TWI619958B - 磁性感測器電路 - Google Patents
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Abstract
提供動作電源電壓範圍內之電源電壓變動發
生時一邊防止錯誤檢測‧錯誤解除脈衝輸出,一邊輸出所希望之檢測脈衝的磁性感測器電路。
作為具備檢測電源電壓或內部電源電壓
之變動的檢測電路,且依據檢測電路所輸出之電源變動檢測電路,一定時間保持振盪電路所輸出之控制時脈訊號的邏輯,決定輸出端子之輸出邏輯的鎖存電路不鎖存比較電路的判定輸出的構造。
Description
本發明係關於磁性感測器電路,更詳細來說,關於用以防止進行偏移取消之訊號處理電路的電源電壓變動發生時之錯誤檢測及錯誤解除的構造。
霍爾效應開關所代表之電阻橋型磁性感測器,係使用具有微小之磁電轉換係數與比較大之偏置電壓的磁電轉換元件。用以達成高磁性感度精度來說,訊號處理電路係需要依據時脈訊號的偏移取消動作。又,因感測器的輸出訊號微小,故用以檢測所定檢測磁通密度及解除磁通密度的基準電壓也成為微小的數十mV,根據具有數V的寬的電源電壓變動時與訊號處理所用之基準時脈訊號的時序,有因放大器輸出的變動及比較電路的錯誤判定,錯誤地進行檢測及解除的可能性。
先前的磁性感測器電路係例如內藏電壓調節器,抑制感測器元件及訊號處理電路的驅動電壓變動。又,例如對感測器輸出邏輯以分時(time sharing)進行
複數次鎖存,進行一致判定或多數判定,決定最後的輸出邏輯(例如參照專利文獻1)。
[專利文獻1]日本特開平3-252526號公報
近年來,磁性感測器被要求廣泛的動作電源電壓範圍(例如3V~26V)。而且,於電源電壓從最低動作電壓到最高動作電壓為止急遽大幅變動的嚴酷環境中使用。在此種狀況下,內藏調節器的內部電源電壓的變動幅度變大,磁電轉換元件的感度降低,在S/N比惡化的高溫環境下,有無法完全防止錯誤檢測及錯誤解除之狀況。
又,在取得複數次鎖存之感測器輸出邏輯的邏輯積的方式中,根據進行鎖存的次數而實效性的驅動速度會降低,如DCBL電動機般,難以進行要求高速回應的應用程式的對應。
本發明係有鑑於該等問題點,提供即使在廣泛動作電源電壓範圍內之急遽的電源電壓變動發生時,也可防止判定的錯誤檢測及錯誤解除的磁性感測器電路者。
為了解決先前的課題,本發明的磁性感測器電路如以下構成。
一種磁性感測器電路,作為具備檢測電源電壓或內部電源電壓之變動的檢測電路,且依據檢測電路所輸出之電源變動檢測電路,一定時間保持振盪電路所輸出之控制時脈訊號的邏輯,決定輸出端子之輸出邏輯的鎖存電路不鎖存比較電路的判定輸出的構造。
依據本發明的磁性感測器電路,因為作為檢測出電源電壓或內部電源電壓的過渡性變動量,一定期間維持輸出邏輯的鎖存時序的構造,可提供即使急遽的電源電壓變動發生時,也可防止判定的錯誤檢測及錯誤解除的磁性感測器電路。
1‧‧‧電源端子
2‧‧‧接地端子
3‧‧‧輸出端子
12‧‧‧放大電路
14‧‧‧比較電路
15‧‧‧開關群
16‧‧‧開關群
17‧‧‧開關群
18‧‧‧開關群
19‧‧‧開關群
20‧‧‧開關群
21‧‧‧開關群
22‧‧‧開關群
23‧‧‧磁電轉換元件
24‧‧‧取樣電容
25‧‧‧電源變動檢測電路
26‧‧‧內部電源變動檢測電路
27‧‧‧鎖存電路
28‧‧‧輸出驅動器
30‧‧‧振盪電路
31‧‧‧基準電壓電路
32‧‧‧基準電壓
33‧‧‧基準電壓
34‧‧‧開關群
35‧‧‧開關群
37‧‧‧基準輸出訊號
40‧‧‧電壓調節器
