本發(fā)明屬于傳感器測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種傳感器噪聲測(cè)試方法，尤其涉及一種開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器噪聲的測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器，在汽車(chē)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，包括動(dòng)力、車(chē)身控制、牽引力控制以及防抱死制動(dòng)系統(tǒng)等。為了滿(mǎn)足不同系統(tǒng)的需要，霍爾傳感器分為線(xiàn)型霍爾傳感器和開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器兩種。噪聲性能作為霍爾傳感器的一項(xiàng)重要指標(biāo)，對(duì)霍爾傳感器，尤其是高采樣率高精度開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器的設(shè)計(jì)起到至關(guān)重要的作用。噪聲在開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器中的具體表現(xiàn)就是導(dǎo)致傳感器的翻轉(zhuǎn)閾值發(fā)生隨機(jī)變化。

圖1所示是一個(gè)理想的雙極型開(kāi)關(guān)霍爾傳感器的輸入輸出特性：橫坐標(biāo)Bin為輸入磁場(chǎng)強(qiáng)度，縱坐標(biāo)HALL_OUT為輸出電平(“0”表示低電平，“1”表示高電平)?？梢钥闯霎?dāng)Bin>BOP時(shí)，傳感器的輸出由高變低；當(dāng)Bin<BRP是，傳感器的輸出由低變高；BHYS＝BOP-BRP定義為開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器的遲滯窗口。當(dāng)有噪聲疊加進(jìn)來(lái)以后，開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器的輸入輸出特性發(fā)生變化，如圖2所示：傳感器的翻轉(zhuǎn)閾值(BOP/BRP)會(huì)隨機(jī)的波動(dòng)，隨機(jī)波動(dòng)的大小受噪聲大小以及觀測(cè)時(shí)間的長(zhǎng)度的影響。

在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器的常規(guī)測(cè)試方法如圖3所示：將傳感器放置于一維磁場(chǎng)環(huán)境中，并用穩(wěn)壓源對(duì)其供電，用萬(wàn)用表檢測(cè)傳感器的輸出；如果輸出為“0”，則不斷減小磁場(chǎng)強(qiáng)度直到其翻轉(zhuǎn)為“1”，記錄此時(shí)對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為BRP；如果輸出為“1”，則不斷增大磁場(chǎng)強(qiáng)度直到其翻轉(zhuǎn)為“0”，記錄此時(shí)對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為BOP。這種測(cè)試方法，由于磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化速度太慢，往往只能測(cè)到BOP和BRP的下限(圖2中的BOPB和BRPB)。而開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器工作在兩種不同的狀態(tài)：當(dāng)測(cè)試完BOP(或者BRP)后，霍爾傳感器會(huì)切換到另外一個(gè)狀態(tài)，因而要想測(cè)試BOP和BRP的上限(圖2中的BOPT和BRPT)就需要產(chǎn)生一個(gè)高頻的交變磁場(chǎng)。

然而，很遺憾的是，目前大多數(shù)的磁場(chǎng)發(fā)生器都無(wú)法產(chǎn)生高頻的交變磁場(chǎng)，因而測(cè)試開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器BOP/BRP的噪聲性能也變得異常困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器噪聲的測(cè)試方法，可精確測(cè)試開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器BOP/BRP的噪聲性能。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器噪聲的測(cè)試方法，該測(cè)試方法是通過(guò)觀察傳感器的上電過(guò)程，間接測(cè)出傳感器的噪聲性能：將開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器放置于磁場(chǎng)發(fā)生器中；用信號(hào)發(fā)生器輸出的方波信號(hào)對(duì)傳感器供電，方波信號(hào)的幅度為0到VDD，VDD是傳感器芯片的工作電壓，周期為2*(Tpu+N*Ts),Tpu為傳感器芯片的上電時(shí)間，Ts為傳感器芯片的采樣周期，N取5到10之間的整數(shù)，占空比為50％；用示波器檢測(cè)傳感器的輸出，示波器設(shè)置為上升沿觸發(fā)，觸發(fā)源為信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的方波，余暉時(shí)間設(shè)置為無(wú)窮大；

如果傳感器芯片的上電初態(tài)為“1”，則從Bin＝0開(kāi)始逐步增大磁場(chǎng)強(qiáng)度，每設(shè)置一次磁場(chǎng)強(qiáng)度Bin，都需要手動(dòng)清除一次示波器余暉；

當(dāng)0<＝Bin<BOPB，傳感器的第一輸出波形VOUT_1近似等于信號(hào)發(fā)生器的輸出波形，在信號(hào)發(fā)生器輸出高電平時(shí)，傳感器的輸出也一直為高電平，不會(huì)出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)情況；

當(dāng)Bin>BOPB,在信號(hào)發(fā)生器輸出高電平時(shí)，傳感器的輸出波形VOUT_2會(huì)以較低的概率出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的情況；

