数字式位置传感器IC -连续时间与稳定斩波交叉参考指南
数字式位置传感器IC -连续时间与稳定斩波交叉参考指南
作者:约瑟夫·霍林斯,
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介绍
Allegro可提供多元化的数码仪器，包括霍尔效应开关，锁存料和其他特性用药的器材。随着时间推移和不合格新，这些这些尔师的基本结构已经它它的原始形态（连续时间）进出到如今如今化的稳定斩波器材。
此此应南将将概述两传感类型类型之间的差异，并为系统人员提供所工具，以便以便根据系统选择适参考表，总结总结提供份交叉表，总结出升级连续时间器材仪器仪时，建议建议用的更换器材。
稳定斩波器件与连续时间器件的区别
通常，与连续时间器件相比，稳定斩波器件具有更优越的温度稳定性，物理应力耐受能力（低开关点漂移）以及更简化的生产流程。由于无需校准和更加现代化的晶圆制造工艺使用，稳定斩波器件还有晶片尺寸小的优点。其时域性能会出现轻微平衡，但在大多实际应用中可忽略不计。图1每种类型快板典型器件差异总结。
Allegro的更新器件产品都是斩波稳定型。我们只有在所拥有的设计中间使用稳定斩波器材。当时器材有的话语。当时器材有没有的话。当时使用中间没有大。当时器官在保持生产中，但只在一般特点应应使使用。在这些应用中，有色的。（为达达超低能耗（最大气超低能耗）而而加入电器电气，或为单阴剂，为最小调自然产热。在时代行为的差异载下量化。
在这些特价情况中，在使用条件一般时，连续时间器材的时代也难以稳定稳定斩波的优点。
表 1：稳定斩波传感器与连续时间传感器
| 参数 | 稳定斩波 | 连续负载： |
| 磁开关点阈值？ | 是 |
是 |
| 普通封装 | SOT23 (LH)， SIP-3 (UA)， SIP-3带被动式(UC) | Sot23 (lh)， sip-3 (ua) |
| 信道 | 复杂化 | 简化化 |
| 霍尔板配置 | 单个、双个或多个 | 百 |
| 霍尔板偏置 | 交换(“斩波”) | 恒定 |
| 快速的生产中是否需要校准吗? |
否 | 是 |
| BOP / RP温度稳定 | 最佳 | 良好 |
| 物理应力耐受能力 | 最佳 | 良好 |
| 通电时间 | 短 | 最短 |
| 最高工作频率 | 高 | 最高 |
| 输出重复 / 抖动 | 良好 | 良好 |
| fC振荡器？ | 是 | 否 |
| 典型电路旁路 * | 0.1μF | 0.01μF |
| 是同意同意有利使用推荐？ | 是 / 全部 | 只选择特殊情况 |
* 请参考器件数据表获取具体建议和指导方案。
连续时间
|
|
|
连续时间工作的传感器只有一个穿过霍尔元件的电流方向，且此方向偏置电流恒定。由此可最大限度缩短外部应用磁场和电流输出的响应时间。这对于需要快速输出响应时间应用的好处不言而喻。
磁偏移磁偏移随环境条件条件而而化，其其会影响霍尔开关阈值稳定性（工作和释放阈值，分享到b人事处和BRP）。连续时间器件没有内置电路消除偏移。这会体现在所给器件数据表的详述中：与斩波器件相比，连续时间器件的具体 B人事处和BRP范围更广。
稳定斩波
在霍尔效应应用时，由霍尔元件引起的小信号电压会限制开关精度。信号电压会随着霍尔元件输出时产生的偏移而或大或小的减少。这使得它难以精确地在指定工作温度和工作电压范围内处理磁信号。
稳定斩波可用于最小化霍尔元件产生的偏移。一个llegro 专利技术，正交动态偏移消除（美国 专利号 No. 5621319， 1997 ），可消除由热应力和机械应力导致的输出偏移和漂移主要源头。该偏移稳定技术以信号调制 / 解调过程为基础。在信号调制过程，不需要的偏移信号在频域中与磁诱导信号分离。磁信号后续解调充当偏移调制，导致磁诱导信号在基带恢复其初频谱，而 DC 偏移变成一个高频信号。之后，磁信号可通过一个低通滤波器，而 DC 偏移被阻拦。图 3 显示了此信号链结构。虽然信号链看似比连续时间器件更加复杂，但其没有校准控制模块，因为其不需要。这便节省了芯片面积和生产校准时间。图 4 显示了可移除偏移的交变霍尔元件偏置
大多情况下,快板稳定斩波可具有800 kHz的时钟频率。解调处理中使用采用保持技术，其中采样在两倍斩波频率下进行。高工作频率造就更高总采样率。
