雙向磁滯比較器電路及磁傳感器電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種雙向磁滯比較器電路及磁傳感器電路，該雙向磁滯比較器電路特征在于：由偏置及磁滯反饋調節(jié)電路、磁滯比較器、邏輯控制電路依次電性連接在一起；本實用新型另提供應用該雙向磁滯比較器電路的磁傳感器電路。本實用新型能夠實現(xiàn)對正向或者負向差分電壓信號進行比較，產生雙向磁滯效果，而且對電源電壓、電阻阻值均不敏感，對于檢測N極或者S極磁場的磁傳感器電路具有很好的使用價值。
【專利說明】雙向磁滯比較器電路及磁傳感器電路

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于磁傳感器的雙向磁滯比較器電路及應用其的磁傳感器電路。

【背景技術】
[0002]磁傳感器電路作為非接觸式芯片之一，在無刷電機、筆記本電腦、移動電話等設備上應用越來越廣泛，不僅需要滿足功能、功耗的要求，在穩(wěn)定性、精確度方面也很重要，作為磁傳感器電路中的磁滯比較器，直接影響到了磁傳感器電路的穩(wěn)定性和精度。
[0003]影響磁滯比較器精度的因素有工作電壓、溫度、偏置電流、半導體加工工藝偏差等，傳統(tǒng)的雙向磁滯比較器電路采用雙施密特觸發(fā)器，雖然這種電路結構簡單，但是缺點是施密特觸發(fā)器的翻轉閾值會受到電源電壓影響，當工作電壓變化或者有噪聲干擾時，翻轉閾值發(fā)生變化，輸出結果就不準確。同時，對比其他雙向磁滯比較器電路的專利，發(fā)現(xiàn)有一些因素如溫度影響、工藝偏差等并未考慮進去。
[0004]所以有必要設計一種高精度且受工作環(huán)境條件影響極小的雙向磁滯比較器電路，提高磁傳感器電路的穩(wěn)定性和精度，使應用條件更加廣泛。
實用新型內容
[0005]有鑒于此，本實用新型提供一種雙向磁滯比較器電路，可應用于磁傳感器電路等，通過消除電源電壓對偏置電流的影響和抵消電阻阻值變化，提高比較器電路的穩(wěn)定性和精度。
[0006]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:一種雙向磁滯比較器電路，其特征在于:由偏置及磁滯反饋電路、磁滯比較器及邏輯控制電路依照電性信號連接組成；所述的偏置及磁滯反饋電路的第一輸入端是基準電壓信號輸入端，第二輸入端連接所述邏輯控制電路的第一輸出端的反饋信號，偏置及磁滯反饋電路的第一輸出端與磁滯比較器連接，為磁滯比較器內部的比較器提供偏置電流，其第二輸出端與磁滯比較器連接，用于調整磁滯比較器的比較閾值，產生磁滯；所述磁滯比較器的第一輸入端連接偏置及磁滯反饋電路的第一輸出端，第二輸入端連接偏置及磁滯反饋電路的第二輸出端，磁滯比較器的正輸入端、負輸入端是一對差分比較電壓，磁滯比較器根據(jù)偏置及磁滯反饋電路的第二輸出端調整磁滯比較器的比較閾值，磁滯比較器的第一輸出端、第二輸出端與邏輯控制電路連接；所述的邏輯控制電路的第一輸入端、第二輸入端連接磁滯比較器的第一輸出端、第二輸出端，邏輯控制電路的第一輸出端，與所述的偏置及磁滯反饋調節(jié)電路的第二輸入端連接，第二輸出端是雙向磁滯比較器電路的輸出。
[0007]在本實用新型一實施例中，所述的偏置及反饋調節(jié)電路由第一運放、第一限流晶體管、第一限流電阻、第一電流鏡晶體管、第二電流鏡晶體管、第三電流鏡晶體管、第四電流鏡晶體管、第五電流鏡晶體管、第六電流鏡晶體管、第一開關晶體管以及第二開關晶體管組成；所述的第一運放，其正輸入端是一基準電壓信號輸入端，其輸出端連接第一限流晶體管的柵極，其負輸入端連接第一限流晶體管的源極、第一限流電阻的第一輸入端；所述的第一限流晶體管的漏極連接第一電流鏡晶體管的柵極和漏極、第二電流鏡晶體管的柵極、第三電流鏡晶體管的柵極以及第四電流鏡晶體管的柵極；所述的第二電流鏡晶體管的漏極連接第五電流鏡晶體管的漏極和柵極、所述磁滯比較器的第一比較器偏置輸入端以及所述磁滯比較器的第二比較器的偏置輸入端；所述的第三電流鏡晶體管的漏極連接第一開關晶體管的源極；所述的第四電流鏡晶體管的漏極連接第二開關晶體管的源極；所述的第一開關晶體管的柵極連接GND，其漏極連接第二開關晶體管的漏極、第六電流鏡晶體管的源極和漏極以及所述磁滯比較器的第七、第八、第九電流鏡晶體管的柵極；所述的第二開關晶體管的柵極連接所述的邏輯控制電路的第一輸出端反饋信號；所述的第一電流鏡晶體管的源極、第二電流鏡晶體管的源極、第三電流鏡晶體管的源極以及第四電流鏡晶體管的源極連接電源VDD;所述的第一限流電阻的第二輸入端、第五電流鏡晶體管的源極以及第六電流鏡晶體管的源極連接GND。
[0008]在本實用新型一實施例中，所述的第一電流鏡晶體管、第二電流鏡晶體管、第三電流鏡晶體管、第四電流鏡晶體管相互匹配；所述的第一限流電阻器與所述的磁滯比較器電路的第二電阻器、第三電阻器、第四電阻器、第五電阻器相互匹配；所述的第六電流鏡晶體管與所述的磁滯比較器的第七電流鏡晶體管、第八電流鏡晶體管、第九電流鏡晶體管相互匹配。
