CN107884726A - 一种用于输出磁场矢量长度的磁开关电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于输出磁场矢量长度的磁开关电路，涉及磁场强度检测电路领域，包括：单轴磁传感器模块，单轴磁传感器模块包括多个单轴磁传感器，每个单轴磁传感器分别用于输出一对应预设方向的第一预处理信号；专用集成电路模块，专用集成电路模块连接单轴磁传感器模块，用于接收每个第一预处理信号并进行矢量取模处理和矢量求模和处理，以得到磁矢量信号及相应的磁场矢量长度并输出。本发明的有益效果：此发明在专用集成电路模块测量各个方向上的磁场强度，在专用集成电路模块实现了矢量取模处理和矢量求模和处理，从而得到精确的磁矢量长度，减少了传统技术中磁传感器的设计难度，简化了磁传感器的工艺复杂度，有效提高成品良率。

Description

一种用于输出磁场矢量长度的磁开关电路

技术领域

本发明涉及磁场强度检测电路技术领域，尤其涉及一种用于输出磁场矢量长度的磁开关电路。

背景技术

2D/3D磁开关多使用单个磁头来实现磁场矢量输出，但容易受到磁传感器工艺影响。

例如，传统的2D/3D磁开关使用磁传感器进行矢量输出，然后使用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)对磁矢量长度进行标量处理以得到磁矢量大小(磁场矢量长度)并输出。其中，磁传感器部分和ASIC部分之间采用单通道输出的模式。此种2D/3D磁开关容易受到磁传感器工艺影响。导致输出精度不足，温漂过大等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于输出磁场矢量长度的磁开关电路。本发明采用如下技术方案：

一种用于输出磁场矢量长度的磁开关电路，所述磁开关电路包括：

单轴磁传感器模块，所述单轴磁传感器模块包括至少一个单轴磁传感器，每个所述单轴磁传感器分别用于输出一对应预设方向的第一预处理信号；

专用集成电路模块，所述专用集成电路模块连接所述单轴磁传感器模块，用于接收每个所述第一预处理信号进行矢量取模处理和矢量求模和处理，以得到磁矢量信号及相应的磁场矢量长度并输出。

优选的，所述专用集成电路模块包括：

通道切换单元，所述通道切换单元连接每个所述单轴磁传感器，用于根据预设规则在至少一个所述单轴磁传感器之间切换信号处理链路，以分别接收每个所述单轴磁传感器输出的所述第一预处理信号并输出；

第一低噪声放大器单元，所述第一低噪声放大器单元连接所述通道切换单元，用于接收每个所述第一预处理信号并分别进行信号放大处理，以得到相应的第二预处理信号并输出；

第一平方器单元，所述第一平方器单元连接所述第一低噪声放大器单元，用于接收每个所述第二预处理信号并对每个所述第二预处理信号分别进行所述矢量取模处理，以得到相应的第三预处理信号并输出；

第一积分器单元，所述第一积分器单元连接所述第一平方器单元，用于接收每个所述第二预处理信号并分别对每个所述第二预处理信号进行所述矢量求模和处理，以得到磁矢量信号及相应的磁矢量长度并输出。

优选的，所述单轴磁传感器模块和所述专用集成电路模块之间的信号处理链路采用单通道模式，所述磁开关电路输出的所述磁矢量信号为单轴磁矢量。

优选的，所述专用集成电路模块包括：

第二低噪声放大器单元，所述第二低噪声放大器单元分别连接每个所述单轴磁传感器，用于接收每个所述第一预处理信号并分别进行信号放大处理，以得到相应的第四预处理信号并输出；

第二平方器单元，所述第二平方器单元连接所述第二低噪声放大器单元，用于接收单元所述第四预处理信号并对每个所述第四预处理信号分别进行所述矢量取模处理，以得到相应的第五预处理信号并输出；

第二积分器单元，所述第二积分器单元连接所述第二平方器单元，用于接收每个所述第五预处理信号并对所有所述第五预处理信号进行所述矢量求模和处理，以得到所述磁矢量信号及相应的磁矢量长度并输出。