受热应力和机械应力影响，动态正交偏移消除会使芯片脱敏，进而造就温度循环变化后，极稳定的静态霍尔电压输出和精确恢复。一个llegro 在其专利 BiCMOS 晶圆制造过程中使用了这一技术，由此便可使得低偏移、低噪音放大器与高密度逻辑及采样保持电路协同使用。
输出响应时间（传播延迟）和时尚重复性（驾驶）受稳定斩波影响轻微。然而，allegro高度方向轻微。连续切换霍尔
元件的偏置电流可产生短暂、周期性中断的偏置电流。这些扰动可能会在器件电源引脚处出现，进而需要一个较大的推荐旁路电容。
表2:一般通电时间,t阿宝那
B = - 50g, t一个= 25°C
| 参数 | 连续时间 (A1201) |
稳定斩波 （A1220） |
| t阿宝 | 1.94μs | 10.12μs |
性能
性能数据(表2)仅仅是为了举例说明,数据收集由两个快板数字位置传感器IC完成,分别是A1220(稳定斩波)和A1201(连续时间)。
通电时间
数字位置传感器的通电时间特征由可测量电源到达指定最低工作电压和有效状态输出之间的时间延迟决定。响应外部磁场时生成一个输出边缘,使用的磁感应强度(B) = BRP(分钟)- 10克（一般来说，使用
磁场越大，观察的通电时间越短。）
连续时间器件的较短通电时间优势可应用于传感器的快速供能循环，这是为了获得超低功耗（最大化电池寿命）或最小化自身产热。传感器必须供电才可产生有效输出的总时间减少，进而获得
更短工作周期、更小平均功耗和更少自产热。
输出响应时间
从磁信号边缘到输出边缘可测得响应时间。施加磁场将比斩波稳定器件更快通过较简单的连续时间信路。然而,稳定斩波器件响应时间仍保持在12μs内(参阅图6)。
表3：普通输出响应时间，td那
环境温度（t一个) = 25°C
| 参数 * | 设备 | 斩波 稳定 |
连续 时间 |
| td | -150克 输出停止 |
11.4μs | 2.0μs |
| 150克 输出开开 |
9.9μs | 1.8μs |
对于工作频率很高的应用而言，输出响应时间很重要。除受信路带宽影响外，最大支持工作频率和输出响应时间直接相关。
连续时间器材在2μs内内内内中，在2μs，由此，理想工作牌可达250 khz（按按周输出输出两计算计算。在11.4μs内，理论在11.4μs内内工作频率达近44kHz。虽然这对于连续时代器材是6：1的优势，但两种器材的绝对延迟时空时空都极小，这在大多数实际应应东西的毛大大部工作频率信息。
在环形磁铁极对数,目标转速和器件工作频率,f之间存在一个重要关系。关系如图 7 所示，并由以下公式体现：
在这个达达式中，目标转速rpm，和目标极对数，pP决定了霍尔效应传感器的有效工作频率。
抖动
对连续磁输入信号而言，传感器输出重复性（抖动）由信噪比和刷新率决定（如稳定斩波）。电子器件产生的恒定霍尔信号伴随的延迟可忽略不计。斩波稳定器件在输出刷新前需要两次或多次的霍尔信号采集。这可导致磁信号转换相对于斩波稳定阶段校准时的输出信号抖动。
例如,与800 kHz斩波频率和一个装置4×斩波(从各霍尔元件的四个角的驱动电流)将刷新的速率输出状态:
图 7 包括环形磁铁极对数和合成磁极对频率的几次采样。如图所示，目标速度一定时，高密度环形磁铁会增加其工作频率。但是,所有频率都在急速地霍尔技术检测范围之内。
200 kHz速率相当于每5μs刷新一次，若施加入在其余其余分数上，会延迟导致通的稳定稳定斩出现出现6至12μs的总传播延迟。
以下是重复性与温度的关键词（附图9），其体现出种类型类型传感出了相似实际性能实际性能。所示数据是使用直径10mm对对对60环形磁材得出对6-Sigma边缘边缘重复性重复性.X轴上的BPKPK表示输入磁场显示了量重复性的体重方向。图10表示了明了目标速度化时，重复性重复性稳定。
连续时间器材和斩波稳定器材1000 rpm三温重复性比较
连续时间器材和斩波稳定器材重复性与速度比较
温度对重复性影响最大。其他影响因素包括磁场强度、连续性和目标速度。然而，对连续时间器件和稳定斩波器件而言，边缘重复性慢速上升和下降时只是略优于更高工作速度的状态。
温度稳定性
工作点温度稳定性 |
释放点温度稳定性 |
稳定斩波器件在提供温度稳定性方面优于连续时间器件。感应某些磁材，如铁氧体，会出现磁场强度随温度发生漂移的情况。除非试图追踪给定目标的温漂，磁开关阈值在所有温度中仍可以很好的保持不变并保持在预计磁场输入范围内。
稳定斩波可提供更好的温度稳定性。由于稳定斩波产生的平均能力和偏移消除，开关阈值变化被降至最小。相邻图表数据（图 11 和 图 12）总结了连续时间器件和稳定斩波器件普通磁开关阈值参数的标准差。
