的温度系数与热电压相关，因此，本发明通过补偿模块2预先确定与热电压相关的基准电流，通过基准电流生成与热电压相关的等效输入失调电压，同时通过计算得到的输入失调电压VOS_in的大小与极性，调整该等效输入失调电压的大小和极性，使等效输入失调电压与输入失调电压VOS_in大小相等、极性相反。

综上，本发明通过补偿模块2产生与热电压相关的等效输入失调电压，在消除运放失调电压的同时，具有很好的温度补偿作用，能调整静态输出电压至中点电位，使静态输出电压V_OUT在全温度工作范围内都具有很高的精度。

本发明提供了一种霍尔信号放大电路，包括与电源连接的霍尔传感器模块，第一放大器，与第一放大器结构相同的第二放大器，第三放大器，补偿模块，其中：霍尔传感器模块的第一输出端和第一放大器的同相输入端连接，霍尔传感器模块的第二输出端和第一放大器的反相输入端连接，第一放大器的同相输出端分别与第二放大器的同相输出端及第三放大器的同相输入端连接，第一放大器的反相输出端分别与第二放大器的反相输出端及第三放大器的反相输入端连接，补偿模块的第一输出端与第二放大器的同相输入端连接，补偿模块的第二输出端与第二放大器的反相输入端连接；补偿模块，用于确定与热电压相关的基准电流，并根据基准电流及获取的输入失调电压，得到与输入失调电压大小相等、极性相反且与热电压相关的等效输入失调电压，并将等效输入失调电压输出至第二放大器。可见，在实际应用中，采用本发明的方案，通过补偿模块产生与热电压相关的等效输入失调电压，在消除运放失调电压的同时，具有很好的温度补偿作用，使静态输出电压在全温度工作范围内都有很高的精度。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，补偿模块2包括第一电阻R₁，第二电阻R₂，第三电阻R₃，第四电阻R₄，第五电阻R₅，第一晶体管M₁，第二晶体管M₂，第三晶体管M₃，第四晶体管M₄，第五晶体管M₅，第六晶体管M₆，第七晶体管M₇，第八晶体管M₈，第九晶体管M₉，第一熔断丝F₁，第二熔断丝F₂，其中：

第一电阻R₁的第一端分别和第三电阻R₃的第一端及第四电阻R₄的第一端连接，其公共端与电源VCC连接，第一电阻R₁的第二端分别和第一晶体管M₁的第一端、第一晶体管M₁的控制端及第二晶体管M₂的控制端连接，第一晶体管M₁的第二端分别和第三晶体管M₃的第一端及第四晶体管M₄的控制端连接，第三晶体管M₃的控制端分别和第四晶体管M₄的第一端及第二晶体管M₂的第二端连接，第四晶体管M₄的第二端和第二电阻R₂的第一端连接，第二晶体管M₂的第一端分别和第五晶体管M₅的第一端、第七晶体管M₇的控制端、第八晶体管M₈的控制端、第九晶体管M₉的控制端连接，第五晶体管M₅的第二端与第三电阻R₃的第二端连接，第五晶体管M₅的控制端分别和第七晶体管M₇的第二端及第六晶体管M₆的控制端连接，第六晶体管M₆的第二端与第四电阻R₄的第二端连接，第六晶体管M₆的第一端分别与第八晶体管M₈的第二端及第九晶体管M₉的第二端连接，第八晶体管M₈的第一端分别与第五电阻R₅的第一端及第一熔断丝F₁的第一端连接，其公共端作为补偿模块2的第二输出端，第九晶体管M₉的第一端分别与第五电阻R₅的第二端及第二电阻R₂丝的第一端连接，其公共端作为补偿模块2的第一输出端，第三晶体管M₃的第二端、第七晶体管M₇的第一端及第二电阻R₂的第二端均接地；

补偿模块2还包括分别与第五电阻R₅、第一熔断丝F₁及第二熔断丝F₂连接、用于调整第五电阻R₅的阻值以控制第五电阻R₅上的电压与输入失调电压大小相等、还用于控制第一熔断丝F₁及第二熔断丝F₂的熔断以控制等效输入失调电压与输入失调电压极性相反的控制单元21；

