一種高性能的各向異性磁阻傳感器集成芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種高性能的各向異性磁阻傳感器集 成芯片。
【背景技術(shù)】
[0002] 電子羅盤主要分為磁通門式、霍爾效應(yīng)式、磁阻效應(yīng)式三種。磁通門傳感器是由一 套環(huán)繞磁芯的線圈組成，該磁芯配有勵磁電路，能夠提供低成本的磁場探測方法，但是它們 體積偏大、易碎、響應(yīng)時間慢?；魻栃?yīng)傳感器的優(yōu)點是體積小、重量輕、功耗小，價格便宜， 接口電路簡單，特別適用于強(qiáng)磁場的測量，缺點是靈敏度低，噪聲大，溫度性能差。
[0003] 基于磁阻傳感器的電子羅盤不僅體積小、重量輕，而且精度高、可靠性強(qiáng)、響應(yīng)速 度快，是未來電子羅盤的發(fā)展方向。
[0004] 磁阻傳感器的靈敏度一般隨溫度的變化而變化，影響電子羅盤的精準(zhǔn)度和可靠 性。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型提供一種高性能的各向異性磁阻傳感器集成芯片，適用于電子羅盤。 將溫度傳感器集成在各向異性磁阻傳感器芯片內(nèi)，并采用突破傳統(tǒng)的3D堆疊封裝，實現(xiàn)芯 片存儲容量、性能的倍增，尺寸、重量的減少，而且傳輸速度更快，功耗更低。
[0006] 本實用新型的技術(shù)方案：
[0007] -種高性能的各向異性磁阻傳感器集成芯片，由三軸各向異性磁阻傳感器、溫度 傳感器、模擬開關(guān)電路、低噪聲放大電路、24位sigma-de1taA/D轉(zhuǎn)化電路、三階CIC梳狀濾 波電路、寄存器、控制電路、0TP存儲器、自測驅(qū)動電路、設(shè)置/重置驅(qū)動電路以及RC振蕩電 路、帶隙基準(zhǔn)、LD0低壓差線性穩(wěn)壓器組成。
[0008] 所述的三軸各向異性磁阻傳感器與溫度傳感器堆疊封裝。
[0009] 所述的帶隙基準(zhǔn)產(chǎn)生電壓源。
[0010] 所述的三軸各向異性磁阻傳感器的三個磁阻傳感器相互垂直，分別用于測量X 軸、Y軸、Z軸方向上的地球磁場。
[0011] 所述的低噪聲放大電路為基于場效應(yīng)管的二級級聯(lián)放大電路，并帶有調(diào)節(jié)相位偏 移和增益誤差的DDA電路。
[0012] 所述的24位sigma-deltaA/D轉(zhuǎn)化電路采用2階lbit的架構(gòu)，將模擬量轉(zhuǎn)換為 數(shù)字量。
[0013] 本實用新型提供高性能的各向異性磁阻傳感器集成芯片，靈敏度高，抗干擾能力 強(qiáng)；集成了溫度傳感器，減小溫漂對集成電路影響；采用二級級聯(lián)低噪聲放大電路，有效實 現(xiàn)信號放大，低噪聲放大電路帶有調(diào)節(jié)相位偏移和增益誤差的DDA電路，有效減小低噪聲 放大電路的輸出噪聲比；三階CIC梳狀濾波電路結(jié)合銳化技術(shù)和相位分解技術(shù)，減少信號 失真，降低系統(tǒng)功耗。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型組成示意圖。
[0015] 圖2為低噪聲放大電路原理圖。
[0016] 圖3為DDA電路原理圖。
[0017] 圖4為24位sigma-deltaA/D轉(zhuǎn)化電路架構(gòu)。
[0018] 圖5為帶隙基準(zhǔn)產(chǎn)生電壓源的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖以及電子羅盤工作原理，對本實用新型進(jìn)一步說明。
[0020] 本實用新型提供一種高性能的各向異性磁阻傳感器集成芯片，如圖1所示，由三 軸各向異性磁阻傳感器、溫度傳感器、模擬開關(guān)電路、二級低噪聲放大電路LNA1和LNA2、24 位sigma-de1taA/D轉(zhuǎn)化電路、三階CIC梳狀濾波電路、寄存器、控制電路、OTP存儲器、自測 驅(qū)動電路、設(shè)置/重置驅(qū)動電路以及RC振蕩電路、帶隙基準(zhǔn)、LD0低壓差線性穩(wěn)壓器組成， 其中二級低噪聲放大電路帶有調(diào)節(jié)相位偏移和增益誤差的DDA電路。
[0021] 三軸各向異性磁阻傳感器分別用來測量X軸、Y軸、Z軸方向上的地球磁場，溫度傳 感器感應(yīng)環(huán)境溫度，并通過電路轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號以補(bǔ)償傳感器靈敏度的溫度漂移。溫 度傳感器集成在磁阻傳感器芯片內(nèi)，并采用突破傳統(tǒng)的3D堆疊封裝。
[0022] 三軸各向異性磁阻傳感器和溫度傳感器輸出端連接模擬開關(guān)電路，適時選擇接入 通道。
