霍爾集成電路設(shè)計及其測試系統(tǒng)的研發(fā)

作為目前被廣泛使用的磁場傳感器之一的霍爾傳感器,在精密測量、工業(yè)自動化及家用電器,特別汽車電子等領(lǐng)域得到了出色的應(yīng)用。根據(jù)以上理論分析和參數(shù)設(shè)計，給出了新型電容式微慣性傳感器的整體結(jié)構(gòu)模型，并利用有限元軟件Ansys進(jìn)行。隨著IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,其對測試儀器的要求越來越高,即要保證芯片的參數(shù)準(zhǔn)確,又需要很,測試儀變得智能化。對霍爾傳感器作了一些研究,對一款開關(guān)型雙極霍爾傳感器作了設(shè)計與分析。針對此霍爾芯片開發(fā)了霍爾測試儀,能夠準(zhǔn)確測出霍爾器件的各項性能參數(shù)。本文章簡要概述了模擬集成電路的重要性及發(fā)展國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上引出了數(shù)?；旌霞傻幕魻杺鞲衅餍酒?對霍爾傳感器原理、應(yīng)用和未來發(fā)展?fàn)顩r作了詳細(xì)的描述。

深圳瑞泰威科技有限公司是國內(nèi)IC電子元器件的代理銷售企業(yè)，專業(yè)從事各類驅(qū)動IC、存儲IC、傳感器IC、觸摸IC銷售，品類齊全，具備上百個型號。接近傳感器的振動器振動及停振的變化被后級放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號，觸發(fā)驅(qū)動控制器件，因此達(dá)到接近傳感器的非接觸式之檢測的目的。與國內(nèi)外的東芝、恩智浦、安森美、全宇昕、上海晶準(zhǔn)等均穩(wěn)定合作，保證產(chǎn)品的品質(zhì)和穩(wěn)定供貨。自公司成立以來，飛速發(fā)展，產(chǎn)品已涵蓋了工控類IC、光通信類IC、無線通信IC、消費(fèi)類IC等行業(yè)。

IC傳感器

IC 傳感器可在-55°C至 150°C的溫度范圍內(nèi)工作 -- 精選的幾種IC傳感器工作溫度可高達(dá) 200°C。磁電式轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)簡單、成本低,但存在下述缺點(diǎn):一是其輸出信號的幅值隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。有各種類型的集成式IC傳感器，不過四種常見的集成式IC傳感器當(dāng)屬模擬輸出器件、數(shù)字接口器件、遠(yuǎn) 程溫度傳感器以及那些具有溫控器功能的集成式IC傳感器(溫度開關(guān))。模擬輸出器件(一般是電壓輸出，但有些也具有電流輸出)在其需要ADC來對輸出信號 進(jìn)行數(shù)字化處理時像無源解決方案。數(shù)字接口器件常使用兩線接口(I2C或PMBus)，并具有內(nèi)置的ADC。

除了也包括一個局部溫度傳感器外，遠(yuǎn)程溫度傳感器還具有一路或多路輸入以便監(jiān)測遠(yuǎn)程二極管溫度 -- 它們常被置于高度集成的數(shù)字IC(例如，處理器或現(xiàn)場可編程門陣列【FPGA】)中。當(dāng)達(dá)到溫度閾值時，溫控器可提供簡單的警報。

使用IC傳感器有許多好處，包括:功耗低;可提供小型封裝產(chǎn)品(有些尺寸小到0.8mm×0.8mm);還可在某些應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)低器件成本。磁電阻/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器作為一種新型的高靈敏度磁探測器，其探測精度目前已接近SQUID器件并已達(dá)到fT量級。此外，由于IC傳 感器在生產(chǎn)測試過程中都經(jīng)過校準(zhǔn)，因此沒有必要進(jìn)一步校準(zhǔn)。它們通常用于健身跟蹤應(yīng)用、可佩戴式產(chǎn)品、計算系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄器和汽車應(yīng)用。

多傳感器

1.關(guān)于檢測概率引起的傳感器更新順序問題。利用不同構(gòu)形的彈元件可測量各種物體的應(yīng)力、應(yīng)變、壓力、扭矩、加速度等機(jī)械量。在迭代形式的多傳感器PHD(Iterated corrector PHD,IC-PHD)濾波中,跟蹤結(jié)果的好壞主要取決于后一個更新傳感器的檢測概率。當(dāng)該傳感器的檢測概率較低時,極易造成整個多傳感器系統(tǒng)發(fā)生漏檢。為此,基于高斯混合實(shí)現(xiàn)的IC-PHD濾波,本文提出一種改進(jìn)的濾波算法。該算法與原始濾波算法的結(jié)構(gòu)類似,不同的是改進(jìn)算法中每個高斯分量對應(yīng)的檢測概率或漏檢概率是由多個傳感器的檢測概率和漏檢概率融合而成的。結(jié)果表明,改進(jìn)算法不僅降低檢測概率的影響,同時也弱化了傳感器順序的影響。

