失调电压修调方法、磁开关及磁开关自动修调系统、方法与流程

1.本发明属于计量与测试技术领域，尤其涉及一种失调电压修调方法、磁开关及磁开关自动修调系统、方法。
技术背景
2.磁开关是一种利用电场和磁场之间可相互转化的特性而制造的位置传感器件，可方便地把磁信号转变为电信号。通过磁开关与磁体之间的位置关系变化，将磁场信号转化为电信号，通过设置磁开关阈值而达到控制或测量的目的。
3.磁开关通常由磁性元件(霍尔元件或磁阻元件)和控制处理电路组成，磁性元件可以等效为惠斯通全桥或半桥，但是由于芯片制造和封装技术的缺陷，惠斯通全桥或半桥中电阻的阻值通常存在误差，需要通过修调来弥补这一误差带来的影响。不然按理想情况(即无误差影响)设定的开关信号的阈值将偏高或偏低，从而导致输出的开关信号不正确，不能达到准确控制或测量的目的。
4.市场上现有的磁开关一般只有三个管脚，即电源v
dd
、地gnd和输出端v
out
，从而导致较难在封装后进行校准。而在芯片封装前校准则达不到准确校准的效果，因为封装过程中的应力会导致磁开关的阈值产生偏移。
5.另外，传统的修调方法中，修调电阻会改变总电阻串阻值，导致修调后，磁开关进入正常工作状态时，原先在修调前设定的阈值参考电压v
ref
发生变化。如果要保证阈值参考电压v
ref
不变，那么，还需要在修调后改变阈值参考电压v
ref
的抽头位置，实际操作非常不方便。


技术实现要素：

6.为了解决上述的缺陷，本发明提出了一种修调电路，应用该修调电路可逐步逼近总失调电压，获取所述总失调电压的值，从而可在参考端叠加一相同的电压，以纠正磁开关的失调。
7.首先，本发明提出了一种失调电压修调方法，在修调对象的两端对称地串联结构相同的第一电阻串和第二电阻串，所述第一电阻串和所述第二电阻串均由串联的若干修调电阻构成，每个所述修调电阻分别与一修调开关并联；
8.与所述第一电阻串中的所述修调电阻并联的所述修调开关构成第一开关串，与所述第二电阻串中的所述修调电阻并联的所述修调开关构成第二开关串；所述第一开关串和所述第二开关串中相对应的两个所述修调开关保持相反的闭合/断开状态，从而保证所述第一电阻串和所述第二电阻串的总阻值恒定；
9.引出所述第二电阻串的电压作为修调电压；
10.遍历所述第二开关串的所有闭合/断开状态，以改变所述修调电压的值，所述第一开关串的闭合/断开状态相应改变；
11.比较所述修调电压和所述失调电压的大小，以确定最终修调结果。
12.上述的失调电压修调方法，其中，分别设置所述第一电阻串和所述第二电阻串中的所述修调电阻的阻值呈等比数列或等差数列。
13.上述的失调电压修调方法，其中，所述第一电阻串还包括第一误差调整电阻和与所述第一误差调整电阻并联的第一误差调整开关；所述第二电阻串还包括第二误差调整电阻和与所述第二误差调整电阻并联的第二误差调整开关；
14.在遍历所述第二开关串的所有闭合/断开状态时，所述第一误差调整开关和所述第二误差调整开关保持原始的一个闭合一个断开的状态；
15.若最终选取所述修调结果时，所述失调电压小于所述修调电压，则调整所述第二误差调整开关状态为闭合，所述第一误差调整开关状态为断开；
16.若最终选取所述修调结果时，所述失调电压大于所述修调电压，则调整所述第二误差调整开关状态为断开，所述第一误差调整开关状态为闭合。
17.相应地，本发明还提供了一种包含修调电路的磁开关，包括：磁阻模块、参考电阻模块和比较器，从所述磁阻模块中引出失调电压，从所述参考电阻模块中引出修调电压；所述失调电压与所述比较器的一个输入端连接，所述修调电压与所述比较器的另一个输入端连接；所述比较器输出所述失调电压和所述修调电压的比较结果；
18.所述参考电阻模块中包含的所述修调电路具有如下结构：
19.由电源到地依次串联；第一电阻串、第一电阻、第二电阻和第二电阻串；其中，所述第一电阻串和所述第二电阻串的结构相同，由相同个数、相同阻值的修调电阻串联而成；每个所述修调电阻的阻值固定，且每个所述修调电阻均与一修调开关并联；
20.所述修调电路在零磁场环境进行修调，所述第一电阻串和所述第二电阻串中相对应的修调开关的闭合/断开状态保持互反，所述修调电压由所述第一电阻和所述第二电阻之间引出。
21.上述的包含修调电路的磁开关，其中，所述修调电阻的阻值呈等比数列关系。
22.上述的包含修调电路的磁开关，其中，所述第一电阻和所述第二电阻的阻值相同，且为所述修调电阻中最大值的n倍，n为自然数。
23.上述的包含修调电路的磁开关，其中，所述第一电阻串和所述第二电阻串中还分别包括一误差调整电阻及分别与其并联的误差调整开关，所述误差调整电阻的阻值为所述修调电阻中最小值的1/2，通过改变所述误差调整开关的闭合/断开状态调整修调误差。
24.基于同一发明构思，本发明还提供了一种磁开关自动修调系统，用于计算修调电压，以消除所述磁开关失调电压的影响，包括：上述的含有修调电路的磁开关、通信控制单元、非易失性存储器和遍历控制单元；
