磁阻角度和线性位置测量_技术

电路功能与优势

图1所示紧凑型双芯片电路提供非接触式各向异性磁阻 (AMR)测量解决方案，可用于角度或线性位置测量。该双芯片系统在180°范围内具有优于0.2°的角精度，在0.5英寸范围内具有2 mil(0.002英寸)线性精度，具体取决于所用磁体的尺寸。

该电路适用于高速、高精度、非接触式角度和长度测量关键型应用，比如机床速度控制、起重机角度控制、无刷直流电机和其他工业或汽车应用。

图1. 磁阻角度和线性检测系统(原理示意图：未显示去耦和所有连接)

电路描述

ADA4571 是一款各向异性磁阻(AMR)传感器，集成信号调理放大器和ADC驱动器，以及用于温度补偿的温度传感器。 ADA4571产生两路模拟输出，指示周围磁场的角位置。

ADA4571集成一个AMR传感器和一个固定增益(标称值G = 40) 仪表放大器。ADA4571可提供有关旋转磁场角度的干净且经过放大的余弦和正弦输出信号。T输出电压范围与电源电压成比例。

传感器含有两个互成45°角的透磁合金惠斯登电桥。x-y传感器平面的旋转磁场提供两路正弦输出信号，且传感器与磁场方向的角度(α)频率翻倍。在x-y平面的均质场内，输出信号与z方向(气隙)的物理位置无关。

正弦和余弦输出端的输出电压摆幅范围为7% VDD至93% VDD。有两个诊断频段(VDD的0%至7%和VDD的93%至100%)，因而可向所有内部连接提供焊线断开检测。

ADA4571采用8引脚SOIC封装。

VSIN和VCOS输出的输出阻抗为50 Ω，采用外部10 nF电容时组成318 kHz噪声滤波器。

AD7866是一款双通道、同步采样、12位、1 MSPS SAR ADC。 RANGE引脚的极性确定模拟输入范围和输出编码。如果片选信号变为低电平时该引脚连接逻辑高电平，则下次转换的模拟输入范围为0 V至2 × VREF(0 V至5 V)，为ADA4571 AMR 传感器的0.35 V至4.65 V信号提供大约350 mV裕量。

将REFSEL引脚连接至低电平可配置ADC使用内部2.5 V基准电压源。VREF引脚提供该电压，但将其用于系统的其他位置前必须先使用缓冲器。DCAPA引脚和DCAPB引脚采用470 nF 电容去耦，确保ADC正常工作。

AD7866同步采样传感器的两个通道。数字字通常在 DOUTA和DOUTB每个数据流包括1个前导零，随后是3个状态位，再加上12位转换数据。然而，保持CS 引脚为低电平并持续额外16个时钟周期，则两个数字字均可从一个通道(DOUTA)获取。因此，SPI接口允许在一条数据线路上访问两个通道。

AD7866的两个ADC输入均带有双通道多路复用器。A0输入引脚上的逻辑0允许A1和A2输入端转换，而A0输入引脚上的逻辑1允许B1和B2输入端转换。ADA4571的温度传感器输出连接AD7866的B1输入，并允许对系统进行软件温度校准。

磁阻(MR)理论

磁阻是存在外部磁场时，材料改变其电阻值的能力。最常用的MR传感器基于AMR技术。