优选的，所述单轴磁传感器模块和所述专用集成电路模块之间的信号处理链路采用多通道模式，所述单轴磁传感器的数量为两个，所述磁开关电路输出的所述磁矢量信号为两轴磁矢量。

优选的，所述单轴磁传感器模块和所述专用集成电路模块之间的信号处理链路采用多通道模式，所述单轴磁传感器的数量为三个，所述磁开关电路输出的所述磁矢量信号为三轴磁矢量。

优选的，所述磁开关电路还包括：

比较器单元，所述比较器单元连接所述专用集成电路模块，用于根据一预设阈值对所述磁矢量长度进行比较处理，以判断所述磁矢量长度是否超过阈值。

优选的，所述磁开关电路还包括：

阈值输入单元，所述阈值输入单元连接所述专用集成电路模块，用于提供给用户输入所述预设阈值。

本发明的有益效果：此发明在专用集成电路模块测量各个方向上的磁场强度，在专用集成电路模块实现了矢量取模处理和矢量求模和处理，从而得到精确的磁矢量长度，减少了传统技术中磁传感器的设计难度，简化了磁传感器的工艺复杂度，有效提高成品良率。

附图说明

图1为本发明一种较佳的实施例中，用于输出磁场矢量长度的磁开关电路的结构示意图之一；

图2为本发明一种较佳的实施例中，用于输出磁场矢量长度的磁开关电路的结构示意图之二；

图3为本发明一种较佳的实施例中，用于输出磁场矢量长度的磁开关电路的结构示意图之三。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，下述技术方案，技术特征之间可以相互组合。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

如图1所示，一种用于输出磁场矢量长度的磁开关电路，其特征在于，上述磁开关电路包括：

单轴磁传感器模块1，上述单轴磁传感器模块1包括至少一个单轴磁传感器3，每个上述单轴磁传感器3分别用于输出一对应预设方向的第一预处理信号；

专用集成电路模块2，上述专用集成电路模块2连接上述单轴磁传感器模块1，用于接收每个上述第一预处理信号进行矢量取模处理和矢量求模和处理，以得到磁矢量信号及相应的磁场矢量长度并输出。

在本实施例中，在专用集成电路模块2(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)求解磁矢量长度代替在磁传感器部分求解磁矢量长度。

通过在专用集成电路部分测量各个方向上的磁场强度，并在专用集成电路部分实现了矢量取模处理和矢量求模和处理，从而得到精确的磁矢量长度。这种实现方式减少了传统技术中磁传感器的设计难度，简化了磁传感器的工艺复杂度，有效提高成品良率。

如图2所示，较佳的实施例中，当采用单通道模式时，上述专用集成电路模块2包括：

通道切换单元4，上述通道切换单元4连接每个上述单轴磁传感器3，用于根据预设规则在多个上述单轴磁传感器3之间切换信号处理链路，以分别接收每个上述单轴磁传感器3输出的上述第一预处理信号并输出；

第一低噪声放大器单元5，上述第一低噪声放大器单元5连接上述通道切换单元4，用于接收每个上述第一预处理信号并分别进行信号放大处理，以得到相应的第二预处理信号并输出；

第一平方器单元6，上述第一平方器单元6连接上述第一低噪声放大器单元5，用于接收每个上述第二预处理信号并对每个上述第二预处理信号分别进行上述矢量取模处理，以得到相应的第三预处理信号并输出；

第一积分器单元7，上述第一积分器单元7连接上述第一平方器单元6，用于接收每个上述第二预处理信号并分别对每个上述第二预处理信号进行上述矢量求模和处理，以得到磁矢量信号及相应的磁矢量长度并输出。