201‧‧‧電源端子
202‧‧‧接地端子
203‧‧‧輸出端子
204‧‧‧電容
205‧‧‧電阻
206‧‧‧電阻
207‧‧‧電晶體
208‧‧‧電阻
209‧‧‧電容
210‧‧‧電晶體
211‧‧‧電晶體
212‧‧‧電晶體
213‧‧‧電晶體
214‧‧‧電容
215‧‧‧定電流源
216‧‧‧反相器電路
301‧‧‧電源端子
302‧‧‧接地端子
303‧‧‧端子
304‧‧‧端子
305‧‧‧端子
306‧‧‧端子
307‧‧‧端子
310‧‧‧基準電壓電路
311‧‧‧誤差放大器
312‧‧‧驅動器
313‧‧‧電阻分壓電路
314‧‧‧電阻分壓電路
315‧‧‧電阻分壓電路
316‧‧‧電阻分壓電路
401‧‧‧輸入端子
402‧‧‧輸入端子
403‧‧‧輸入端子
404‧‧‧比較電路
405‧‧‧比較電路
408‧‧‧OR閘極電路
409‧‧‧輸出端子
[圖1]揭示第1實施形態的磁性感測器電路的電路圖。
[圖2]揭示第2實施形態的磁性感測器電路的電路圖。
[圖3]揭示第3實施形態的磁性感測器電路的電路圖。
[圖4]揭示本發明的磁性感測器電路所使用之電源變動檢測電路之一例的電路圖。
[圖5]揭示本發明的磁性感測器電路所使用之電壓調節器之一例的電路圖。
[圖6]揭示本發明的磁性感測器電路所使用之內部電源變動檢測電路之一例的電路圖。
圖1係揭示第1實施形態的磁性感測器電路的電路圖。
第1實施形態的磁性感測器電路,係具備磁電轉換元件23、用以切換磁電轉換元件的電流供給端子及電壓輸出端子的開關群15~22、放大磁電轉換元件23的輸出訊號的放大電路12、用以保持放大電路12的輸出電壓GOUT,並進行偏移取消的取樣電容24、產生控制時脈訊號CLK的振盪電路30、產生對應所定檢測/解除磁通密度的基準電壓32、33的基準電壓電路31、用以比較被取樣電容24保持之偏移取消後的取樣訊號SOUT與以基準電壓電路31產生的基準電壓32~33的比較電路14、用以保持比較電路14所輸出之邏輯訊號的鎖存電路27、用以依據鎖存電路27所輸出的邏輯,輸出磁性感測器電路的輸出訊號的輸出驅動器28、及用以檢測電源電壓VDD的
變動的電源變動檢測電路25。
磁電轉換元件23係具有可作為4個等價電阻橋來表示之A~D的4端子,對某2端子對(A、C或B、D)經由開關群15~16施加電源電壓VDD,經由開關群21~22施加接地電壓VSS,供給電流時,位於對角的2端子對(B、D或A、C)之間發生霍爾電動勢與偏移電壓。開關群15~22係切換磁電轉換元件23的電流供給方向,並且切換來自對角的端子對的電壓檢測。來自位於對角的2端子的輸出電壓,係經由開關群17~20連接於放大電路12的輸入端子。放大電路12的輸出電壓GOUT係連接於取樣電容24的單方電極。比較電路14係構成為差動差分放大電路,對第1輸入端子對,輸入放大電路12的輸出電壓,對第2輸入端子對,輸入基準電壓電路31的電壓。比較電路14係第1非反轉輸入端子連接放大電路12的基準輸出訊號37,第1反轉輸入端子連接於取樣電容24,基準電壓電路31的基準電壓32~33經由開關群34輸入至第2輸入端子對。開關35係連接於比較電路14的輸出端子與第1反轉輸入端子之間。鎖存電路27係輸入端子連接比較電路14的輸出端子,輸出端子連接於輸出驅動器28的輸入端子。又,鎖存電路27的時脈輸入端子係輸入控制時脈訊號CLK。電源變動檢測電路25係輸入端子連接於電源端子1,輸出端子連接於振盪電路30的輸入端子。振盪電路30是可因應電源變動檢測電路25所輸出的訊號,控制振盪的停止與開始的構造。輸出驅動
