CN201909634U - 一种传感器芯片 - Google Patents
一种传感器芯片 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201909634U CN201909634U CN2010206546844U CN201020654684U CN201909634U CN 201909634 U CN201909634 U CN 201909634U CN 2010206546844 U CN2010206546844 U CN 2010206546844U CN 201020654684 U CN201020654684 U CN 201020654684U CN 201909634 U CN201909634 U CN 201909634U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- output
- hall
- sensor chip
- magnetic field
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
一种传感器芯片，其属于霍尔效应传感器技术领域。这种传感器芯片的霍尔感应器依靠永久磁铁或电磁铁的磁场作用，使霍尔感应器产生一个输出信号，该输出信号随着磁场的强弱而成比例地线性变化，根据输出信号的大小来检测永久磁铁或电磁铁的位置，输出采用有效抑制噪声的线性电流源模式。该芯片具有输出噪声低的特点，不再需要采用外部滤波。它还内含有薄膜式电阻，能提高温度的稳定性和准确性。其工作温度范围为-40℃至100℃，适用于各种民用、商业及工业环境条件。外型小、静态电流低（5V下典型值为3.5mA）、电磁转换灵敏度高、单一电流源输出、输出噪声低、南北极磁场都能响应等。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种传感器芯片，其属于霍尔效应传感器技术领域。
背景技术
霍尔传感器是一种基于霍尔效应的磁敏传感器，可检测磁场中的磁通密度量，因此其可在各种与磁场有关的场合中应用，例如检测位置和运动，检测电流和功率。
采用载流子迁移率高的特殊半导体材料如InSb来制作霍尔感应片，以使得霍尔元件在较低的自身功耗下具有较高的灵敏度，是最容易被想到的方法。然而这却与现有的硅基单片集成这一***和电路的发展方向背道而驰，从而使得传感器的制造成本大大提高。
目前硅基集成电路制造工艺已发展得相当成熟，采用硅基工艺制造的各种中、大规模模拟、数字以及混合信号集成电路产品的性能都相当稳定，因此制造将霍尔元件与信号处理电路集成在一起的单片式霍尔集成传感器也大多是立足于现有的各种硅基集成电路制造工艺。
从市场来看，上述厂家的霍尔电路主流产品是开关型的，主要用于散热风扇，线性霍尔并不多，因此本项目产品将开拓霍尔电路的新领域。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种传感器芯片。该传感器芯片应在下述性能方面具有明显优势：1）优异的温度特性，在-40℃到+125℃的全温度范围内，输出电压等变化不超过2%。2）高可靠性，内置各种保护电路，使得电路在高温，高压等恶劣环境下不致于损坏。3）低输出噪声，抗干扰能力强。4）结构紧凑，芯片面积小，成本低，具有很强的市场竞争力。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种传感器芯片，它主要采用霍尔感应器、霍尔信号放大器、输出预驱动电路和过电压保护电路进行电连接。所述霍尔感应器依靠永久磁铁或电磁铁的磁场作用，使得霍尔感应器产生一个输出信号，而且该输出信号随着磁场的强弱而成比例地线性变化，根据输出信号的大小来检测永久磁铁或电磁铁的位置，输出采用有效抑制噪声的线性电流源模式。
所述霍尔信号放大器与输出预驱动电路设有一个提供小电流恒流源的偏置电路。
所述霍尔信号放大器采用一个双端输入、单端输出的差分放大器。
所述输出预驱动电路采用一个电流模式的驱动电路。
上述的电路是一块电磁转换电路，用以检测***中磁场的轻微变化。在无磁场时（B=0GS），输出电压约为电源电压的二分之一，当磁场的南极靠近电路的正面时，输出电压将上升；反之，当磁场的北极靠近电路的正面时，输出电压将下降。上升或下降的幅度与所加的磁场是对称的。设计要求在电源电压为6V时，该电路的磁场灵敏度最大。在磁场的交变频率较高的场合下使用，可以将输出信号通过电容耦合到下级放大器放大。
本实用新型的有益效果是：这种传感器芯片的霍尔感应器依靠永久磁铁或电磁铁的磁场作用，使霍尔感应器产生一个输出信号，该输出信号随着磁场的强弱而成比例地线性变化，根据输出信号的大小来检测永久磁铁或电磁铁的位置，输出采用有效抑制噪声的线性电流源模式。该芯片具有输出噪声低的特点，不再需要采用外部滤波。它还内含有薄膜式电阻，能提高温度的稳定性和准确性。其工作温度范围为-40℃至100℃，适用于各种民用、商业及工业环境条件。
