CMOS霍爾傳感器的設(shè)計(jì)與參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、傳感器技術(shù)作為現(xiàn)代信息社會(huì)的三大支柱技術(shù)，被廣泛地應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，霍爾磁敏傳感器就是其中應(yīng)用非常廣泛的一類。本文研究一種開(kāi)關(guān)型霍爾磁敏傳感器芯片的設(shè)計(jì)，它廣泛應(yīng)用于多種便攜式設(shè)備中。設(shè)計(jì)通過(guò)一個(gè)霍爾片來(lái)檢測(cè)作用于芯片的外界磁場(chǎng)的大小，并通過(guò)對(duì)霍爾片產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)的處理來(lái)判斷外界磁場(chǎng)的有無(wú)。 由于霍爾片產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)是很微弱的，而且還存在較大的失調(diào)電壓，因此對(duì)霍爾電勢(shì)的放大和對(duì)失調(diào)電壓的抑制是設(shè)計(jì)中的兩個(gè)主要問(wèn)題。首先，

2、在版圖設(shè)計(jì)時(shí)我們把霍爾片放置在芯片中壓力梯度最小的中央位置以減小壓阻效應(yīng)對(duì)霍爾片失調(diào)電壓的的影響。此外，在電路上我們采用正交電流法實(shí)現(xiàn)對(duì)霍爾片所產(chǎn)生的失調(diào)電壓與有效信號(hào)霍爾電勢(shì)的分離，并通過(guò)一個(gè)斬波穩(wěn)定放大電路實(shí)現(xiàn)了對(duì)霍爾電勢(shì)的放大和對(duì)失調(diào)電壓的抑制。斬波穩(wěn)定放大電路的另外優(yōu)點(diǎn)就是能有效地抑制其自身產(chǎn)生的失調(diào)電壓，而且它具有極高的輸入阻抗，因此對(duì)信號(hào)檢測(cè)電路一霍爾片的影響很小。 經(jīng)過(guò)放大處理后的霍爾電勢(shì)和一個(gè)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后，

3、即可判斷外界磁場(chǎng)的有無(wú)。為了防止輸入信號(hào)的微小變化引起輸出信號(hào)的錯(cuò)誤跳變，我們對(duì)霍爾開(kāi)關(guān)設(shè)置了兩個(gè)工作點(diǎn)，一個(gè)稱為觸發(fā)點(diǎn)B<,op>，一個(gè)稱為釋放點(diǎn)B<'rp>，即通過(guò)一個(gè)遲滯特性保證霍爾開(kāi)關(guān)的穩(wěn)定工作。此外，為使芯片能更方便的使用，減少安裝調(diào)試的費(fèi)用，芯片設(shè)計(jì)為能對(duì)雙磁極的磁場(chǎng)信號(hào)實(shí)行檢測(cè)。 設(shè)計(jì)采用一個(gè)數(shù)字控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)芯片的管理。由振蕩器產(chǎn)生頻率為240KHz的時(shí)鐘脈沖，再經(jīng)三分頻，得到一組80KHz的時(shí)鐘信號(hào)，再經(jīng)