在所描述的實例中，磁傳感器激勵電路(20)使用橋接電路(Q1、Q2、Q3、Q4)將周期性雙向激勵波形提供到磁通門磁傳感器激勵線圈(10a、10b、10c、10d)，所述橋接電路(Q1、Q2、Q3、Q4)連接到所述激勵線圈(10a、10b、10c、10d)且具有用于切換地選擇性地連接到電流鏡輸入晶體管(Q5)的下晶體管(Q3、Q4)以鏡射由脈沖電流源(22)提供的電流，且具有用于控制脈沖上升時間及轉換速率的集成濾波(R1、CP)。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術大體上涉及磁傳感器，且更特定來說，涉及一種用于提供周期性雙向激勵電流波形的激勵電路。
技術介紹
磁傳感器用于許多應用中，例如非接觸式電流感測、磁力計應用及無接觸位置感測應用。磁通門傳感器為通過驅動激勵繞組或線圈及感測來自感測繞組或線圈的與外部場成比例的輸出電壓而操作的高靈敏度磁場傳感器。所述磁通門傳感器的激勵提供正交流電流及負交流電流，且許多常規激勵方案在單基頻下提供正弦激勵波形，其提供可預測的諧波含量。然而，正弦激勵關于電力消耗為低效的，且正弦激勵電路為昂貴的且難以在集成傳感器中實施。常規窄脈沖模式電壓激勵電路相對來說更加有效，這是因為施加激勵脈沖持續較短時間量以使傳感器飽和，且其實施起來相對簡單。然而，由電壓脈沖提供的激勵電流量取決于經激勵的傳感器線圈的供應電壓及阻抗。
技術實現思路
在所描述的實例中，激勵電路驅動磁傳感器的激勵線圈。第一晶體管耦合于第一電力供應節點與激勵線圈的第一端之間。第二晶體管耦合于第一電力供應節點與激勵線圈的第二端之間。脈沖電流源具有連接到第一電力供應節點的第一端子及交替地提供第一電流電平及第二更高電流電平的第二端子。電流鏡電路包含:輸入晶體管，其連接于脈沖電流源的所述第二端子與第二電力供應節點之間；第三晶體管，其連接于激勵線圈的第一端與第二電力供應節點之間；以及第四晶體管，其連接于激勵線圈的第二端與所述第二電力供應節點之間。控制電路操作以交替地使所述第三及第四晶體管中的一者與所述輸入晶體管耦合以鏡射來自脈沖電流源的第二電流電平以將周期性雙向激勵電流波長提供到所述激勵線圈。【附圖說明】圖1為根據實例實施例的實例磁通門磁傳感器及相關聯激勵電路的局部示意俯視圖，所述實例磁通門磁傳感器形成在集成電路的襯底上或襯底中且所述相關聯激勵電路具有脈沖電流源及切換電流鏡電路。圖2為用于圖1的激勵電路的操作的波形圖的圖形。圖3為圖1的激勵電路的示意圖，其中切換電流鏡電路經操作以使用一個所選擇的下橋接電路晶體管鏡射來自脈沖電流源的電流以在第一方向上傳導電流通過激勵線圈。圖4為激勵電路的示意圖，其中所述切換電流鏡電路經操作以使用另一下橋接電路晶體管鏡射來自脈沖電流源的電流以在第二相反方向上傳導電流通過激勵線圈。圖5為具有脈沖電流源及切換電流鏡電路的另一實例激勵電路的局部示意俯視圖。【具體實施方式】本專利技術因此提供磁傳感器及激勵電路，其中使用脈沖電流驅動激勵線圈或繞組，從而有助于實現低電力消耗且擺脫電力供應電壓及傳感器阻抗變化的影響，通過其可減輕或克服常規激勵電路的缺點。本專利技術提供具有切換電流鏡電路的脈沖電流源激勵電路以將雙向周期性激勵電流波形提供到磁傳感器激勵線圈。雖然結合實例磁通門傳感器配置展示實例激勵電路，但可運用本專利技術的各種概念以將激勵波形提供到其它形式的磁傳感器。圖1展示形成在半導體襯底4上及/或半導體襯底4中的實例磁通門磁力計設備2，其包含磁通門磁傳感器6、激勵電路20及感測電路14。磁通門傳感器6包含易受磁力影響的芯體結構8 (例如其可形成在襯底4上或襯底4中)，其中激勵繞組或線圈10包含纏繞在芯體8的部分的周圍的激勵線圈段10a、10b、10c及10d及居中定位的感測繞組12。在此實例中，使用襯底組合件4的不同層上的導電部分圍繞芯體結構8的對應部分而形成繞組10及12，其中在此視圖中，實線展示對應芯體結構8上方的繞組部分且虛線展示對應芯體結構8的下方的繞組部分。在不同的實施例中，可使用任意數目個激勵繞組10及感測繞組12。在此實例中，易受磁力影響的芯體結構8包含將對稱的芯體部分8a與8b雙側分隔的兩個縱向相對的間隙8g。其中不使用間隙8g、或可提供單一間隙、或兩個以上此類間隙8g可包含于芯體結構8中的其它設計是可能的。此外，在所有實施例中，芯體部分8a及8b可(但并非要求)是對稱的。而且，在不同的實施例中線圈繞組可具有許多不同的變種，其通常不應影響本專利技術的激勵電路方面，且可在不影響激勵電路的情況下將額外線圈包含在磁通門傳感器上。