這些變量反過(guò)來(lái)關(guān)乎系統級的設計選擇，比如磁體尺寸、磁體布置(同軸或偏軸)、磁體材料和機械公差。因此要求角度傳感器IC具有一定的靈活性，能夠適應這些潛在的誤差源，不致增加系統級設計的復雜性和成本。即使最好的磁性角度傳感器IC也好不過(guò)它檢測的磁場(chǎng)性能。

磁性角度測量系統有兩個(gè)主要的誤差來(lái)源：

●與傳感器IC有關(guān)的誤差：內在固有的非線(xiàn)性，參數化溫度漂移和噪聲。

●與磁性輸入有關(guān)的誤差：場(chǎng)強變化和場(chǎng)強的非線(xiàn)性。

角度誤差是指磁體的實(shí)際位置與角度傳感器IC測量得到的磁體位置之偏差。這種測量是通過(guò)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。

對一次完整旋轉“合計后的”角度誤差被定義為角度精度誤差，它是根據下列公式進(jìn)行計算的：

角度精度誤差=(Emax–Emin)/2

換句話(huà)說(shuō)，它是與理想直線(xiàn)之間的偏差幅度，范圍在0°和360°之間。

當在設計中使用磁體時(shí)，在整個(gè)旋轉范圍內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致系統中的測量誤差，并且在考慮具有較高內在磁性誤差的側軸或偏軸設計時(shí)這點(diǎn)將變得特別重要，如圖1所示。

如果來(lái)自磁性輸入的誤差貢獻值占主導地位，那么即使經(jīng)過(guò)最精確校準的角度傳感器IC也會(huì )產(chǎn)生不精確的結果。在大多數情況下，即使同軸磁性設計也會(huì )發(fā)生相對較大的錯位問(wèn)題，這此問(wèn)題通常發(fā)生在生產(chǎn)線(xiàn)中的用戶(hù)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(hù)交付產(chǎn)品之前都會(huì )對非線(xiàn)性和參數化溫度漂移進(jìn)行優(yōu)化，而噪聲性能則可以針對客戶(hù)應用利用片上濾波功能進(jìn)行優(yōu)化。

先進(jìn)的線(xiàn)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(guò)使用先進(jìn)的線(xiàn)性化技術(shù)在客戶(hù)的末端制造位置補償這些誤差來(lái)解決這個(gè)問(wèn)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(guò)線(xiàn)性化降低至±0.3°：大約改進(jìn)了65倍。

這種線(xiàn)性化可以根據角度傳感器IC周?chē)哪繕舜朋w的單次旋轉數據完成。從這種旋轉讀取的角度數據用于產(chǎn)生線(xiàn)性化系數，然后被存儲進(jìn)片上的EEPROM，最終為這個(gè)磁性系統優(yōu)化這個(gè)特定的角度傳感器IC。

在A(yíng)1332角度傳感器IC中用了兩種不同的線(xiàn)性化技術(shù)：分段式線(xiàn)性化和諧波線(xiàn)性化。

這兩種技術(shù)都可以通過(guò)使用Allegro公司提供的軟件計算系數并編程片載EEPROM來(lái)實(shí)現。

●分段式線(xiàn)性化是一種可編程的功能，允許調整角度傳感器IC的傳輸特性，以便在施加的磁場(chǎng)矢量角度中的線(xiàn)性變化可以被角度傳感器IC輸出為對應的線(xiàn)性角度增量。這種線(xiàn)性化是對從角度傳感器IC周?chē)拇朋w一次旋轉收集到的數據執行的。

對兩種技術(shù)的比較測試表明，雖然分段式線(xiàn)性化技術(shù)可以實(shí)現更短的處理時(shí)間，但在校正正弦誤差項方面的能力很有限。在這方面，諧波線(xiàn)性化技術(shù)能夠做的更好。另外，諧波線(xiàn)性化方法的靈活性——特別是改變所用校正諧波數量的能力——允許用戶(hù)在運算時(shí)間和誤差性能之間取得最佳平衡。測試表明，在應用了線(xiàn)性化技術(shù)后，±20°的角度誤差可以減小到±0.3°之內。

分段式線(xiàn)性化

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