[0009]在本實用新型一實施例中，所述的磁滯比較器由第七電流鏡晶體管、第八電流鏡晶體管、第九電流鏡晶體管、第十電流鏡晶體管、第十一電流鏡晶體管、第十二電流鏡晶體管、第二電阻器、第三電阻器、第一比較器和第二比較器組成；所述的第七電流鏡晶體管的漏極連接第十電流鏡晶體管的柵極和漏極、第十一電流鏡晶體管的柵極以及第十二電流鏡晶體管的柵極；所述的第八電流鏡晶體管的漏極連接第三電阻器的第二輸入端、第二比較器的負輸入端；所述的第十一電流鏡晶體管的漏極連接第二電阻器的第一輸入端、第一比較器的正輸入端；所述的第二電阻器的第二輸入端連接第三電阻器的第一輸入端、所述雙向磁滯比較器電路的差分輸入信號的正輸入端；所述的第九電流鏡晶體管的漏極連接第五電阻器的第二輸入端；所述的第十二電流鏡晶體管的漏極連接第四電阻器的第一輸入端；所述的第四電阻器的第二輸入端連接第五電阻器的第一輸入端、第一比較器的負輸入端、第二比較器的正輸入端以及所述雙向磁滯比較器電路的差分輸入信號的負輸入端；所述的第一比較器的輸出端連接所述的邏輯控制電路的第一輸入端；所述的第二比較器的輸出端連接所述的邏輯控制電路的第二輸入端；所述的第十電流鏡晶體管的源極、第十一電流鏡晶體管的源極、第十二電流鏡晶體管的源極連接電源VDD ;所述的第七電流鏡晶體管的源極、第八電流鏡晶體管的源極、第九電流鏡晶體管的源極連接GND。
[0010]在本實用新型一實施例中，所述的第七電流鏡晶體管、第八電流鏡晶體管、第九電流鏡晶體管、所述偏置及反饋調節(jié)電路的第六電流鏡晶體管相互匹配；所述的第十電流鏡晶體管、第十一電流鏡晶體管、第十二電流鏡晶體管相互匹配；所述的第二電阻器、第三電阻器、第四電阻器、第五電阻器、所述的偏置及反饋調節(jié)電路的第一限流電阻器相互匹配；所述的第一比較器與第二比較器相互匹配。
[0011]在本實用新型一實施例中，所述的邏輯控制電路由第一與非門、第一反相器以及第二反相器組成；所述的第一與非門的第一輸入端連接所述磁滯比較器的第一比較器的輸出端，其第二輸入端連接所述磁滯比較器的第二比較器的輸出端；所述的第一與非門的輸出端連接第一反相器的輸入端；所述的第一反相器的輸出端連接第二反相器的輸入端、所述的雙向磁滯比較器的輸出端；所述的第二反相器的輸出端連接所述的偏置及反饋調節(jié)電路的第二輸入端。
[0012]在本實用新型一實施例中，所述的第一與非門的第一輸入端連接所述磁滯比較器第一比較器的輸出端，第二輸入端連接所述磁滯比較器第二比較器的輸出端。
[0013]本實用新型另外提供一種應用上述雙向磁滯比較器電路的磁場傳感器電路，該電路具有較好的穩(wěn)定性和精度，可以有效避免電源電壓變化和工藝偏差導致電阻阻值變化而導致降低穩(wěn)定性和精度，而且該雙向磁滯比較器的應用條件也更加廣泛。
[0014]該目的采用以下方案:一種應用上述的雙向磁滯比較器電路的磁傳感器電路，包括電壓調制電路、開關電路、霍爾盤電路、放大器電路、失調消除電路、雙向磁滯比較器電路、邏輯電路以及驅動管，其特征在于:所述電壓調制電路連接開關電路、放大器電路、失調消除電路和雙向磁滯比較器電路；所述的開關電路連接霍爾盤電路，以切換霍爾盤不同方向電流；所述的霍爾盤電路輸出端連接放大器電路的輸入端，霍爾盤電路建立的霍爾電壓輸入放大器電路進行放大；所述的放大器電路輸出端連接所述的失調消除電路的輸入端，放大后的霍爾電壓進入失調消除電路進行失調消除；所述的失調消除電路的輸出端連接所述的雙向磁滯比較器電路，雙向磁滯比較器根據(jù)輸入信號輸出比較結果；所述的雙向磁滯比較器電路的輸出端連接邏輯電路，所述邏輯電路根據(jù)雙向磁滯比較器電路的輸出結果控制驅動管；所述的第一驅動管、第二驅動管構成第三反相器，邏輯電路的輸出端連接第三反相器的輸入端，第三反相器的輸出端輸出整個磁傳感器電路的檢測結果。
[0015]本實用新型能夠實現(xiàn)對正向或者負向差分電壓信號進行比較，產生雙向磁滯效果，而且對電源電壓、電阻阻值均不敏感，對于檢測N極或者S極磁場的磁傳感器電路具有很好的使用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是帶有本實用新型的磁傳感器電路系統(tǒng)示意圖。
[0017]圖2是本實用新型一種用于磁傳感器的雙向磁滯比較器電路的連接示意圖。
[0018]圖3是偏置及磁滯反饋調節(jié)電路。
[0019]圖4是磁滯比較器電路。
[0020]圖5是邏輯控制電路。
[0021]圖6是本實用新型的信號輸入輸出波形圖。
[0022]圖7是帶有本實用新型的磁傳感器電路系統(tǒng)的輸入輸出波形圖。
[0023]主要組件符號說明:
[0024]10000:帶有本實用新型的磁傳感器電路系統(tǒng)
