《電子技術應用》
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霍尔式轮速传感器电路的设计
电子技术应用
王香九，宋树祥，蔡超波，将品群
1.广西师范大学 电子与信息工程学院/集成电路学院；2.广西师范大学 广西类脑计算与智能芯片重点实验室；3.广西师范大学 广西高校集成电路与微系统重点实验室；4.广西师范大学 光电子信息技术广西高校工程研究中心
摘要： 针对磁电式轮速传感器抗干扰能力差、输出信号不稳定的问题，在研究霍尔式轮速传感器工作原理的基础上，采用0.18 μm BCD工艺设计了一款霍尔式轮速传感器电路。该电路包含放大器、带通滤波器、迟滞电压比较器等模块。为抑制霍尔元件固有的失调电压，提出了一种基于四个霍尔元件的电压偏置正交方法。利用Cadence Virtuoso进行仿真验证，结果表明所设计的传感器电路具有较强的抗干扰能力，在4.5 V至30 V的宽电源电压范围和-40 ℃~125 ℃的温度范围内，均可输出幅值稳定的方波信号，能够实现车速的准确测量。
中圖分類號：TN433 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.257168
中文引用格式： 王香九，宋樹祥，蔡超波，等. 霍爾式輪速傳感器電路的設計[J]. 電子技術應用，2026，52(4)：66-72.
英文引用格式： Wang Xiangjiu，Song Shuxiang，Cai Chaobo，et al. The design of Hall type wheel speed sensor circuit[J]. Application of Electronic Technique，2026，52(4)：66-72.
The design of Hall type wheel speed sensor circuit
Wang Xiangjiu，Song Shuxiang，Cai Chaobo，Jiang Pinqun
1.School of Electronics and Information Engineering/School of Integrated Circuits， Guangxi Normal University；2.Guangxi Key Laboratory of Brain-Inspired Computing and Intelligent Chips， Guangxi Normal University；3.Key Laboratory of Integrated Circuits and Microsystems， Guangxi Normal University；4.Optoelectronic Information Technology Engineering Research Center， Guangxi Normal University
Abstract： This paper addresses the issues of poor anti-interference capability and unstable output in magnetic-electric wheel speed sensor circuits. Based on the principle of Hall-effect wheel speed sensors, a Hall-type wheel speed sensor circuit was designed using a 0.18 μm BCD process. The circuit includes functional modules such as an amplifier, a bandpass filter, and a hysteresis voltage comparator. To mitigate the offset voltage inherent in Hall devices, a voltage bias orthogonalization method employing four Hall elements was adopted. Simulations conducted with Cadence Virtuoso demonstrate that the proposed Hall sensor circuit exhibits strong anti-interference performance. It consistently outputs square wave signals with stable amplitude across an input voltage range of 4.5 V to 30 V and an operating temperature range of -40 ℃ to 125 ℃, enabling accurate measurement of vehicle speed.
Key words : Hall effect；wheel speed sensor；amplifier；bandpass filter；hysteresis voltage comparator

引言

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，針對交通事故普遍發(fā)生的問題，ABS（剎車防抱死系統(tǒng)）、ESP（電子穩(wěn)定系統(tǒng)）等汽車安全控制系統(tǒng)目前被廣泛應用于汽車領域，汽車通過安全控制系統(tǒng)可以防止在急力剎車時車輪的抱死，而輪速傳感器作為汽車安全控制系統(tǒng)的前端輸入信號，汽車安全控制系統(tǒng)正常工作需要輪速傳感器能檢測出車速信號，因此輪速傳感在汽車安全方面具有很大的意義[1-3]。當前市場上的輪速傳感器主要有磁電式輪速傳感器和霍爾式輪速傳感器，磁電式輪速傳感器是通過空氣間隙與車輪之間的距離來感應出電勢差，電勢差會隨著車輪的轉(zhuǎn)動而發(fā)生相應的變化，從而產(chǎn)生變化的交流信號，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器對信號進行采集，最后對采集出的信號進行分析與計算得到車輪轉(zhuǎn)動的速度[4]。磁電式輪速傳感器電路的頻率響應和抗干擾能力較差，如果車輪轉(zhuǎn)動的頻率發(fā)生變化，它的輸出電壓也會發(fā)生相應的改變，在頻率很低的情況下，車輪轉(zhuǎn)動的速度很低無法輸出方波信號，不能測量車速。

與磁電式輪速傳感器相比，霍爾式輪速傳感器的頻率響應更好，抗干擾能力更強[5-6]，也正是因為霍爾輪速傳感器具有抗干擾能力強等優(yōu)點，所以國內(nèi)汽車對霍爾式輪速傳感器的需求越來越大。然而，我國對于高端的霍爾式輪速傳感器產(chǎn)品主要依賴于進口，從而增加了汽車生產(chǎn)的成本。為了趕上并超過國外對霍爾式輪速傳感器的研究技術，降低生產(chǎn)汽車的成本，我國需要頒布合理且有效的相關政策來促進我國半導體技術的發(fā)展，同時需要加大對人才的培養(yǎng)，還要積極學習國外先進技術用以設計生產(chǎn)出具有低成本、高精度和高可靠性的輪速傳感器，提高我國汽車產(chǎn)品在全球市場上的國際競爭力。

針對磁電式輪速傳感器存在的缺陷以及國內(nèi)汽車市場對霍爾式輪速傳感器需求越來越大，此外，因為輪速傳感器的性能會直接影響到汽車行駛的安全性，所以設計高性能的輪速傳感器是必不可少的。為了能夠設計出具有高性能的輪速傳感器，本文通過利用霍爾效應，設計出了一款具有高性能的霍爾式輪速傳感器電路，不但有效地解決了磁電式輪速傳感器抗干擾能力差的問題，而且輸出信號的幅值具有較強的穩(wěn)定性。


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http://www.ihrv.cn/resource/share/2000007040


作者信息：

王香九1，2，3，4，宋樹祥1，2，3，4，蔡超波1，2，3，4，將品群1，2，3，4

（1.廣西師范大學 電子與信息工程學院/集成電路學院，廣西 桂林 541004；

2.廣西師范大學 廣西類腦計算與智能芯片重點實驗室，廣西 桂林 541004；

3.廣西師范大學 廣西高校集成電路與微系統(tǒng)重點實驗室，廣西 桂林 541004；

4.廣西師范大學 光電子信息技術廣西高校工程研究中心，廣西 桂林 541004）

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