器28係連接於接地端子2與輸出端子3之間。
圖4係揭示本實施形態的電源變動檢測電路25之一例的電路圖。電源變動檢測電路25係由電源端子201、接地端子202、輸出端子203、電容204、209、214、電阻205、206、208、電晶體207、210、211、212、213、定電流源215、反相器電路216所構成。電晶體212、213係構成電流鏡電路。
在此,說明電源變動檢測電路25的動作。電源電壓VDD為一定時,電晶體207及電晶體210、211為OFF。電容214係因為充電到電源電壓VDD為止,反相器電路216係輸出“L”邏輯的訊號DET。
接著,電源電壓VDD急遽上升時,以電容204與電阻205形成之微分電路會使節點217的電壓上升,所以,電晶體210會一瞬成為ON。電容214的電荷係因為經由電晶體210放電,反相器電路216係輸出“H”邏輯的訊號DET。之後,藉由定電流源215的電流,經由電流鏡電路而充電至電容214,輸入電壓220上升,經過一定時間後,反相器電路216係回復到“L”邏輯輸出。
接著,電源電壓急遽下降時,電晶體207的閘極電極係與電源電壓相等,另一方面,以電阻206與電容209形成之積分電路使電晶體207的源極電極的變動延遲。所以,電晶體207成為ON,將電流流通於電阻208,故電晶體211一瞬成為ON。電容214的電荷係因為經由電晶體210放電,反相器電路216係輸出“H”邏輯的
訊號DET。之後,藉由定電流源215的電流,經由電流鏡電路而充電至電容214,輸入電壓220上升,經過一定時間後,反相器電路216係回復到“L”邏輯輸出。
如上所述,電源變動檢測電路25係檢測出電源電壓VDD的上升及下降,輸出因應根據定電流源215的電流值與電容214的電容值所決定之時間的“H”邏輯的訊號DET。
振盪電路30係從電源變動檢測電路25輸入“H”邏輯的訊號DET時,期間中,維持控制時脈訊號CLK的輸出電壓的狀態。
鎖存電路27係在控制時脈訊號CLK的上升邊緣,保持比較電路14所輸出的邏輯訊號。
接著,針對第1實施形態的磁性感測器電路的動作進行說明。
電源電壓VDD不變動時,各開關群15~22及34~35係以一定週期進行ON/OFF動作,磁性感測器電路係進行通常之磁性判定的動作。在控制時脈訊號CLK為“H”的期間中,開關35成為ON,比較電路14係作為電壓隨耦器而動作。然後,比較電路14係將包含本身的偏移電壓與磁電轉換元件23及放大電路12的偏移電壓的電壓,取樣至取樣電容24。控制時脈訊號為“L”的期間中,開關35為OFF,比較電路14係進行比較與取消偏移電壓之後的施加磁通密度成比例的訊號電荷和以基準電壓32~33的差分表示的差動基準電壓的動作。
在此,在施加超過所定位準的磁通密度時,取樣訊號SOUT超過基準電壓電路31的差動基準電壓32~33時,比較電路14的輸出電壓COUT在控制時脈訊號CLK的“H”的期間中反轉,在控制時脈訊號CLK的上升邊緣被鎖存電路27保持,輸出驅動器28輸出表示磁性之檢測的輸出訊號VOUT。又,在施加低於所定位準的磁通密度時,取樣訊號SOUT低於基準電壓電路31的差動基準電壓32~33,比較電路14的輸出電壓COUT在控制時脈訊號CLK的“H”的期間中反轉,在控制時脈訊號CLK之“H”的期間結束時控制時脈訊號CLK的上升邊緣被鎖存電路27保持,輸出驅動器28輸出表示控制時脈訊號CLK的下個1週期之間,磁性之非檢測的輸出訊號VOUT。
接著,說明電源電壓VDD變動時的磁性感測器電路的動作。