第二电阻R₂与第三电阻R₃、第四电阻R₄、第五电阻R₅的类型相同。

具体的，补偿模块2的具体结构参照图3所示，包括第一电阻R₁，第二电阻R₂，第三电阻R₃，第四电阻R₄，第五电阻R₅，第一晶体管M₁，第二晶体管M₂，第三晶体管M₃，第四晶体管M₄，第五晶体管M₅，第六晶体管M₆，第七晶体管M₇，第八晶体管M₈，第九晶体管M₉，第一熔断丝F₁，第二熔断丝F₂和控制单元21，其中，第一晶体管M₁至第九晶体管M₉均以三极管的结构代表。

具体的，由第一电阻R₁、第二电阻R₂、第一晶体管M₁、第二晶体管M₂、第三晶体管M₃，第四晶体管M₄构成自偏置电路，产生基准电流I_REF，基准电流I_REF的计算关系式为I_REF＝V_T×ln(n)/R₂，V_T为霍尔信号放大电路的热电压，n为第二晶体管M₂和第三晶体管M₃的面积之积与第一晶体管M₁和第四晶体管M₄的面积之积的比值，即 为第一晶体管M₁的面积，/>为第二晶体管M₂的面积，/>为第三晶体管M₃的面积，/>为第四晶体管M₄的面积，且通过第五晶体管M₅、第六晶体管M₆、第三电阻R₃、第四电阻R₄构成比例电流源产生电流I₁，假设第五晶体管M₅与第六晶体管M₆的面积之比等于第三电阻R₃和第四电阻R₄的比值，电流I₁的计算关系式为I₁＝I_REF×R₃/R₄。

具体的，控制单元21通过trimming(修调)的方式控制第一熔断丝F₁或第二熔断丝F₂的熔断，以控制等效输入失调电压的极性，由于输入失调电压的极性和大小可以通过计算得到，可以当做已知量，因此，控制单元21可以直接得到等效输入失调电压所需要的极性，具体的，若计算得到的输入失调电压的极性为正，则等效输入失调电压的极性为负，那么控制单元21控制第一熔断丝F₁断开，则OUT+＜OUT-，其中，OUT+为补偿模块2的第一输出端的电压，OUT-为补偿模块2的第二输出端的电压，此时补偿模块2输出的等效输入失调电压为负，若计算得到的输入失调电压的极性为负，则等效输入失调电压的极性为正，那么控制单元21控制第二熔断丝F₂断开，则OUT+＞OUT-，此时补偿模块2输出的等效输入失调电压的极性为正。

在调整完等效输入失调电压的极性之后，根据计算得到的输入失调电压的大小调整等效输入失调电压的大小，根据本实施例的电路结构可知，I₁＝I_REF×R₃/R₄，I₁＝I₂+I₃，I₂＝I₃＝1/2I₁＝1/2I_REF×R₃/R₄，因此，等效输入失调电压关系式为|(OUT+)-(OUT-)|＝1/2×V_T×ln(n)×(R₅/R₂)×(R₃/R₄)，控制单元21通过调整R5的阻值使|(OUT+)-(OUT-)|的大小与输入失调电压相等，同时第二电阻R₂、第三电阻R₃、第四电阻R₄、第五电阻R₅均采用同一类型的电阻，以此抵消电阻的温度系数对静态输出电压的温度系数的影响，使等效输入失调电压的温度系数只与热电压相关，从而控制单元21通过trimming的方式调整第五电阻R₅的阻值来调整等效输入失调电压的大小，可完全抵消运放的输入失调电压。

请参照图4，图4为本发明所提供的另一种霍尔信号放大电路，该霍尔信号放大电路在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，第一放大器A₁为第一跨导放大器GM₁，第二放大器A₂为第二跨导放大器GM₂；

