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单芯片AMR磁阻传感不具有单一功能

来源于 数码通 2023-09-30 10:50
纵观磁传感器的发展过程,可以分为以下几个阶段,从基于霍尔效应的磁传感器开始,到磁传感器基于各向异性磁阻效应的各向异性磁传感器,即AMR传感,然后是基于巨磁阻的GMR传感,最后是基于隧道磁阻的TMR传感。抛开霍尔效应传感这种最知名、应用最广泛的磁传感类型不谈,AMR、GMR 和 TMR 都有各自的特点。

AMR各向异性磁阻效应是某些材料中磁阻的变化与磁场和电流之间的角度有关。此属性涉及材料中 S 轨道和 d 轨道 电子 散射各向异性。该特性可用于精确测量磁场。 AMR传感一般采用桥式结构,磁阻比在3%左右。这种AMR传感在操作控制应用中有很多应用,特别是在车辆级操作控制应用中。除了必要的高精度之外,每个进行AMR传感的制造商都有不同的东西。

ADI集成 AMR 传感

ADI采用的磁场传感架构可以最大限度地发挥单芯片解决方案的优势,同时提供足够的功能,以较少的器件数量满足不同的应用需求。 。
(来源:ADI)

ADA4571 是一款双通道各向异性磁阻 (AMR) 传感器,集成了 信号 调节 放大器 ADC 驱动器 生产模拟输出指示磁场的角位置。作为用于冗余系统的高精度双通道AMR传感器,在0°至180°的测量范围内可以实现不超过0.1°的误差。高精度是此类传感器装置的先决条件。

在每个通道中,AMR 传感和可变增益 仪表放大器 集成在一个封装中。众所周知,系统的组件越多,每个组件的灵敏度和误差要求就越高。当集成度足够高时,能将精度控制得如此之好是很少见的。 ADA4571即使在弱饱和场中也能实现极高的测量精度,并且在平行于IC封装平面的均匀场中,输出信号基本上与传感器和磁铁之间的气隙无关。对气隙变化非常不敏感。

ADI 的 AMR 传感器采用惠斯通电桥配置,与单个电阻元件相比,它支持更宽的输出电压摆幅,并且还可以抑制更大的直流偏移。在 ADA4571 中,每个 检测 通道包含两个彼此成 45° 角的独立惠斯通电桥。对于像ADA4571这样的机械型角度测量系统的传感,在磁角的计算中,绝对电压和绝对磁场强度都不重要。因此,与其他角度传感器技术相比,它对磁场不太敏感。对强度和电压幅度变化及漂移不敏感。

对于运动控制和定位应用来说,这种高精度、低漂移的位置检测装置无疑备受关注。

NXP KMA/Z AMR 传感

除了高精度之外,恩智浦的 AMR 传感还提供非常低的功耗。其汽车级AMR系列在整个温度范围和生命周期内的精度为±1%。同时,在整个生命周期内不受参数退化的影响,对磁体老化不敏感。
(图片来源:NXP)

同样,我们选择双通道AMR传感。 KMA220 将磁阻 MR 传感器电桥、混合信号 集成电路 IC 和所需的 电容器 集成在单个封装中。两个集成通道以完全独立的方式工作。由于集成了滤波器,独立的单封装双通道传感器模块在电磁兼容性方面也特别出色。

该系列的工作温度范围非常高,达到160°C,比市场上许多同类产品高出约10%。该系列所有型号均采用带有锁定位的故障安全非易失性存储器来提供写保护,允许用户将每个通道的角度范围、零角度和钳位电压永久保存在非易失性存储器中。这也是恩智浦的独特之处。

此外,每个通道还包含循环冗余校验 (CRC)、错误检测和纠正 (EDC) 以及磁体损耗,以确保安全。如果混合信号 IC 的 电源 电压或接地线中断,断电检测电路会将模拟输出拉至剩余连接。 NXP的AMR IC系列在设计上提供了很多参考。

多维AMR传感

多维科技是国内少数掌握TMR的传感器企业之一。 AMR虽然产品不多,但各系列的性能并不逊色于其他同类一流产品。
(图片来源:多维科技)

AMR4100是最新的多维AMR传感器。它是一款具有模拟信号输出的高精度、双轴位置传感器。 AMR4100输出两组相位差为45°的模拟电压信号(正弦、余弦)。两组模拟电压的信号周期为磁场方向旋转周期的两倍。通过求解两组模拟电压信号来实时确定目标磁场的角位置。测量精度处于国际一流水平,绝对精度达到0.1°。

芯片内部AMR磁阻工作在饱和区,其输出信号不会随着磁场强度的变化而变化。这使得AMR4100能够更好地适应各种应用环境,例如测量系统运行过程中的气隙振动或高温退磁条件。 。

在常温覆盖下,多维可以提供比同类产品更优越的温度稳定性。这是因为芯片内部优化的设计结构有效补偿了传感器的温度漂移,提高了传感器芯片在多种应用环境下的测量精度,同时也减少了对被测物体与被测物体安装距离的限制。芯片。无论是精度还是细节设计,国产AMR传感器与国际大厂AMR传感器相比并不处于劣势。相反,在某些方面甚至更加细致。

总结

在AMR传感的测量范围内,它具有出色的功耗、灵敏度和响应时间。对于运动控制应用来说,为了达到更好的控制效果,位置控制是不可避免的部分。 AMR 传感技术正是提供这种精确的位置测量。
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