專利名稱：磁敏振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁敏振蕩器，屬磁電轉(zhuǎn)換和傳感技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
。日本專利JP09080134A(特開平9-80134)涉及一種柯耳別茲振蕩器型的磁傳感器。電路如圖1所示。該傳感器主要是一只由非晶形磁體條帶1，電阻2，電容3，晶體管4，電阻5，偏磁線圈6，可變電阻7，電容8和電感12組成的柯耳皮茲振蕩器，其中LC振蕩回路除含電感12，電容3和電容8外，還含非晶形磁體條帶1，非晶形磁體條帶1經(jīng)電氣連接跨在電感12和晶體管4的集電極之間。該傳感器的輸出信號Vosc經(jīng)晶體管4的集電極輸出。Vosc是小幅度射頻信號，需經(jīng)檢波電路9和直流放大電路10的處理后，才能以直流電壓的形式經(jīng)輸出端11輸出。該傳感器的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)該傳感器處在磁場中時(shí)，其輸出信號Vosc是幅度受磁場在沿非晶形磁體條帶1方向上的分量的調(diào)制的射頻信號，即該傳感器有磁敏性，能完成磁電轉(zhuǎn)換。該傳感器的缺點(diǎn)是非晶形磁體條帶1與電路之間存有電氣連接；Vosc是小幅度射頻信號，需經(jīng)后處理才能應(yīng)用，非晶形磁體條帶1需要偏磁，后處理電路，檢波電路9、直流放大電路10，與偏磁電路，偏磁線圍6、可變電阻7，增加了電路的復(fù)雜性；該傳感器只能在電源電壓約為Vcc+0.2Vcc的電壓范圍內(nèi)正常工作，適應(yīng)電源電壓變動(dòng)的能力差。另一種背景技術(shù)是經(jīng)典的柯耳別茲振蕩器。該振蕩器的電路示于圖2點(diǎn)劃線的左方該振蕩器由電容3，晶體管4，電阻5，電容8，電感12，電阻13，電阻21和電容22組成，其中電感12的內(nèi)部是空氣芯。該振蕩器的優(yōu)點(diǎn)是能產(chǎn)生等幅射頻信號，該信號與直流信號一起從晶體管4的發(fā)射極輸出。該振蕩器的缺點(diǎn)是該振蕩器沒有磁敏性，不能完成磁電轉(zhuǎn)換；該振蕩器只能在電源電壓約為Vcc±0.2Vcc的電壓范圍內(nèi)正常工作，適應(yīng)電源電壓變動(dòng)的能力差。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電路簡潔的、有磁敏性和能完成磁電轉(zhuǎn)換的磁敏振蕩器，其中非晶形磁體條帶與電路之間不存有電氣連接；電路不含偏磁電路和后處理電路。該目的是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的把非晶形磁體條帶置于經(jīng)典的柯耳別茲振蕩器的電感的內(nèi)部；把阻-容低通濾波器跨接在發(fā)射極電阻的兩端，輸出信號從該濾波器的輸出端輸出。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種適應(yīng)電源電壓變動(dòng)的能力強(qiáng)的磁敏振蕩器。該目的是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的把電阻一二極管穩(wěn)壓器跨接在電源的兩端；把經(jīng)典的柯耳別茲振蕩器中的晶體管的基極與該穩(wěn)壓器的輸出端連接在一起。
現(xiàn)結(jié)合


本發(fā)明的電路組成，連接和工作原理。
本發(fā)明涉及一種磁敏振蕩器，由經(jīng)典的柯耳皮茲振蕩器，非晶形磁體條帶1和阻-容低通濾波器組成，經(jīng)典的柯耳皮茲振蕩器包含電容3，晶體管4，電阻5，電容8，電感12，電阻13，電阻21和電容22，電感12的內(nèi)部是空氣芯，阻-容低通濾被器由電阻16和電容17串聯(lián)而成，晶體管4的基極與地端20之間跨接有一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)，晶體管4的β值介于40～360之間，電感12由直徑為0.035～0.35mm的漆包線繞制而成，電感12的外徑，內(nèi)徑，長度和匝數(shù)分別為1.5～3.5mm，1～3mm，2～30mm和50～120匝，非晶形磁體條帶1是由鐵基鈉米材料或鈷基材料制成，非晶形磁體條帶1的長度，寬度和厚度分別為4～24mm，1～3mm和25～30μm，電感12的內(nèi)部放置有非晶形磁體條帶1，電阻16和電容17的自由端分別與晶體管4的發(fā)射極和地端20連接，阻-容低通濾波器的時(shí)間常數(shù)＝電阻16的阻值×電容17的容量，介于10μs～1s之間，所述的二端網(wǎng)絡(luò)是電阻21與電容22并聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)或是二極管14與二極管15順向串聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。
