磁场传感器电路制造技术

一种磁场传感器电路，包括第一磁阻传感器（Ｒｘ），其在第一方向上感测第一磁场分量以提供第一感测信号（Ｖｘ）。第一翻转线圈（ＦＣ１）将极性周期性改变的第一翻转磁场施加到第一磁阻传感器（Ｒｘ），以使第一感测信号（Ｖｘ）具有与第一翻转磁场同步的交变的不同电平。第二磁阻传感器（Ｒｙ）在不同于第一方向的第二方向上感测第二磁场分量，以提供第二感测信号（Ｖｙ）。第二翻转线圈（ＦＣ２）将极性周期性改变的第二翻转磁场施加到第二磁阻传感器（Ｒｙ），以使第二感测信号（Ｖｙ）具有与第二翻转磁场同步的交变的不同电平。第一翻转磁场与第二翻转磁场具有相移。差动放大器（ＡＭＰ１）接收第一感测信号（Ｖｘ）和第二感测信号（Ｖｙ），以获得差信号（Ｖｄ）。第一同步解调器（ＤＥＭ１）接收差信号（Ｖｄ）和第一切换信号（Ｑ１）以提供表示第一磁场分量的第一输出信号（Ｖｏｘ），其中第一切换信号（Ｑ１）被相位锁定于第一感测信号（Ｖｘ）的交变的不同电平。第二同步解调器（ＤＥＭ２）接收差信号（Ｖｄ）和第二切换信号（Ｑ２）来提供表示第二磁场分量的第二输出信号（Ｖｏｙ），其中第二切换信号（Ｑ２）被相位锁定于第二感测信号（Ｖｙ）的交变的不同电平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种磁场传感器电路、 一种包括该磁场传感器电路的电子罗盘、一种包括该磁场传感器电路的手提式设备和一种包括该磁场传感器电路的车辆。
技术介绍
1998年6月12日的题目为"通用磁场传感器"(还由"分立半导体下的文件，SC17"来表示)的针对分立半导体的飞利浦半导体数据表公开了一种磁场传感器，其包括四个以惠斯登电桥(Wheatstone bridge )方式排列的磁阻传感器。磁阻传感器由一条称为坡莫合金的铁磁性材料组成。磁阻传感器的电阻取决于通过铁磁性材料条的电流与内部磁化矢量之间的夹角。内部磁化矢量取决于所施加的外部磁场分量的强度，该外部磁场垂直于传感器中的电流方向。这种磁阻传感器本性是双稳态的。增加了翻转(flipping)线圈，该翻转线圈产生具有交替的相反方向的极短持续时间(几微秒)的短暂、强烈的非永久磁场脉冲。这些交变磁场用于消除偏移效应，可容易地通过简单将线圈绕于传感器周围来产生。根据通过翻转线圈的电流脉冲的电流方向，在与电流方向平行的方向上产生正的或负的翻转场。翻转引起传感器输出信号极性的改变。实质上，在感测周期的一半中感测正常磁化方向加上偏移的未知场，而在周期的另一半期间感测反向磁化方向加上偏移的未知场。这导致对称地置于偏移值附近的两个不同输出。在高通滤波、整流和低通滤波信号之后，得到针对未知场的没有偏移的连续值。磁阻传感器包括四个以惠斯登电桥结构排列的磁阻元件。差动放大器感测电桥两个连接点之间的电压，来提供表示被测量磁场的输出信号。必须注意，需要两个这样的电桥，在两个不同方向上以其各自的差动放大器来感测磁场。数据表还公开一种使用电磁反馈来补偿温度相关的灵敏度差异的最佳方法。这种方法考虑到，如果没有施加外部磁场，磁阻传感器的输出是独立于温度的。增加补偿线圈来产生补偿外部场的磁场。因此，补偿线圈产生的磁场垂直于翻转线圈产生的磁场。如果外部磁场改变，则传感器的输出电压也改变。这个电压变化转化成通过补偿线圈的电流。补偿线圈产生与输出电压变化成比例的磁场。该场具有与感测的外部场分量方向相反的方向。因此，补偿线圈的场恰好补偿外部场。