202679. lajstromszámú szabadalom • Berendezés integrált áramkörbe integrálható Hall-elemmel
1 HU 202679 B 2 keresztül az 1 Hali-elem Sí szenzoros csatlakozóelem 26 differenciaerősítő Ei első bemenetére van vezetve. A 26 differenciaerősítő E2 második bemenetére 25 referencia jeladó kapcsolódik, míg kimenete szükség szerint 27 invertáló erősítőn át az 1 Hali-elem R gyűrűcsatlakozójára van vezetve. A 24 jelvevő átlakítóelem a legegyszerűbb esetben abszolútérték-képző elemként van kialakítva, például megvalósítható olyan egyenirányítóval, amelynek kimenete mindig a bemeneti feszültséggel abszolút értékben egyenlő feszültséget szolgáltat. A 18. ábra az abszolútérték-képző elem egy konkrét kialakítására is mutat lehetőséget. Ennek megfelelően a 24 jelvevő átalakítóelem 28 vezérlő egységgel hajtott 29 átkapcsolót és 30 invertáló erősítőt tartalmaz. A 18. ábra szerint a 24 jelvevő átalakítóelem bemenetén szétkapcsolás céljára 31 feszültségkövető is beiktatható, de ennek, mint bemeneti egységnek a beépítése nem feltétlenül szükséges. A 24 jelvevő átalakítóelem bemenete a 29 átkapcsolón át, ez utóbbi helyzetétől függően a 30 invertáló erősítő bemenetére vagy kimenetére van vezetve. A 30 invertáló erősítő kimenete a 24 jelvevő átalakítóelem kimenetét képezi és ennek megfelelően a 26 differenciaerősítő E| első bemenetére van csatlakoztatva. A 24 jelvevő átalakítóelem bemenete ezen kívül közvetlenül vagy a 31 feszültségkövetőn keresztül a 28 vezérlő egység bemenetére van vezetve és ez utóbbi kimenete a 29 átkapcsoló vezérlő bementére csatlakozik. A 28 vezérlő egység például komparátort tartalmaz, és feladata a 24 jelvevő átalakítóelem bemeneti feszültségének figyelése polaritás szempontjából, amivel az 1 Hali-elem VH kimeneti feszültségének polaritása is meghatározható. Ettől a polaritástól függően a 29 átkapcsoló a 30 invertáló erősítőt áthidalja vagy üzembe helyezi. Más szavakkal, ha az 1 Hali-elem VH kimeneti feszültsége pozitív szintű, akkor az közvetlenül, előjel szerinti invertálás nélkül, míg ha negatív szintű, a 30 invertáló erősítőn keresztül előjel szerinti invertálás után a 26 differenciaerősítő Ei első bemenetére kerül. A 25 referencia jeladó például R’ előtétellenállásból és 32 térvezérlésű tranzisztor forrás-nyelő szakaszából álló soros kapcsolásként van kialakítva, ahol a soros kapcsolás két elemének közös pontja a 25 referencia jeladó kimenetét alkotja és a 26 differenciaerősítő E2 második bemenetére van csatlakoztatva. Az R’ előtétellenállás másik pólusa Vrcf,i referenciafeszültségre, a 32 térvezérlésű tranzisztor kapucsatlakozója VreW referenciafeszültségre, míg a 32 térvezérlésű tranzisztor forrás-nyelő szakaszának másik pólusa Vreu referenciafeszültségre van csatlakoztatva, A 26 differenciaerősítő ismert módon építhető fel, például 33 műveleti erősítő alapján, amelynek invertáló bemenete Rj első bemeneti ellenálláson át az Ei első bemenetre, R4 második bementi ellenálláson át az E2 második bemenetre, míg Rs visszacsatoló ellenálláson át F kimenetre van csatlakoztatva. Az F kimenet egyúttal a 33 műveleti erősítő kimenete. Ez utóbbi neminvertáló bemenete a 26 differenciaerősítőbe Ej harmadik bemeneten át Vref,4 referenciafeszültséget továbbít. így tehát a 26 differenciaerősítő invertáló erősítőként működik. Vele sorban 27 invertáló erősítő van beiktatva, amelynek célja a 26 differenciaerősítő által okozott invertálás visszafordítása, ezért a 30 invertáló erősítővel együtt célszerűen -1 erősítési tényezővel jellemezhető, és szokásosan műveleti erősítővel alakítható ki. A 32 térvezérlésű tranzisztor hőmérsékletre érzékeny elemként működik, amelynek telítési árama a környezetében uralkodó hőmérséklet négyzetével arányos. Ugyanez az összefüggés érvényes az 1 Halleiemre is, mivel mindkét févezető eszköz ugyanabban az integrált áramkörben van elrendezve és egymáshoz térben igen közel fekszenek. Ez arra utal, hogy igen fontos mind az 1 Hali-elemet, mind pedig a tranzisztorokat és közöttük a 32 térvezrélésű tranzisztort ugyanabban a félvezető kristályos alapanyagban, ugyanolyan technológiával előállítani. A szabályozó kapcsolás a 11 bővített gyűrű és a 7 aktív zóna közötti záróréteg vastagságát úgy szabályozza, hogy az 1 Hali-elem kimeneti feszültségét a 25 referencia jeladó által szolgáltatott feszültséggel, mint referenciával összehasonlítja és az így kapott különbségnek megfelelő elektromos jelszintet felerősítve az 1 Hallelem R gyűrűcsatlakozójára juttatja. Mivel a 32 térvezérlésű tranzisztor paraméterei a hőmérséklettől függnek, a szabályozásban is hőmérsékletfüggő értéket kapunk. Ez lehetővé teszi, hogy a szabályozó kapcsolás a záróréteg vastagságát olyan értéken tartsa, amelynek alapján az 1 Hali-elem mágneses térrel szembeni érzékenysége a hőmérséklettől független marad. Ha az 1 Hali-elem önmagában véve is elegendően stabilisán viselkedik hőmérsékletváltozás hatására, a 32 térvezérlésű tranzisztor feleslegessé válik és nincs szükség beépítésére. A 29 átkapcsolót a 18. ábrán jelfogó érintkező képviseli. A gyakorlat azonban ma már előnyben részesíti a vezérelhető, például CMOS-technológia szerint előállított févezető kapcsolóelemeket. A szabályozó kapcsolásban alkalmazott tranzisztorok, mint pl. a 32 térvezérlésű tranzisztor lehet a 6. és 7., illetve a 12. és 13. ábrán bemutatott févezető eszközhöz hasonló felépítésű alkatrész. A 18. ábrán bemutatott kapcsolási elrendezésnek megvan az az előnye is, hogy az 1 Hali-elem Vh - f(B) karakterisztikáját a tápáram adott i áramerőssége esetén linearizálni lehet, és ennek során mind a páros, mind a páratlan párosságú nemlinearitásokat ki lehet küszöbölni. A nemlinearitás meghatározása a 19. ábrából jól kitűnik, hiszen azon a tápáram adott i áramerőssége esetén érvényes nemlineáris Vh f(B) karakterisztika látszik. A 19. ábra szaggatott vonallal mutatja a linearizált karakterisztikát. A B indukció egy adott B - Bi értéke mellett a nemlineáris karakterisztikán az 1 Hali-elem kimeneti feszültségéhez olyna X munkapont rendelhető, amelynek ordinátája Vh(Bi) értékű, míg a linearizált karakterisztikán az ennek megfelelő Y munkaponthoz a oridnáta tartozik, ahol a szorzótényező 'BV„' amely a B - 0 ponthoz tartozóan mind a linearizált, mind pedig a nemlineáris karakterisztika meredekségét 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 8