25.所述非易失性存储器中包括修调开关状态寄存器，用于保存所述修调开关的修调结果，修调结束时，所述通信控制单元将所述修调开关的修调结果写入所述修调开关状态寄存器；在正常工作状态下，所述通信控制单元读取所述修调开关状态寄存器，用于控制所述修调开关的闭合/断开状态；
26.修调时，所述通信控制单元接收所述遍历控制单元的指令，以调整所述第一开关串和所述第二开关串的闭合/断开状态，从而改变所述修调电压的值；同时，通过所述通信端口将所述比较结果发送给所述遍历控制单元；
27.所述遍历控制单元根据所述比较结果选取所述第二开关串的闭合/断开状态作为
所述修调结果，保存至所述修调开关状态寄存器。
28.上述的磁开关修调系统，还包括修调/输出选择开关，所述非易失性存储器中还包括选择开关状态寄存器，用于保存所述修调/输出选择开关的状态；
29.所述选择开关状态寄存器在生产完毕时初始化为修调状态，所述磁开关上电后，所述通信控制单元读取所述选择开关状态寄存器，将所述修调/输出选择开关置于修调位置，从而进入修调状态；
30.修调结束后，所述通信控制单元将所述选择开关状态寄存器的内容修改为输出状态，所述磁开关再次上电后，进入正常工作状态。
31.上述的磁开关修调系统，所述通信控制单元还包含查询模块，所述磁开关每次上电后，所述查询模块均通过所述磁开关的输出端查询是否需进入修调状态，若是，则进入修调状态，若超时无应答则直接进入正常工作状态。
32.上述的磁开关修调系统，所述遍历控制单元设置于所述磁开关外部，通过所述磁开关的输出端控制遍历过程；或者，所述遍历控制单元设置于所述磁开关内部，通过内部通信总线控制遍历过程。
33.上述的磁开关修调系统，所述修调电路中还包括第一误差调整电阻及与其并联的第一误差调整开关和第二误差调整电阻及与其并联的第二误差调整开关，所述第一误差调整电阻及所述第二误差调整电阻的阻值为所述修调电阻中最小值的1/2，确定所述第二开关串的状态后，调整所述第一误差调整开关和所述第二误差调整开关，以调整所述修调结果的误差范围。
34.相应地，基于上述的磁开关修调系统，本发明还提供了一种磁开关自动修调方法，所述磁开关在上电后在零磁场环境下进行修调，包括如下步骤：
35.设置所述第一开关串为全闭合状态，所述第二开关串为全断开状态，若此时所述失调电压大于所述修调电压，则退出修调过程；
36.设置所述第一开关串为全断开状态，所述第二开关串为全闭合状态，若此时所述失调电压小于所述修调电压，则退出修调过程；
37.依次将所述第二开关串的闭合/断开状态由全闭合逐步调整为全断开，所述第一开关串相应调整，每次调整后比较所述修调电压是否大于所述失调电压，若是，则停止修调并保存所述第二开关串当前的闭合/断开状态或者前一闭合/断开状态，作为修调结果，若否，则继续比较；
38.将所述修调结果写入所述修调开关状态寄存器。
39.上述的磁开关自动修调方法，上电后，读取所述非易失性存储器中的选择开关状态寄存器，根据所述选择开关状态寄存器的内容确定进入修调状态或输出状态；修调结束后，将所述选择开关状态寄存器的内容修改为输出状态。
40.上述的磁开关自动修调方法，上电初始化时，通过通信端口查询修调/输出状态，若所述通信端口有响应，则进入修调状态，若所述通信端口超时无响应，则进入正常工作状态。
41.上述的磁开关自动修调方法，所述系统中还包括第一误差调整电阻及与所述第一误差调整电阻并联的第一误差调整开关和第二误差调整电阻及与所述第二误差调整电阻并联的第二误差调整开关，并还包括以下步骤：
42.若保存所述第二开关串当前的闭合/断开状态，则调整所述第二误差调整开关状态为闭合，所述第一误差调整开关状态为断开；
43.若保存所述第二开关串前一闭合/断开状态，则调整所述第二误差调整开关状态为断开，所述第一误差调整开关状态为闭合。
44.与现有技术相比，本发明通过在修调对象的两端串联结构相同的电阻串及与其并联的开关串为数字化调整修调电压打下了物质基础。配合相应的控制方法，即两串电阻串上对应的开关始终保持一闭一合的状态，构成推挽式结构，可以保持串联在一起的、包括修调对象在内的所有元件的总阻值不变，因而在计算修调电压时，分母保持不变，为计算带来了便利，同时也解决了现有技术中预先抽头的阈值参考电压v
ref
在修调后发生变化的缺点。同时，还带来的一个好处是阈值参考电压v
ref
可以按照设计需求在电阻串中任意抽头，大大方便了电路设计。
45.电阻串中每个电阻的阻值可以设为不同，甚至呈比例关系，遍历开关串闭合/断开状态就相当于逐次调整修调电压使其逼近失调电压的过程，从而修调时不需要任何仪器仪表，只要利用磁开关中固有的比较器即可。因此方法简单易行。
46.在两个电阻串中再串联误差调整电阻后，将修调的误差由1个步长调整为
±