则该霍尔信号放大电路还包括：

第一端与第一跨导放大器GM₁的同相输出端连接、第二端与交流地AC Ground连接的第六电阻R₆；

第一端与第二跨导放大器GM₂的反相输出端连接、第二端与交流地AC Ground连接的第七电阻R₇。

具体的，跨导放大器是一种将输入差分电压转换为输出电流的放大器，因此第一跨导放大器GM₁的同相输出端输出的是电流信号，在其同相输出端接有第六电阻R₆的目的是为了将第一跨导放大器GM₁的同相输出端输出的电流信号与第二跨导放大器GM₂的同相输出端输出的电流信号的和转换为差分电压信号再接入第三放大器A₃的同相输入端，第二跨导放大器GM₂同理，通过在第二跨导放大器GM₂的反相输出端串联第七电阻R₇，以便将第一跨导放大器GM1的反相输出端输出的电流信号与第二跨导放大器GM₂的反相输出端输出的电流信号的和转换为差分电压信号再接入第三放大器A₃的反向输入端，第六电阻R₆的第二端接交流地AC Ground，第七电阻R₇的第二端接交流地AC Ground。

作为一种优选的实施例，第一跨导放大器GM₁和第二跨导放大器GM₂均包括第八电阻R₈，第九电阻R₉直至第十三电阻R₁₃，第十晶体管M₁₀，第十一晶体管M₁₁直至第二十五晶体管M₂₅，其中：

第八电阻R₈的第一端分别与第十电阻R₁₀的第一端、第十一电阻R₁₁的第一端及第十二电阻R₁₂的第一端连接，其公共端与电源VCC连接，第八电阻R₈的第二端分别与第十晶体管M₁₀的第一端、第十晶体管M₁₀的控制端及第十一晶体管M₁₁的控制端连接，第十晶体管M₁₀的第二端分别与第十二晶体管M₁₂的第一端及第十三晶体管M₁₃的控制端连接，第十二晶体管M₁₂的控制端分别与第十三晶体管M₁₃的第一端及第十一晶体管M₁₁的第二端连接，第十三晶体管M₁₃的第二端与第九电阻R₉的第一端连接，第十一晶体管M₁₁的第一端分别与第十五晶体管M₁₅的控制端及第十四晶体管M₁₄的第一端连接，第十四晶体管M₁₄的第二端与第十电阻R₁₀的第二端连接，第十四晶体管M₁₄的控制端分别与第十五晶体管M₁₅的第二端及第十六晶体管M₁₆的控制端、第十七晶体管M₁₇的控制端及第十八晶体管M₁₈的控制端连接，第十六晶体管M₁₆的第二端与第十一电阻R₁₁的第二端连接，第十六晶体管M₁₆的第一端分别与第十九晶体管M₁₉的第一端、第十九晶体管M₁₉的控制端、第二十晶体管M₂₀的控制端及第二十一晶体管M₂₁的控制端连接，第十七晶体管M₁₇的第二端分别与第十八晶体管M₁₈的第二端及第十二电阻R₁₂的第二端连接，第十七晶体管M₁₇的第一端分别与第二十二晶体管M₂₂的第一端及第二十四晶体管M₂₄的控制端连接，第十八晶体管M₁₈的第一端分别与第二十三晶体管M₂₃的第一端及第二十五晶体管M₂₅的控制端连接，第二十二晶体管M₂₂的第二端分别与第十三电阻R₁₃的第一端、第二十四晶体管M₂₄的第一端及第二十晶体管M₂₀的第一端连接，第二十二晶体管M₂₂的控制端作为第一跨导放大器GM₁和第二跨导放大器GM₂的同相输入端，第二十三晶体管M₂₃的第二端分别与第二十五晶体管M₂₅的第一端、第十三电阻R₁₃的第二端及第二十一晶体管M₂₁的第一端连接，第二十三晶体管M₂₃的控制端作为第一跨导放大器GM₁和第二跨导放大器GM₂的反相输入端，第二十四晶体管M₂₄的第二端作为第一跨导放大器GM₁和第二跨导放大器GM₂的反相输出端，第二十五晶体管M₂₅的第二端作为第一跨导放大器GM₁和第二跨导放大器GM₂的同相输出端，第十二晶体管M₁₂的第二端、第九电阻R₉的第二端、第十五晶体管M₁₅的第一端、第十九晶体管M₁₉的第二端、第二十晶体管M₂₀的第二端及第二十一晶体管M₂₁的第二端均接地。