外型小、静态电流低（5V下典型值为3.5mA）、电磁转换灵敏度高、单一电流源输出、输出噪声低、南北极磁场都能响应等。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是一种传感器芯片原理图。
图2是偏置及霍尔信号发生器的电路图。
图3是霍尔信号放大器及输出预驱动电路图。
具体实施方式
图1、2、3示出了一种传感器芯片的原理图和电路图。从图中可见，这种传感器芯片由霍尔感应器、霍尔信号放大器、输出预驱动、过电压保护等部分组成。
传感器芯片采用的主要技术方案是：依靠永久磁铁或电磁铁的磁场作用到霍尔感应器，使得霍尔感应器产生一个信号，而且该信号随着磁场的强弱而成比例地线性变化，由于不同的位置磁场强弱不同，从而可以根据输出信号的大小起到对位置的检测作用。输出采用线性电流源模式以有效抑制噪声。
传感器芯片主要应用于：电流传感、电动机控制、位置传感、磁码读数、旋转编码器、铁金属探测器、振动传感、液位传感、重量传感等领域。
该电路是一块电磁转换电路，用以检测***中磁场的轻微变化。在无磁场时（B=0GS），输出电压约为电源电压的二分之一，当磁场的南极靠近电路的正面（标记面）时，输出电压将上升；反之，当磁场的北极靠近电路的正面（标记面）时，输出电压将下降。上升或下降的幅度与所加的磁场是对称的。
设计要求在电源电压为6V时，该电路的磁场灵敏度最大，但对称性有所下降，电源电流也会增大，因此相应的使用成本将增大。除非在必须提高输出幅度的场合，一般情况下不推荐这样使用。在磁场的交变频率较高的场合下使用，可以将输出信号通过电容耦合到下级放大器放大。
该电路具有输出噪声低的特点，不再需要采用外部滤波。它还内含有薄膜式电阻，能提高温度的稳定性和准确性。其工作温度范围为-40℃至100℃，适用于各种民用、商业及工业环境条件。
该电路还具有以下特点：外型小(封装型式为TO-92S)、静态电流低（5V下典型值为3.5mA）、电磁转换灵敏度高、单一电流源输出、输出噪声低、南北极磁场都能响应等等。
产品特性参数(VCC=5V，Ta=25℃)：
49E的线路由偏置电路、Hall信号发生器、Hall信号放大器、输出预驱动及保护电路等部分构成，线路示意图见前面的结构图。
偏置电路是一个小电流恒流源，给Hall信号放大器及输出电路提供电流偏置，从“Bias1”端输出。
Hall信号发生器可以等效为电阻阵列，当有磁场靠近芯片时，会感应出一个Hall信号，在H1与H2两端输出。Hall信号的大小与芯片的外延厚度与电阻率有关，也与所加磁场的强度有关。同时为了芯片测试的方便，H1与H2端也开出PAD窗口，便于强制加Hall信号用于测试。
Hall信号放大电路是一个双端输入单端输出的差分放大器，放大的Hall信号在“Ho”处输出，静态电平由高精度电阻R1与R2决定，放大器的增益也由R1，R2及偏置电流决定。
输出预驱动电路是一个电流模式的驱动电路，信号从“Out”端输出。
另外，在VCC到地，VCC到OUT，OUT到地之间还加有高压保护电路，基本结构采用两个反向BE结加一个小电阻，两个反向BE结的击穿电压约为15V，小电阻用于击穿后的限流，不至于使电流过大。
技术创新点
本产品采用霍尔感应器内置的单片式集成方案，有效地解决了电磁兼容的问题。电路结构虽然并不复杂，更多的是从版图上下功夫，要点如下：
（1）霍尔电压发生器采用四个轴对称桥式连接的方式设计，并将其摆放在版图中央，以减小各种应力对其造成的影响；
（2）霍尔电压发生器周围的隔离槽采用同一个尺寸，与其他器件之间用一个空岛隔开，以保证四个发生器及其周围器件的对称性；
（3）差分放大器的输入管和比例电流源的相应对管，对称设计和摆放，以减小失调；
（4）凡是与压点相连的器件的设计规则均遵循新进的ESD器件设计规则；
（5）对可能进入饱和状态的晶体管均加上深磷环，并在管子周围的隔离槽上打上引线孔并连接到地线，以消除寄生晶体管的动作及降低发生闩锁效应的可能；
（6）设计有2个PAD用于中测（CP）时检测磁感应灵敏度。
Claims (4)
1.一种传感器芯片，它主要采用霍尔感应器、霍尔信号放大器、输出预驱动电路和过电压保护电路进行电连接，其特征在于：所述霍尔感应器依靠永久磁铁或电磁铁的磁场作用，使霍尔感应器产生一个输出信号，该输出信号随着磁场的强弱而成比例地线性变化，根据输出信号的大小来检测永久磁铁或电磁铁的位置，输出采用有效抑制噪声的线性电流源模式。
2.据权利要求1所述的一种传感器芯片，其特征在于：所述霍尔信号放大器与输出预驱动电路设有一个提供小电流恒流源的偏置电路。
3.据权利要求1所述的一种传感器芯片，其特征在于：所述霍尔信号放大器采用一个双端输入、单端输出的差分放大器。
4.据权利要求1所述的一种传感器芯片，其特征在于：所述输出预驱动电路采用一个电流模式的驱动电路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010206546844U CN201909634U (zh) | 2010-12-11 | 2010-12-11 | 一种传感器芯片 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010206546844U CN201909634U (zh) | 2010-12-11 | 2010-12-11 | 一种传感器芯片 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201909634U true CN201909634U (zh) | 2011-07-27 |