0.5个步长，更适应人们对误差的接受习惯。
47.进一步地，若将磁开关修调方法以固件的形式固化在磁开关内的控制模块中，则磁开关可在封装后，通过复用管脚(例如输出端v
out
)执行修调过程，既能解决校准问题，又不需要额外配置修调的硬件设备，大大提高了修调的效率。本方案实现了对封装后的磁开关的修调，而不影响现有磁开关惯有的3脚封装模式。对于应用广泛的电子元件而言，后续新型号的封装如能向下兼容，则非常有利于对电子设备的升级，可为生产制造方节省大量资金，免去重复研发、开模等方面的费用，能够大大提高生产效率，缩短产品推向市场的周期。
附图说明
48.图1为本发明一个实施例中电阻等比设置的修调电路的电路结构图；
49.图2为磁开关的基本电原理图；
50.图3为根据图1所示实施例选取具体参数的修调电路图；
51.图4为本发明一个实施例中的控制系统框图；
52.图5为图4所示系统中串口通信的波形图的一个示例；
53.图6为图4所示系统中修调方法的控制流程图；
54.图7为本发明一个实施例中修调开关和修调电阻的设置示意图；
55.图8为本发明一个实施例中电阻等差设置的修调电路的电路结构图；
56.图9为根据图8所示实施例选取具体参数的修调电路图；
57.图10为根据本发明一个实施例选取具体参数的又一修调电路图。
具体实施例
58.为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。然而，本发明可以用不同的形式实现，不应只是局限在所述的实施例。且，在
不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征允许相互组合或替换。结合以下的说明，本发明的优点和特征将更清楚。
59.需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
60.还需声明的是，本发明中对步骤编号的目的在于便于引用，而非限定先后顺序。对于个别需强调顺序的步骤，文中将以专门文字进行特别说明。
61.图2所示为磁开关的基本电原理图。磁开关会精确跟着空间磁通密度变化而准确给出开关信号。当磁开关处在零磁场环境时，图2中磁阻模块201中的两个磁阻r
mra
和r
mrb
之间引出的桥电压v
bridge
从理论上讲应该是电源电压v
bg
的一半，也就是说，理想情况下，磁阻r
mra
和r
mrb
的值应该是相等的。而参考模块202中两个电阻r1和r2之间引出的电压v
com
同样应该是电源电压v
bg
的一半，也就是说，理想情况下，电阻r1和r2的值也应该是相等的。然而在实际中，由于芯片制造工艺缺陷和芯片封装工艺缺陷，导致磁阻r
mra
和r
mrb
以及电阻r1和r2与设计期望不相符，不能精确分压，由此引入失调电压。因此，实际上，图2中，输入到比较器203正相输入端的电压值等于理论上的桥电压v
bridge
和失调电压v
os
(本领域普通技术人员可知，比较器也存在失调电压的问题，此处的v
os
已经包括了所有失调电压在内，是一个综合的值)的叠加。因此，需要在电压v
com
上相应叠加一个修调电压v
trim
，以修正失调电压v
os
带来的误差影响，也就是说，要求图2所示的电路中的各个电压具有如下关系：v
bridge
v
os
＝v
com
v
trim
。理论上，图2所示电路中，桥电压v
bridge
和参考电压v
com
的值相等，因此，修调的目的在于将失调电压v
os
和修调电压v
trim
的值调整一致(或近似一致)。
62.按图2所示的电路，电压v
com
的计算公式是：
[0063][0064]
因此，可以通过调整第一电阻r1和第二电阻r2的值来调整电压v
com
，即在电压v
com
的理论值上叠加调整修调电压v
trim
的过程。本发明的构思在于，设计一个合理的修调电路，以简化计算过程，以利于最终以程序化的自动调整方式来得到合适的、包含修调电压v
trim
的电压v
com
。
[0065]
本领域普通技术人员应知，在图2所示的原理图中，修调电压v
trim
的实际值应为第一电阻r1和第二电阻r2之间的电压值减去电压v
com
(0.5v
bg
)；失调电压v
os
的实际值应为两个磁阻r
mra
和r
mrb
之间的电压值减去桥电压v
bridge
(0.5v
bg
)。在此需声明的一点是，后文为行文方便，统一将第一电阻r1和第二电阻r2之间引出的电压值称呼为修调电压v
trim
，将两个磁阻r
mra
和r
mrb
之间引出的电压值称呼为失调电压v
os
。
[0066]
