霍尔电路及霍尔传感器
阅读说明：本技术 霍尔电路及霍尔传感器 (Hall circuit and Hall sensor ) 是由 陈海飞 许永志 余鑫 马俊 于 2020-11-27 设计创作，主要内容包括：本发明适用于传感器技术领域,提供了一种霍尔电路及霍尔传感器,霍尔电路包括：霍尔信号采集模块、基准信号产生模块、差分放大模块、第一连接线及第二连接线；霍尔信号采集模块,输入端用于与霍尔元件连接,输出端与第一连接线的第一端连接,正极供电端与第一正电源端连接,负极供电端与第一零电平端连接；基准信号产生模块,输入端与第一正电源端连接,输出端与第二连接线的第一端连接,接地端与第一零电平端连接；差分放大模块,第一输入端与第一连接线的第二端连接,第二输入端与第二连接线的第二端连接,输出端用于输出霍尔检测信号。本发明中霍尔信号采集模块及基准信号产生模块均由单电源供电,电路结构简单,成本低。(The invention is suitable for the technical field of sensors, and provides a Hall circuit and a Hall sensor, wherein the Hall circuit comprises: the device comprises a Hall signal acquisition module, a reference signal generation module, a differential amplification module, a first connecting wire and a second connecting wire; the input end of the Hall signal acquisition module is connected with the Hall element, the output end of the Hall signal acquisition module is connected with the first end of the first connecting wire, the positive power supply end of the Hall signal acquisition module is connected with the first positive power supply end, and the negative power supply end of the Hall signal acquisition module is connected with the first zero level end; the input end of the reference signal generating module is connected with the first positive power supply end, the output end of the reference signal generating module is connected with the first end of the second connecting wire, and the grounding end of the reference signal generating module is connected with the first zero level end; and the first input end of the differential amplification module is connected with the second end of the first connecting wire, the second input end of the differential amplification module is connected with the second end of the second connecting wire, and the output end of the differential amplification module is used for outputting a Hall detection signal. The Hall signal acquisition module and the reference signal generation module are both powered by a single power supply, and the circuit has a simple structure and low cost.)
技术领域
本发明属于传感器技术领域，尤其涉及一种霍尔电路及霍尔传感器。
背景技术
霍尔传感器是一种基于霍尔效应的磁传感器，通过霍尔元件将磁场信号转换为霍尔电压信号并经过处理放大后得到可读电压值。霍尔传感器由于体积小、成本低、稳定性高等优点，被广泛应用于汽车、工业及消费电子等领域。随着霍尔传感器的应用要求日益的提高，人们对于霍尔传感器的抗干扰能力要求越来越高。
现有技术中，霍尔信号采集模块通常采用正负电源供电，霍尔传感器由霍尔信号采集模块采集得到的霍尔电压信号与参考零电平经过差分放大后发送给DSP(DigitalSignal Processing，数字信号处理器)芯片处理，进而得到霍尔检测信号。由于霍尔信号采集模块需由正负电源供电，导致电路复杂、成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种霍尔电路及霍尔传感器，以解决现有技术中霍尔信号采集模块需由正负电源供电，从而导致电路结构复杂，成本高的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种霍尔电路，包括：霍尔信号采集模块、基准信号产生模块、差分放大模块、第一连接线及第二连接线；