電源電壓VDD變動時,放大電路12的輸出電壓GOUT係因經由放大電路12之輸出電晶體的寄生電容的耦合而變動,經過一定期間,回復至所定的正常值。在此,電源變動檢測電路25係檢測出電源電壓VDD的變動時,輸出“H”邏輯的訊號DET。振盪電路30係在輸入“H”邏輯的訊號DET之間,停止振盪動作。藉由振盪電路30停止振盪動作,放大電路12的輸出電壓GOUT回復至因應施加磁通密度之所定正常值為止之間,比較電路14會持續動作,鎖存電路27不進行輸入資料的保持動作。然後,經過一定時間後振盪電路30開始振盪動作,輸出控
制時脈訊號CLK時,正常的比較電路14的輸出電壓COUT被鎖存電路27鎖存,可輸出正確的輸出訊號VOUT。
如以上所說明般,第1實施形態的磁性感測器電路,係可防止電源電壓VDD的變動所致之錯誤的輸出。
圖2係揭示第2實施形態的磁性感測器電路的電路圖。
與第1實施形態的磁性感測器電路的不同,是有設置電壓調節器40,與監視其電壓的內部電源變動檢測電路26。雖未圖示,但是於本構造中,對除了電壓調節器40之外的電路的電源端子,輸入內部電源電壓VDDI。
圖5係揭示電壓調節器40之一例的電路圖。電壓調節器40係藉由電源端子301、接地端子302、端子304~307、基準電壓電路310、誤差放大器311、驅動器312、用以產生回復訊號的電阻分壓電路313~316,構成為正相放大器。電源端子301係輸入電源電壓VDD。接地端子302係輸入接地電壓VSS。端子303係輸出基準電壓。又,端子304~307係輸出電阻分壓電路313~316的各電壓。
圖6係揭示內部電源變動檢測電路26之一例的電路圖。
內部電源變動檢測電路26係以輸入端子401~403、
比較電路404及405、OR閘極電路408、輸出端子409所構成。
比較電路404係非反轉輸入端子連接輸入端子401,反轉輸入端子連接輸入端子403。比較電路405係非反轉輸入端子連接輸入端子403,反轉輸入端子連接輸入端子402。OR閘極電路408係輸入端子連接比較電路404、405的輸出端子,輸出端子連接輸出端子409。
輸入端子403係連接端子303,輸入基準電壓。輸入端子401與402係連接端子304~307之任一,輸入回授電壓之任一。例如,輸入端子401連接端子307,輸入端子402連接端子306。
接著,針對第2實施形態的磁性感測器電路的動作進行說明。
電源電壓VDD急遽上升時,伴隨端子304的內部電源電壓的上升,回授電壓也上升,端子307的Low側的回授電壓超過基準電壓時,比較電路404係輸出“H”邏輯的訊號。又,電源電壓急遽降低時,伴隨內部電源電壓的降低,回授電壓也降低,端子306的High側的回授電壓低於基準電壓時,比較電路405係輸出“H”邏輯的訊號。所以,對於電源電壓的變動,將比較電路404或比較電路405之任一為“H”邏輯的訊號,經由OR電路408,作為訊號DET輸出至輸出端子409。所以,振盪電路30可進行與第1實施形態相同的動作。
再者,訊號DET的脈衝寬度係作為可充分掩
護放大電路12的輸出電壓GOUT用以回復所需時間的固定時間亦可,作為可充分掩護電壓調節器40產生之內部電源電壓的回復時間的固定時間亦可,作為因應內部電源電壓變動寬及電源變動率所設定的時間亦可。
又,比較電路404與405係僅使用任一方,僅檢測出應用程式上想定之正副任一單一極性的電源電壓變動亦可。
又,電壓調節器40與內部電源變動檢測電路26係本實施形態所示之電路構造僅為一例,並不是限定於此者。揭示可藉由檢測出使用電壓調節器時之內部電源電壓的變動,來實現錯誤輸出的防止。
