Hall 2nd Presentation

357 views

Published on

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
357
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
10
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Hall 2nd Presentation

  1. 1. Τάση Offset και θόρυβος 1/f στους αισθητήρες ρεύµατος Hall Βλάσσης Ν. Πετούσης Φυσικός 1
  2. 2. Η δοµή της ̟αρουσίασης Λίγα λόγια για το Hall - Θεωρία. Τα είδη του θορύβου. Η τάση Hall, η επίδραση του θορύβου και το Offset. Ισοδύναµο του µοντέλου Hall. Τεχνικές µείωσης του Θορύβου και Offset. Αναφορές σε άλλες δοµές Hall για µείωση offset και θορύβου . 2
  3. 3. Φαινόµενο Hall - Θεωρία r r r r r Ηλεκτρικό πεδίο Ηall: E = −[ud ⊗ B ] u d = µΕ H RH IB Τάση Hall: V = ∫ EH dz ⇒ V = H H thickness Γωνία Hall: tan θ Η = ± µΒ r r r Ηλεκτρικό πεδίο Hall: E = − RH [ J ⊗ B] H 1 1 Σταθερά Hall: RH = RH = − qp qn 3
  4. 4. Τα είδη του θορύβου ∆ύο είναι οι βασικοί θόρυβοι που συναντούµε: i) Ο Θερµικός Θόρυβος. iii) O Θόρυβος 1/f . S NV = SVa ( f ) + SVT Θόρυβος 1/f Θερµικός Θόρυβος V 1/ 2 −1 w S = 8kT ρb ln( w ) SVa = a ( ) (2π nf ) ln( ) VT l s πt s 1 Με ειδική αντίσταση: ρb = [1 + (∆µ B)2 ] σ 4
  5. 5. Το φάσµα του θορύβου V 1/ 2 −1 w SVa = a ( ) (2π nf ) ln( ) l s qµ a V 2 fc = ( ) 16kT l ρb w SVT = 8kT ln( ) πt s 5
  6. 6. Ο λόγος σήµατος ̟ρος θόρυβο Σε χαµηλές συχνότητες ο 1/f θόρυβος κυριαρχεί. VH ( f ) SNR( f ) = S NV ( f ) ⋅ ∆f Ισοδύναµο Offset µαγνητικό ̟εδίο Η τάση Offset σε συνδυασµό µε τη απόλυτη ευαισθησία του αισθητήρα Ηall δίνει: V Boff = off SA 6
  7. 7. Θόρυβο-ισοδύναµο µαγνητικό ̟εδίο Μια ακόµη παράµετρο που εξετάζουµε στους αισθητήρες Hall και εξαρτάται από τον θόρυβο και τα επακόλουθα του είναι αυτό που ονοµάζουµε NEMF θόρυβο-ισοδύναµη φασµατική πυκνότητα. S NV ( f ) S NB ( f ) = 2 SA 7
  8. 8. Η τάση Hall και ο θόρυβος Τάση εξόδου: Vout = VS ( I , B) + VN (t ) + Vind ( B(t )) Τάση ̟αραγόµενη στο κύκλωµα Τάση στην έξοδο S1-S2 α̟ό τις διακυµάνσεις του µαγνητικού ̟εδίου Τάση Θορύβου Ειδικά: VS ( I , B) = VH + Voff Τελικά : Vout = VH + Voff + VN (t ) 8
  9. 9. Η τάση Offset Aποτελεί µια παρασιτική τάση που προστίθεται στην τάση εξόδου. Κυρίως η τάση αυτή οφείλεται στην µη συµµετρική κατασκευή των επαφών ενός αισθητήρα Hall. 9
  10. 10. Η τάση Hall και το Offset RH BI w Η τάση Hall : VH = GH ⇒ VH = µΗ GH VB µε t l RH εξαρτάται από την θερµοκρασία και το είδος µH = της πόλωσης δηλαδή µε πόλωση σταθερής τάσης GR ρb ή σταθερού ρεύµατος. Η τάση Offset : ∆R Mε σταθερή τάση: Voff = Vin R I Mε σταθερή ένταση: Voff = ρb ∆l wt 10
  11. 11. Το ισοδύναµο µοντέλο Hall Μπορούµε να θεωρήσουµε ότι η λειτουργία ενός Hall αισθητήρα µπορεί προσοµοιωθεί όσο αφορά την συµπεριφορά της τάσης offset µε µια γέφυρα αντιστάσεων. I 0 I1 I2 R-dR R-dR R+dR R+dR V2 > V1 R+dR R+dR R-dR R-dR V1 V2 0 11
  12. 12. Το ισοδύναµο µοντέλο Hall Γνωρίζουµε ότι διακυµάνσεις στο µαγνητικό πεδίο Β οδηγούν σε διακυµάνσεις της R και φυσικά τις dR µε αποτέλεσµα την δηµιουργία τάσης offset. 0 Voff R-dR R+dR R+dR Voff = I ⋅ dR Voff R-dR 0 12
  13. 13. Τεχνικές µείωσης Offset 13
  14. 14. Τεχνική pairing (PC) 14
  15. 15. Τεχνική pairing (PC) µε διαφορετικά Hall 15
  16. 16. Τεχνική Current Spinning (CSC) Η αρχή 16
  17. 17. Τεχνική Current Spinning (CSC) Η δοµή 17
  18. 18. Τεχνική zero drift (ZDP) Πορεία των ηλεκτρονίων για το ρεύµα 18
  19. 19. Τεχνικές µείωσης του θορύβου 1/f 19
  20. 20. Τεχνική chopping Με την τεχνική του choping προκαλούµε αισθητή µείωση του 1/f Θορύβου(flicker noise ή pink noise) y(t) = x(t)cos(2̟fchopt) 20
  21. 21. Γεωµετρία Ε̟αφών Σχηµατική α̟εικόνιση Hall αισθητήρων ̟ου µε τις ̟ροαναφερθείσες τεχνικές ελλατώνουν το Offset και τον Θόρυβο 1/f 21
  22. 22. Γεωµετρία Ε̟αφών για την ελλάτωση του offset 22
  23. 23. Γεωµετρία Hall αισθητήρων σε σχήµα σταυρού µε συνεχώς ελλάτωση της Vu(B=0) 23
  24. 24. Γεωµετρία Hall αισθητήρων σε σχήµα σταυρού µε συνεχώς ελλάτωση της Vu(B=0) 24
  25. 25. Γεωµετρία Hall αισθητήρων σε σχήµα σταυρού µε συνεχώς ελλάτωση της Vu(B=0) 25
  26. 26. Γεωµετρία Hall αισθητήρων σε σχήµα σταυρού µε συνεχώς ελλάτωση της Vu(B=0) 26
  27. 27. 27
  28. 28. 28
  29. 29. 29
  30. 30. 30
  31. 31. 31
  32. 32. Σας Ευχαριστώ 32

×