作为磁传感器的一个重要分支,霍尔传感器在国防科技、汽车电子、工业自动化、交通运输等众多领域应用广泛,可穿戴设备、电子玩具等新兴消费电子产业的兴起也为霍尔传感器开辟了新的应用市场,推动着霍尔传感技术的发展和相关产品系列的升级换代。未来几年将有更多汽车工业相关企业向国内市场转移,霍尔传感器的未来可谓不可限量。霍尔传感器的应用需求与日俱增,市场潜力巨大,以此为背景,本文设计了线性霍尔传感器ASIC,主要的研究成果与创新点如下:1.设计斩波稳定电路结构,消除霍尔元件失调电压。结合调制电路模块和低噪声低失调斩波运算放大器,使失调电压与磁场电压在频域分离,直流失调被调制为高频信号,经过后级低通滤波电路的滤除,输出精确的磁场电压,实现了更高的传感精度,经仿真验证失调电压被消除90%。2.实现了灵敏度的动态调节功能。用户可通过VCC和VOUT引脚对芯片编程,与高集成度的EEPROM交互并存入校准值,内部数字电路对该值计算生成相应调整信号,实现灵敏度和静态点电压的动态配置。灵敏度调节范围为0.6～14.8mV/G,初始静态点电压设置在电源电压的1/2处,典型调节范围为2～3V。3.设计一种数字补偿的系统架构,改善灵敏度温度特性。当工作温度相对室温发生变化时,芯片内部处理器根据温度补偿公式,对EEPROM中存储的相关系数进行计算,生成补偿信号来改变模拟信号路径中的运放增益,从而实现对霍尔元件灵敏度的温漂补偿。测试结果表明-40℃～150℃范围内,霍尔传感器灵敏度温漂控制在±3%,灵敏度小于8.5mV/G时,可保证误差在1%以内的线性度。4.设计霍尔传感器关键电路模块并仿真验证。基准电压模块生成1.2V的参考电压,温度系数为8.32ppm/℃,温度特性良好;Regulator为芯片其他电路模块提供恒定的5V工作电压,具有较高电源抑制比,并设计防反接电路结构防止极性反接;POR&UVLO模块起到上电复位和掉电欠压锁存功能,保护芯片不受损坏;低噪声斩波运放放大磁场电压,同时内置斩波调制器进行动态匹配,降低运放噪声。采用Cadence软件中Schematic edit、Spectre等EDA工具进行电路设计和仿真验证,版图设计完成后基于0.18um BCD工艺实现流片。使用Thermonics、Rigol等公司的温度控制系统、数字示波器、信号发生器等测试装置完成样片实测,系统仿真结果和测试数据表明霍尔传感器各功能正常,参数指标符合设计要求。