[发明专利]一种隧道磁阻效应传感器的低频噪声抑制装置及方法

权利要求书

1.一种隧道磁阻效应传感器的低频噪声抑制装置，其特征在于，包括：

敏感结构，所述敏感结构包括依次设置在同一水平线上的微型线圈、隧道磁阻效应传感器和软磁磁导，所述微型线圈的轴向垂直于水平线设置，所述微型线圈和隧道磁阻效应传感器间隔预设距离，所述隧道磁阻效应传感器的敏感方向垂直于所述微型线圈的轴向；

振荡电路，所述振荡电路与所述微型线圈连接以驱动微型线圈产生周期性交变磁场；

低噪声电路，所述低噪声电路与隧道磁阻效应传感器连接并对隧道磁阻效应传感器的输出信号进行处理；

所述低噪声电路包括差分放大电路、解调电路和低通滤波电路；

所述软磁磁导为矩形；

所述磁导正对传感器的矩形面宽度和高度均不低于传感器宽度和高度的1.4倍，沿水平方向的厚度不少于500μm；

所述隧道磁阻效应传感器为推挽式全桥结构，所述隧道磁阻效应传感器包括恒电压源和四个桥臂；

所述四个桥臂包括依次连接的第一磁性隧道结、第二磁性隧道结、第三磁性隧道结和第四磁性隧道结；

所述第一磁性隧道结和第四磁性隧道结敏感方向相差180°；

所述第二磁性隧道结和第三磁性隧道结敏感方向相差180°；

所述第一磁性隧道结和第二磁性隧道结间设置有第一连接点，所述第三磁性隧道结与第四磁性隧道结间设置有第二连接点，所述第一连接点和第二连接点间设置有恒电压源；

所述第一磁性隧道结与第四磁性隧道结间设置有第一输出端，所述第二磁性隧道结和第三磁性隧道结间设置有第二输出端；

所述差分放大电路的输入端分别与第一输出端和第二输出端连接；所述解调电路的输入端与差分放大电路的输出端连接，所述解调电路的参考信号端与振荡电路连接；

所述低通滤波电路与解调电路的输出端连接；

所述第一输出端与差分放大电路间依次设置有第一跟随器、第一调零电路和第二跟随器；所述第二输出端与差分放大电路间依次设置有第三跟随器、第二调零电路和第四跟随器；

其中，通过调节矩形软磁磁导与隧道磁阻效应传感器的间距改变磁场分量的放大倍数以避免隧道磁阻效应传感器3工作在非线性区。

2.如权利要求1所述的隧道磁阻效应传感器的低频噪声抑制装置，其特征在于，所述微型线圈包括磁芯和环绕磁芯设置的多匝线圈，所述磁芯为工字型磁芯，且所述磁芯由高磁导率软磁材料制成。

3.如权利要求1所述的隧道磁阻效应传感器的低频噪声抑制装置，其特征在于，所述软磁磁导由高磁导率的软磁材料制成。

4.一种如权利要求1-3任一项所述的隧道磁阻效应传感器的低频噪声抑制装置的抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将微型线圈、隧道磁阻效应传感器和矩形软磁磁导设置在同一水平线上；所述微型线圈和隧道磁阻效应传感器间隔预设距离；所述隧道磁阻效应传感器的敏感方向垂直于所述微型线圈的轴向；所述软磁磁导为矩形；所述磁导正对传感器的矩形面宽度和高度均不低于传感器宽度和高度的1.4倍，沿水平方向的厚度不少于500μm；

步骤二、当所述隧道磁阻效应传感器检测外部磁场信号时，振荡电路对微型线圈施加调制电流；

步骤三、所述微型线圈在调制电流的作用下产生周期性交变磁场；所述矩形软磁磁导被磁化并汇聚交变磁场的磁力线，提高所述隧道磁阻效应传感器敏感方向上的磁场分量；

所述微型线圈和软磁磁导将所述隧道磁阻效应传感器的敏感磁场从低频调制到高频处；

步骤四、低噪声电路对所述隧道磁阻效应传感器的输出电压进行信号处理；所述低噪声电路包括差分放大电路、解调电路和低通滤波电路。

5.如权利要求4所述的隧道磁阻效应传感器的低频噪声抑制装置的 抑制方法，其特征在于，所述步骤四具体包括：

所述差分放大电路抑制所述隧道磁阻效应传感器的输出电压的共模噪声；

所述解调电路以振荡电路的信号作为参考信号，对所述差分放大电路进行解调，输出解调后的信号；

所述低通滤波电路对所述解调后的信号进行滤波处理以达到抑制1/f噪声的目的。