[0023] 模擬開關(guān)電路輸出端依次連接基于場效應(yīng)管的低噪聲放大電路LNA1、LNA2,圖2 為低噪聲放大電路原理圖。場效應(yīng)管具有低噪聲系數(shù)、高輸入阻抗，比較適合作為低噪聲前 置放大器；采用二級級聯(lián)放大，有效實現(xiàn)信號放大；二級低噪聲放大電路帶有DDA電路，具 有相位偏移和增益誤差調(diào)節(jié)功能，減小低噪聲放大電路的輸出噪聲比，同樣的低噪聲放大 電路，加入DDA電路相比于沒有加入DDA電路，輸出噪聲比減小了 10%，DDA電路原理圖參照 圖3。
[0024] 二級低噪聲放大電路輸出端連接24位sigma-deltaA/D轉(zhuǎn)化電路，將模擬信號轉(zhuǎn) 化為數(shù)字信號；24位sigma-deltaA/D轉(zhuǎn)化電路采用2階lbit的架構(gòu)，參照圖4,時鐘提高 到245. 76K，具有理想的信噪比。
[0025] 24位sigma-deltaA/D轉(zhuǎn)化電路輸出端連接三階CIC梳狀濾波電路，結(jié)合銳化技 術(shù)和相位分解技術(shù)，減少了信號失真，降低系統(tǒng)功耗。經(jīng)三階CIC梳狀濾波電路濾波后的信 息，存儲在寄存器內(nèi)。
[0026] 0TP存儲器用來校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)專用集成電路或校準(zhǔn)專用集成電路加傳感器的組合；帶 隙基準(zhǔn)產(chǎn)生電壓源，參照圖5。
[0027] 自測驅(qū)動電路和設(shè)置/重置驅(qū)動電路用于消除外部干擾磁場，糾正偏移的磁偏 置。
[0028] 地球表面的地磁場強(qiáng)度大約0. 5~0. 6Gs，其大小和方向隨地點的改變而變化，但是 地磁場的水平分量永遠(yuǎn)指向磁北，這就是電子羅盤的定向原理。在導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，通常用 航向角H、俯仰角於和翻滾角F這三個角度來描述羅盤載體的姿態(tài)，也就是載體坐標(biāo)系和 地理坐標(biāo)系之間的方位關(guān)系。
[0029] 傾角傳感器測量計算得出載體坐標(biāo)系中俯仰角於和翻滾角;T。
[0030] 三軸各向異性磁阻傳感器測量地磁場在載體坐標(biāo)系3個坐標(biāo)上的投影分量
【主權(quán)項】
1. 一種高性能的各向異性磁阻傳感器集成芯片，其特征在于：由三軸各向異性磁阻傳 感器、溫度傳感器、模擬開關(guān)電路、低噪聲放大電路、24位sigma-delta A/D轉(zhuǎn)化電路、三階 CIC梳狀濾波電路、寄存器、控制電路、OTP存儲器、自測驅(qū)動電路、設(shè)置/重置驅(qū)動電路以及 RC振蕩電路、帶隙基準(zhǔn)、LDO低壓差線性穩(wěn)壓器組成，所述的三軸各向異性磁阻傳感器與溫 度傳感器堆疊封裝。
2. 如權(quán)利要求1所述的高性能的各向異性磁阻傳感器集成芯片，其特征在于：所述的 三軸各向異性磁阻傳感器的三個磁阻傳感器相互垂直，分別用于測量X軸、Y軸、Z軸方向上 的地球磁場。
3. 如權(quán)利要求2所述的高性能的各向異性磁阻傳感器集成芯片，其特征在于：所述的 低噪聲放大電路為基于場效應(yīng)管的二級級聯(lián)放大電路，并帶有調(diào)節(jié)相位偏移和增益誤差的 DDA電路。
4. 如權(quán)利要求2所述的高性能的各向異性磁阻傳感器集成芯片，其特征在于：所述的 24位sigma-delta A/D轉(zhuǎn)化電路采用2階Ibit的架構(gòu)，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。
5. 如權(quán)利要求2所述的高性能的各向異性磁阻傳感器集成芯片，其特征在于：采用帶 隙基準(zhǔn)產(chǎn)生電壓源。
【專利摘要】本實用新型涉及一種高性能的各向異性磁阻傳感器集成芯片，涉及導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域，由三軸各向異性磁阻傳感器、溫度傳感器、模擬開關(guān)電路、二級低噪聲放大電路LNA1和LNA2、24位sigma-delta A/D轉(zhuǎn)化電路、三階CIC梳狀濾波電路、寄存器、控制電路、OTP存儲器、自測驅(qū)動電路、設(shè)置/重置驅(qū)動電路以及RC振蕩電路、帶隙基準(zhǔn)、LDO低壓差線性穩(wěn)壓器組成，其中二級低噪聲放大電路帶有調(diào)節(jié)相位偏移和增益誤差的DDA電路。本實用新型芯片存儲容量、性能的倍增，尺寸、重量的減少，而且傳輸速度更快，功耗更低。
【IPC分類】G01R33-09
【公開號】CN204515105
【申請?zhí)枴緾N201520232652
【發(fā)明人】廖紅偉, 張寧, 張冬青, 皮強(qiáng)強(qiáng)
【申請人】武漢光華芯科技有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月16日