具体的，第一跨导放大器GM₁和第二跨导放大器GM₂的结构是相同的，其具体结构参照图5所示，其中，第十晶体管M₁₀至第二十五晶体管M₂₅的结构均以三极管的结构代表，以第一跨导放大器GM₁为例，第八电阻R₈、第九电阻R₉、第十晶体管M₁₀、第十一晶体管M₁₁、第十二晶体管M₁₂、第十三晶体管M₁₃构成的自偏置电路产生基准电流I_REF，通过镜像电流源对差分放大器进行偏置，第二十二晶体管M₂₂的控制端和第二十三晶体管M₂₃的控制端作为第一跨导放大器GM₁的差分输入端，第二十四晶体管M₂₄和第二十五晶体管M₂₅为射随器，用于减小后级输入阻抗对前级信号的影响，其中，跨导放大器的等效跨导关系式为

作为一种优选的实施例，第一跨导放大器GM1和第二跨导放大器GM2均包括第十四电阻R14，第十五电阻R₁₅，第十六电阻R₁₆，第十七电阻R₁₇，第十八电阻R₁₈，第二十六晶体管M₂₆，第二十七晶体管M₂₇直至第四十一晶体管M₄₁，其中：

第十四电阻R₁₄的第一端分别与第三十晶体管M₃₀的第二端、第三十二晶体管M₃₂的第二端、第三十三晶体管M₃₃的第二端及第三十四晶体管M₃₄的第二端连接，其公共端与电源VCC连接，第十四电阻R₁₄的第二端分别与第二十六晶体管M₂₆的第一端、第二十六晶体管M₂₆的控制端及第二十七晶体管M₂₇的控制端连接，第二十六晶体管M₂₆的第二端分别与第二十八晶体管M₂₈的第一端及第二十九晶体管M₂₉的控制端连接，第二十八晶体管M₂₈的控制端分别与第二十九晶体管M₂₉的第一端及第二十七晶体管M₂₇的第二端连接，第二十九晶体管M₂₉的第二端与第十五电阻R₁₅的第一端连接，第二十七晶体管M₂₇的第一端分别与第三十晶体管M₃₀的第一端、第三十一晶体管M₃₁的控制端连接，第三十晶体管M₃₀的控制端分别与第三十一晶体管M₃₁的第二端、第三十二晶体管M₃₂的控制端、第三十三晶体管M₃₃的控制端及第三十四晶体管M₃₄的控制端连接，第三十二晶体管M₃₂的第一端分别与第三十五晶体管M₃₅的第一端、第三十五晶体管M₃₅的控制端、第三十六晶体管M₃₆的控制端及第三十七晶体管M₃₇的控制端连接，第三十五晶体管M₃₅的第二端与第十六电阻R₁₆的第一端连接，第三十六晶体管M₃₆的第二端与第三十七晶体管M₃₇的第二端连接，其公共端与第十七电阻R₁₇的第一端连接，第三十三晶体管M₃₃的第一端分别与第十八电阻R₁₈的第一端、第四十晶体管M₄₀的第二端及第三十八晶体管M₃₈的第一端连接，第四十晶体管M₄₀的第一端分别与第三十八晶体管M₃₈的控制端及第三十六晶体管M₃₆的第一端连接，第三十四晶体管M₃₄的第一端分别与第十八电阻R₁₈的第二端、第四十一晶体管M₄₁的第二端及第三十九晶体管M₃₉的第一端连接，第四十一晶体管M₄₁的第一端分别与第三十九晶体管M₃₉的控制端及第三十七晶体管M₃₇的第一端连接，第四十晶体管M₄₀的控制端作为第一跨导放大器GM₁和第二跨导放大器GM₂的同相输入端，第四十一晶体管M₄₁的控制端作为第一跨导放大器GM₁和第二跨导放大器GM₂的反相输入端，第三十八晶体管M₃₈的第二端作为第一跨导放大器GM₁和第二跨导放大器GM₂的反相输出端，第三十九晶体管M₃₉的第二端作为第一跨导放大器GM₁和第二跨导放大器GM₂的同相输出端，第二十八晶体管M₂₈的第二端、第十五电阻R₁₅的第二端、第三十一晶体管M₃₁的第一端、第十六电阻R₁₆的第二端、第十七电阻R₁₇的第二端均接地。