本地，连续时间器材的标准差都比稳定斩波器材的标准差大3倍。
连续时间器件受升温影响巨大，导致开关阈值变化比相应的稳定斩波器件最高大 5 倍。这会导致边缘位置（校准）准确率下降，也可能会需要从目标和/或更小的气
隙磁场中获取更高的磁场。
样品磁开关阈值参数的标准差数据如下所示（表 4）。不同工作电压对标准差的影响可忽略不计。
表 4：开关阈值数据标准差
| 数据表 参数 |
安装 | 磁阈值参数标准差,σ(G) | |||||
| TA = -40°C | ta = 25°C | TA = 150°C |
|||||
| 斩波 稳定 |
连续 时间 |
斩波 稳定 |
连续 时间 |
斩波 稳定 |
连续 时间 |
||
| 工作点， 防喷器 |
VCC = 3 v | 2.24 | 7.33 | 2.23 | 6.01 | 2.78 | 12.03 |
| VCC = 24v | 2.19 | 7.28 | 2.24 | 6．00 | 2.78 | 12.12 | |
| 释放点， BRP |
VCC = 3 v | 2.23 | 6.97 | 2.12 | 5.67 | 2.52 | 12.88 |
| VCC = 24v | 2.29 | 6.97 | 2.09 | 5.61 | 2.45 | 13.07 | |
滞后， B沪元 |
VCC = 3 v | 1.89 | 2.83 | 2.61 | 2.36 | 1.87 | 2.59 |
| VCC = 24v | 1.87 | 2．72 | 2.64 | 2.44 | 1.72 | 2.68 | |
交叉参考表
所有应用都推荐使用稳定斩波器件。决定将已有连续时间器件替换为最合适的稳定斩波器件时，下表可作为遵循指南。
表 5：连续时间与稳定斩波交叉参考
 |
器件类型 |
零件号 | bop（max） | BRP(分钟) | BHYS | 稳定斩波替代 |
| 单极 开关 |
A1101 | 175 | 10 | 80 | A1121. | |
| A1102 | 245 | 60 | 80 | A1122 | ||
| A1103 | 355 | 150 | 80 | A1123. | ||
| A1104 | 450 | 35 | 80 | A1121.或A1128 | ||
| A1106 | 430 | 160 | 140 | A1123.或A1128 | ||
| 双极 开关 |
A1201 | 50 | -50 | 55 | APS12200或A1250 | |
| A1202 | 75 | -75 | 150 | APS12200或APS12210 | ||
| A1203 | 95. | -95年 | 190 | APS12210 | ||
| A1205 | 50 | -50 | 55 | APS12200或A1250 | ||
| 锁存 | A1210 | 150 | -150. | 300 | A1222 | |
| A1211 | 180 | -180 | 360 | APS12230 | ||
| A1212 | 175 | -175 | 350 | APS12230 | ||
| A1213 | 200 | -200年 | 400 | APS12230 | ||
| A1214 | 300 | -300年 | 600 | APS12230 |
总结
与连续时间器件产品相比，稳定斩波器件有诸多优势。通常，与连续时间器件相比，稳定斩波器件具有更优越的温度稳定性，物理应力耐受能力（低开关点漂移）以及更简化的生产流程。由于无需校准和更加现代化的晶圆制造工艺使用，稳定斩波器件通常还有晶片尺寸小的优点。其时域性能会出现轻微平衡，但在大多实际应用中可忽略不计。
所有快板的最新传感器产品都是斩波稳定型。我们推荐在所有新型设计都采用稳定斩波器件。时间连续器件较短的通电时间和逐步减少的输出延迟通常都无关紧要。连续时间器件仍在生产，但只在一些特定应用中推荐使用。如，
- 通过开关电源供给来控制电源传感器的应用，在这些应用中连续时间器件有着更短的通电时间。
- 极高速应用需要高工作室和绝对低动/最低，为之，为之，为之了，为其有多种斩波行为。
如果您的应用属于以上几种,请咨询当地快板现场应用工程师,确认连续时间器件是否是您设计的最佳选择。