激勵電路20經由到激勵線圈10的相應第一端及第二端的連接件18a及18b將AC激勵信號18提供到激勵繞組10。感測電路14經由到感測線圈12的端的連接件16a及16b接收傳感器線圈信號16，且至少部分基于從感測繞組12接收的傳感器信號16提供至少一個輸出信號或值30 (例如在一個實例中為電壓信號)。在一種形式的操作中，激勵電路20將交變激勵電流波形“ie”提供到激勵繞組10以交替地通過相反極性或方向上的磁性飽和及去磁驅動芯體結構8，從而在感測線圈12中感應出電感測電流流動“is”。磁通門傳感器6經配置以用于感測大體上在圖1中的垂直方向上的外部磁場，其中感測電路14包含適當解調電路以提供代表接近傳感器6的外部磁場的量值的輸出信號或值30。特定來說，當芯體結構8暴露到外部磁場(例如在圖1中展示的定向上垂直向上)時，芯體結構8在與所述場對準時更容易飽和且在與所述外部場相反時較不易飽和。因此，所感應出的感測線圈電流“is”將與激勵電流異相，且差異將與外部磁場的強度相關。在一個可能實施方案中，感測(接口)電路14包含提供與沿著磁通門磁傳感器6的對應感測方向的經感測的磁場成比例的模擬輸出電壓信號30的積分器電路。此外，在某些實施例中通過來自激勵電路20的控制電路26的一或多個控制信號28使感測電路14與激勵電路20的操作同步。如圖1中展示，激勵電路20包含脈沖電流源22，脈沖電流源22具有連接到第一電力供應電壓節點VSS的上端子或第一端子，其中由來自控制電路26的電流控制信號CC操作電流源22以交替地以圖1中的向下方向提供來自第二端子或下端子的第一低電流電平(其可為零)及第二更高電流電平。其它實施例是可能的，其中脈沖電流源22以交替方式提供具有可(但并非要求)為50%的對應工作周期的兩種不同電流電平。脈沖電流源22可為任何適當的電路，通過所述電路(例如)使用適當的雙極及/或MOS晶體管提供可靠的可重復電流波形。而且，脈沖電流源22的某些實施例可在很大程度上不受第一供應節點VSS處提供的供應電壓的波動而操作。而且，激勵電路20包含橋接電路，所述橋接電路由包含上第一晶體管Q1及第二晶體管Q2的晶體管Q1到Q4形成，在此實例中上第一晶體管Q1及第二晶體管Q2為由來自控制電路26的對應柵極控制信號GC1及GC2操作的PM0S裝置。在此實施例中，由控制電路26在低電壓電平(例如在第二電力供應節點處或近第二電力供應節點，所述節點在圖1的實例中其為電路接地節點GND)下提供控制信號GC1及GC2以接通對應晶體管Q1及Q2，且以更高電平(例如在供應電壓電平VSS下或近供應電壓電平VSS)提供控制信號GC1及GC2以關斷晶體管Q1及Q2。橋接電路進一步提供第一及第二分支(例如圖1中的左垂直分支電路及右垂直分支電路)，其中個別分支包含耦合于電力供應節點VSS與電路接地GND之間的串聯連接的上晶體管及下晶體管。如圖1的實例中展示，激勵電路20的第一分支包含連接于VSS與GND之間且在經由連接件18a連接到傳感器激勵線圈10的第一端的節點處接合到彼此的第一晶體管Q1及下NM0S晶體管Q3。類似地，第二分支電路包含與對應下NM0S晶體管Q4串聯連接的PM0S晶體管Q2本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于驅動磁傳感器的激勵線圈的激勵電路，所述激勵電路包括：第一晶體管，其耦合于第一電力供應節點與所述激勵線圈的第一端之間；第二晶體管，其耦合于所述第一電力供應節點與所述激勵線圈的第二端之間；脈沖電流源，其具有連接到所述第一電力供應節點的第一端子及交替地提供第一電流電平及第二更高電流電平的第二端子；電流鏡電路，其包含：連接于所述脈沖電流源的所述第二端子與第二電力供應節點之間的輸入晶體管；連接于所述激勵線圈的所述第一端與所述第二電力供應節點之間的第三晶體管；以及連接于所述激勵線圈的所述第二端與所述第二電力供應節點之間的第四晶體管；以及控制電路，其操作以交替地使所述第三及第四晶體管中的一者與所述輸入晶體管耦合以鏡射來自所述脈沖電流源的所述第二電流電平以將周期性雙向激勵電流波形提供到所述激勵線圈。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：薇奧拉·謝弗，馬蒂因·弗里達斯·斯諾埃，米哈伊爾·瓦萊利葉維奇·伊萬諾夫，
申請(專利權)人：德州儀器公司，
類型：發明
國別省市：美國;US
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