具体的，第一跨导放大器GM₁与第二跨导放大器GM₂也可以采用如图6所示的结构来实现其功能。

作为一种优选的实施例，该霍尔信号放大电路还包括第十九电阻R₁₉，第二十电阻R₂₀，第二十一电阻R₂₁，第二十二电阻R₂₂，其中：

第十九电阻R₁₉的第一端与第一放大器A₁的同相输出端连接，第十九电阻R₁₉的第二端分别与第三放大器A₃的同相输入端及第二十一电阻R₂₁的第一端连接，第二十电阻R₂₀的第一端与第一放大器A₁的反相输出端连接，第二十电阻R₂₀的第二端分别与第三放大器A₃的反相输入端及第二十二电阻R₂₂的第一端连接，第二十二电阻R₂₂的第二端与第三放大器A₃的输出端连接。

具体的，参照图7所示，第十九电阻R₁₉，第二十电阻R₂₀，第二十一电阻R₂₁，第二十二电阻R₂₂与第三放大器A₃构成差分比例运算放大器结构，第十九电阻R₁₉和第二十电阻R₂₀相同，第二十一电阻R₂₁和第二十二电阻R₂₂相同，设此时第三放大器A₃的增益值为A₁，相应的A₁＝-R₂₁/R₁₉。

作为一种优选的实施例，第一晶体管M₁，第二晶体管M₂直至第二十五晶体管M₂₅均为三极管。

作为一种优选的实施例，第二十六晶体管M₂₆，第二十七晶体管M₂₇直至第四十一晶体管M₄₁均为三极管。

具体的，三极管成本较低，采用三极管来构成本发明所提供的霍尔信号放大电路可以保证其优势的同时，节约成本。

当然，上述各晶体管除了可以选用三极管，还可以根据实际工程需要选择CMOS管或其他晶体管，只要可以实现上述功能即可。

其中，在如图3、图5、图6所示的结构示意图中，第一晶体管M₁、第二晶体管M₂、第三晶体管M₃、第四晶体管M₄、第十晶体管M₁₀、第十一晶体管M₁₁、第十二晶体管M₁₂、第十三晶体管M₁₃、第十九晶体管M₁₉、第二十晶体管M₂₀、第二十一晶体管M₂₁、第二十二晶体管M₂₂、第二十三晶体管M₂₃、第二十六晶体管M₂₆、第二十七晶体管M₂₇、第二十八晶体管M₂₈、第二十九晶体管M₂₉、第三十五晶体管M₃₅、第三十六晶体管M₃₆、第三十七晶体管M₃₇、第三十八晶体管M₃₈、第三十九晶体管M₃₉均为NPN型三极管、其余所有晶体管均为PNP型晶体管。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种霍尔信号放大电路，其特征在于，包括与电源连接的霍尔传感器模块，第一放大器，与所述第一放大器结构相同的第二放大器，第三放大器，补偿模块，其中：

所述霍尔传感器模块的第一输出端和所述第一放大器的同相输入端连接，所述霍尔传感器模块的第二输出端和所述第一放大器的反相输入端连接，所述第一放大器的同相输出端分别与所述第二放大器的同相输出端及所述第三放大器的同相输入端连接，所述第一放大器的反相输出端分别与所述第二放大器的反相输出端及所述第三放大器的反相输入端连接，所述补偿模块的第一输出端与所述第二放大器的同相输入端连接，所述补偿模块的第二输出端与所述第二放大器的反相输入端连接；

所述补偿模块，用于确定与热电压相关的基准电流，并根据所述基准电流及获取的输入失调电压，得到与所述输入失调电压大小相等、极性相反且与所述热电压相关的等效输入失调电压，并将所述等效输入失调电压输出至所述第二放大器；

所述补偿模块包括第一电阻，第二电阻，第三电阻，第四电阻，第五电阻，第一晶体管，第二晶体管，第三晶体管，第四晶体管，第五晶体管，第六晶体管，第七晶体管，第八晶体管，第九晶体管，第一熔断丝，第二熔断丝，其中：

