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50Ω,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端提供。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。
图2.各向异性磁阻示例