通过补偿线圈的电流是对感测的外部磁场的度量。数据表在图26示出了一种积分器IC2B，其对磁阻传感器两端的电压进行滤波，并向运算放大器反馈滤波后的电压，该运算放大器放大磁阻传感器两端的电压来获得偏移补偿。已有技术的磁场传感器电路具有缺点，当存在干扰EM(电磁)辐射时不能最佳地完成任务。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种磁场传感器电路，在存在干扰EM辐射的情况下具有改进的性能。本专利技术的第一方面提供一种磁场传感器电路。本专利技术的第二方面提供一种电子罗盘。本专利技术的第三方面提供一种手提式设备。本专利技术的第四方面提供一种车辆。在从属权利要求中定义有利的实施例。根据本专利技术的第一方面的磁场传感器电路，包括第一磁阻传感器，其感测在第一方向上的第一磁场分量来提供第一感测信号。这个第一方向是实质垂直于磁阻元件中电流方向的方向。第一翻转线圈与第一磁阻传感器相关联以将周期性改变极性的第一翻转磁场供给第一磁阻传感器。通常，用极性交替的相对短的脉冲来驱动翻转线圈。外部磁场的实际感测在脉冲中间完成。磁场传感器电路还包括第二磁阻传感器，其感测在不同于第一方向的第二方向上的第二磁场分量。第二翻转线圈与第二磁阻传感器相关联以将周期性改变极性的磁场供给第二磁阻传感器。差动放大器接收第一感测信号和第二感测信号，以提供作为第一和第二感测信号的差的差信号。第一同步解调器接收差信号和第一切换信号，以提供表示第一磁场分量的第一输出信号，第一切换信号被相位锁定于第一感测信号的交变的不同电平。第二同步解调器接收差信号和第二切换信号，以提供表示第二磁场分量的第二输出信号，第二切换信号被相位锁定于第二感测信号的交变的不同电平。由于第一和第二翻转线圈分别产生的场的交变的极性，因此在同一外部磁场处产生了第一和第二感测信号的不同电平。与已有技术相比，此时差动放大器提供差信号，该差信号为两个磁阻传感器获得的感测信号的差。因此，在差动放大器的输出信号中，很大程度上抑制了共模EM辐射对第一和第二感测信号两者的影响。已存在的翻转线圈用于获得具有交变的不同电平和不同相位的感测信号。同步解调器使用锁定于感测信号不同相位处的切换信号来分离存在于相同差信号中的第一和第二感测信号。同步解调器以熟知的方式操作，并不再详细地解释。实施例中，第一磁阻传感器是第一磁阻元件，且第二磁阻传感器是第二磁阻元件。第一电流源向第一磁阻元件提供第一电流，以获得通过第一磁阻元件的第一感测信号。第二电流源向第二磁阻元件提供第二电流，以获得通过第二磁阻元件的第二感测信号。因此，代替每个都具有四个磁阻元件的两个惠斯登电桥(Wheatstone bridge)，现在仅需要两个磁阻元件。在传感器需要明显较少的空间的情况下(尤其涉及移动应用)这是有利的。必须注意，在具有特殊传感器面积的惠斯登电桥全桥结构中，感测电压约为具有四分之一特殊面积的单磁阻元件两端电压的两倍高。在实施例中，磁场传感器电路还包括第一驱动器和第二驱动器，第一驱动器向第一翻转线圈提供具有交变极性的第一序列脉冲的电流，第二驱动器向第二翻转线圈提供具有交变极性的第二序列脉冲的电流。在恒定的外部磁场，第一驱动器脉冲的交变极性使得第一感测信号具有两个交变的不同电平。一个电平同步于具有正电平的第一驱动器脉冲而发生，另一电平同步于具有负电平的第一驱动器脉冲而发 生。因此，第一感测信号的电平在驱动器提供每个脉冲之后改变。