這些變量反過來關(guān)乎系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)選擇，比如磁體尺寸、磁體布置(同軸或偏軸)、磁體材料和機(jī)械公差。因此要求角度傳感器IC具有一定的靈活性，能夠適應(yīng)這些潛在的誤差源，不致增加系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和成本。即使最好的磁性角度傳感器IC也好不過它檢測(cè)的磁場(chǎng)性能。

磁性角度測(cè)量系統(tǒng)有兩個(gè)主要的誤差來源：

●與傳感器IC有關(guān)的誤差：內(nèi)在固有的非線性，參數(shù)化溫度漂移和噪聲。

●與磁性輸入有關(guān)的誤差：場(chǎng)強(qiáng)變化和場(chǎng)強(qiáng)的非線性。

角度誤差是指磁體的實(shí)際位置與角度傳感器IC測(cè)量得到的磁體位置之偏差。這種測(cè)量是通過讀取角度傳感器IC的輸出并與高分辨率編碼器相比較完成的。

對(duì)一次完整旋轉(zhuǎn)“合計(jì)后的”角度誤差被定義為角度精度誤差，它是根據(jù)下列公式進(jìn)行計(jì)算的：

角度精度誤差=(Emax–Emin)/2

換句話說，它是與理想直線之間的偏差幅度，范圍在0°和360°之間。

當(dāng)在設(shè)計(jì)中使用磁體時(shí)，在整個(gè)旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的磁性輸入可能不是均勻的：它具有固有誤差。這些磁性輸入誤差將導(dǎo)致系統(tǒng)中的測(cè)量誤差，并且在考慮具有較高內(nèi)在磁性誤差的側(cè)軸或偏軸設(shè)計(jì)時(shí)這點(diǎn)將變得特別重要，如圖1所示。

如果來自磁性輸入的誤差貢獻(xiàn)值占主導(dǎo)地位，那么即使經(jīng)過最精確校準(zhǔn)的角度傳感器IC也會(huì)產(chǎn)生不精確的結(jié)果。在大多數(shù)情況下，即使同軸磁性設(shè)計(jì)也會(huì)發(fā)生相對(duì)較大的錯(cuò)位問題，這此問題通常發(fā)生在生產(chǎn)線中的用戶模塊裝配期間。這些磁性誤差源是不可避免的，而且減小這些誤差通常不可能做到，就是即使能夠減小一點(diǎn)其代價(jià)也非常高。

至于與角度傳感器IC有關(guān)的誤差，制造商在向客戶交付產(chǎn)品之前都會(huì)對(duì)非線性和參數(shù)化溫度漂移進(jìn)行優(yōu)化，而噪聲性能則可以針對(duì)客戶應(yīng)用利用片上濾波功能進(jìn)行優(yōu)化。

先進(jìn)的線性化

本文介紹了一種角度傳感器IC(Allegro公司的A1332)。這款傳感器通過使用先進(jìn)的線性化技術(shù)在客戶的末端制造位置補(bǔ)償這些誤差來解決這個(gè)問題。具體地講，它展示了與磁性輸入相關(guān)的±20°以上的誤差如何能夠通過線性化降低至±0.3°：大約改進(jìn)了65倍。

這種線性化可以根據(jù)角度傳感器IC周圍的目標(biāo)磁體的單次旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)完成。從這種旋轉(zhuǎn)讀取的角度數(shù)據(jù)用于產(chǎn)生線性化系數(shù)，然后被存儲(chǔ)進(jìn)片上的EEPROM，最終為這個(gè)磁性系統(tǒng)優(yōu)化這個(gè)特定的角度傳感器IC。

在A1332角度傳感器IC中用了兩種不同的線性化技術(shù)：分段式線性化和諧波線性化。

這兩種技術(shù)都可以通過使用Allegro公司提供的軟件計(jì)算系數(shù)并編程片載EEPROM來實(shí)現(xiàn)。

●分段式線性化是一種可編程的功能，允許調(diào)整角度傳感器IC的傳輸特性，以便在施加的磁場(chǎng)矢量角度中的線性變化可以被角度傳感器IC輸出為對(duì)應(yīng)的線性角度增量。這種線性化是對(duì)從角度傳感器IC周圍的磁體一次旋轉(zhuǎn)收集到的數(shù)據(jù)執(zhí)行的。

對(duì)兩種技術(shù)的比較測(cè)試表明，雖然分段式線性化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更短的處理時(shí)間，但在校正正弦誤差項(xiàng)方面的能力很有限。在這方面，諧波線性化技術(shù)能夠做的更好。另外，諧波線性化方法的靈活性——特別是改變所用校正諧波數(shù)量的能力——允許用戶在運(yùn)算時(shí)間和誤差性能之間取得最佳平衡。測(cè)試表明，在應(yīng)用了線性化技術(shù)后，±20°的角度誤差可以減小到±0.3°之內(nèi)。

分段式線性化

圖2顯示了用分段線性化和不用分段線性化技術(shù)時(shí)的角度傳感器的角度輸出。為了獲得這些結(jié)果，必須創(chuàng)建初始的線性化系數(shù)值。用戶可以在從0到360°的完整旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)以1/16的間隔獲得15個(gè)角度樣本。然后應(yīng)用分段式線性化算法。圖3顯示了在使用分段線性化技術(shù)前后通過減去參考編碼器值后獲得的角度誤差，而圖4是在應(yīng)用分段式線性化技術(shù)后放大查看的角度誤差情況。