電路功能與優勢
圖1所示緊湊型雙芯片電路提供非接觸式各向異性磁阻(AMR)測量解決方案,可用于角度或線性位置測量。該雙芯片系統在180°范圍內具有優于0.2°的角精度,在0.5英寸范圍內具有2 mil(0.002英寸)線性精度,具體取決于所用磁體的尺寸。
該電路適用于高速、高精度、非接觸式角度和長度測量關鍵型應用,比如機床速度控制、起重機角度控制、無刷直流電機和其他工業或汽車應用。
圖1.磁阻角度和線性檢測系統(原理示意圖:未顯示去耦和所有連接)
電路描述ADA4571是一款各向異性磁阻(AMR)傳感器,集成信號調理放大器和ADC驅動器,以及用于溫度補償的溫度傳感器。
ADA4571產生兩路模擬輸出,指示周圍磁場的角位置。
ADA4571集成一個AMR傳感器和一個固定增益(標稱值G = 40)儀表放大器。ADA4571可提供有關旋轉磁場角度的干凈且經過放大的余弦和正弦輸出信號。T輸出電壓范圍與電源電壓成比例。
傳感器含有兩個互成45°角的透磁合金惠斯登電橋。x-y傳感器平面的旋轉磁場提供兩路正弦輸出信號,且傳感器與磁場方向的角度(α)頻率翻倍。在x-y平面的均質場內,輸出信號與z方向(氣隙)的物理位置無關。
正弦和余弦輸出端的輸出電壓擺幅范圍為7% VDD至93% VDD.有兩個診斷頻段(VDD的0%至7%和VDD的93%至100%),因而可向所有內部連接提供焊線斷開檢測。
ADA4571采用8引腳SOIC封裝。
VSIN和VCOS輸出的輸出阻抗為50Ω,采用外部10 nF電容時組成318 kHz噪聲濾波器。
AD7866是一款雙通道、同步采樣、12位、1 MSPS SAR ADC.RANGE引腳的極性確定模擬輸入范圍和輸出編碼。如果片選信號變為低電平時該引腳連接邏輯高電平,則下次轉換的模擬輸入范圍為0 V至2×VREF(0 V至5 V),為ADA4571 AMR傳感器的0.35 V至4.65 V信號提供大約350 mV裕量。
將REFSEL引腳連接至低電平可配置ADC使用內部2.5 V基準電壓源。VREF引腳提供該電壓,但將其用于系統的其他位置前必須先使用緩沖器。DCAPA引腳和DCAPB引腳采用470 nF電容去耦,確保ADC正常工作。
AD7866同步采樣傳感器的兩個通道。數字字通常在DOUTA和DOUTB端提供。每個數據流包括1個前導零,隨后是3個狀態位,再加上12位轉換數據。然而,保持CS引腳為低電平并持續額外16個時鐘周期,則兩個數字字均可從一個通道(DOUTA)獲取。因此,SPI接口允許在一條數據線路上訪問兩個通道。
AD7866的兩個ADC輸入均帶有雙通道多路復用器。A0輸入引腳上的邏輯0允許A1和A2輸入端轉換,而A0輸入引腳上的邏輯1允許B1和B2輸入端轉換。ADA4571的溫度傳感器輸出連接AD7866的B1輸入,并允許對系統進行軟件溫度校準。
磁阻(MR)理論
磁阻是存在外部磁場時,材料改變其電阻值的能力。最常用的MR傳感器基于AMR技術。
圖2.各向異性磁阻示例