1.一种集成霍尔磁传感器封装应力补偿电路,其特征在于:所述电路是一种基于模拟信号技术的封装应力补偿电路,所述电路包括应力检测电路、偏置电路和应力补偿电路,应力检测电路包括应力传感器、差分-差分放大器(DDA)和模数转换器(ADC),偏置电路包括基准电流、镜像电流源、比例微电流源;应力传感器和霍尔传感器集成在同一芯片上,产生与封装应力成正比的微弱的电信号,与应力传感器的失调消除信号Voff一起传输到DDA,经DDA放大后输入ADC进行信号的模数转换,转换后的数字信号接入应力补偿电路并控制应力补偿电流的大小与极性,产生的应力补偿电流与偏置电流I0一起输入霍尔器件,最终抵消霍尔器件受封装应力的影响。
2.根据权利要求1所述的一种集成霍尔磁传感器封装应力补偿电路,其特征在于:所述偏置电路包括基准电流源I0、6个MOS管(NM1、NM2、NM3、NM4、PM1、PM2)和一个可变电阻R3,所述NM1的漏极与电流源I0相连,NM1的漏极电流为I0,NM2与NM1的栅极互相连接形成镜像电流源,NM2的漏极电流均为I0,NM3与NM1的栅极互相连接,NM3的源极与可变电阻R3连接,形成比例微电流源,NM3的漏极电流通过调节可变电阻R3后等于IM,IM=I0λVstressM,IM为最大补偿电流,λ为应力补偿系数,VstressM是最大可测应力的大小,NM2的漏极与霍尔片的一端相连,PM1的漏极电流等于IM,PM2与PM1的栅极互相连接形成电流镜,PM2的漏极电流为IM,NM4的漏极与PM2的漏极连接,NM4的漏极电流为IM,NM3的源极通过可变电阻R3与地GND连接,NM1、NM2、NM4的源极与地GND连接,PM1、PM2的源极与电源VDD连接。
3.根据权利要求1所述的一种集成霍尔磁传感器封装应力补偿电路,其特征在于:所述应力检测电路部分包括4个应力检测电阻,即(两个Rn和两个Rp,其中Rn是n型掺杂电阻,Rp是P型掺杂电阻)、具有负反馈环路的差分-差分运算放大器(DDA)、模数转换器(ADC)、6个反相器(Inv1、Inv2、Inv3、Inv4、Inv5、Inv6);4个应力检测电阻(两个Rn、两个Rp)分布在霍尔片的周围,用于测量霍尔片受到的应力,4个应力检测电阻组成回路的四个连接点中两点接偏置电压与地GND,另外两点作为输出的应力电压Vstress接差分-差分运算放大器(DDA)的一对差分输入端,DDA另外一对输入接应力检测器的失调补偿电压Voff,DDA通过R1、R2组成的回路形成负反馈放大器,放大倍数由R1、R2的值确定;所述的DDA的输出端接模数转换器(ADC),将消除失调的应力信号放大一定倍数后送入ADC,模数转换器最终将放大的应力信号转换为数字信号,6比特ADC的输出信号为X、a、b、c、d、e、f,其中X表示输出信号的极性,信号a、b、c、d、e、f分别经反相器Inv1、Inv2、Inv3、Inv4、Inv5、Inv6输出反信号
4.根据权利要求1所述的一种集成霍尔磁传感器封装应力补偿电路,其特征在于:所述应力补偿电路部分包括12个MOS管(NM5、NM6、NM7、NM8、NM9、NM10、PM3、PM4、PM5、PM6、PM7、PM8)、12个开关管(6个NMOS开关管KN1、KN2、KN3、KN4、KN5、KN6和6个PMOS开关管KP1、KP2、KP3、KP4、KP5、KP6)和2个传输门(TG1和TG2,TG1是PMOS传输门,TG2是NMOS传输门),所述的PM3、PM4、PM5、PM6、PM7、PM8的栅极与PM2的栅极连接,PM3、PM4、PM5、PM6、PM7、PM8的漏极通过PMOS传输门TG1与霍尔片的一端连接,PM3、PM4、PM5、PM6、PM7、PM8的源极分别通过PMOS开关管与电源VDD连接,NM5、NM6、NM7、NM8、NM9、NM10的栅极与NM4的栅极连接,NM5、NM6、NM7、NM8、NM9、NM10的漏极通过NMOS传输门TG2与霍尔片的一端连接,NM5、NM6、NM7、NM8、NM9、NM10的源极分别通过NMOS开关管与地GND连接,应力电压Vstress放大后通过模数转换器转换成信号a、b、c、d、e、f,分别连接开关管KN1、KN2、KN3、KN4、KN5、KN6的栅极,控制它们导通或关闭,信号 由信号a、b、c、d、e、f分别通过反相器Inv1、Inv2、Inv3、Inv4、Inv5、Inv6得到,分别连接开关管KP1、KP2、KP3、KP4、KP5、KP6的栅极,控制它们导通或关闭,各个导通支路的电流之和±Iσ最终通过传输门流入霍尔片。
5.一种集成霍尔磁传感器封装应力补偿电路的设计方法,其特征在于:所述方法首先由应力检测电路检测出霍尔片受到的封装应力Vstress,Vstress经过运算放大器放大后的信号输入模数转换器,转换后的数字信号接入应力补偿电路并控制应力补偿电流的大小与极性,产生的应力补偿电流Iσ与偏置电流I0一起输入霍尔器件,最终消除霍尔器件中封装应力产生的电流。
6.根据权利要求5所述的一种集成霍尔磁传感器封装应力补偿电路的设计方法,其特征在于:所述方法的霍尔片受封装应力影响后会产生压电效应,压电效应使霍尔片的磁场灵敏度Sσ发生变化(理想情况下,磁场灵敏度是恒定不变的),为了消除这种变化,引入应力电压Vstress,根据灵敏度补偿公式Scomp=Sσ(1+λVstress)进行补偿(λ为补偿系数),补偿后的灵敏度Scomp将不随应力发生变化;但是由于磁场灵敏度不能直接补偿,于是将磁场灵敏度补偿转化为霍尔片偏置电流的补偿,根据灵敏度补偿公式Scomp=Sσ(1+λVstress)类推出电流补偿公式Iplate=I0(1+λVstress),Iplate为流经霍尔片的电流,I0为偏置电流,根据电流补偿公式得到新的霍尔片偏置电流为Iplate,引入的应力补偿电流为Iσ=I0λVstress,只需将输出电流为Iσ=I0λVstress的补偿电路连接到霍尔片的输入电流支路,就能消除磁场灵敏度的变化。