Allegro A1332 角度傳感器集成電路中先進(jìn)的片上線性化。它涵蓋了角度傳感器和線性化的介紹、本文中使用的一些重要術(shù)語定義、角度傳感器 IC 使用的磁體、平均磁場(chǎng)和氣隙依賴性、磁體誤差分析、分段線性化、實(shí)現(xiàn)步驟分段線性化、諧波線性化、實(shí)現(xiàn)諧波線性化的步驟等等。
    從工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)器人到電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向和電機(jī)位置傳感等行業(yè)中的許多應(yīng)用都需要監(jiān)測(cè)旋轉(zhuǎn)軸的角度，無論是在軸布置還是離軸布置。
    針對(duì)此類應(yīng)用的任何成功的角度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都需要基于特定用戶的要求。這些可能包括：布置（離軸或同軸）、氣隙、精度和溫度范圍等。特別是，限度地減少溫度、位置偏差和氣隙的角度誤差是一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)。
    這些變量又與系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)選擇相關(guān)，例如磁體幾何形狀、磁體排列（同軸或離軸）、磁性材料和機(jī)械公差。因此，角度傳感器 IC 需要具有靈活性，以便在不增加系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)復(fù)雜性和成本的情況下解決這些潛在的誤差源。即使的磁角度傳感器 IC 也只能與它感應(yīng)的磁場(chǎng)一樣好。
    磁角度測(cè)量系統(tǒng)有兩個(gè)主要誤差源：
    傳感器 IC 相關(guān)誤差：固有非線性、參數(shù)溫度漂移和噪聲。
    磁輸入相關(guān)誤差：場(chǎng)強(qiáng)變化和場(chǎng)非線性。
    角度誤差是磁鐵的實(shí)際位置與角度傳感器 IC 測(cè)量的磁鐵位置之間的差異。該測(cè)量是通過讀取角度傳感器 IC 輸出并將其與高分辨率編碼器進(jìn)行比較來完成的。
    當(dāng)在設(shè)計(jì)中使用磁鐵時(shí)，磁輸入在整個(gè)旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)可能不均勻：它將存在固有誤差。這些磁輸入誤差會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中的測(cè)量誤差，并且在考慮具有較高固有磁誤差的側(cè)軸或離軸設(shè)計(jì)時(shí)變得尤為重要 - 請(qǐng)參閱圖 1。

   

    離軸（左）和同軸（右）
    如果磁輸入的誤差占主導(dǎo)地位，即使是校準(zhǔn)的角度傳感器 IC 也會(huì)產(chǎn)生不準(zhǔn)確的結(jié)果。在大多數(shù)情況下，即使是同軸磁性設(shè)計(jì)也會(huì)在生產(chǎn)線中組裝客戶模塊期間出現(xiàn)相對(duì)較大的未對(duì)準(zhǔn)情況。這些磁誤差源是不可避免的，而減輕它們通常是不可能的，而且?guī)缀蹩偸前嘿F的。
    就角度傳感器 IC 相關(guān)誤差而言，制造商在發(fā)貨給客戶之前會(huì)優(yōu)化固有非線性和參數(shù)溫度漂移。通過使用片上濾波，可以針對(duì)客戶應(yīng)用優(yōu)化噪聲性能。
    線性化
    本文檔介紹了一種角度傳感器 IC（Allegro A1332），其中通過使用先進(jìn)的線性化技術(shù)來補(bǔ)償客戶生產(chǎn)線末端制造位置的這些誤差，從而解決了這個(gè)問題。特別是，它展示了如何將超過 ±20° 的磁輸入相關(guān)誤差線性化至低至 ±0.3°：大約提高了 65 倍。
    這種線性化可以基于目標(biāo)磁體圍繞角度傳感器 IC 的單次旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)來執(zhí)行。該旋轉(zhuǎn)的角度讀數(shù)用于生成線性化系數(shù)，然后將其存儲(chǔ)到片上 EEPROM 中，從而優(yōu)化該磁性系統(tǒng)的角度傳感器 IC。
    A1332 角度傳感器 IC 使用兩種不同的線性化技術(shù)：分段線性化和諧波線性化：
    分段線性化是一種可編程功能，允許調(diào)整角度傳感器 IC 的傳輸特性，以便角度傳感器 IC 可以將所施加磁場(chǎng)矢量角度的線性變化輸出為相應(yīng)的線性角度增量。它是根據(jù)磁鐵繞角度傳感器 IC 旋轉(zhuǎn)一圈收集的數(shù)據(jù)執(zhí)行的。
    諧波線性化以 15 個(gè)校正諧波的形式應(yīng)用線性化，其相位和幅度通過對(duì)磁鐵繞角度傳感器 IC 旋轉(zhuǎn)一圈收集的數(shù)據(jù)執(zhí)行 FFT（快速傅立葉變換）來確定。這兩種技術(shù)都可以使用 Allegro 提供的軟件輕松實(shí)現(xiàn)，以計(jì)算系數(shù)并對(duì)片上 EEPROM 進(jìn)行編程。