较佳的实施例中，上述单轴磁传感器模块1和上述专用集成电路模块2之间的信号处理链路采用单通道模式，上述磁开关电路输出的上述磁矢量信号为单轴磁矢量。

在本实施例中，当通道切换单元4将信号处理链路切换到任意一个单轴磁传感器3时，该单轴磁传感器3输出第一预处理信号，第一低噪声放大器单元5进行信号放大处理以放大微弱的单轴磁传感器3输出信号得到第二预处理信号，第一平方器单元6对第二预处理信号对应的单个矢量进行矢量取模处理得到第三预处理信号，第一积分器单元7进行矢量求模和处理得到磁矢量信号及相应的磁矢量长度，第一积分器单元7可以对磁矢量信号及相应的磁矢量长度进行存储和输出，此时，针对该单个单轴磁传感器3的处理完成，通道切换单元4切换到下一个单轴磁传感器3并重复上述步骤。其中，通过第一低噪声放大器单元5、第一平方器单元6能够使整个电路的失调电压和低频噪声都得到有效的抑制，提高第一平方器单元6的线性度。

如图3所示，较佳的实施例中，当采用多通道模式时，上述专用集成电路模块2包括：

第二低噪声放大器单元8，上述第二低噪声放大器单元8分别连接每个上述单轴磁传感器3，用于接收每个上述第一预处理信号并分别进行信号放大处理，以得到相应的第四预处理信号并输出；

第二平方器单元9，上述第二平方器单元9连接上述第二低噪声放大器单元8，用于接收单元上述第四预处理信号并对每个上述第四预处理信号分别进行上述矢量取模处理，以得到相应的第五预处理信号并输出；

第二积分器单元10，上述第二积分器单元10连接上述第二平方器单元9，用于接收每个上述第五预处理信号并对所有上述第五预处理信号进行上述矢量求模和处理，以得到上述磁矢量信号及相应的磁矢量长度并输出。

较佳的实施例中，上述单轴磁传感器模块1和上述专用集成电路模块2之间的信号处理链路采用多通道模式，上述单轴磁传感器3的数量为两个，上述磁开关电路输出的上述磁矢量信号为两轴磁矢量。

较佳的实施例中，上述单轴磁传感器模块1和上述专用集成电路模块2之间的信号处理链路采用多通道模式，上述单轴磁传感器3的数量为三个，上述磁开关电路输出的上述磁矢量信号为三轴磁矢量。

在本实施例中，每个单轴磁传感器3分别输出第一预处理信号，第一低噪声放大器单元5可以按照预设顺序依次对所有第一预处理信号分别进行信号放大处理(例如，第一时间段处理第一个传输过来的第一预设信号，第二时间段处理第二个传输过来的第一预设信号，以此类推)以放大微弱的单轴磁传感器3输出信号得到第四预处理信号，第一平方器单元6可以按照预设顺序依次对所有第四预处理信号对应的单个矢量分别进行矢量取模处理(例如，第一时间段处理第一个传输过来的第四预处理信号，第二时间段处理第二个传输过来的第四预处理信号，以此类推)得到第五预处理信号，第二积分器单元10对所有第五预处理信号同时进行矢量求模和处理得到磁矢量信号及相应的磁矢量长度，即通过多通道求和得到磁矢量长度。多通道模式下，磁开关电路同时对多个单轴磁传感器3输出进行处理

如果有一个单轴磁传感器3则输出单轴磁矢量信号，如果有两个单轴磁传感器3则输出两轴磁矢量信号，如果有三个单轴磁传感器3则输出三轴磁矢量信号，因此，磁开关电路属于通用电路，能够用于处理一维，二维，三维多个单轴磁传感器3的输出信号。鉴于描述物理空间只需是x轴、y轴及z轴即可，因此，通常情况下，单轴磁传感器3的数量最多采用三个，当然也可以根据实际需要进行增减。其中，通过第二低噪声放大器单元8、第二平方器单元9能够使整个电路的失调电压和低频噪声都得到有效的抑制，提高第一平方器单元6的线性度。

较佳的实施例中，上述磁开关电路还包括：

比较器单元(图中未示出)，上述比较器单元连接上述专用集成电路模块2，用于根据一预设阈值对上述磁矢量长度进行比较处理，以判断上述磁矢量长度是否超过阈值。

在本实施例中，不管是采用单通道模式还是多通道模式，都可以在第一积分器单元7和第二积分器单元10后面添加一比较器单元，通过在磁开关电路中引入额外的阈值矢量，实现磁矢量信号的阈值判断。

