用于提供周期性双向激励电流波形的激励电路制造技术

在所描述的实例中，磁传感器激励电路(20)使用桥接电路(Q1、Q2、Q3、Q4)将周期性双向激励波形提供到磁通门磁传感器激励线圈(10a、10b、10c、10d)，所述桥接电路(Q1、Q2、Q3、Q4)连接到所述激励线圈(10a、10b、10c、10d)且具有用于切换地选择性地连接到电流镜输入晶体管(Q5)的下晶体管(Q3、Q4)以镜射由脉冲电流源(22)提供的电流，且具有用于控制脉冲上升时间及转换速率的集成滤波(R1、CP)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及磁传感器，且更特定来说，涉及一种用于提供周期性双向激励电流波形的激励电路。
技术介绍
磁传感器用于许多应用中，例如非接触式电流感测、磁力计应用及无接触位置感测应用。磁通门传感器为通过驱动激励绕组或线圈及感测来自感测绕组或线圈的与外部场成比例的输出电压而操作的高灵敏度磁场传感器。所述磁通门传感器的激励提供正交流电流及负交流电流，且许多常规激励方案在单基频下提供正弦激励波形，其提供可预测的谐波含量。然而，正弦激励关于电力消耗为低效的，且正弦激励电路为昂贵的且难以在集成传感器中实施。常规窄脉冲模式电压激励电路相对来说更加有效，这是因为施加激励脉冲持续较短时间量以使传感器饱和，且其实施起来相对简单。然而，由电压脉冲提供的激励电流量取决于经激励的传感器线圈的供应电压及阻抗。
技术实现思路
在所描述的实例中，激励电路驱动磁传感器的激励线圈。第一晶体管耦合于第一电力供应节点与激励线圈的第一端之间。第二晶体管耦合于第一电力供应节点与激励线圈的第二端之间。脉冲电流源具有连接到第一电力供应节点的第一端子及交替地提供第一电流电平及第二更高电流电平的第二端子。电流镜电路包含:输入晶体管，其连接于脉冲电流源的所述第二端子与第二电力供应节点之间；第三晶体管，其连接于激励线圈的第一端与第二电力供应节点之间；以及第四晶体管，其连接于激励线圈的第二端与所述第二电力供应节点之间。控制电路操作以交替地使所述第三及第四晶体管中的一者与所述输入晶体管耦合以镜射来自脉冲电流源的第二电流电平以将周期性双向激励电流波长提供到所述激励线圈。【附图说明】图1为根据实例实施例的实例磁通门磁传感器及相关联激励电路的局部示意俯视图，所述实例磁通门磁传感器形成在集成电路的衬底上或衬底中且所述相关联激励电路具有脉冲电流源及切换电流镜电路。图2为用于图1的激励电路的操作的波形图的图形。图3为图1的激励电路的示意图，其中切换电流镜电路经操作以使用一个所选择的下桥接电路晶体管镜射来自脉冲电流源的电流以在第一方向上传导电流通过激励线圈。图4为激励电路的示意图，其中所述切换电流镜电路经操作以使用另一下桥接电路晶体管镜射来自脉冲电流源的电流以在第二相反方向上传导电流通过激励线圈。图5为具有脉冲电流源及切换电流镜电路的另一实例激励电路的局部示意俯视图。【具体实施方式】本专利技术因此提供磁传感器及激励电路，其中使用脉冲电流驱动激励线圈或绕组，从而有助于实现低电力消耗且摆脱电力供应电压及传感器阻抗变化的影响，通过其可减轻或克服常规激励电路的缺点。本专利技术提供具有切换电流镜电路的脉冲电流源激励电路以将双向周期性激励电流波形提供到磁传感器激励线圈。虽然结合实例磁通门传感器配置展示实例激励电路，但可运用本专利技术的各种概念以将激励波形提供到其它形式的磁传感器。图1展示形成在半导体衬底4上及/或半导体衬底4中的实例磁通门磁力计设备2，其包含磁通门磁传感器6、激励电路20及感测电路14。磁通门传感器6包含易受磁力影响的芯体结构8 (例如其可形成在衬底4上或衬底4中)，其中激励绕组或线圈10包含缠绕在芯体8的部分的周围的激励线圈段10a、10b、10c及10d及居中定位的感测绕组12。在此实例中，使用衬底组合件4的不同层上的导电部分围绕芯体结构8的对应部分而形成绕组10及12，其中在此视图中，实线展示对应芯体结构8上方的绕组部分且虚线展示对应芯体结构8的下方的绕组部分。在不同的实施例中，可使用任意数目个激励绕组10及感测绕组12。在此实例中，易受磁力影响的芯体结构8包含将对称的芯体部分8a与8b双侧分隔的两个纵向相对的间隙8g。其中不使用间隙8g、或可提供单一间隙、或两个以上此类间隙8g可包含于芯体结构8中的其它设计是可能的。此外，在所有实施例中，芯体部分8a及8b可(但并非要求)是对称的。而且，在不同的实施例中线圈绕组可具有许多不同的变种，其通常不应影响本专利技术的激励电路方面，且可在不影响激励电路的情况下将额外线圈包含在磁通门传感器上。