[实用新型]一种传感器芯片

说明书

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系统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，用以检测系统中磁场的轻微变化。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，用以检测系统中磁场的轻微变化。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。