[0025]1000:偏置及磁滯反饋調節(jié)電路
[0026]2000:磁滯比較器系統(tǒng)
[0027]3000:邏輯控制電路
[0028]4000:雙向磁滯比較器電路
[0029]100:運放
[0030]201、202:比較器
[0031]301:與非門
[0032]302、303:反相器
[0033]P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8:PM0S 晶體管
[0034]NO、N1、N2、N3、N4、N5:NM0S 晶體管
[0035]R0、R1、R2、R3、R4:電阻器
[0036]S.p?:編號為Pn的PMOS晶體管的寬長比
[0037]S.Nn:編號為Nn的NMOS晶體管的寬長比
[0038]Ids&:編號為Pn的PMOS晶體管的源漏電流
[0039]Ids Nn:編號為Nn的NMOS晶體管的源漏電流
[0040]Vm、Vh2:霍爾電壓
[0041]Va1、Va2:放大后的霍爾電壓
[0042]hysinl、hysin2:磁滯比較器電路的輸入信號
[0043]hysoutUhysout2:磁滯比較器電路的輸出信號
[0044]OUT:磁滯比較器電路的輸出信號
[0045]FB:磁滯比較器電路的反饋信號
[0046]Ctrl:帶有本實用新型的磁傳感器電路系統(tǒng)的輸出級的驅動信號

【具體實施方式】
[0047]下面結合附圖及實施例子對本實用新型做進一步描述。
[0048]本實用新型提供一種用于磁傳感器的雙向磁滯比較器電路，其特征在于:由偏置及磁滯反饋調節(jié)電路、磁滯比較器及邏輯控制電路依照電性信號連接組成。具體的，參見圖2，圖2是本例一種用于磁傳感器的雙向磁滯比較器電路4000的電路連接示意圖，圖中，由偏置及磁滯反饋調節(jié)電路1000、磁滯比較器電路2000及邏輯控制電路3000依照電性信號連接在一起；偏置及反饋調節(jié)電路1000產生偏置電壓Vbiasl及鏡像電流Ibiasl,為磁滯比較器電路2000的第一比較器201、第二比較器202提供偏置，偏置及反饋調節(jié)電路1000根據(jù)邏輯控制電路3000的反饋信號FB，產生偏置電壓Vbias2及鏡像電流Ibias2，調節(jié)磁滯比較器2000的比較閾值；圖2的第一輸入端Vref與圖1中的電壓調整Regulator電路4001連接，由其提供基準電壓；圖2的第二輸入端hysinl、第三輸入端hysin2與圖1中的失調消除Offset Cancelling電路4005的第一輸出端、第二輸出端連接；圖2的輸出端OUT與圖1中的邏輯控制電路4006輸入端連接。
[0049]圖1所描繪的系統(tǒng)，是一典型磁傳感器電路系統(tǒng)10000，由電壓調制Regulator電路4001、開關控制Switch電路4002、霍爾盤Hall Plate電路4003、運放AMP電路4004、失調消除Offset Cancelling電路4005、雙向磁滯比較器Hyseteresis電路4000、邏輯控制Logic Control電路4006和驅動管P100、N100組成，并依照電性信號連接。其特征在于:電壓調整Regulator電路4001產生系統(tǒng)內部的工作電壓、偏置、基準電壓；開關Switch電路4002，連接霍爾盤Hall Plate電路4003，切換霍爾盤Hall Plate電路4003不同電流方向；霍爾盤Hall Plate電路4003在恒定電壓及外加磁場條件下，產生霍爾電壓VH1、VH2，輸入運放AMP電路4004的輸入端；運放AMP電路4004對Vh1、Vh2進行放大，一般是固定放大倍數(shù)進行放大，輸出VA1、VA2，并輸入失調消除Offset Cancelling電路4005的輸入端；失調消除Offset Cancelling電路4005對VA1、VA2進行失調消除處理，消除霍爾盤Hall Plate電路4003結構失調、工藝失調、運放AMP電路4004輸入管的失配等誤差,輸出hysinl、hysin2,并輸入雙向磁滯比較器Hyseteresis電路4000 ;雙向磁滯比較器Hyseteresis電路4000,對輸入型號hysinl、hysin2進行比較，輸出OUT，并輸入邏輯控制Logic Control電路4006 ；邏輯控制Logic Control電路4006控制系統(tǒng)及輸出驅動信號Ctrl，控制晶體管P100、N100組成的輸出級。
[0050]為了讓一般技術人員更好的理解本實用新型，下面我們結合電路對本實用新型的工作原理做進一步的描述:
[0051]請繼續(xù)參見圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7，一種用于磁傳感器的雙向磁滯比較器電路4000的電路，由偏置及磁滯反饋電路1000、磁滯比較器2000及邏輯控制電路3000依照電學信號連接在一起；偏置及磁滯反饋電路1000能夠產生與電源電壓無關的鏡像電流，給磁滯比較器電路2000的第一比較器201、第二比較器202提供偏置電壓Vbiasl和鏡像電流Ibiasl，還為磁滯比較器電路2000提供改變比較閾值的鏡像電流Ibias2 ;偏置及反饋調節(jié)電路2000,根據(jù)輸入信號FB控制開關管,產生另外一個偏置電壓Vbias2和鏡像電流Ibias2,給磁滯比較器電路2000產生磁滯功能；磁滯比較器電路2000根據(jù)輸入信號hysinl、hysin2以及偏置及磁滯反饋調節(jié)電路的鏡像電流Ibias2產生輸出信號hyS0Utl、hyS0Ut2，并輸入到邏輯控制電路3000 ;邏輯控制電路3000根據(jù)輸入信號hySOutl、hySOut2產生反饋信號FB及輸出信號OUT。
[0052]具體的偏置及磁滯反饋調節(jié)電路如圖3所示，由第一運放100、第一限流晶體管NO、第一限流電阻R0、第一電流鏡晶體管PO、第二電流鏡晶體管P1、第三電流鏡晶體管P2、第四電流鏡晶體管P3、第五電流鏡晶體管N1、第六電流鏡晶體管N2、第一開關晶體管P4和第二開關晶體管P5組成；第一運放100，其正輸入端是一基準電壓信號Vref，其輸出端連接第一限流晶體管NO的柵極，其負輸入端連接第一限流晶體管NO的源極、第一限流電阻RO的第一輸入端；第一限流晶體管NO的漏極連接第一電流鏡晶體管PO的柵極和漏極、第二電流鏡晶體管Pl的柵極、第三電流鏡晶體管P2的柵極以及第四電流鏡晶體管P3的柵極；第二電流鏡晶體管Pl的漏極連接第五電流鏡晶體管NI的漏極和柵極、磁滯比較器2000的第一比較器201、第二比較器202的偏置輸入端；第三電流鏡晶體管P2的漏極連接第一開關晶體管P4的源極；第四電流鏡晶體管P3的漏極連接第二開關晶體管P5的源極；第一開關晶體管P4的柵極連接GND，其漏極連接第二開關晶體管P5的漏極、第六電流鏡晶體管N2的源極和漏極、磁滯比較器2000的第七電流鏡晶體管N3的柵極、磁滯比較器2000的第八電流鏡晶體管N4的柵極、磁滯比較器2000的第九電流鏡晶體管N5的柵極；第二開關晶體管P5的柵極連接邏輯控制電路3000的第一輸出端FB反饋信號。
[0053]該偏置產生電路工作原理如下:
[0054]當系統(tǒng)開始工作，第一運放100的正輸入端連接基準電壓Vref，因為運放的虛短作用，副輸入端電壓會被鉗制在Vref，相當于第一限流電阻RO上的電壓為Vref，通過第一電流鏡晶體管PO源漏的電流:
[0055]IDS.P0 ^ Ieo = Vref/R0 (I)
[0056]通過第五電流鏡晶體管NI源漏的電流:
[0057]Ibiasi — Ids.pi — Ids.po*Sp1/Spo — Vref* (SP1/SP0) /RO (2)
[0058]假設Spi = Sptl，通過第五電流鏡晶體管NI的電流:
[0059]Ibiasl = Vref/R0 (3)
[0060]由上式可知，偏置電流與電源電壓無關。
[0061]當FB= O時，第二開關晶體管P5開啟，流過第六電流鏡晶體管N2的電流是第三電流鏡晶體管P2與第一開關晶體管P4通路電流加上第四電流鏡晶體管P3與第二開關晶體管P5通路電流之和；當FB = I時，第二開關晶體管P5關閉，流過第六電流鏡晶體管N2的電流只有第三電流鏡晶體管P2與第一開關晶體管P4通路的電流。
[0062]當FB = O時，通過第六電流鏡晶體管N2的電流:
[0063]Ibias2 — IdS.N2 — IdS.P2 + IdS.P3 — !DS.PO* (Sp2+Sp3)/Spo (4)
[0064]= (Vref/RO) * (SP2+SP3) /Spo
[0065]假設SP2 = Sp3 = SP0,通過第六電流鏡晶體管N2的電流:
[0066]Ibias2 = 2* (Vref/RO) (5)
[0067]當FB = I時，通過第六電流鏡晶體管N2的電流:
[0068]I bias2 — Ids.N2 — Ids.P2 — Ids.Po* (Sp2/Sp0) ( 6 )
[0069]= (Vref/RO) * (SP2/SP0)
[0070]假設SP2 = SP0,通過第六電流鏡晶體管N2的電流:
[0071]Γ bias2 = Vref/RO (7)
