Allegro A1332 角度傳感器集成電路中先進的片上線性化。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語定義、角度傳感器 IC 使用的磁體、平均磁場和氣隙依賴性、磁體誤差分析、分段線性化、實現步驟分段線性化、諧波線性化、實現諧波線性化的步驟等等。

　　從工業自動化和機器人到電子動力轉向和電機位置傳感等行業中的許多應用都需要監測旋轉軸的角度，無論是在軸布置還是離軸布置。

　　針對此類應用的任何成功的角度測量系統的設計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關鍵目標。

　　這些變量又與系統級設計選擇相關，例如磁體幾何形狀、磁體排列（同軸或離軸）、磁性材料和機械公差。因此，角度傳感器 IC 需要具有靈活性，以便在不增加系統級設計復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 也只能與它感應的磁場一樣好。

　　磁角度測量系統有兩個主要誤差源：

　　傳感器 IC 相關誤差：固有非線性、參數溫度漂移和噪聲。

　　磁輸入相關誤差：場強變化和場非線性。

　　角度誤差是磁鐵的實際位置與角度傳感器 IC 測量的磁鐵位置之間的差異。該測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行比較來完成的。

　　當在設計中使用磁鐵時，磁輸入在整個旋轉范圍內可能不均勻：它將存在固有誤差。這些磁輸入誤差會導致系統中的測量誤差，并且在考慮具有較高固有磁誤差的側軸或離軸設計時變得尤為重要 - 請參閱圖 1。

　　離軸（左）和同軸（右）

　　如果磁輸入的誤差占主導地位，即使是校準的角度傳感器 IC 也會產生不準確的結果。在大多數情況下，即使是同軸磁性設計也會在生產線中組裝客戶模塊期間出現相對較大的未對準情況。這些磁誤差源是不可避免的，而減輕它們通常是不可能的，而且幾乎總是昂貴的。

　　就角度傳感器 IC 相關誤差而言，制造商在發貨給客戶之前會優化固有非線性和參數溫度漂移。通過使用片上濾波，可以針對客戶應用優化噪聲性能。

　　線性化

　　本文檔介紹了一種角度傳感器 IC（Allegro A1332），其中通過使用先進的線性化技術來補償客戶生產線末端制造位置的這些誤差，從而解決了這個問題。特別是，它展示了如何將超過 ±20° 的磁輸入相關誤差線性化至低至 ±0.3°：大約提高了 65 倍。

　　這種線性化可以基于目標磁體圍繞角度傳感器 IC 的單次旋轉的數據來執行。該旋轉的角度讀數用于生成線性化系數，然后將其存儲到片上 EEPROM 中，從而優化該磁性系統的角度傳感器 IC。

　　A1332 角度傳感器 IC 使用兩種不同的線性化技術：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 可以將所施加磁場矢量角度的線性變化輸出為相應的線性角度增量。它是根據磁鐵繞角度傳感器 IC 旋轉一圈收集的數據執行的。

　　諧波線性化以 15 個校正諧波的形式應用線性化，其相位和幅度通過對磁鐵繞角度傳感器 IC 旋轉一圈收集的數據執行 FFT（快速傅立葉變換）來確定。這兩種技術都可以使用 Allegro 提供的軟件輕松實現，以計算系數并對片上 EEPROM 進行編程。