2.關(guān)于漏檢引起的目標(biāo)問題。2、直流三線式：直流三線式接近傳感器的輸出型有NPN和PNP兩種，70年代日本產(chǎn)品絕大多數(shù)是NPN輸出，西歐各國NPN、PNP兩種輸出型都有。在乘積多傳感器PHD(Product multi-sensor PHD,PM-PHD)濾波中,修正系數(shù)需要計算每一項均大于零的無窮項的和,計算不可行。為此,提出一種有限項近似方法。該方法在分析無窮項收斂性的基礎(chǔ)上,利用具有代表性的有限項的求和來近似。此外,一旦發(fā)生目標(biāo)漏檢,PM-PHD濾波則有可能估計出目標(biāo)。為此,基于高斯混合實(shí)現(xiàn)的PM-PHD濾波,本文提出一種高斯分量權(quán)重的重分配方法。結(jié)果表明,該方法能同時避免目標(biāo)和漏檢的發(fā)生,有效提高了濾波算法的性能。

3.關(guān)于量測信息利用不完全引起的目標(biāo)權(quán)重估計錯誤問題。接近傳感器是利用振動器發(fā)生的一個交變磁場，當(dāng)金屬目標(biāo)接近這磁場并達(dá)到感應(yīng)距離時，在金屬目標(biāo)內(nèi)發(fā)生渦流，因此導(dǎo)致振動衰減，以至接近傳感器的振動器停振。在計算由量測劃分產(chǎn)生的量測子集的權(quán)重時,由于IC-PHD濾波不能充分利用多個傳感器的量測信息,有時會出現(xiàn)權(quán)重過大或過小的現(xiàn)象。為此,本文提出一種雙向權(quán)重計算方法。該方法將量測子集的權(quán)重分為兩部分。一部分主要用于解決因漏檢造成的權(quán)重過低問題,另一部分主要用于解決因虛警造成的權(quán)重過高問題。結(jié)果表明,改進(jìn)方法能有效提高濾波算法的跟蹤精度和魯棒性。

3GMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器

磁電阻效應(yīng)是對于一些磁性材料，當(dāng)施加外磁場時，材料的電阻會發(fā)生變化的效應(yīng)。這種磁電阻效應(yīng)次由William Thomson 于1857 年在鐵樣品中發(fā)現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)的材料磁阻變化率很小，只有1%，此效應(yīng)即被稱為各向異性磁電阻(AMR)效應(yīng)。

1988 年，Grunberg 和Baibich 等人通過分子束外延的方法制備了Fe/Cr 多層膜，并在其中發(fā)現(xiàn)了磁阻變化率達(dá)到50%以上。用有源混頻器使本振需求僅為-10dBm,減小了系統(tǒng)對本振信號放大器的需求。這種巨大的磁電阻變化效應(yīng)被稱為巨磁電阻(GMR)效應(yīng)。GMR效應(yīng)來源于載流電子在不同的自旋狀態(tài)下與磁場的作用不同導(dǎo)致的電阻變化。GMR由鐵磁—非磁性金屬—鐵磁多層膜交疊組成。兩層鐵磁層的矯頑力不同。當(dāng)鐵磁層的磁矩互相平行時，載流子與自旋有關(guān)的散射，材料具有的電阻。而當(dāng)鐵磁層的磁矩為反平行時，載流子與自旋相關(guān)的散射強(qiáng)，材料的電阻。對于GMR效應(yīng)可以由Mott 提出的雙電流模型解釋。在非磁性層中，不同自旋的電子能帶相同，但是在鐵磁金屬中，不同自旋的能帶發(fā)生劈裂，導(dǎo)致在費(fèi)米能級處，自旋向上和向下的電子態(tài)密度不同。

在雙電流模型中，假設(shè)自旋向上和向下的電子沿層面流動對應(yīng)兩個互相獨(dú)立的導(dǎo)電通道，其中自旋向上的電子，其平均自由程遠(yuǎn)大于自旋向下的電子。下面將分別對GMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器的發(fā)展及本課題組在TMR/超導(dǎo)復(fù)合式磁傳感器制備、測試方面開展的工作進(jìn)行介紹。在鐵磁層磁矩反平行排列下，自旋向上和自旋向下的電子散射概率相同；而在平行排列下，自旋向上的電子散射要遠(yuǎn)小于自旋向下的電子，從而造成平行和反平行排列下電阻的差別。