本发明首先设置了对称的电阻串及与其并联的开关串，通过对所述开关的有序调整，保证公式(1)中的分母恒定，从而只需关注分子与分母的比值。进一步的，合理设置电阻串内的电阻值，使公式(1)中的分子分母形成比例关系，则，还可进一步忽略电阻的具体阻值，而只关心等比数列的公比或者等差数列的公差的设置，有利于数字化的控制修调过程。在此基础上，通过控制程序不断尝试修调开关的断开/闭合状态的组合，相当于是选择分子的过程，实际就是调整修调电压的过程；遍历所述修调开关的所有断开/闭合状态，就是修调电压逐渐向失调电压逼近的过程。
[0067]
请参考图1，图1所示为第一电阻串r
串
和第二电阻串r’串
中的电阻等比设置的修调
电路的电路结构图。根据上述的构思，本发明首先提出了一种失调电压修调方法，可在零磁场环境下对磁开关进行失调电压修调。在修调对象的两端对称地串联结构相同的第一电阻串r
串
和第二电阻串r’串
，所述第一电阻串r
串
和所述第二电阻串r’串
均由串联的x个修调电阻构成，每个所述修调电阻分别与一修调开关(s0～s
x-1
及s
’0～s’x-1
)并联。与所述第一电阻串r
串
并联的修调开关构成第一开关串s
串
，与所述第二电阻串r’串
并联的修调开关构成第二开关串s’串
，所述第一开关串s
串
和所述第二开关串s’串
中相对应的两个修调开关(即s0与s
’0，
……
，s
x-1
与s’x-1
)始终保持相反的闭合/断开状态，从而保证所述第一电阻串r
串
和所述第二电阻串s’串
的总阻值恒定为1/2
×
(r
串
r’串
)＝r
串
＝r’串
。以第一电阻串r
串
和第二电阻串r’串
之间的电压作为修调电压v
trim
，则图1所示电路中，修调电压v
trim
的可调范围为
[0068]
由于前文已说明，所述第一开关串s
串
和所述第二开关串s’串
中相对应的两个开关(即s0与s
’0，
……sx-1
与s’x-1
)保持相反的闭合/断开状态，后文中只对所述第二开关串s’串
的闭合/断开状态进行说明，所述第一开关串s
串
的闭合/断开状态默认相反。
[0069]
图1所示为本发明的一个实施例，在本实施例中，将第一电阻串r
串
和第二电阻串r’串
中的电阻值设置为等比数列将所述修调对象的阻值设置为2nru，所述第一开关串s
串
和所述第二开关串s’串
与所述第一电阻串r
串
和第二电阻串r’串
的对应关系详见图1。
[0070]
结合参考图1和图2，从所述修调对象的一半阻值处(即图2中的r1和r2之间)引出修调电压v
trim
，当所述第二开关串s’串
的所有开关都闭合时，修调电压v
trim
为这是图1所示电路中最小的修调电压v
trim
，若此时v
os
＜v
trim
则直接超过了可调整的范围。也就是说，本实施例需要从v
os
＞v
trim
状态开始修调，若需要从v
os
＜v
trim
的状态开始修调，则可略微调整图1所示电路，此处不赘述。
[0071]
调整所述第二开关串s’串
中的修调开关s
’0为断开，其余修调开关闭合，则修调电压
[0072]
将所述第二开关串s’串
中的修调开关按(s’x-1
，
……
，s
’0)的组合排列，由于开关只具备0和1两个值，因此，设所述第二开关串s’串
的所有开关都闭合时，第二开关串s’串
的状态为(0
……
0)，调整所述第二开关串s’串
中s0的为断开时，第二开关串s’串
的状态为(0
……
1)。按二进制数从全0到全1的顺序遍历所述第二开关串s’串
的所有闭合/断开状态，此时，修调电压v
trim
逐步增大，将其与失调电压v
os
比较，当v
os
＜v
trim
时，可停止遍历，记录第二开关串s’串
当前或前一状态的闭合/断开状态情况。若选取当前状态，则修调电压v
trim
的误差范围为若选取前一状态，则修调电压v
trim
的误差范围为
[0073]
上述实施例通过图1所示电路图说明了一种修调开关和修调电阻搭配使用的情况，本领域技术普通技术人员可知，修调开关和修调电阻的设置还可按其他结构设置，例如，如图7所示，修调开关和修调电阻仍是一对一设置，但是所有修调开关的一端都连接在a点另一端分别与相应的修调电阻的一端连接，在此情况下，修调开关的遍历过程相对简单，此处不再赘述。
[0074]
本领域技术普通技术人员可知，图7示出了修调开关的不同设置方式，其可与本发明其他实施例相结合，构成更多种基于同一发明构思的其他实施例。
[0075]
请继续参考图1。为了将调整误差范围到更常见的以0为中心点的范围，还可在第一电阻串r
串
和第二电阻串r’串
中分别设置阻值为的第一误差调整电阻和第二误差调整电阻及与其并联的第一误差调整开关s
shift
和第二误差调整开关s’shift
。所述第一误差调整开关s
shift
和所述第二误差调整开关s’shift
在第一开关串s
串
和第二开关串s’串
遍历断开/闭合状态时，随机保持一闭一合的状态，不参与遍历。当遍历结束后，根据选取的第二开关串s’串
的断开/闭合状态确定所述第二误差调整开关s’shift
的闭合/断开状态，第一误差调整开关s
shift
取相反状态。具体而言，若第二开关串s’串