當(dāng)BOPB<Bin<BOPT，隨著B(niǎo)in的不斷增加，在信號(hào)發(fā)生器輸出高電平時(shí)，傳感器輸出翻轉(zhuǎn)的概率也越來(lái)越高，同時(shí)翻轉(zhuǎn)的時(shí)間點(diǎn)也越來(lái)越向前移；

當(dāng)Bin>BOPT，在信號(hào)發(fā)生器輸出高電平時(shí)，傳感器將會(huì)在上電后的第一個(gè)采樣點(diǎn)發(fā)生翻轉(zhuǎn)；

根據(jù)前面的觀測(cè)結(jié)果，VOUT_1與VOUT_2的臨界值對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度就是BOPB，VOUT_4與VOUT_5的臨界值對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度就是BOPT；同理，如果傳感器芯片的上電初態(tài)為“0”，則從Bin＝0開(kāi)始逐步減小磁場(chǎng)強(qiáng)度，便確定BRP的下限BRPB和上限BRPT；

其中，VOUT_1為0<＝Bin<BOPB時(shí)傳感器的輸出波形；VOUT_2為Bin稍微大于BOPB時(shí)傳感器的輸出波形；VOUT_3表示Bin不斷增加導(dǎo)致的傳感器輸出波形翻轉(zhuǎn)的概率變大，VOUT_4表示Bin進(jìn)一步增加導(dǎo)致的傳感器輸出波形翻轉(zhuǎn)的時(shí)間點(diǎn)向前移；VOUT_5為Bin>BOPT時(shí)傳感器的輸出波形。

一種開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器噪聲的測(cè)試方法，通過(guò)觀察傳感器的上電過(guò)程，間接測(cè)出傳感器的噪聲性能；

將開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器放置于磁場(chǎng)發(fā)生器中；用信號(hào)發(fā)生器輸出的方波信號(hào)對(duì)傳感器供電，方波信號(hào)的幅度為0到VDD，VDD是傳感器芯片的工作電壓，周期為2*(Tpu+N*Ts),Tpu為傳感器芯片的上電時(shí)間，Ts為傳感器芯片的采樣周期，N取5到10之間的整數(shù)，占空比為50％；

用示波器檢測(cè)傳感器的輸出，示波器設(shè)置為上升沿觸發(fā)，觸發(fā)源為信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的方波，余暉時(shí)間設(shè)置為無(wú)窮大。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，如果傳感器芯片的上電初態(tài)為“1”，則從Bin＝0開(kāi)始逐步增大磁場(chǎng)強(qiáng)度；如果傳感器芯片的上電初態(tài)為“0”，則從Bin＝0開(kāi)始逐步減小磁場(chǎng)強(qiáng)度；每設(shè)置一次磁場(chǎng)強(qiáng)度Bin，都需要手動(dòng)清除一次示波器余暉。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，當(dāng)0<＝Bin<BOPB，傳感器的第一輸出波形VOUT_1近似等于信號(hào)發(fā)生器的輸出波形，在信號(hào)發(fā)生器輸出高電平時(shí)，傳感器的輸出也一直為高電平，不會(huì)出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)情況；

當(dāng)Bin>BOPB,在信號(hào)發(fā)生器輸出高電平時(shí)，傳感器的輸出波形VOUT_2會(huì)以較低的概率出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的情況；

當(dāng)BOPB<Bin<BOPT，隨著B(niǎo)in的不斷增加，在信號(hào)發(fā)生器輸出高電平時(shí)，傳感器輸出翻轉(zhuǎn)的概率也越來(lái)越高，同時(shí)翻轉(zhuǎn)的時(shí)間點(diǎn)也越來(lái)越向前移；

當(dāng)Bin>BOPT，在信號(hào)發(fā)生器輸出高電平時(shí)，傳感器將會(huì)在上電后的第一個(gè)采樣點(diǎn)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，根據(jù)上述觀測(cè)結(jié)果，VOUT_1與VOUT_2的臨界值對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度就是BOPB，VOUT_4與VOUT_5的臨界值對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度就是BOPT；同理，如果傳感器芯片的上電初態(tài)為“0”，則從Bin＝0開(kāi)始逐步減小磁場(chǎng)強(qiáng)度，便確定BRP的下限BRPB和上限BRPT；

其中，VOUT_1為0<＝Bin<BOPB時(shí)傳感器的輸出波形；VOUT_2為Bin稍微大于BOPB時(shí)傳感器的輸出波形；VOUT_3表示Bin不斷增加導(dǎo)致的傳感器輸出波形翻轉(zhuǎn)的概率變大，VOUT_4表示Bin進(jìn)一步增加導(dǎo)致的傳感器輸出波形翻轉(zhuǎn)的時(shí)間點(diǎn)向前移；VOUT_5為Bin>BOPT時(shí)傳感器的輸出波形。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提出的開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器噪聲的測(cè)試方法，在已知芯片上電初態(tài)的前提下，利用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生高頻供電電壓源，通過(guò)觀察傳感器上電過(guò)程的統(tǒng)計(jì)特性得到BOP/BRP的上限和下限，從而得出開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器的噪聲特性。這個(gè)做法的好處是利用信號(hào)發(fā)生器的高頻特性，取代磁場(chǎng)發(fā)生器的低頻特點(diǎn)，完成開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器的噪聲測(cè)試，不用增加額外的設(shè)備和費(fèi)用。

