开关型CMOS霍尔传感器的设计

魏榕山，杨善志

(福州大学 物理与信息工程学院，福建 福州 350116)

开关型CMOS霍尔传感器的设计

魏榕山，杨善志

(福州大学 物理与信息工程学院，福建 福州 350116)

利用CMOS工艺制作的霍尔传感器一般失调电压较大。为了抑制霍尔传感器的失调电压，文中提出一种正交耦合旋转电流技术，利用开关改变失调电压的极性，经过采样相加抑制霍尔元件的失调电压，同时利用相关双采样技术降低电路失调电压。采用Cadence工具对电路进行仿真验证，3.3 V的供电电压下,平均失调电压为550 μV。结果表明，电路有效降低了霍尔传感器的失调电压。

霍尔传感器；正交耦合；旋转电流；低失调

自1879年Edwin Hall 发现霍尔效应，霍尔元件就被广泛的用于磁场传感器，尤其是低频领域，例如高斯计，位移传感器，角度传感器等[1]。近些年，利用CMOS工艺制作的霍尔开关传感器芯片由于其体积小、功耗低、高稳定性等特点，被更多的应用于无刷电机和非接触式开关中[2]。然而利用CMOS工艺制作的霍尔传感器产生的霍尔电压信号非常微弱，一般在几百微伏到几毫伏。由于封装应力产生的压阻效应和不同材料之间的赛贝克效应都会使霍尔元件产生较大的失调电压;此外由于CMOS工艺的缺陷，霍尔元件不是理想对称匹配，这也将引入失调电压;同时CMOS电路会引入一系列噪声，如热噪声、闪烁噪声等[3-5]。这些失调和噪声可以达到几毫甚至几十毫伏，会将微弱的霍尔电压湮没，因此需要采取一些方法减小电路的失调和噪声。……