激励电路20经由到激励线圈10的相应第一端及第二端的连接件18a及18b将AC激励信号18提供到激励绕组10。感测电路14经由到感测线圈12的端的连接件16a及16b接收传感器线圈信号16，且至少部分基于从感测绕组12接收的传感器信号16提供至少一个输出信号或值30 (例如在一个实例中为电压信号)。在一种形式的操作中，激励电路20将交变激励电流波形“ie”提供到激励绕组10以交替地通过相反极性或方向上的磁性饱和及去磁驱动芯体结构8，从而在感测线圈12中感应出电感测电流流动“is”。磁通门传感器6经配置以用于感测大体上在图1中的垂直方向上的外部磁场，其中感测电路14包含适当解调电路以提供代表接近传感器6的外部磁场的量值的输出信号或值30。特定来说，当芯体结构8暴露到外部磁场(例如在图1中展示的定向上垂直向上)时，芯体结构8在与所述场对准时更容易饱和且在与所述外部场相反时较不易饱和。因此，所感应出的感测线圈电流“is”将与激励电流异相，且差异将与外部磁场的强度相关。在一个可能实施方案中，感测(接口)电路14包含提供与沿着磁通门磁传感器6的对应感测方向的经感测的磁场成比例的模拟输出电压信号30的积分器电路。此外，在某些实施例中通过来自激励电路20的控制电路26的一或多个控制信号28使感测电路14与激励电路20的操作同步。如图1中展示，激励电路20包含脉冲电流源22，脉冲电流源22具有连接到第一电力供应电压节点VSS的上端子或第一端子，其中由来自控制电路26的电流控制信号CC操作电流源22以交替地以图1中的向下方向提供来自第二端子或下端子的第一低电流电平(其可为零)及第二更高电流电平。其它实施例是可能的，其中脉冲电流源22以交替方式提供具有可(但并非要求)为50%的对应工作周期的两种不同电流电平。脉冲电流源22可为任何适当的电路，通过所述电路(例如)使用适当的双极及/或MOS晶体管提供可靠的可重复电流波形。而且，脉冲电流源22的某些实施例可在很大程度上不受第一供应节点VSS处提供的供应电压的波动而操作。而且，激励电路20包含桥接电路，所述桥接电路由包含上第一晶体管Q1及第二晶体管Q2的晶体管Q1到Q4形成，在此实例中上第一晶体管Q1及第二晶体管Q2为由来自控制电路26的对应栅极控制信号GC1及GC2操作的PM0S装置。在此实施例中，由控制电路26在低电压电平(例如在第二电力供应节点处或近第二电力供应节点，所述节点在图1的实例中其为电路接地节点GND)下提供控制信号GC1及GC2以接通对应晶体管Q1及Q2，且以更高电平(例如在供应电压电平VSS下或近供应电压电平VSS)提供控制信号GC1及GC2以关断晶体管Q1及Q2。桥接电路进一步提供第一及第二分支(例如图1中的左垂直分支电路及右垂直分支电路)，其中个别分支包含耦合于电力供应节点VSS与电路接地GND之间的串联连接的上晶体管及下晶体管。如图1的实例中展示，激励电路20的第一分支包含连接于VSS与GND之间且在经由连接件18a连接到传感器激励线圈10的第一端的节点处接合到彼此的第一晶体管Q1及下NM0S晶体管Q3。类似地，第二分支电路包含与对应下NM0S晶体管Q4串联连接的PM0S晶体管Q2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于驱动磁传感器的激励线圈的激励电路，所述激励电路包括：第一晶体管，其耦合于第一电力供应节点与所述激励线圈的第一端之间；第二晶体管，其耦合于所述第一电力供应节点与所述激励线圈的第二端之间；脉冲电流源，其具有连接到所述第一电力供应节点的第一端子及交替地提供第一电流电平及第二更高电流电平的第二端子；电流镜电路，其包含：连接于所述脉冲电流源的所述第二端子与第二电力供应节点之间的输入晶体管；连接于所述激励线圈的所述第一端与所述第二电力供应节点之间的第三晶体管；以及连接于所述激励线圈的所述第二端与所述第二电力供应节点之间的第四晶体管；以及控制电路，其操作以交替地使所述第三及第四晶体管中的一者与所述输入晶体管耦合以镜射来自所述脉冲电流源的所述第二电流电平以将周期性双向激励电流波形提供到所述激励线圈。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：薇奥拉·谢弗，马蒂因·弗里达斯·斯诺埃，米哈伊尔·瓦莱利叶维奇·伊万诺夫，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US