霍尔信号采集模块，输入端用于与霍尔元件连接，输出端与第一连接线的第一端连接，正极供电端与第一正电源端连接，负极供电端与第一零电平端连接；
基准信号产生模块，输入端与第一正电源端连接，输出端与第二连接线的第一端连接，接地端与第一零电平端连接；
差分放大模块，第一输入端与第一连接线的第二端连接，第二输入端与第二连接线的第二端连接，输出端用于输出霍尔检测信号。
可选的，霍尔电路还包括：第一电阻及第二电阻；
第一电阻，第一端与霍尔信号采集模块的输出端连接，第二端与第一连接线的第一端连接；
第二电阻，第一端与基准信号产生模块的输出端连接，第二端与第二连接线的第一端连接。
可选的，霍尔电路还包括：第三电阻及第一电容；
第三电阻，第一端与基准信号产生模块的输出端连接，第二端分别与第一电容的第一端及第二电阻的第一端连接；
第一电容的第二端与第一零电平端连接。
可选的，霍尔电路还包括：第四电阻；
第四电阻，第一端与霍尔信号采集模块的输出端连接，第二端与第一电阻的第一端连接。
可选的，霍尔电路还包括：第二电容；
第二电容，第一端分别与第一电阻的第一端及第四电阻的第二端连接，第二端与第一零电平端连接。
可选的，第一连接线和第二连接线在印刷电路板上并排走线。
可选的，霍尔信号采集模块包括：第三电容；
第三电容，第一端与霍尔信号采集模块的正极供电端连接，第一端还用于与霍尔元件的供电端连接，第二端与霍尔信号采集模块的负极供电端连接；霍尔信号采集模块的输入端及霍尔信号采集模块的输出端均用于与霍尔元件的信号输出端连接。
可选的，基准信号产生模块包括：第一比较器、第五电阻、第六电阻及第四电容；
第一比较器，第一输入端分别与第一比较器的输出端及基准信号产生模块的输出端连接，第二输入端分别与第五电阻的第一端、第六电阻的第一端及第四电容的第一端连接；
第五电阻的第二端与基准信号产生模块的输入端连接；第六电阻的第二端及第四电容的第二端均与基准信号产生模块的接地端连接。
可选的，差分放大模块包括：第二比较器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第五电容、第六电容及第七电容；
第二比较器，第一输入端分别与第一二极管的阳极、第二二极管的阴极、第五电容的第一端、第六电容的第一端、第七电阻的第一端及第八电阻的第一端连接，第二输入端分别与第三二极管的阳极、第四二极管的阴极、第五电容的第二端、第七电容的第一端、第九电阻的第一端及第十电阻的第一端连接，输出端分别与第六电容的第二端、第八电阻的第二端及差分放大模块的输出端连接；
第一二极管的阴极及第三二极管的阴极均与第二正电源端连接，第二二极管的阳极与第四二极管的阳极均与第二负电源端连接；
第七电阻的第二端与差分放大模块的第二输入端连接，第九电阻的第二端与差分放大模块的第一输入端连接；
第十电阻的第二端及第七电容的第二端均与第二零电平端连接。
本发明实施例的第二方面提供了一种霍尔传感器，包括：霍尔元件及本发明实施例第一方面提供的霍尔电路。
本发明实施例提供了一种霍尔电路，包括：霍尔信号采集模块、基准信号产生模块、差分放大模块、第一连接线及第二连接线；霍尔信号采集模块，输入端用于与霍尔元件连接，输出端与第一连接线的第一端连接，正极供电端与第一正电源端连接，负极供电端与第一零电平端连接；基准信号产生模块，输入端与第一正电源端连接，输出端与第二连接线的第一端连接，接地端与第一零电平端连接；差分放大模块，第一输入端与第一连接线的第二端连接，第二输入端与第二连接线的第二端连接，输出端用于输出霍尔检测信号。本发明实施例中霍尔信号采集模块及基准信号产生模块均由单电源供电，电路结构简单，成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种霍尔电路的电路结构示意图；
图2是本发明实施例提供的第二种霍尔电路的电路结构示意图；
图3是本发明实施例提供的第三种霍尔电路的电路结构示意图；
图4是本发明实施例提供的第四种霍尔电路的电路结构示意图；
图5是本发明实施例提供的第五种霍尔电路的电路结构示意图；
图6是本发明实施例提供的霍尔信号采集模块的电路原理图；
图7是本发明实施例提供的基准信号产生模块的电路原理图；
图8是本发明实施例提供的差分放大模块的电路原理图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参考图1，本发明实施例的第一方面提供了一种霍尔电路，包括：霍尔信号采集模块11、基准信号产生模块12、差分放大模块13、第一连接线Lin1及第二连接线Lin2；
霍尔信号采集模块11，输入端用于与霍尔元件U3连接，输出端与第一连接线Lin1的第一端连接，正极供电端与第一正电源端+5VD1连接，负极供电端与第一零电平端0VD连接；
基准信号产生模块12，输入端与第一正电源端+5VD1连接，输出端与第二连接线Lin2的第一端连接，接地端与第一零电平端0VD连接；
差分放大模块13，第一输入端与第一连接线Lin1的第二端连接，第二输入端与第二连接线Lin2的第二端连接，输出端用于输出霍尔检测信号。
本发明实施例中霍尔信号采集模块11由单电源供电，同时设置基准信号产生模块12也由单电平供电。由于二者均采用单电源供电，电路结构简单，大大降低了电路成本。
一些实施例中，参考图2，霍尔电路还包括：第一电阻R1及第二电阻R2；