以 同样的方式，在恒定的外部磁场，第二驱动器脉冲的交变极性使得第 二感测信号具有两个不同的电平。第一序列脉冲和第二序列脉冲具有 非零相位偏移，以使能通过同步解调重新得到结合在差信号中的第一 和第二感测信号。在实施例中，用于从差信号重新获得第一感测信号的第一切换 信号的电平针对每一个第一序列脉冲都发生改变，以实现同步解调。 第二切换信号的电平针对每一个第二序列脉冲都发生改变，以实现第 二感测信号的同步解调。在实施例中，当同步解调器DEM1和DEM2持续地保持(意思 是差信号乘以1)时，两个磁场传感器都翻转。在每一个低通滤波器 之后，获得偏移的DC值。滤掉两个磁场传感器所测量的由地磁信号 差产生的交变部分。在实施例中，磁场传感器电路还包括模数转换器，用于将差信 号转换为数字差信号。DC电平控制器包括数模转换器，以便当同步 解调器持续地保持时响应于至少一个输出信号来控制第二电流源。在实施体中，磁场传感器电路还包括用于对第一输出信号进行 低通滤波的第一低通滤波器或第一积分器，和用于对第二输出信号进 行低通滤波的第二低通滤波器或第二积分器。第一低通滤波器和第二 低通滤波器可具有从500Hz到1000Hz的范围的带宽，以使其可检测 磁场传感器的自由下落。磁场传感器可在电子罗盘中实现。可选地使用加速器来确定设 备相对水平面的倾斜。以这种方式可实现一种倾斜补偿的E罗盘。 作为另一种选择，可仅使用2D或3D磁力计来构造E-罗盘，但是设 备随即需要保持水平(如机械罗盘)或者通过应用某种软件补偿而仅 允许有限的倾斜范围。由于其小尺寸，磁场传感器在手提式设备(例 如PDA和移动电话)中实现是有利的。高共模抑制尤其关注于其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁场传感器电路，包括：　－第一磁阻传感器（Ｒｘ），其用于在第一方向上感测第一磁场分量以提供第一感测信号（Ｖｘ）；　－第一翻转线圈（ＦＣ１），其用于将极性周期性改变的第一翻转磁场施加到第一磁阻传感器（Ｒｘ），以使第一感测信号（ Ｖｘ）具有与第一翻转磁场同步的交变的不同电平；　－第二磁阻传感器（Ｒｙ），其用于在不同于第一方向的第二方向上感测第二磁场分量以提供第二感测信号（Ｖｙ）；　－第二翻转线圈（ＦＣ２），其用于将极性周期性改变的第二翻转磁场施加到第二磁 阻传感器（Ｒｙ），以使第二感测信号（Ｖｙ）具有与第二翻转磁场同步的交变的不同电平，第一翻转磁场的相位与第二翻转磁场的相位不同；　－差动放大器（ＡＭＰ１），其用于接收第一感测信号（Ｖｘ）和第二感测信号（Ｖｙ）以获得差信号（Ｖｄ）；　 　－第一同步解调器（ＤＥＭ１），其用于接收差信号（Ｖｄ）和第一切换信号（Ｑ１）以提供表示第一磁场分量的第一输出信号（Ｖｏｘ），其中第一切换信号（Ｑ１）被相位锁定于第一感测信号（Ｖｘ）的交变的不同电平，和　－第二同步解调器（ＤＥＭ２）， 其用于接收差信号（Ｖｄ）和第二切换信号（Ｑ２）以提供表示第二磁场分量的第二输出信号（Ｖｏｙ），其中第二切换信号（Ｑ２）被相位锁定于第二感测信号（Ｖｙ）的交变的不同电平。...

【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：哈里斯迪里克，特尼斯让伊金克，汉斯马克贝尔贝维，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]