[0072]具體的磁滯比較器電路如圖4所示，磁滯比較器電路2000，由第七電流鏡晶體管N3、第八電流鏡晶體管N4、第九電流鏡晶體管N5、第十電流鏡晶體管P6、第i^一電流鏡晶體管P7、第十二電流鏡晶體管P8、第二電阻器R1、第三電阻器R2、第四電阻器R3、第五電阻器R4、第一比較器201和第二比較器202組成；第七電流鏡晶體管N3的漏極連接第十電流鏡晶體管P6的柵極和漏極、第十一電流鏡晶體管P7的柵極以及第十二電流鏡晶體管P8的柵極；第八電流鏡晶體管N4的漏極連接第三電阻器R2的第二輸入端、第二比較器202的負輸入端；第^ 電流鏡晶體管P7的漏極連接第二電阻器Rl的第一輸入端、第一比較器201的正輸入端；第二電阻器Rl的第二輸入端連接第三電阻器R2的第一輸入端、所述雙向磁滯比較器4000的差分輸入信號的正輸入端hysinl ;第九電流鏡晶體管N5的漏極連接第五電阻器R4的第二輸入端；第十二電流鏡晶體管P8的漏極連接第四電阻器R3的第一輸入端；第四電阻器R3的第二輸入端連接第五電阻器R4的第一輸入端、第一比較器201的負輸入端、第二比較器202的正輸入端以及所述雙向磁滯比較器電路4000的差分輸入信號的負輸入端hysin2 ;第一比較器201的輸出端連接邏輯控制電路3000的第一輸入端；第二比較器202的輸出端連接邏輯控制電路3000的第二輸入端。
[0073]該磁滯比較器的工作原理如下:
[0074]當磁滯比較器2000處于工作狀態(tài)時，
[0075]第一比較器201的正輸入端電壓:
[0076]Vcmpi+ — Vhysinl+IDS n4*R1 —Vhysinl+Ids(SN4/SN2) *R1 (8)
[0077]第一比較器201的負輸入端電壓:
[0078]Vcmp1- — Vhysin2 (9)
[0079]第二比較器202的正輸入端電壓:
[0080]VCMP2+ — Vhysin2 (10)
[0081]第二比較器202的負輸入端電壓:
[0082]Vcmp2- — Vhysinl_lDS.N4*R2 — Vhysinl_lDS.N2* (?/?)(11)
[0083]當FB = O 時，假設 Sp0 = Sp2 = Sp3, Sn2 = SN3 = Sn4 = SN5, Sp6 = Sp7 = SP8, Rl = R2=R3 =R4 = 0.1*R0，由式(5)得到:
[0084]第一比較器201的正輸入端電壓:
[0085]Vcmp1+ — Vhysinl+IDS.N4*R1 — \ysinl + lDS.N2* (SN4/SN2) *R1 (12)
[0086]= Vhysinl+Ibias2*Rl = Vhysinl+0.2*Vref
[0087]由式(9)，得到第一比較器201的正負輸入端差值:
[0088]VCMP1+-VCMP1_ — Vhysini+0.2*Vref-Vhysin2 (13)
[0089]第一比較器201的輸出hysoutl翻轉發(fā)生在:
[0090]VCMP1+-VCMP1_ = Vhysinl+0.2*Vref-Vhysin2 = O (14)
[0091]即第一比較器201的比較閾值:
[0092]Vcitipi th = 0.2*Vref (15)
[0093]第二比較器202的負輸入端電壓:
[0094]Vcmp2- — Vhysin1-1DS.m*R2 — Vhysinl-1ns^ (SN4/SN2) *R2 (16)
[0095]= Vhysinl_Ibias2*R2 = Vhysinl-0.2*Vref
[0096]由式(10)，得到第二比較器202的正負輸入端差值:
[0097]VCMP2+-VCMP2_ — Vhysin2-Vhysinl+0.2*Vref (17)
[0098]第二比較器202的輸出hysout2翻轉發(fā)生在:
[0099]VCMP2+-VCMP2_ — Vhysin2-Vhysinl+0.2*Vref — O (18)
[0100]即第二比較器202的比較閾值:
[0101]VCMp2 th = 0.2*Vref (19)
[0102]當FB = I 時，假設 Spo = Sp2 = Sp3, SN2 = SN3 = Sn4 = SN5, Sp6 = Sp7 = SP8, Rl = R2=R3 =R4 = 0.1*R0，由式(7)得到:
[0103]第一比較器201的正輸入端電壓:
[0104]Vcmpi+ — Vhysinl+IDS n4*R1 —Vhysinl+Ids(SN4/SN2) *R1 (20)
[0105]= Vhysinl+I' b，ias2*Rl = Vhysinl+0.l*Vref
[0106]由式(9)，得到第一比較器201的正負輸入端差值:
[0107]VCMP1+-VCMP1_ — Vhysini+0.1^Vref-Vhysin2 (21)
[0108]第一比較器201的輸出hysoutl翻轉發(fā)生在:
[0109]VCMP1+-VCMP1_ — Vhysini+0.I^Vref-Vhysin2 — O (22)
[0110]即第一比較器201的比較閾值:
[0111]N' CMPl th = 0.l*Vref (23)
[0112]第二比較器202的負輸入端電壓:
[0113]Vcmp2- — Vhysin「lDS.N4*R2 — Vhysinl_lDS.N2* (?/?)(24)
[0114]= Vhysinl-1' bias2*R2 = Vhysinl-0.l*Vref
[0115]由式(10)，得到第二比較器304的正負輸入端差值:
[0116]VCMP2+-VCMP2_ — Vhysin2-Vhysinl+0.1^Vref (25)
[0117]第二比較器202的輸出hysout2翻轉發(fā)生在:
[0118]VCMP2+-VCMP2_ — Vhysin2-Vhysinl+0.l*Vref — O (26)
[0119]即第二比較器202的比較閾值:
[0120]N' ciP2_th = 0.l*Vref (27)
[0121]當磁傳感器電路10000初始狀態(tài)處在無磁場狀態(tài)，Vhysinl = Vhysin2且FB = 0，
[0122]因此初始狀態(tài):
[0123]對于第一比較器201，VCMP1+>VCMP1_, Vhysoutl = 1，Vcmpi th = 0.2*Vref ；
[0124]對于第二比較器202，


VcMP2+〉VcMP2—，Vhysout2 — I，Vcip2 th = 0.2*Vref ；
[0125]當磁傳感器電路10000處在S極磁場且磁場強度B不斷增大，霍爾盤電路4003輸出的霍爾電壓Vhi不斷減小Vh2不斷增大，運放AMP電路4004的輸出Vai不斷減小Va2不斷增大，失調消除Offset Cancelling電路4005的輸出Vhysinl不斷減小Vhysin2不斷增大。
[0126]當B = Btffs 時，
[0127]第一比較器201的正負輸入端差值減小到等于零，
[0128]VCMP1+-VCMP1_ — Vhysini+0.2*Vref-Vhysin2 — O
[0129]即Vhysin2-Vhysinl = 0.2*Vref = VCMPl th
[0130]Vhysoutl = 0
[0131]第二比較器202的正負輸入端差值始終在增大，
[0132]VCMP2+-VCMP2_ — Vhysin2-Vhysinl+0.2*Vref>0_] Vhysout2 = I
[0134]當磁傳感器電路10000處在N極磁場且磁場強度B不斷增大，霍爾盤電路4003輸出的霍爾電壓Vhi不斷增大Vh2不斷減小，運放AMP電路4004的輸出Vai不斷增大Va2不斷減小，失調消除Offset Cancelling電路4005的輸出Vhysinl不斷增大Vhysin2不斷減小。
[0135]當B = Bopn 時，
[0136]第一比較器201的正負輸入端差值始終在增大，
[0137]VcmpiH—Vcmp1- — Vhysini+0.2*Vref-Vhysin2>0
[0138]Vhysoutl = I
[0139]第二比較器202的正負輸入端差值減小到等于零，
[0140]VCMP2+-VCMP2_ = Vhysin2-Vhysinl+0.2*Vref = O
[0141]即Vhysinl-Vhysin2 = 0.2*Vref = VCMP2 th
[0142]Vhysout2 = O
[0143]具體的邏輯控制電路如圖5所示，邏輯控制電路3000，由第一與非門301、第一反相器302、第二反相器303組成；第一與非門301的第一輸入端連接磁滯比較器2000第一比較器201的輸出端hysoutl,第一與非門301的第二輸入端連接磁滯比較器2000第二比較器202的輸出端hysout2 ;第一與非門301的輸出端連接第一反相器302的輸入端；第一反相器302的輸出端連接第二反相器303的輸入端，也是雙向磁滯比較器4000的輸出端OUT ；第二反相器303的輸出端連接偏置及反饋調節(jié)電路1000的第二輸入端，是反饋信號FB。
[0144]該邏輯控制電路的工作原理如下:
[0145]當磁傳感器電路10000處于零磁場或者磁場強度Bm^IKBops的磁場中，磁滯比較器3000的第一輸出端hyoustl = I,第二輸出端hysout2 = I,第一反相器302的輸出端OUT = hysoutl&hysout2 = I，第二反相器 303 的輸出端 FB = O。
[0146]當磁傳感器電路10000處于磁場強度|b|>|bqps|的S極磁場中，一種用于磁傳感器的雙向磁滯比較器4000的第一輸出端hyoustl = O、第二輸出端hysout2 = I,第一反相器302的輸出端OUT = hysoutl&hysout2 = O,第二反相器303的輸出端FB = I。
[0147]當磁傳感器電路10000處于磁場強度IBblBmJ的N極磁場中，一種用于磁傳感器的雙向磁滯比較器4000的第一輸出端hysoutl = 1、第二輸出端hysout2 = O,第一反相器302的輸出端OUT = hysoutl&hysout2 = O,第二反相器303的輸出端FB = I。