第一电阻R1，第一端与霍尔信号采集模块11的输出端连接，第二端与第一连接线Lin1的第一端连接；
第二电阻R2，第一端与基准信号产生模块12的输出端连接，第二端与第二连接线Lin2的第一端连接。
本发明实施例在第一连接线Lin1前端和第二连接线Lin2前端分别设置一个小电阻，用于抑制干扰信号。同时由于第一连接线Lin1和第二连接线Lin2的阻值可能不同，压降也不同，因此第一连接线Lin1和第二连接线Lin2的阻值差异会为霍尔电压信号和基准电压信号引入干扰。分别在两个连接线的前端设置一个电阻匹配连接线的阻值，使得两边压降相同，抑制因第一连接线Lin1和第二连接线Lin2阻值差异引入的干扰，提高了电路的准确性和灵敏度。
一些实施例中，第一电阻R1与第二电阻R2的阻值可以相同。
由于一般连接线的阻值较小，电阻的阻值相对较大，相对于第一电阻R1和第二电阻R2的阻值，连接线的阻值可忽略不计，因此将第一电阻R1与第二电阻R2的阻值设置为相同，以使得两边阻值近似相同，抑制因第一连接线Lin1和第二连接线Lin2阻值差异引入的干扰。
一些实施例中，参考图3，霍尔电路还包括：第三电阻R3及第一电容C1；
第三电阻R3，第一端与基准信号产生模块12的输出端连接，第二端分别与第一电容C1的第一端及第二电阻R2的第一端连接；
第一电容C1的第二端与第一零电平端0VD连接。
本发明实施例还可以在第二电阻R2的前端设置电容滤波，用于抑制干扰。由于霍尔元件一般内部设置有电容，因此仅需在基准信号产生模块12的输出端设置电容即可。
一些实施例中，参考图4，霍尔电路还包括：第四电阻R4；
第四电阻R4，第一端与霍尔信号采集模块11的输出端连接，第二端与第一电阻R1的第一端连接。
为方便匹配，对应第三电阻R3在第一电阻R1的前端设置第四电阻R4。
一些实施例中，第一电阻R1与第二电阻R2的阻值可以相同，第三电阻R3的阻值与第四电阻R4的阻值可以相同。
一些实施例中，参考图5，霍尔电路还包括：第二电容C2；
第二电容C2，第一端分别与第一电阻R1的第一端及第四电阻R4的第二端连接，第二端与第一零电平端0VD连接。
第二电容C2用于滤波。
一些实施例中，第一连接线Lin1和第二连接线Lin2在印刷电路板上并排走线。
第一连接线Lin1和第二连接线Lin2并排走线，受到的干扰相同，信号进入差分放大模块13后相互抵消，提高了电路的抗干扰能力。
一些实施例中，参考图6，霍尔信号采集模块11包括：第三电容C3；
第三电容C3，第一端与霍尔信号采集模块11的正极供电端连接，第一端还用于与霍尔元件U3的供电端连接，第二端与霍尔信号采集模块11的负极供电端连接；
霍尔信号采集模块11的输入端及霍尔信号采集模块11的输出端均用于与霍尔元件U3的信号输出端连接。
一些实施例中，参考图7，基准信号产生模块12包括：第一比较器U1、第五电阻R5、第六电阻R6及第四电容C4；
第一比较器U1，第一输入端分别与第一比较器U1的输出端及基准信号产生模块12的输出端连接，第二输入端分别与第五电阻R5的第一端、第六电阻R6的第一端及第四电容C4的第一端连接；
第五电阻R5的第二端与基准信号产生模块12的输入端；第六电阻R6的第二端及第四电容C4的第二端均与基准信号产生模块12的接地端连接。
一些实施例中，第五电阻R5和第六电阻R6可以相同，从而基准信号产生模块12的输出端的电压稳定为第一正电源端+5VD1电压的一半，
一些实施例中，参考图8，差分放大模块13包括：第二比较器U2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第五电容C5、第六电容C6及第七电容C7；
第二比较器U2，第一输入端分别与第一二极管D1的阳极、第二二极管D2的阴极、第五电容C5的第一端、第六电容C6的第一端、第七电阻R7的第一端及第八电阻R8的第一端连接，第二输入端分别与第三二极管D3的阳极、第四二极管D4的阴极、第五电容C5的第二端、第七电容C7的第一端、第九电阻R9的第一端及第十电阻R10的第一端连接，输出端分别与第六电容C6的第二端、第八电阻R8的第二端及差分放大模块13的输出端连接；
第一二极管D1的阴极及第三二极管D3的阴极均与第二正电源端+15VA连接，第二二极管D2的阳极与第四二极管D4的阳极均与第二负电源端-15VA连接；
第七电阻R7的第二端与差分放大模块13的第二输入端连接，第九电阻R9的第二端与差分放大模块13的第一输入端连接；
第十电阻R10的第二端及第七电容C7的第二端均与第二零电平端0V连接。
当第二比较器U2的第一输入端的电压大于第一正电源端+5VD1的电压时，第一二极管D1导通，将第二比较器U2的第一输入端的电压稳定在第二正电源端+15VA的电压；当第二比较器U2的第一输入端的电压小于第二负电源端-15VA的电压时，第二二极管D2导通，将第二比较器U2的第一输入端的电压稳定在第二负电源端-15VA的电压；第三二极管D3级第四二极管D4作用原理同上，以抑制大的尖峰电压，防止第二比较器U2被损坏。
一些实施例中，第一正电源端+5VD1的电压可以为+5V，第二正电源端+15VA的电压可以为+15V，第二负电源端-15VA的电压为-15V。
对应于上述任一种霍尔电路，本发明实施例还提供了一种霍尔传感器，包括：霍尔元件U3及上述发明实施例提供的任一种霍尔电路。
本发明实施例提供的霍尔传感器具有上述任一种实施例提供的霍尔电路的优点，在此不再赘述。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
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