傳感器前端包含一個(gè)面向各個(gè)方向的專(zhuān)有霍爾元件陣列。該陣列以高速（每1μs）連續(xù)采樣并產(chǎn)生近似正弦的內(nèi)部信號(hào)波形。該波形過(guò)零點(diǎn)處的相位角直接與被測(cè)角度相關(guān)。在每個(gè)測(cè)量周期開(kāi)始后，使用快速數(shù)字計(jì)數(shù)器測(cè)量過(guò)零點(diǎn)的相位，這個(gè)值直接反映了每個(gè)測(cè)量角度的大小。圖 2 展出了典型采樣波形圖。計(jì)數(shù)器得到的值被傳遞到低延遲數(shù)字濾波模塊，由該模塊負(fù)責(zé)均衡噪聲和提高傳感器的輸出分辨率。根據(jù)不同濾波器深度，分辨率最高可達(dá)14位（3西格瑪）。

MPS將這種獨(dú)有的“相位到數(shù)字”的技術(shù)稱(chēng)為螺旋軸TMTMT。它與傳統(tǒng)的X-Y霍爾模塊和反正切計(jì)算技術(shù)有所不同。傳統(tǒng)基于反正切的算法具有數(shù)百微秒的延遲，會(huì)導(dǎo)致更大的角度滯后（測(cè)量的角度與實(shí)際機(jī)械角度）。而瑪格阿爾法前端的快速采樣率和數(shù)字濾波器的低延遲設(shè)計(jì)，從前端捕獲到的輸出接口可用角度信息的角度滯后通常僅為10μs。

這使得瑪格阿爾法傳感器在非常高的轉(zhuǎn)速下依然能夠捕獲低延時(shí)的角度。由于延遲固定在大約10μs，因此恒定轉(zhuǎn)速下的滯后角度僅為10μs×（以度/秒為單位）。例如，轉(zhuǎn)速在550,000 rrpm時(shí)，從采集到輸出的角度滯后為每秒300 000 000度×10μ秒=3度。

與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的磁性解決方案相比，螺旋軸TMTMT技術(shù)還支持更廣泛的磁場(chǎng)強(qiáng)度，例如使用總磁阻（GMR）或各向異性磁阻（AMR）材料的磁解決方案。瑪格阿爾法傳感器可支持的場(chǎng)強(qiáng)范圍為15米T到100米T以上。這樣，磁材料的選擇以及磁體至傳感器的定位設(shè)計(jì)變得更加靈活。

圖 2：旋軸TM技術(shù)

數(shù)字濾波模塊

數(shù)字濾波模塊針對(duì)每個(gè)不同的瑪格阿爾法傳感器類(lèi)型都進(jìn)行了優(yōu)化，得以更好地匹配目標(biāo)應(yīng)用。濾波器的濾波深度（處理的樣本數(shù)量與時(shí)間的關(guān)系）會(huì)影響傳感器的最終輸出分辨率，濾波器深度越大（樣本越多），分辨率越高。

更深的濾波器深度會(huì)導(dǎo)致濾波器分辨率增加而帶寬降低（因?yàn)樘幚砀鄻颖拘枰L(zhǎng)的時(shí)間）。同樣，隨著帶寬減小，濾波器的時(shí)間常數(shù)也會(huì)增加。這將影響整個(gè)系統(tǒng)環(huán)路的響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)也決定了傳感器在具有動(dòng)態(tài)角度變化或旋轉(zhuǎn)速度變化的系統(tǒng)中的性能。瑪格阿爾法系列的濾波器時(shí)間常數(shù)（tau）范圍為1ms至16時(shí)。該值可用于計(jì)算加速或減速期間產(chǎn)生的角度滯后誤差。速度變化下的角度滯后誤差等于單位為度/每秒2（即加速度/減速度）乘以tau值的平方。后期文章將深入探討這種效應(yīng)以及如何為應(yīng)用程序選擇合適的帶寬。

傳感器系列產(chǎn)品

基于不同的應(yīng)用，我們已經(jīng)研發(fā)了幾款具有不同性能和輸出接口類(lèi)型的瑪格阿爾法產(chǎn)品。所有的瑪格阿爾法傳感器都可以通過(guò)SPI總線輸出數(shù)字角度值，在某些設(shè)備中也可以通過(guò)SSI輸出。此外，特定的型號(hào)還提供了增量正交ABZ編碼器輸出，PWM輸出或UVW換向信號(hào)，用于電機(jī)控制。其他性能包括可以設(shè)置磁場(chǎng)檢測(cè)的閥值用于磁鐵位置檢測(cè)和磁場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)，提供了用于改善側(cè)裝模式下輸出線性化的寄存器以及零角度位置的設(shè)置。