选取的是所述当前状态，即v
os
＜v
trim
的状态，则闭合所述第二误差调整开关s’shift
，也就相当于使所述修调电压v
trim
减小，从而达到了整体搬移误差范围的目的。若选取的是所述前一状态，即v
os
＞v
trim
的状态，则断开所述第二误差调整开关s’shift
，也就相当于使所述修调电压v
trim
增大，这时，是向另一方向整体搬移误差范围。
[0076]
优选的，令m＝2，则，每次改变所述第二误差调整开关s’shift
时，步长为调整所述第一误差调整开关s
shift
和所述第二误差调整开关s’shift
时，可将误差范围从或调整为
[0077]
图3所示为将图1所示电路结构应用到图2所示磁开关电路中的一个实施例。以图3的电路取代图2中虚框部分，可实现在封装后对磁开关进行修调。图3中的v
ref
则可在修调完成后，用于设置/改变比较器203(如图2所示)的比较门限。所述比较门限可从图2所示的r2的任意部分抽头，而不需受现有技术的较多限制。
[0078]
本实施例中，取m＝2，x＝4，即所述第一电阻串r
串
和所述第二电阻串r’串
分别包括4个修调电阻，电阻间的阻值比例为1/2，所述修调电阻上的修调开关分别为(s3，s2，s1，s0)和(s’3，s’2，s’1，s’0)。
[0079]
结合图2和图3，本发明所公开的包含修调电路的磁开关包括磁阻模块201、参考电阻模块202和比较器203。从所述磁阻模块201中引出失调电压v
os
，从所述参考电阻模块vtrim中引出修调电压v
trim
；所述失调电压v
os
与所述比较器203的正相输入端连接，所述修调电压v
trim
与所述比较器203的反相输入端连接；所述比较器203输出所述失调电压和所述修调电压的比较结果，具体的，若v
os
＞v
trim
，则输出out＝1，若v
os
＜v
trim
，则输出out＝0。由
于目前磁开关封装后的多数情况都是v
os
＞v
trim
(即out＝1)的状态，本实施例的修调过程是逐步增大修调电压v
trim
，使其逐渐逼近失调电压v
os
，并在每次增大修调电压v
trim
后，都读取一次输出out的值，当输出out＝0时，说明当前的修调电压v
trim
和前一修调电压v
trim
是最接近失调电压v
os
的两个修调电压值，两者的误差绝对值均在以内。
[0080]
图2中虚框部分的电路调整为如图3所示，由电源v
bg
到地gnd依次串联第一电阻串r
串
(参见图1)、第一电阻r1(阻值为nru)、第二电阻r2(阻值为nru)和第二电阻串r’串
(参见图1)。其中，第一电阻串r
串
和第二电阻串r’串
均包括阻值依次为ru、1/2ru、1/4ru和1/8ru的4个修调电阻，所述四个修调电阻上并联的修调开关依次为(s3，s2，s1，s0)和(s’3，s’2，s’1，s’0)。在进行数字化控制时，可通过4位二进制数s’对所述修调开关进行闭合/断开的控制，例如，当s’＝0000时，修调开关(s’3，s’2，s’1，s’0)的状态均为闭合，当s’＝0001时，修调开关(s’3，s’2，s’1，s’0)中的s’0为断开状态。
[0081]
更具体的说，当s’＝0000时，修调开关(s’3，s’2，s’1，s’0)全部闭合，其对应的电阻全部被短路，相当于第二电阻串r’串
均没有接入电路中；而相应的，修调开关(s3，s2，s1，s0)全部断开，即其对应的电阻全部接入电路中。此时，这是图3所示电路所能达到的最小值，若在此时，v
os
＜v
trim
则说明失调电压超出可调范围，判定为废片。
[0082]
当s’＝0001时，修调开关s’0断开，修调开关(s’3，s’2，s’1)闭合，即第二电阻串r’串
中电阻值为1/8ru的电阻接入电路，其他电阻被短路；相应的，修调开关s’0闭合，修调开关(s’3，s’2，s’1)断开，即第一电阻串r
串
中电阻值为1/8ru的电阻被短路，其他电阻接入电路中。此时，这一数值也为本实施例调整修调电压v
trim
的步长，每当二进制数s’递增1时，修调电压v
trim
增加一步长。
[0083]
当s’＝1111时，修调开关(s’3，s’2，s’1，s’0)全部断开，即其对应的电阻全部接入电路中；而相应的，修调开关(s3，s2，s1，s0)全部闭合，对应的电阻全部被短路。此时，这是图3所示电路所能达到的最大测量值，若在此时，v
os
大于v
trim
则说明失调电压超出修调范围，可判定其为废片。
[0084]
请继续参考图3，假设当s’＝1100时，即修调开关(s’3，s’2，s’1，s’0)的状态为(断开，断开，闭合，闭合)时，输出out的值由1跳变为0，则可取当前修调开关状态s’＝1100为修调结果，此时的修调电压的误差范围为正的一步长；若选取前一状态s’＝1011为修调结果，则修调电压其误差范围为负的一步长。