工作原理。上述磁敏振蕩器在電壓為Vcc的電源的供電下工作。非晶形磁體條帶1是一種具有巨磁阻抗效應(yīng)的新材料。H是沿非晶形磁體條帶1方向并穿過該條帶的磁場的磁場強(qiáng)度，單位為mT。
若所述的二端網(wǎng)絡(luò)是電阻21與電容22并聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。見圖2。當(dāng)H＝0mT時(shí)，非晶形磁體條帶1不具備顯示其巨磁阻抗效應(yīng)的條件，該條帶的阻抗低，渦流耗損大，導(dǎo)致電感12的Q值低，晶體管4不能維持LC振蕩回路的振蕩，磁敏振蕩器停振。電阻13和電阻21組成分壓器，跨接在電源正端18和地端20之間，晶體管4的基極電壓為1.2V，晶體管4的發(fā)射極電壓為0.5V，該電壓經(jīng)阻-容低通濾波器，從輸出端19輸出，成為磁敏振蕩器的輸出倍號Vout。Vout＝0.5V。當(dāng)0mT＜H≤0.7mT時(shí)，非晶形磁體條帶1在弱磁場作用下開始顯示其巨磁阻抗效應(yīng)，但尚不明顯，該條帶的阻抗升高，渦流耗損減小，導(dǎo)致電感12的Q值升高，晶體管4已能維持LC振蕩回路的振蕩，磁敏振蕩器起振，但不強(qiáng)烈，Vout稍大于0.5V。當(dāng)0.7mT＜H≤1.5mT時(shí)，非晶形磁體條帶1在較強(qiáng)磁場作用下顯示明顯的巨磁阻抗效應(yīng)，該條帶的阻抗明顯升高，電感12的Q值明顯升高，磁敏振蕩器強(qiáng)烈振蕩，0.6V＜Vout≤3.5V。當(dāng)H＞1.5mT時(shí)，Vout略小于3.5V，但恒大于3.25V，即3.25V＜Vout≤3.5V。見圖4。該磁敏振蕩器不能傳感磁場方向，如H＜0mT，該磁敏振蕩器將輸出與|H|對應(yīng)的Vout。該磁敏振蕩器只能在電源電壓約為Vcc±0.2Vcc的范圍內(nèi)正常工作，如電源電壓不在上述范圍內(nèi)，晶體管4的基極電壓偏離1.2V甚遠(yuǎn)，正常的工作點(diǎn)很難建立起來，影響正常工作，所以該磁敏振蕩器適應(yīng)電源電壓變動(dòng)的能力尚不能令人滿意。
綜上所述，該磁敏振蕩器電路簡潔；非晶形磁體條帶1與電路之間不存有電氣連接；有磁敏性，能完成磁電轉(zhuǎn)換，雖然該磁敏振蕩器只能傳感磁場強(qiáng)度，不能傳感磁場的方向；輸出信號Vout經(jīng)阻-容低通濾波器輸出；適應(yīng)電源電壓變動(dòng)的能力尚不令人滿意。
若所述的二端網(wǎng)絡(luò)是二極管14與二極管15順向串聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。見圖3。該磁敏振蕩器的H-Vout磁電轉(zhuǎn)換關(guān)系與上述的磁敏振蕩器的H-Vout磁電轉(zhuǎn)換關(guān)系基本相同，這里就不重復(fù)了。該磁敏振蕩器與上述的磁敏振蕩器的唯一不同點(diǎn)在于晶體管4的偏置，現(xiàn)說明如下電阻13與順向串聯(lián)在一起的二極管14和二極管15組成電阻一二極管穩(wěn)壓器，跨接在電源正端18與地端20之間，無論電源電壓Vcc為6～24V范圍內(nèi)的何值，二極管14的陽極電壓，即晶體管4的基極電壓恒為1.2V，電源電壓Vcc變動(dòng)對晶體管4的工作點(diǎn)沒有影響，該磁敏振蕩器適應(yīng)電源電壓變動(dòng)的能力強(qiáng)。
實(shí)施例1。
本實(shí)施例的晶體管4的基極與地端20之間跨接有電阻21和電容22并聯(lián)的二端網(wǎng)絡(luò)。在本實(shí)施例中電源電壓Vcc為15V；非晶形磁體條帶1是由鐵基鈉米材料制成的條帶，其長度，寬度和厚度分別為20mm，2mm和25～30μm；電容3的容量為51PF；晶體管4是β值為介于100～300之間的NPN型硅射頻晶體管；電阻5的阻值為510Ω；電容8的容量為51PF；電感12的內(nèi)徑，外徑和長度分別為2mm，2.5mm和25mm，電感12由直徑為0.1mm的漆包線纏繞100匝而成，非晶形磁體條帶1放置在電感12的內(nèi)部；電阻16的阻值為100KΩ，電容17的容量為510PF，低通濾波器的時(shí)間常數(shù)為51μs；電阻13的阻值為33KΩ，電阻21的阻值為2K7，電容22的容量為5100PF。
實(shí)施例2。
本實(shí)施例的晶體管4的基極與地端20之間跨接有二極管14和二極管15順向串聯(lián)的二端網(wǎng)絡(luò)。在本實(shí)施例中，電源電壓Vcc為6～24V；電阻13的阻值為16KΩ和二極管14，二極管15為硅整流二極管，除此以外，其余元器件的規(guī)格和要求與實(shí)施例1的完全相同。
與
背景技術(shù)：
相比，本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)1.電路簡潔。非晶形磁體條帶1與電路之間不存有電氣連接，不含偏磁電路和后處理電路，體積小巧，制造成本低，適于批量生產(chǎn)。