改善側(cè)裝線性化特性允許傳感器調(diào)整霍爾陣列在X或Y軸上的增益，以補(bǔ)償此模式中存在的磁場(chǎng)矢量不平等現(xiàn)象，并重新獲得線性輸出響應(yīng)。零角度位置調(diào)整意味著不需要手動(dòng)調(diào)整磁極對(duì)準(zhǔn)傳感器的方向，可以在軟件中調(diào)整偏移以獲得所需的零角度位置。所有可編程功能都可以存儲(chǔ)在非易失性片上EEPROM(EEPROM)存儲(chǔ)器中。每次開(kāi)機(jī)后都會(huì)自動(dòng)加載這些設(shè)置。圖 3展示了瑪格阿爾法傳感器的通用功能框圖。

圖 3：瑪格阿爾法通用功能框圖

下表列出了所有瑪格阿爾法系列產(chǎn)品：

Ma7xx 系列產(chǎn)品具有9-14 年9-14 年9-14 年9-14位SPI輸出分辨率，同時(shí)具備SSI、ABZ和PWM多種輸出接口。此系列產(chǎn)品適用于任一款通用型角度/速度傳感應(yīng)用，包括驅(qū)動(dòng)器、編碼器和磁場(chǎng)定向電機(jī)控制（FOC）應(yīng)用。該系列最新產(chǎn)品MA732 MA732可以允許用戶(hù)編程數(shù)字濾波器的參數(shù)，如分辨率，時(shí)間常數(shù)和啟動(dòng)時(shí)間等，還具有可調(diào)節(jié)的ABZ遲滯功能。

MA780和MA781適應(yīng)于平均功耗低的應(yīng)用，比如電池供電設(shè)備。這兩款芯片可以在休眠、喚醒和采樣三種模式之間進(jìn)行自動(dòng)切換以實(shí)現(xiàn)低功率模式。Ma780采用3毫米x3毫米 QFN封裝，MA781則采用小尺寸2毫米x2毫米口徑封裝。

Ma3xx系列產(chǎn)品具有9-14 年9-14 年9-14 年9-14位SPI輸出分辨率，同時(shí)具備ABZ和UVW兩種輸出接口。UVW接口可以取代許多三相無(wú)刷電機(jī)中三個(gè)獨(dú)立霍爾傳感器產(chǎn)生的電機(jī)換向信號(hào)。通過(guò)使用一對(duì)簡(jiǎn)單的磁極，MA3xx系列能夠模擬三個(gè)霍爾傳感器的波形，并產(chǎn)生UVW輸出，支持具有1至8對(duì)極的轉(zhuǎn)子。

將SPI角度或ABZ編碼器輸出與UVW換向相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)非常緊湊的無(wú)刷伺服電機(jī)解決方案。這對(duì)于小尺寸微型電機(jī)來(lái)說(shuō)非常有用，因?yàn)椴豢赡茉谖⑿碗姍C(jī)的定子繞組中嵌入三個(gè)霍爾開(kāi)關(guān)。

MA330允許對(duì)數(shù)字濾波器參數(shù)進(jìn)行編程來(lái)優(yōu)化伺服電機(jī)控制中的環(huán)路帶寬，以及可調(diào)節(jié)的ABZ遲滯，以支持給定分辨率設(shè)置下更高的每匝數(shù)脈沖數(shù)。

對(duì)于僅需替代3個(gè)霍爾傳感器的非伺服應(yīng)用MA102(MA102)是一款僅提供UVW信號(hào)的最小解決方案。它具有互補(bǔ)的輸出極性，可以從傳感器接線器返回電機(jī)控制器，從而獲得更高的信噪比性能。

針對(duì)汽車(chē)應(yīng)用，MAQ470和MAQ430號(hào)分別作為MA702 MA702 MA702 MA702和MA302 MA302 12位角度傳感器的AECQ Grade-1版本。這兩款產(chǎn)品能夠在-40°C至+ 125°C溫度內(nèi)工作，適用于車(chē)輛應(yīng)用中的駕駛室和車(chē)身傳感電子設(shè)備。典型應(yīng)用包括信息娛樂(lè)控制、HVAC襟翼角度控制和彈出門(mén)把手。

最后，針對(duì)簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)用戶(hù)界面應(yīng)用，性?xún)r(jià)比高的8位MA8xx系列產(chǎn)品可代替機(jī)械旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)或電位器。它們還具有瑪格阿爾法磁場(chǎng)閾值檢測(cè)功能，可以在旋鈕設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)按鈕動(dòng)作。

所有瑪格阿爾法傳感器均采用節(jié)省空間的3毫米x3毫米 QFN封裝（除了MA781采用2毫米x2毫米口徑封裝），采用3.3V電源供電。電流消耗通常在10mA至13mA范圍內(nèi)，新品低功率產(chǎn)品MA780和MA781可實(shí)現(xiàn)微安級(jí)的平均電流。

責(zé)任編輯：彭菁