[0148]因此，只要hysoutl = O 或 hysout2 = O, OUT = O, FB = I。而當 FB = O 變成 FB=I時，
[0149]磁滯比較器2000第一比較器201的比較閾值:
[0150]由VCMP1—th = 0.2*Vref 變成 N' CMP1_th = 0.l*Vref
[0151]磁滯比較器2000第二比較器202的比較閾值:
[0152]由Vcmp2 th = 0.2*Vref 變成 V' CMP2_th = 0.l*Vref
[0153]當磁滯比較器2000第一比較器201、第二比較器202的比較閾值變小時，比較器的翻轉點將發(fā)生變化。此時若磁場強度B開始減小，
[0154]當s極磁場強度Ib = IbopsI，對于第一比較器201，即使
[0155]Vhysin2-Vhysinl = 0.2*Vref = VCMPl th, hysoutl 也不會發(fā)生翻轉，保持 hysoutl = O ；
[0156]或當N極磁場強度IB = IbqpnI,對于第二比較器202，即使
[0157]Vhysinl-Vhysin2 = 0.2*Vref = VCMP2 th, hysout2 也不會發(fā)生翻轉，保持 hysout2 = O ；
[0158]只有磁場強度B繼續(xù)減小，
[0159]當S極磁場強度B = BKPS|〈|BQPS|，對于第一比較器201，
[0160]Vhysin2-Vhysinl = 0.l*Vref = N' CMP1_th, hysoutl 才會發(fā)生翻轉，由 hysoutl = O 變成 hysoutl = I ；
[0161]或當N極磁場強度|B I = I BkpnI〈I Bqpn I，對于第二比較器202，
[0162]Vhysinl-Vhysin2 = 0.l*Vref = N' CMP2_th, hysout2 才會發(fā)生翻轉，由 hysout2 = O 變成 hysout2 = I ；
[0163]因為比較器翻轉點的變化，所以出現(xiàn)磁滯功能。
[0164]—種用于磁傳感器的雙向磁滯比較器輸入輸出波形如圖6所不。
[0165]帶有本實用新型的磁傳感器電路輸入輸出波形如圖7所示。
[0166]雖然本實用新型以較佳實施例揭露如上，然而其并不應限定本實用新型，任何熟悉此領域的技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，當可作些許改動與替換。因此本實用新型的保護范圍當視后附的專利范圍所界定者為準。
【權利要求】
1.一種雙向磁滯比較器電路，其特征在于:由偏置及磁滯反饋調節(jié)電路、磁滯比較器及邏輯控制電路依照電性信號連接組成；所述的偏置及磁滯反饋調節(jié)電路的第一輸入端是基準電壓信號輸入端，第二輸入端連接所述邏輯控制電路的第一輸出端的反饋信號，偏置及磁滯反饋調節(jié)電路的第一輸出端與磁滯比較器連接，為磁滯比較器內部的比較器提供偏置電流，其第二輸出端與磁滯比較器連接，用于調整磁滯比較器的比較閾值，產生磁滯；所述磁滯比較器的第一輸入端連接偏置及磁滯反饋調節(jié)電路的第一輸出端，第二輸入端連接偏置及磁滯反饋調節(jié)電路的第二輸出端，磁滯比較器的正輸入端、負輸入端是一對差分比較電壓，磁滯比較器根據(jù)偏置及磁滯反饋調節(jié)電路的第二輸出端調整磁滯比較器的比較閾值，磁滯比較器的第一輸出端、第二輸出端與邏輯控制電路連接；所述的邏輯控制電路的第一輸入端、第二輸入端連接磁滯比較器的第一輸出端、第二輸出端，邏輯控制電路的第一輸出端，與所述的偏置及磁滯反饋調節(jié)電路的第二輸入端連接，第二輸出端是雙向磁滯比較器電路的輸出。
2.根據(jù)權利要求1所述的雙向磁滯比較器電路，其特征在于:所述的偏置及磁滯反饋調節(jié)電路由第一運放、第一限流晶體管、第一限流電阻、第一電流鏡晶體管、第二電流鏡晶體管、第三電流鏡晶體管、第四電流鏡晶體管、第五電流鏡晶體管、第六電流鏡晶體管、第一開關晶體管以及第二開關晶體管組成；所述的第一運放，其正輸入端是一基準電壓信號輸入端，其輸出端連接第一限流晶體管的柵極，其負輸入端連接第一限流晶體管的源極、第一限流電阻的第一輸入端；所述的第一限流晶體管的漏極連接第一電流鏡晶體管的柵極和漏極、第二電流鏡晶體管的柵極、第三電流鏡晶體管的柵極以及第四電流鏡晶體管的柵極；所述的第二電流鏡晶體管的漏極連接第五電流鏡晶體管的漏極和柵極、所述磁滯比較器的第一比較器偏置輸入端以及所述磁滯比較器的第二比較器的偏置輸入端；所述的第三電流鏡晶體管的漏極連接第一開關晶體管的源極；所述的第四電流鏡晶體管的漏極連接第二開關晶體管的源極；所述的第一開關晶體管的柵極連接GND，其漏極連接第二開關晶體管的漏極、第六電流鏡晶體管的源極和漏極以及所述磁滯比較器的第七、第八、第九電流鏡晶體管的柵極；所述的第二開關晶體管的柵極連接所述的邏輯控制電路的第一輸出端反饋信號；所述的第一電流鏡晶體管的源極、第二電流鏡晶體管的源極、第三電流鏡晶體管的源極以及第四電流鏡晶體管的源極連接電源VDD;所述的第一限流電阻的第二輸入端、第五電流鏡晶體管的源極以及第六電流鏡晶體管的源極連接GND。
