3．應用電路

　　前文已經談到在信號處理過程中，芯片內部集成的高通濾波器，利用外部電容，通過一個時間常數后將差分信號調整到零點。因此當TLE4921-5U作為速度傳感器使用時，外部濾波電容起到信號處理作用，電容異常將會影響到切換閾值，最終影響到數字輸出信號。當TLE4921-5U用于傳感器差分模擬量信號采集時，則不需要使用該濾波電容。

　　如圖3為TLE4921-5U用于采集傳感器差分信號的應用電路，管腳定義從左往右分別為電源，輸出，地以及參考電容端。傳感器1腳電源端和3腳地之間連接12V電源，2腳輸出端懸空，4腳參考電容端不接電容，示波器差分探頭連接參考電容端及地，用于測量差分信號。選擇阻抗大于10兆歐姆的差分探頭，同軸電纜盡量短，使用穩定可靠電源。

　　圖3：TLE492-5U測試電路

　　4．數據處理

　　如表1，標準的TLE4921-5U靈敏度為-5mV/mT，在零磁場或者差分磁場ΔB為零時，直流偏置電壓為2V。示波器測得的電壓正比于霍爾傳感器感應到的差分磁場強度，數據中包含直流分量和交流分量。因為傳感器基于差分原理，所以直流分量和磁場偏磁無關。只有交流信號才反應目標輪移動。

　　表1：TLE4921-5U 參數

　　測試時建議使用英飛凌標定好的TLE4921-5U，以保證芯片靈敏度及直流偏置電壓在標稱范圍，從而采集到較理想信號。測試時可以在不同溫度條件（如分成常溫，高溫和低溫）以及不同轉速下測試目標輪在不同氣隙下信號表現。為了便于分析同一目標輪在不同氣隙下表現，可將轉速臺架電機的觸發信號作為示波器信號采集的觸發信號，從而確保采樣信號都是從同一個起始點開始采集。信號采樣時盡量保證采樣到一個完整周期的目標輪信號，以確保信號準確性。

　　最后將采集到的信號從示波器中導出到表格中編輯，此時采集到的是差分霍爾電壓，并且包含直流信號和交流信號。處理數據時需要去除掉直流信號，并將交流霍爾電壓信號轉換成差分磁場信號。結合表1的參數，假設差分霍爾電壓為V，則差分磁場信號：

　　式 4-1

　　通過上述步驟，便可以采集到需要的差分磁場信號。通過分析差分磁場信號，我們能夠獲悉目標輪信息（如軸向跳動，齒距對信號影響，加工槽對信號影響等），不同氣隙下信號表現（如最大氣隙，最小氣隙表現等），信號干擾情況，差分磁場信號強度等。

　　5.參數解釋及磁滯算法介紹

　　在分析數據之前，先簡單介紹下幾個參數以及傳感器磁滯算法，以便更好理解傳感器并選擇合適產品。

　　5.1參數介紹

　　BPre-induction： 是指背磁磁鐵的磁場強度，在英飛凌規格書中，差分式霍爾傳感器可工作在磁場南極或者北極，其背磁磁場強度范圍在-500~500mT，傳感器工作在更大的磁場強度下不會造成傳感器的損壞，其背磁磁場強度會直接影響傳感器氣隙表現。

　　ΔBstatic：是指在零磁場強度或者均勻磁場強度下差分霍爾探頭感應到的差分磁場強度，對于英飛凌差分霍爾速度傳感器一般要求ΔBstatic 小于30mT，如圖7所示，傳感器芯片里兩個霍爾探頭距離為2.5mm（TLE4941PlusC為2.0mm以便更好適應較小齒距的輪速傳感器應用），應用時需滿足ΔBstatic=|Bp1-Bp2|<30mT。如果ΔBstatic大于30mT，可能造成輸出信號占空比不良。為了減小靜態差分磁場強度，對于背磁感應方式，傳感器設計時可在背磁和傳感器之間增加導磁片，這樣可以使得磁場分布更加均勻，從而減小兩個霍爾探頭之間靜態磁場強度差異。

　　圖4：靜態差分磁場

　　ΔBlimit：是指傳感器工作時能夠正常輸出信號所需要滿足的最小差分磁場強度。信號在過零點切換時會產生寄生信號。為了抑制這些噪聲而不至于輸出錯誤信號，在信號過零點處增加一個2*ΔBlimit的磁滯帶，如圖5所示，在這磁滯帶內的信號都會被當做是噪聲而被抑制掉。

　　圖5：噪聲抑制

　　ΔBlimit， early startup：即傳感器啟動時能夠正常輸出信號所需要滿足的最小差分磁場強度。為了抑制傳感器啟動時由于振動等帶來的噪聲，英飛凌傳感器引入內部定義磁滯常數，稱之為DNC（Digital Noise Constant）。如圖6所示，傳感器啟動時由于振動造成一定噪聲干擾，當差分信號幅值小于DNC磁滯常數會被當做噪聲抑制掉。只有當差分磁場信號超過DNC磁滯時才會有信號輸出。

　　圖6：DNC磁滯概念