CMOS霍爾傳感器的設計與參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、傳感器技術作為現(xiàn)代信息社會的三大支柱技術，被廣泛地應用于國民經(jīng)濟的各個領域，霍爾磁敏傳感器就是其中應用非常廣泛的一類。本文研究一種開關型霍爾磁敏傳感器芯片的設計，它廣泛應用于多種便攜式設備中。設計通過一個霍爾片來檢測作用于芯片的外界磁場的大小，并通過對霍爾片產(chǎn)生的霍爾電勢的處理來判斷外界磁場的有無。 由于霍爾片產(chǎn)生的霍爾電勢是很微弱的，而且還存在較大的失調(diào)電壓，因此對霍爾電勢的放大和對失調(diào)電壓的抑制是設計中的兩個主要問題。首先，

2、在版圖設計時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對霍爾片失調(diào)電壓的的影響。此外，在電路上我們采用正交電流法實現(xiàn)對霍爾片所產(chǎn)生的失調(diào)電壓與有效信號霍爾電勢的分離，并通過一個斬波穩(wěn)定放大電路實現(xiàn)了對霍爾電勢的放大和對失調(diào)電壓的抑制。斬波穩(wěn)定放大電路的另外優(yōu)點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，因此對信號檢測電路一霍爾片的影響很小。 經(jīng)過放大處理后的霍爾電勢和一個基準電壓進行比較后，

3、即可判斷外界磁場的有無。為了防止輸入信號的微小變化引起輸出信號的錯誤跳變，我們對霍爾開關設置了兩個工作點，一個稱為觸發(fā)點B<,op>，一個稱為釋放點B<'rp>，即通過一個遲滯特性保證霍爾開關的穩(wěn)定工作。此外，為使芯片能更方便的使用，減少安裝調(diào)試的費用，芯片設計為能對雙磁極的磁場信號實行檢測。 設計采用一個數(shù)字控制電路來實現(xiàn)對整個芯片的管理。由振蕩器產(chǎn)生頻率為240KHz的時鐘脈沖，再經(jīng)三分頻，得到一組80KHz的時鐘信號，再經(jīng)