3.根據(jù)權利要求2所述的雙向磁滯比較器電路，其特征在于:所述的第一電流鏡晶體管、第二電流鏡晶體管、第三電流鏡晶體管、第四電流鏡晶體管相互匹配；所述的第一限流電阻器與所述的磁滯比較器電路的第二電阻器、第三電阻器、第四電阻器、第五電阻器相互匹配；所述的第六電流鏡晶體管與所述的磁滯比較器的第七電流鏡晶體管、第八電流鏡晶體管、第九電流鏡晶體管相互匹配。
4.根據(jù)權利要求1所述的雙向磁滯比較器電路，其特征在于:所述的磁滯比較器由第七電流鏡晶體管、第八電流鏡晶體管、第九電流鏡晶體管、第十電流鏡晶體管、第十一電流鏡晶體管、第十二電流鏡晶體管、第二電阻器、第三電阻器、第四電阻器、第五電阻器、第一比較器和第二比較器組成；所述的第七電流鏡晶體管的漏極連接第十電流鏡晶體管的柵極和漏極、第十一電流鏡晶體管的柵極以及第十二電流鏡晶體管的柵極；所述的第八電流鏡晶體管的漏極連接第三電阻器的第二輸入端、第二比較器的負輸入端；所述的第十一電流鏡晶體管的漏極連接第二電阻器的第一輸入端、第一比較器的正輸入端；所述的第二電阻器的第二輸入端連接第三電阻器的第一輸入端、所述雙向磁滯比較器電路的差分輸入信號的正輸入端；所述的第九電流鏡晶體管的漏極連接第五電阻器的第二輸入端；所述的第十二電流鏡晶體管的漏極連接第四電阻器的第一輸入端；所述的第四電阻器的第二輸入端連接第五電阻器的第一輸入端、第一比較器的負輸入端、第二比較器的正輸入端以及所述雙向磁滯比較器電路的差分輸入信號的負輸入端；所述的第一比較器的輸出端連接所述的邏輯控制電路的第一輸入端；所述的第二比較器的輸出端連接所述的邏輯控制電路的第二輸入端；所述的第十電流鏡晶體管的源極、第i^一電流鏡晶體管的源極、第十二電流鏡晶體管的源極連接電源VDD;所述的第七電流鏡晶體管的源極、第八電流鏡晶體管的源極、第九電流鏡晶體管的源極連接GND。
5.根據(jù)權利要求4所述的雙向磁滯比較器電路，其特征在于:所述的第七電流鏡晶體管、第八電流鏡晶體管、第九電流鏡晶體管、所述偏置及磁滯反饋調節(jié)電路的第六電流鏡晶體管相互匹配；所述的第十電流鏡晶體管、第十一電流鏡晶體管、第十二電流鏡晶體管相互匹配；所述的第二電阻器、第三電阻器、第四電阻器、第五電阻器、所述的偏置及磁滯反饋調節(jié)電路的第一限流電阻器相互匹配；所述的第一比較器與第二比較器相互匹配。
6.根據(jù)權利要求1所述的雙向磁滯比較器電路，其特征在于:所述的邏輯控制電路由第一與非門、第一反相器以及第二反相器組成；所述的第一與非門的第一輸入端連接所述磁滯比較器的第一比較器的輸出端，其第二輸入端連接所述磁滯比較器的第二比較器的輸出端；所述的第一與非門的輸出端連接第一反相器的輸入端；所述的第一反相器的輸出端連接第二反相器的輸入端、所述的雙向磁滯比較器的輸出端；所述的第二反相器的輸出端連接所述的偏置及磁滯反饋調節(jié)電路的第二輸入端。
7.根據(jù)權利要求6所述的雙向磁滯比較器電路，其特征在于:所述的第一與非門的第一輸入端連接所述磁滯比較器第一比較器的輸出端，第二輸入端連接所述磁滯比較器第二比較器的輸出端。
8.一種應用權利I所述的一種雙向磁滯比較器電路的磁傳感器電路，包括電壓調制電路、開關電路、霍爾盤電路、放大器電路、失調消除電路、雙向磁滯比較器電路、邏輯電路以及驅動管，其特征在于:所述電壓調制電路連接開關電路、放大器電路、失調消除電路和雙向磁滯比較器電路；所述的開關電路連接霍爾盤電路，以切換霍爾盤不同方向電流；所述的霍爾盤電路輸出端連接放大器電路的輸入端，霍爾盤電路建立的霍爾電壓輸入放大器電路進行放大；所述的放大器電路輸出端連接所述的失調消除電路的輸入端，放大后的霍爾電壓進入失調消除電路進行失調消除；所述的失調消除電路的輸出端連接所述的雙向磁滯比較器電路，雙向磁滯比較器根據(jù)輸入信號輸出比較結果；所述的雙向磁滯比較器電路的輸出端連接邏輯電路，所述邏輯電路根據(jù)雙向磁滯比較器電路的輸出結果控制驅動管；第一驅動管、第二驅動管構成第三反相器，邏輯電路的輸出端連接第三反相器的輸入端，第三反相器的輸出端輸出整個磁傳感器電路的檢測結果。
【文檔編號】G01R33/07GK204044342SQ201420296254
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權日:2014年6月5日
【發(fā)明者】楊瑞聰, 姜帆, 高耿輝, 高偉鈞 申請人:廈門元順微電子技術有限公司, 大連連順電子有限公司, 友順科技股份有限公司