附圖說(shuō)明

圖1為理想的雙極型開(kāi)關(guān)霍爾傳感器的輸入輸出特性。

圖2為受噪聲影響的雙極型開(kāi)關(guān)霍爾傳感器的輸入輸出特性。

圖3為開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器的常規(guī)測(cè)試原理圖。

圖4為開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器噪聲性能的新型測(cè)試原理圖。

圖5為開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器上電過(guò)程中輸出電壓隨著B(niǎo)in的變化關(guān)系。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。

實(shí)施例一

本發(fā)明揭示了一種開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器噪聲的測(cè)試方法，該測(cè)試方法是通過(guò)觀察傳感器的上電過(guò)程，間接測(cè)出傳感器的噪聲性能，測(cè)試原理圖見(jiàn)圖(4)：將開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器放置于磁場(chǎng)發(fā)生器中；用信號(hào)發(fā)生器輸出的方波信號(hào)對(duì)傳感器供電，方波信號(hào)的幅度為0到VDD，VDD是傳感器芯片的工作電壓，周期為2*(Tpu+N*Ts),Tpu為傳感器芯片的上電時(shí)間，Ts為傳感器芯片的采樣周期，N取5到10之間的整數(shù)，占空比為50％；用示波器檢測(cè)傳感器的輸出，示波器設(shè)置為上升沿觸發(fā)，觸發(fā)源為信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的方波，余暉時(shí)間設(shè)置為無(wú)窮大。

如果傳感器芯片的上電初態(tài)為“1”，則從Bin＝0開(kāi)始逐步增大磁場(chǎng)強(qiáng)度；如果傳感器芯片的上電初態(tài)為“0”，則從Bin＝0開(kāi)始逐步減小磁場(chǎng)強(qiáng)度；每設(shè)置一次磁場(chǎng)強(qiáng)度Bin，都需要手動(dòng)清除一次示波器余暉。

當(dāng)0<＝Bin<BOPB，傳感器的第一輸出波形VOUT_1近似等于信號(hào)發(fā)生器的輸出波形，在信號(hào)發(fā)生器輸出高電平時(shí)，傳感器的輸出也一直為高電平，不會(huì)出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)情況。如圖5中的VDD為信號(hào)發(fā)生器的輸出波形，圖5中的VOUT_1為0<＝Bin<BOPB時(shí)傳感器的輸出波形。

當(dāng)Bin>BOPB,在信號(hào)發(fā)生器輸出高電平時(shí)，傳感器的輸出會(huì)以較低的概率出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的情況。如圖5中的VOUT_2為Bin稍微大于BOPB時(shí)傳感器的輸出波形。

當(dāng)BOPB<Bin<BOPT，隨著B(niǎo)in的不斷增加，在信號(hào)發(fā)生器輸出高電平時(shí)，傳感器輸出翻轉(zhuǎn)的概率也越來(lái)越高，同時(shí)翻轉(zhuǎn)的時(shí)間點(diǎn)也越來(lái)越向前移。如圖(5)中的VOUT_3為Bin不斷增加導(dǎo)致的傳感器輸出翻轉(zhuǎn)的概率變大的情況，圖(5)中的VOUT_4為Bin進(jìn)一步增加導(dǎo)致的傳感器輸出翻轉(zhuǎn)的時(shí)間點(diǎn)向前移的情況。

當(dāng)Bin>BOPT，在信號(hào)發(fā)生器輸出高電平時(shí)，傳感器將會(huì)在上電后的第一個(gè)采樣點(diǎn)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。如圖5中的VOUT_5為Bin>BOPT時(shí)傳感器的輸出波形。

根據(jù)前面的觀測(cè)結(jié)果，VOUT_1與VOUT_2的臨界值對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度就是BOPB，VOUT_4與VOUT_5的臨界值對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度就是BOPT；同理，如果傳感器芯片的上電初態(tài)為“0”，則從Bin＝0開(kāi)始逐步減小磁場(chǎng)強(qiáng)度，便可以確定BRP的下限BRPB和上限BRPT。

綜上所述，本發(fā)明提出的開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器噪聲的測(cè)試方法，在已知芯片上電初態(tài)的前提下，利用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生高頻供電電壓源，通過(guò)觀察傳感器上電過(guò)程的統(tǒng)計(jì)特性得到BOP/BRP的上限和下限，從而得出開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器的噪聲特性。這個(gè)做法的好處是利用信號(hào)發(fā)生器的高頻特性，取代磁場(chǎng)發(fā)生器的低頻特點(diǎn)，完成開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器的噪聲測(cè)試，不用增加額外的設(shè)備和費(fèi)用。

這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說(shuō)明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對(duì)這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其它變形和改變。