Family
ID=44301835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010206546844U Expired - Fee Related CN201909634U (zh) | 2010-12-11 | 2010-12-11 | 一种传感器芯片 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201909634U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103308075A (zh) * | 2013-05-07 | 2013-09-18 | 赛卓电子科技（上海）有限公司 | 电流输出型线性霍尔传感器 |
-
2010
- 2010-12-11 CN CN2010206546844U patent/CN201909634U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103308075A (zh) * | 2013-05-07 | 2013-09-18 | 赛卓电子科技（上海）有限公司 | 电流输出型线性霍尔传感器 |
| CN103308075B (zh) * | 2013-05-07 | 2016-08-03 | 赛卓电子科技（上海）有限公司 | 电流输出型线性霍尔传感器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202433514U (zh) | 独立封装的桥式磁场传感器 | |
| CN202230192U (zh) | 推挽桥式磁电阻传感器 | |
| TW200733101A (en) | Magnetic tunnel junction pressure sensors and methods | |
| CN103487632A (zh) | 屏蔽式开环无聚磁环隧道磁阻传感器 | |
| CN103308075B (zh) | 电流输出型线性霍尔传感器 | |
| EP2790030A1 (en) | Magnetic field sensing device | |
| CN202305636U (zh) | 一种高过载型霍尔电流传感器 | |
| CN102147295B (zh) | 基于磁隧道结器件的温度传感器 | |
| CN103645448A (zh) | 改型惠斯通半桥电路及传感器 | |
| CN203480009U (zh) | 一种单芯片z轴线性磁电阻传感器 | |
| CN205139762U (zh) | 一种平铺结构的线性差分霍尔电压发生器 | |
| CN104870960A (zh) | 包括基板的传感器 | |
| WO2007053341A3 (en) | Methods of implementing magnetic tunnel junction current sensors | |
| CN201909634U (zh) | 一种传感器芯片 | |
| Xu et al. | Monolithic H‐bridge brushless DC vibration motor driver with a highly sensitive Hall sensor in 0.18 μm complementary metal‐oxide semiconductor technology | |
| CN201628764U (zh) | 一种霍尔效应集成传感器 | |
| CN201740550U (zh) | 采用巨霍尔效应磁性传感器的智能流量计 | |
| CN204203260U (zh) | 一种基于巨磁阻抗效应的转速传感器 | |
| CN208012623U (zh) | 一种为霍尔传感器提供偏置电压的*** | |
| CN107643854A (zh) | 一种阵列基板、显示面板及显示装置 | |
| CN204993133U (zh) | 一种无刷直流电动机转子位置检测电路 | |
| TWI493762B (zh) | Two - dimensional folded Hall - sensing element | |
| CN202903856U (zh) | 一种tmr电流传感器 | |
| CN201653433U (zh) | 巨磁电阻磁编码器 | |
| CN202583289U (zh) | 穿芯式高精度闭环型霍尔电流传感器用单电源电子线路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110727 Termination date: 20121211 |