圖3係揭示第3實施形態的磁性感測器電路的電路圖。
第3實施形態的磁性感測器電路,係具備電源變動檢測電路25、電壓調節器40、內部電源變動檢測電路26。
第3實施形態的磁性感測器電路,係即使電源變動檢測電路25與內部電源變動檢測電路26之任一因為隨機缺陷或特性公差而功能並不充分時也可互補,可更確實地防止錯誤檢測‧錯誤解除脈衝輸出。又,因為電壓調節器40的製造公差而電源電壓變動相對之內部電源電壓變動較大時,也可藉由內部電源變動檢測電路26,更確實防止錯誤檢測‧錯誤解除脈衝輸出。
再者,於本發明的磁性感測器電路的說明中,已揭示說明具體的電路範例,但是,不一定限制為該構造及開關控制時序。在不脫離請求項的範圍中可進行各種變更。
例如,電壓調節器40係誤差放大器是多段放大器,內部電源電壓驅動用驅動器作為PMOS驅動器亦可。
又,放大器12係構成為可從兩側輸出端子獲得放大輸出的儀表放大器亦可。
又,比較電路14只要是適合藉由取樣期間與比較期間的重複,進行偏移取消的訊號處理序列的構造的話,並不限定於此構造。
又,已針對電源變動檢測電路25及內部電源變動檢測電路26揭示一構造例,但是,作為進行相同檢測動作的其他電路構造亦可。
Claims (2)
- 一種磁性感測器電路,其特徵為:具備:磁電轉換元件;開關群,係用以切換前述磁電轉換元件的電流供給端子對及電壓輸出端子對;放大電路,係放大經由前述開關群所得之前述磁電轉換元件輸出的電壓;至少1個取樣電容,係用以保持前述放大電路的輸出電壓,並進行偏移取消動作;振盪電路,係產生控制時脈訊號;基準電壓電路,係用以產生因應所定施加磁通密度的磁性判定所用之基準電壓;比較電路,係用以比較判定前述取樣電容所保持之與偏移取消後的施加磁通密度成比例的電壓,與利用前述基準電壓電路產生的前述基準電壓此兩者的大小關係;鎖存電路,係用以依據前述控制時脈訊號,保持前述比較電路的輸出訊號;輸出端子,係用以依據前述鎖存電路的輸出邏輯,將磁性感測器電路的輸出訊號輸出至外部;及電源變動檢測電路,係檢測出電源電壓的變動量超過所定量之狀況,並輸出檢測訊號;前述振盪電路,係根據前述電源變動檢測電路所輸出的前述檢測訊號,所定期間停止振盪動作,利用所定期間維持前述控制時脈訊號的輸出電壓,固定前述鎖存電路的輸出邏輯。
- 一種磁性感測器電路,其特徵為:具備:磁電轉換元件;開關群,係用以切換前述磁電轉換元件的電流供給端子對及電壓輸出端子對;放大電路,係放大經由前述開關群所得之前述磁電轉換元件輸出的電壓;至少1個取樣電容,係用以保持前述放大電路的輸出電壓,並進行偏移取消動作;振盪電路,係產生控制時脈訊號;基準電壓電路,係用以產生因應所定施加磁通密度的磁性判定所用之基準電壓;比較電路,係用以比較判定前述取樣電容所保持之與偏移取消後的施加磁通密度成比例的電壓,與利用前述基準電壓電路產生的前述基準電壓此兩者的大小關係;鎖存電路,係用以依據前述控制時脈訊號,保持前述比較電路的輸出訊號;輸出端子,係用以依據前述鎖存電路的輸出邏輯,將磁性感測器電路的輸出訊號輸出至外部;電壓調節器,係供給內部電源電壓;及內部電源變動檢測電路,係檢測出前述內部電源電壓的變動量超過所定量之狀況,並輸出檢測訊號;前述振盪電路,係根據前述內部電源變動檢測電路所輸出的前述檢測訊號,所定期間停止振盪動作,利用所定期間維持前述控制時脈訊號的輸出電壓,固定前述鎖存電路的輸出邏輯。
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