较佳的实施例中，所述磁开关电路还包括：

阈值输入单元(图中未示出)，上述阈值输入单元连接上述专用集成电路模块2，用于提供给用户输入所述预设阈值。

在本实施例中，阈值输入单元可以像单轴磁传感器3一样加在第一低噪声放大器单元5或第二低噪声放大器单元8上，也可以加在第一平方器单元6或第一平方器单元9上。

通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (8)

1.一种用于输出磁场矢量长度的磁开关电路，其特征在于，所述磁开关电路包括：

单轴磁传感器模块，所述单轴磁传感器模块包括至少一个单轴磁传感器，每个所述单轴磁传感器分别用于输出一对应预设方向的第一预处理信号；

专用集成电路模块，所述专用集成电路模块连接所述单轴磁传感器模块，用于接收每个所述第一预处理信号进行矢量取模处理和矢量求模和处理，以得到磁矢量信号及相应的磁场矢量长度并输出。

2.根据权利要求1所述的磁开关电路，其特征在于，所述专用集成电路模块包括：

通道切换单元，所述通道切换单元连接每个所述单轴磁传感器，用于根据预设规则在至少一个所述单轴磁传感器之间切换信号处理链路，以分别接收每个所述单轴磁传感器输出的所述第一预处理信号并输出；

第一低噪声放大器单元，所述第一低噪声放大器单元连接所述通道切换单元，用于接收每个所述第一预处理信号并分别进行信号放大处理，以得到相应的第二预处理信号并输出；

第一平方器单元，所述第一平方器单元连接所述第一低噪声放大器单元，用于接收每个所述第二预处理信号并对每个所述第二预处理信号分别进行所述矢量取模处理，以得到相应的第三预处理信号并输出；

第一积分器单元，所述第一积分器单元连接所述第一平方器单元，用于接收每个所述第二预处理信号并分别对每个所述第二预处理信号进行所述矢量求模和处理，以得到磁矢量信号及相应的磁矢量长度并输出。

3.根据权利要求2所述的磁开关电路，其特征在于，所述单轴磁传感器模块和所述专用集成电路模块之间的信号处理链路采用单通道模式，所述磁开关电路输出的所述磁矢量信号为单轴磁矢量。

4.根据权利要求1所述的磁开关电路，其特征在于，所述专用集成电路模块包括：

第二低噪声放大器单元，所述第二低噪声放大器单元分别连接每个所述单轴磁传感器，用于接收每个所述第一预处理信号并分别进行信号放大处理，以得到相应的第四预处理信号并输出；

第二平方器单元，所述第二平方器单元连接所述第二低噪声放大器单元，用于接收单元所述第四预处理信号并对每个所述第四预处理信号分别进行所述矢量取模处理，以得到相应的第五预处理信号并输出；

第二积分器单元，所述第二积分器单元连接所述第二平方器单元，用于接收每个所述第五预处理信号并对所有所述第五预处理信号进行所述矢量求模和处理，以得到所述磁矢量信号及相应的磁矢量长度并输出。

5.根据权利要求4所述的磁开关电路，其特征在于，所述单轴磁传感器模块和所述专用集成电路模块之间的信号处理链路采用多通道模式，所述单轴磁传感器的数量为两个，所述磁开关电路输出的所述磁矢量信号为两轴磁矢量。

6.根据权利要求4所述的磁开关电路，其特征在于，所述单轴磁传感器模块和所述专用集成电路模块之间的信号处理链路采用多通道模式，所述单轴磁传感器的数量为三个，所述磁开关电路输出的所述磁矢量信号为三轴磁矢量。

7.根据权利要求1所述的磁开关电路，其特征在于，所述磁开关电路还包括：

比较器单元，所述比较器单元连接所述专用集成电路模块，用于根据一预设阈值对所述磁矢量长度进行比较处理，以判断所述磁矢量长度是否超过阈值。

8.根据权利要求7所述的磁开关电路，其特征在于，所述磁开关电路还包括：

阈值输入单元，所述阈值输入单元连接所述专用集成电路模块，用于提供给用户输入所述预设阈值。