[0085]
以上的误差范围不太适应现阶段的习惯，为使误差范围为正负0.5步长，图3中还包括了误差调整电阻，其取值和设置如图3所示。根据修调电压v
trim
的计算公式可知，设置两个误差调整电阻及并联的误差调整开关s
shift
和s’shift
也是为了使修调电压v
trim
的计算公式保持分母不变；将其取值设定为电阻串中最小值的一半可起到调整半步长(精确的说，是近似半步长)的作用。
[0086]
具体的，在调整二进制值s’时，保持误差调整开关s
shift
闭合、误差调整开关s’shift
断开不变，假设当s’＝1100时，输出out的值由1跳变为0，若选取s’＝1100为修调结果，则误差调整开关s’shift
设置为0，即闭合状态，使相应电阻短路，相应的，误差调整开关s
shift
为1，其取得的效果是修调电压v
trim
减小0.5步长。
[0087]
若需选取s’＝1011为修调结果，则在调整二进制值s’时，保持误差调整开关s
shift
断开、误差调整开关s’shift
闭合合不变，确定选取s’＝1011为修调结果后，将误差调整开关s’shift
设置为1，即断开状态，相应的，误差调整开关s
shift
为0，其取得的效果是修调电压v
trim
增大0.5步长。
[0088]
经过上述调整，修调电压v
trim
的误差范围均为
[0089]
图3中将所有电阻的取值以ru为基本单位、成比例选取的优点在于，修调电压v
trim
的计算过程与ru无关，相应控制程序不需要获取每一个电阻的实际取值，通用性更强。
[0090]
如果将图1所示的电路结构中的第一电阻串r
串
和第二电阻串r’串
中的电阻值设置为等差数列则得到图8所示的电阻等差设置的修调电路的电路结构图。图8与图1是基于同一发明构思得到的两个类似的技术方案，其中的电路主要结构和对修调开关的控制要求是一致的，差别仅在于第一电阻串r
串
和第二电阻串r’串
的取值不同，以及由此而带来的修调效果/过程的差别。
[0091]
图8中，第一电阻串r
串
和第二电阻串r’串
中的x个电阻依次设置为ru，ru d，
……
，ru (x-2)d，ru (x-1)d，则在所述第一开关串s
串
和所述第二开关串s’串
中相对应的两个修调开关(即s0与s
’0，
……
，s
x-1
与s’x-1
)始终保持相反的闭合/断开状态的前提下，图8所示的电路中，所述第一电阻串r
串
和所述第二电阻串s’串
的总阻值也始终恒定为1/2
×
(r
串
r’串
)＝r
串
＝r’串
。同样以第一电阻串r
串
和第二电阻串r’串
之间的电压作为修调电压v
trim
，则图8所示电路中，修调电压v
trim
的可调范围也是
[0092]
图9是令图8中x＝4，d＝ru得到的一个实施例。将其结合到图2所示的磁开关原理图中，则，由电源v
bg
到地gnd依次串联第一电阻串r
串
(参见图1)、第一电阻r1(阻值为nru)、第二电阻r2(阻值为nru)和第二电阻串r’串
(参见图1)。与前文所述类似，四个修调电阻上并联的修调开关依次为(s3，s2，s1，s0)和(s’3，s’2，s’1，s’0)，在进行数字化控制时，通过4位二进制数s’(s)对所述修调开关进行闭合/断开的控制。当s’＝0000时，修调开关(s’3，s’2，s’1，s’0)全部闭合，其对应的电阻全部被短路，相当于第二电阻串r’串
均没有接入电路中；而相应的，修调开关(s3，s2，s1，s0)全部断开，即其对应的电阻全部接入电路中。此时，这是图9所示电路所能达到的最小值，若在此时，v
os
＜v
trim
则说明失调电压超出可调范围，判定为废片。
[0093]
当s’＝0001时，修调开关s’0断开，修调开关(s’3，s’2，s’1)闭合，即第二电阻串r’串
中电阻值为ru的电阻接入电路，其他电阻被短路；相应的，修调开关s’0闭合，修调开关(s’3，s’2，s’1)断开，即第一电阻串r
串
中电阻值为ru的电阻被短路，其他电阻接入电路中。此时，这一数值也为本实施例调整修调电压v
trim
的步长。
[0094]
当s’＝1111时，修调开关(s’3，s’2，s’1，s’0)全部断开，即其对应的电阻全部接入电路中；而相应的，修调开关(s3，s2，s1，s0)全部闭合，对应的电阻全部被短路。此时，
这是图9所示电路所能达到的最大测量值，若在此时，v
os
大于v
trim
则说明失调电压超出修调范围，可判定其为废片。
[0095]
与图3的修调过程有所不同的是，图9所示的的电路在s’从0000到1111遍历的过程中，有重复阻值(即有相同v
trim
)的出现，例如，s’＝0011和s’＝0100时，v
trim
都等于s’＝0101和s’＝1000时，v
trim
