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        십자형 CMOS 홀 플레이트 및 오프셋, 1/f 잡음 제거 기술 기반 자기센서 신호처리시스템 설계

        허용기(Yong-Ki Hur),정원재(Won-Jae Jung),이지훈(Ji-Hun Lee),남규현(Kyu-Hyun Nam),유동균(Dong-Gyun Yoo),윤상구(Sang-Gu Yoon),민창기(Chang-Gi Min),박준석(Jun-Seok Park) 대한전자공학회 2016 전자공학회논문지 Vol.53 No.5

        본 논문은 CMOS 자기센서(hall Sensor)의 오프셋 및 1/f 잡음 제거기술 기반 고선형 자기센서 신호처리장치를 제안한다. 제안하는 자기센서는 자계(magnetic Field)를 감지하여 자계의 변화량에 따른 홀 전압(hall Voltage)을 출력하는 홀 플레이트(hall Plate)와 홀 플레이트 출력 신호의 오프셋과 1/f 잡음 제거 및 디지털화를 위한 자기센서 신호처리시스템으로 구성된다. 자기센서 신호처리 시스템은 스피닝 전류 바이어싱(spinning current biasing)을 통해 자기신호로부터 오프셋과 1/f잡음 성분을 분리하고, 초퍼 및 증폭기를 통해 자기신호를 100 kHz 주파수 대역으로 변조한다. 60 kHz 차단주파수를 갖는 고역통과필터(highpass filter)를 사용하여 오프셋 및 1/f 잡음을 제거한뒤 ADC(analog to digital converter)를 통해 자기신호만을 디지털 변조한다. 증폭기 및 고역통과필터 출력은 자기신호 -53.9 dBm @ 100 kHz, 잡음성부은 -101.3 dBm @ 10 kHz이다. 최종적으로 ADC를 통과한 자기센서 출력은 -5.0 dBm @ 100 kHz이고, 오프셋 및 1/f 잡음은 -55.0 dBm @ 10 kHz이다. This paper describes an offset and 1/f noise cancellation technique based hall sensor signal processor. The hall sensor outputs a hall voltage from the input magnetic field, which direction is orthogonal to hall plate. The two major elements to complete the hall sensor operation are: the one is a hall sensor to generate hall voltage from input magentic field, and the other one is a hall signal process system to cancel the offset and 1/f noise of hall signal. The proposed hall sensor splits the hall signal and unwanted signals(i.e. offset and 1/f noise) using a spinning current biasing technique and chopper stabilizer. The hall signal converted to 100 kHz and unwanted signals stay around DC frequency pass through chopper stabilizer. The unwanted signals are bloked by highpass filter which, 60 kHz cut off freqyency. Therefore only pure hall signal is enter the ADC(analog to dogital converter) for digitalize. The hall signal and unwanted signal at the output of an amplifer and highpass filter, which increase the power level of hall signal and cancel the unwanted signals are -53.9 dBm @ 100 kHz and -101.3 dBm @ 10 kHz. The ADC output of hall sensor signal process system has -5.0 dBm hall signal at 100 kHz frequency and -55.0 dBm unwanted signals at 10 kHz frequency

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