所述第一电阻的第一端分别和所述第三电阻的第一端及所述第四电阻的第一端连接，其公共端与所述电源连接，所述第一电阻的第二端分别和所述第一晶体管的第一端、所述第一晶体管的控制端及所述第二晶体管的控制端连接，所述第一晶体管的第二端分别和所述第三晶体管的第一端及所述第四晶体管的控制端连接，所述第三晶体管的控制端分别和所述第四晶体管的第一端及所述第二晶体管的第二端连接，所述第四晶体管的第二端和所述第二电阻的第一端连接，所述第二晶体管的第一端分别和所述第五晶体管的第一端、所述第七晶体管的控制端、所述第八晶体管的控制端、所述第九晶体管的控制端连接，所述第五晶体管的第二端与所述第三电阻的第二端连接，所述第五晶体管的控制端分别和所述第七晶体管的第二端及所述第六晶体管的控制端连接，所述第六晶体管的第二端与所述第四电阻的第二端连接，所述第六晶体管的第一端分别与所述第八晶体管的第二端及所述第九晶体管的第二端连接，所述第八晶体管的第一端分别与所述第五电阻的第一端及所述第一熔断丝的第一端连接，其公共端作为所述补偿模块的第二输出端，所述第九晶体管的第一端分别与所述第五电阻的第二端及所述第二熔断丝的第一端连接，其公共端作为所述补偿模块的第一输出端，所述第三晶体管的第二端、所述第七晶体管的第一端及所述第二电阻的第二端均接地；

所述补偿模块还包括分别与所述第五电阻、所述第一熔断丝及所述第二熔断丝连接、用于调整所述第五电阻的阻值以控制所述第五电阻上的电压与所述输入失调电压大小相等、还用于控制所述第一熔断丝及所述第二熔断丝的熔断以控制所述等效输入失调电压与所述输入失调电压极性相反的控制单元；控制单元通过修调的方式控制所述第一熔断丝或所述第二熔断丝的熔断；

所述第二电阻与所述第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻的类型相同。

2.根据权利要求1所述的霍尔信号放大电路，其特征在于，所述第一放大器为第一跨导放大器，所述第二放大器为第二跨导放大器；

则该霍尔信号放大电路还包括：

第一端与所述第一跨导放大器的同相输出端连接、第二端与交流地连接的第六电阻；

第一端与所述第二跨导放大器的反相输出端连接、第二端与交流地连接的第七电阻。

3.根据权利要求2所述的霍尔信号放大电路，其特征在于，所述第一跨导放大器和所述第二跨导放大器均包括第八电阻，第九电阻直至第十三电阻，第十晶体管，第十一晶体管直至第二十五晶体管，其中：

所述第八电阻的第一端分别与第十电阻的第一端、第十一电阻的第一端及第十二电阻的第一端连接，其公共端与所述电源连接，所述第八电阻的第二端分别与所述第十晶体管的第一端、所述第十晶体管的控制端及所述第十一晶体管的控制端连接，所述第十晶体管的第二端分别与第十二晶体管的第一端及第十三晶体管的控制端连接，所述第十二晶体管的控制端分别与所述第十三晶体管的第一端及所述第十一晶体管的第二端连接，所述第十三晶体管的第二端与所述第九电阻的第一端连接，所述第十一晶体管的第一端分别与第十五晶体管的控制端及第十四晶体管的第一端连接，所述第十四晶体管的第二端与所述第十电阻的第二端连接，所述第十四晶体管的控制端分别与所述第十五晶体管的第二端及第十六晶体管的控制端、第十七晶体管的控制端及第十八晶体管的控制端连接，所述第十六晶体管的第二端与所述第十一电阻的第二端连接，所述第十六晶体管的第一端分别与第十九晶体管的第一端、所述第十九晶体管的控制端、第二十晶体管的控制端及第二十一晶体管的控制端连接，所述第十七晶体管的第二端分别与所述第十八晶体管的第二端及所述第十二电阻的第二端连接，所述第十七晶体管的第一端分别与第二十二晶体管的第一端及第二十四晶体管的控制端连接，所述第十八晶体管的第一端分别与第二十三晶体管的第一端及所述第二十五晶体管的控制端连接，所述第二十二晶体管的第二端分别与所述第十三电阻的第一端、所述第二十四晶体管的第一端及所述第二十晶体管的第一端连接，所述第二十二晶体管的控制端作为所述第一跨导放大器和所述第二跨导放大器的同相输入端，所述第二十三晶体管的第二端分别与所述第二十五晶体管的第一端、所述第十三电阻的第二端及所述第二十一晶体管的第一端连接，所述第二十三晶体管的控制端作为所述第一跨导放大器和所述第二跨导放大器的反相输入端，所述第二十四晶体管的第二端作为所述第一跨导放大器和所述第二跨导放大器的反相输出端，所述第二十五晶体管的第二端作为所述第一跨导放大器和所述第二跨导放大器的同相输出端，所述第十二晶体管的第二端、所述第九电阻的第二端、所述第十五晶体管的第一端、所述第十九晶体管的第二端、所述第二十晶体管的第二端及所述第二十一晶体管的第二端均接地。