都等于因此，4个修调电阻/修调开关的情况下，有效的开关断开/闭合状态只有11种有效状态。其余有x个修调电阻/修调开关的情况下，有效的开关断开/闭合状态可具体分析，此处不赘述。
[0096]
请继续参考图9，假设当s’＝0111时，即修调开关(s’3，s’2，s’1，s’0)的状态为(闭合，断开，断开，断开)时，输出out的值由1跳变为0，则可取当前修调开关状态s’＝0111为修调结果，此时的修调电压的误差范围为正的一步长；若选取前一状态s’＝0110为修调结果，则修调电压其误差范围为负的一步长。
[0097]
如需将误差范围调整为正负0.5步长，则可如图9所示，将误差调整电阻的阻值设置为0.5ru，其相应的误差调整开关s
shift
和s’shift
的设置与控制方法如上文中对图3的说明相同。图9所示的电路，经过步长调整后，误差范围为
[0098]
如果进一步限定图9中的公差为0，则得到如图10所示的电路图。图10中，由电源v
bg
到地gnd依次串联第一电阻串r
串
(参见图1)、第一电阻r1(阻值为nru)、第二电阻r2(阻值为nru)和第二电阻串r’串
(参见图1)。其中，第一电阻串r
串
和第二电阻串r’串
中的所有修调电阻的阻值都为ru。本领域普通技术人员可以看出，图10所选用的修调电阻的阻值既是公差为0的等差数列，也是公比为1的等比数列。在此情况下，修调开关串s’的有效状态只有0000、0001、0011、0111和1111共5种状态，其余都是重复的。因此，在采用图10所示电路的情况下，修调过程更为简单，只需遍历5个状态，就能得出修调结果，误差范围调整则与之前的说明一致。
[0099]
图4所示为一种磁开关自动修调系统的控制系统框图，所述系统用于计算修调电压，以消除所述磁开关失调电压的影响。所述系统包括硬件和软件，全部或部分固化于封装后的磁开关100中，包括：含有修调电路的磁开关3、通信控制单元1、非易失性存储器2和遍历控制单元12。其中，所述遍历控制单元12可通过通信端口与所述通信控制单元1连接，以构成一个半自动的修调系统，所述修调系统可以通过人工调整参数临时调整修调的内容或修调的方法，此时，所述封装后的磁开关100中还包括选择开关4，用于选择输出端工作于通信状态还是输出状态；所述遍历控制单元12也可以直接设置在所述通信控制单元1中，以构成一个全自动的修调系统，所述修调系统在磁开关封装后第一次上电时自动执行所述通信控制单元1中固化的修调方法，在无人干预的情况下就完成修调工作，然后自动进入正常工作状态，也就是正常输出开关信号的状态。
[0100]
具体的，所述磁开关3中所包含的修调电路如图3所示，磁开关3受通信控制单元1的控制，根据修调开关状态改变修调电路中第一开关串s
串
和第二开关串s’串
的闭合/断开状态，并回送输出端out给出的比较结果给通信控制单元1。
[0101]
所述非易失性存储器2中包括修调开关状态寄存器22，用于保存所述修调开关的
修调结果，即第一开关串s
串
和/或第二开关串s’串
的闭合/断开状态。修调结束时，所述通信控制单元1将所述修调开关的修调结果写入所述修调开关状态寄存器22。封装后的磁开关100在正常工作状态下，所述通信控制单元1读取所述修调开关状态寄存器22，用于控制所述磁开关3中所包含的修调开关的闭合/断开状态。
[0102]
修调时，所述通信控制单元1通过通信端口11接收所述遍历控制单元12的指令，以调整所述第一开关串s
串
和所述第二开关串s’串
的闭合/断开状态，从而改变所述修调电压的值；同时，通过所述通信端口11将所述比较结果发送给所述遍历控制单元12。
[0103]
所述遍历控制单元12选取所述修调电压最接近所述失调电压时的所述第二开关串s’串
的闭合/断开状态作为所述修调结果，保存至所述开关状态寄存器22。所述修调结果包括两种可能：修调电压略大于失调电压或修调电压略小于修调电压。即选择输出端out跳变时的第二开关串s’串
的闭合/断开状态作为修调结果，或选择输出端out跳变前的第二开关串s’串
的闭合/断开状态作为修调结果。两种修调结果的误差范围相同，可任意选择。
[0104]
至少有两种方式可使所述封装后的磁开关100在上电后进入修调状态。
[0105]
其一，封装后的磁开关100中还包括修调/输出选择开关4，所述非易失性存储器2中还包括选择开关状态寄存器21。在封装时，将所述选择开关状态寄存器21预置为修调状态，即封装后的磁开关100的输出端与内部的通信端口11连接，而非与内部的模拟输出连接(如图4所示)，此时，所述通信控制单元1与所述遍历控制单元12通过通信端口11连接。之后，由通信控制单元1与遍历控制单元12共同控制完成修调过程，确定所述第一开关串s
串
和所述第二开关串s’串
的闭合/断开状态。最后，还需将所述选择开关状态寄存器21重置为输出状态，当所述封装后的磁开关100再次上电后，即可进入正常工作的模拟信号输出状态。也就是说，本方式是一次性的方式，一旦确认完成修调，今后无法再次调整。