2.磁電轉(zhuǎn)換關(guān)系有確定的規(guī)律性。H-Vout曲線含陡峭線段，磁電轉(zhuǎn)換靈敏度高。
3.非晶形磁體條帶1在高溫時(shí)仍具有穩(wěn)定的巨磁阻抗效應(yīng)，非晶形磁體條帶1工作的溫度范圍寬。
4.能在寬廣的電源電壓范圍(6～24V)內(nèi)正常工作。

。圖1是日本專利JP09080134A，柯耳別茲振蕩器型的磁傳感器的電路圖。圖2是一種磁敏振蕩器的電路圖。圖3是一種適應(yīng)電源電壓變動(dòng)能力強(qiáng)的磁敏振蕩器。圖4是圖2或圖3所示磁敏振蕩器在電源電壓Vcc為15V時(shí)繪制的磁電轉(zhuǎn)換關(guān)系(H-Vout)曲線。
本發(fā)明適于用來探測磁場或磁場強(qiáng)度，特別適于用來探測高溫環(huán)境中的磁場或磁場強(qiáng)度，也可用來測量能轉(zhuǎn)換為磁場強(qiáng)度的其它量，如電流、位移、應(yīng)變、流量等，此外，本發(fā)明體積小巧，適于進(jìn)一步用來制造標(biāo)準(zhǔn)的集成磁傳感器。所以本發(fā)明是一項(xiàng)易于推廣實(shí)施和能產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益的新技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種磁敏振蕩器，由經(jīng)典的柯耳皮茲振蕩器，非晶形磁體條帶1和阻-容低通濾波器組成，經(jīng)典的柯耳皮茲振蕩器包含電容3，晶體管4，電阻5，電容8，電感12，電阻13，電阻21和電容22，電感12的內(nèi)部是空氣芯，阻-容低通濾波器由電阻16和電容17串聯(lián)而成，晶體管4的基極與地端20之間跨接有一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，晶體管4的β值介于40～360之間，電感12由直徑為0.035～0.35mm的漆包線繞制而成，電感12的外徑，內(nèi)徑，長度和匝數(shù)分別為1.5～3.5mm，1～3mm，2～30mm和50～120匝，非晶形磁體條帶1是由鐵基鈉米材料或鈷基材料制成，非晶形磁體條帶1的長度，寬度和厚度分別為4～24mm，1～3mm和25～30μm，電感12的內(nèi)部放置有非晶形磁體條帶1，電阻16和電容17的自由端分別與晶體管4的發(fā)射極和地端20連接，阻-容低通濾波器的時(shí)間常數(shù)＝電阻16的阻值×電容17的容量，介于10μs～1s之間，所述的二端網(wǎng)絡(luò)是電阻21與電容22并聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)或是二極管14與二極管15順向串聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁敏振蕩器，其特征在于，電源電壓Vcc為15V；非晶形磁體條帶1是由鐵基鈉米材料制成的條帶，其長度，寬度和厚度分別為20mm，2mm和25～30μm；電容3的容量為51PF；晶體管4是β值為介于100～300之間的NPN型硅射頻晶體管；電阻5的阻值為510Ω；電容8的容量為51PF；電感12的內(nèi)徑，外徑和長度分別為2mm，2.5mm和25mm，電感12由直徑為0.1mm的漆包線纏繞100匝而成，非晶形磁體條帶1放置在電感12的內(nèi)部；電阻16的阻值為100KΩ，電容17的容量為510PF，低通濾波器的時(shí)間常數(shù)為51μs；電阻13的阻值為33KΩ，電阻21的阻值為2K7，電容22的容量為5100PF。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁敏振蕩器，其特征在于，電源電壓Vcc為6～24V；電阻13的阻值為16KΩ和二極管14，二極管15為硅整流二極管。
全文摘要
一種磁敏振蕩器,屬磁電轉(zhuǎn)換和傳感技術(shù)領(lǐng)域,由柯耳皮茲振蕩器,非晶形磁體條帶1和阻一容低通濾波器組成,柯耳皮茲振蕩器含內(nèi)部放置有非晶形磁體條帶1的電感12,非晶形磁體條帶1是鐵基鈉米或鈷基材料制成,有電路簡潔,體積小巧,工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn),適于用來探測磁場或磁場強(qiáng)度以及能轉(zhuǎn)換為磁場強(qiáng)度的其它量,是一項(xiàng)易于推廣實(shí)施的新技術(shù)。
文檔編號H03B5/08GK1244663SQ9911379
公開日2000年2月16日 申請日期1999年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月18日
發(fā)明者楊介信, 楊燮龍, 陳國 , 宮峰飛, 錢思明 申請人:華東師范大學(xué)