4.根据权利要求2所述的霍尔信号放大电路，其特征在于，所述第一跨导放大器和所述第二跨导放大器均包括第十四电阻，第十五电阻，第十六电阻，第十七电阻，第十八电阻，第二十六晶体管，第二十七晶体管直至第四十一晶体管，其中：

所述第十四电阻的第一端分别与第三十晶体管的第二端、第三十二晶体管的第二端、第三十三晶体管的第二端及第三十四晶体管的第二端连接，其公共端与所述电源连接，所述第十四电阻的第二端分别与所述第二十六晶体管的第一端、所述第二十六晶体管的控制端及所述第二十七晶体管的控制端连接，所述第二十六晶体管的第二端分别与第二十八晶体管的第一端及第二十九晶体管的控制端连接，所述第二十八晶体管的控制端分别与所述第二十九晶体管的第一端及所述第二十七晶体管的第二端连接，所述第二十九晶体管的第二端与所述第十五电阻的第一端连接，所述第二十七晶体管的第一端分别与所述第三十晶体管的第一端、第三十一晶体管的控制端连接，所述第三十晶体管的控制端分别与所述第三十一晶体管的第二端、所述第三十二晶体管的控制端、所述第三十三晶体管的控制端及所述第三十四晶体管的控制端连接，所述第三十二晶体管的第一端分别与第三十五晶体管的第一端、所述第三十五晶体管的控制端、第三十六晶体管的控制端及第三十七晶体管的控制端连接，所述第三十五晶体管的第二端与所述第十六电阻的第一端连接，所述第三十六晶体管的第二端与所述第三十七晶体管的第二端连接，其公共端与所述第十七电阻的第一端连接，所述第三十三晶体管的第一端分别与所述第十八电阻的第一端、第四十晶体管的第二端及第三十八晶体管的第一端连接，所述第四十晶体管的第一端分别与所述第三十八晶体管的控制端及所述第三十六晶体管的第一端连接，所述第三十四晶体管的第一端分别与所述第十八电阻的第二端、所述第四十一晶体管的第二端及第三十九晶体管的第一端连接，所述第四十一晶体管的第一端分别与所述第三十九晶体管的控制端及所述第三十七晶体管的第一端连接，所述第四十晶体管的控制端作为所述第一跨导放大器和所述第二跨导放大器的同相输入端，所述第四十一晶体管的控制端作为所述第一跨导放大器和所述第二跨导放大器的反相输入端，所述第三十八晶体管的第二端作为所述第一跨导放大器和所述第二跨导放大器的反相输出端，所述第三十九晶体管的第二端作为所述第一跨导放大器和所述第二跨导放大器的同相输出端，所述第二十八晶体管的第二端、所述第十五电阻的第二端、所述第三十一晶体管的第一端、所述第十六电阻的第二端、所述第十七电阻的第二端均接地。

5.根据权利要求1所述的霍尔信号放大电路，其特征在于，该霍尔信号放大电路还包括第十九电阻，第二十电阻，第二十一电阻，第二十二电阻，其中：

所述第十九电阻的第一端与所述第一放大器的同相输出端连接，所述第十九电阻的第二端分别与所述第三放大器的同相输入端及所述第二十一电阻的第一端连接，所述第二十电阻的第一端与所述第一放大器的反相输出端连接，所述第二十电阻的第二端分别与所述第三放大器的反相输入端及所述第二十二电阻的第一端连接，所述第二十二电阻的第二端与所述第三放大器的输出端连接。

6.根据权利要求3所述的霍尔信号放大电路，其特征在于，所述第一晶体管，所述第二晶体管直至所述第二十五晶体管均为三极管。

7.根据权利要求4所述的霍尔信号放大电路，其特征在于，所述第二十六晶体管，所述第二十七晶体管直至所述第四十一晶体管均为三极管。