[0106]
与之类似，在另一个遍历控制单元12包含于通信控制单元1中的实施例中，由于无所述修调/输出选择开关4，不需要将所述修调/输出选择开关4置为修调状态，通信控制单元1读取所述选择开关状态寄存器21后，直接控制所述遍历控制单元12开始工作。
[0107]
其二，还可以通过通信确认的方式进入修调状态。修改所述通信控制单元1的初始化程序，令其包括一查询模块。当每次上电时，所述查询模块均通过封装后的磁开关100的输出端查询是否需进入修调状态，若是，则进入修调状态，若超时无应答则直接进入正常工作状态。此方式结合将遍历控制单元12设置于封装后的磁开关100之外的结构，可灵活进入修调状态，多次、反复修调，对于失调电压随时间变化的电路有较好适应性。但是，由于每次上电时都需要查询，需付出一定的时间代价。
[0108]
图5和图6为一种磁开关自动修调方法的配图。图5示出了本发明一实施例中通过一个输出端进行串行通信的协议波形。本实施例中，以方波的占空比区别0和1，如图所示，占空比为75％的方波表示逻辑1，占空比为25％的方波表示逻辑0。串行通信所需要的同步信号start则以占空比为50％的方波表示。当控制系统的工作频率远大于所述方波的频率时，上述的协议可稳定工作。
[0109]
图6为一种磁开关自动修调方法的流程图。所述修调方法基于图4所示的修调系统执行。当磁开关上电后，通信控制模块1首先读取选择开关状态寄存器22，根据其中的值判断当前应进入修调状态还是正常工作的模拟输出状态，若是模拟输出状态，则进入磁开关的正常工作流程，若是修调状态，则在零磁场环境下(即无磁场、电场的影响，只有工作电压vbg
的状态)对磁开关3的失调电压进行修调，具体包括如下步骤：
[0110]
s1、设置所述第一开关串s
串
为全闭合状态，所述第二开关串s’串
为全断开状态，若此时所述失调电压v
os
大于所述修调电压的修调电压v
trim
，则认为所述磁开关为废片，退出修调过程；
[0111]
s2、设置所述第一开关串s
串
为全断开状态，所述第二开关串s’串
为全闭合状态，若此时所述失调电压v
os
小于所述修调电压的修调电压v
trim
，则认为所述磁开关为废片，退出修调过程；
[0112]
s3、依次将所述第二开关串s’串
的闭合/断开状态由全闭合逐步调整为全断开，所述第一开关串s
串
相应调整，每次调整后比较所述失调电压v
os
是否大于所述修调电压的修调电压v
trim
，若是，则停止修调并保存所述第二开关串s’串
当前的闭合/断开状态或者前一闭合/断开状态，作为修调结果，若否，则继续比较；
[0113]
s4、若步骤s3中选择保存所述第二开关串s’串
当前的闭合/断开状态，则调整所述第二误差调整开关状态为闭合，所述第一误差调整开关状态为断开，也就是将所述修调电压v
trim
调小；若步骤s3中选择保存所述第二开关串前一闭合/断开状态，则调整所述第二误差调整开关状态为断开，所述第一误差调整开关状态为闭合，也就是将所述修调电压v
trim
调大；
[0114]
s5、将所述修调结果写入所述修调开关状态寄存器，也就是说，修调开关状态寄存器22中保存的不仅是所述第二开关串s’串
的值，还有第二误差调整开关的值。而相应所述第一开关串s
串
的值和第一误差调整开关的值自动取反即可。
[0115]
此外，在步骤s5之后，通信控制模块1还将所述开关状态寄存器22中的值更新为输出状态，以便下次上电时磁开关可正常工作，否则，所述磁开关每次上电都进入修调状态，无法真正作为开关使用。
[0116]
需要补充的是，步骤s3中，基于第一电阻串r
串
和第二电阻串r’串
中的修调电阻的取值的不同，在遍历修调开关的闭合/断开状态的过程中将出现重复的情况，在设计自动控制程序时，可选择将重复的情况忽略，以简化控制程序。
[0117]
在另一实施例中，不设置所述开关状态寄存器22，而是在每次上电时都通过与通信端口11连接的管脚(即图4中的通信/输出管脚)查询是否有外来响应信号，若有所述响应信号，则说明当前是修调状态，进入上述的步骤s1～s5的流程，若等待一定时间后都没有所述响应信号，则说明当前是输出状态，进入正常工作的模拟信号输出流程。
[0118]
上述的修调电路、修调方法、修调系统通过改进磁开关现有的电路，配合以相应的修调方法，实现了对封装后的磁开关的修调，而不影响现有磁开关惯有的3脚封装模式。对于应用广泛的电子元件而言，后续新型号的封装如能向下兼容，则非常有利于对电子设备的升级，可为生产制造方节省大量资金，免去重复研发、开模等方面的费用，能够大大提高生产效率，缩短产品推向市场的周期。
[0119]
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。