磁阻效应传感器.doc

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1、磁阻效应传感器　　磁阻效应传感器是根据磁性材料的磁阻效应制成的。磁性材料(如坡莫合金)具有各向异性，对它进行磁化时，其磁化方向将取决于材料的易磁化轴、材料的形状和磁化磁场的方向。如下图2-1所示，当给带状坡莫合金材料通电流I时，材料的电阻取决于电流的方向与磁化方向的夹角。如果给材料施加一个磁场B(被测磁场)，就会使原来的磁化方向转动。如果磁化方向转向垂直于电流的方向，则材料的电阻将减小;如果磁化方向转向平行于电流的方向，则材料的电阻将增大。磁阻效应传感器一般有四个这样的电阻组成，并将它们接成电桥。在被测磁场B作用下，电桥中位于相对位置的两个电阻阻值增大，另外两

2、个电阻的阻值减小。在其线性范围内，电桥的输出电压与被测磁场成正比。　　图2-1磁阻效应　　磁阻传感器已经能制作在硅片上，并形成产品。其灵敏度和线性度已经能满足磁罗盘的要求，各方面的性能明显由于霍尔器件。迟滞误差和零点温度漂移还可采用对传感器进行交替正向磁化和反向磁化的方法加以消除。由于磁阻传感器的这些优越性能，使它在某些应用场合能够与磁通门竞争。　　FNN-3300就是用的磁阻传感器，在市场上占据很重要的地位，所以证明在电子罗盘中磁阻式的是优于霍尔效应及磁通门的。汽车应用中的磁阻传感器磁阻传感器系统的建模和仿真MagnetoresistiveSensorsin

3、AutomobilesModelingandSimulatingMagnetoresistiveSensorSystems作者：MarcusProchaska，BorisKlabunde和StefanButzmann恩智浦半导体德国汉堡汽车电子创新中心(AutomotiveInnovationCenter)时间：2008-02-05来源：电子产品世界    磁阻效应支持汽车内的多种传感器应用。磁阻传感器主要用来测量机械系统的速度和角度。这样，磁阻传感器就成为电气元件、磁性元件和机械元件所组成的复杂系统的一部分。因为所有元件都会影响系统的反应，所以在规划系统及其

4、操作时要非常重视对整个系统的仿真。下面重点讨论这种系统的建模和仿真。   电子技术的应用日益广泛，对汽车的发展具有决定性的促进作用。未来的进一步发展也会在很大程度上由不断创新的电子元件驱动。传感器技术可检测车辆及其周围环境条件，因此具有特殊意义。有多种传感器系统可用于此类目的，例如加速度传感器、温度传感器或转矩传感器等。磁场测量传感器在汽车内尤其常见，主要用于机械变量的非接触式检测。通常这种传感器通过霍尔元件，或者基于各向异性磁阻(AMR)效应实现。与使用霍尔效应的解决方案相比，AMR传感器有许多优点，例如抖动更少、灵敏度更高。但在提高准确性或降低整体系统成本

5、方面，二者不分伯仲。除了在电子罗盘中利用磁阻传感器测量地球磁场之外，尤其是借助磁场指示机械系统的运动和位置时，可使用磁阻传感器确定角度和速度。防滑系统、引擎和传送控制都需要这种数据。产生磁场的永磁体的机械设计和选择会在很大程度上影响测量数据的获取。因此，在部署整个系统之前使用仿真技术进行深入分析非常重要，以确保达到目标功能并降低成本。因此，在前期开发过程中建立系统模型，之后用于支持后续产品的开发，对于解决设计过程中产生的这类问题也能发挥重要作用。下文将探讨新型速度传感器的整体系统建模和仿真。图1AMR传感器系统包含两个封装图2各向异性磁阻效应    信号检测 

6、  现代传感器系统主要由两个元件组成—基本传感器和信号处理专用集成电路(ASIC)(图1)。现已证明，后来由LordKlevin于1857年发现的各向异性磁阻效应特别适用于检测磁场。首先考虑通常具有多种磁畴结构的铁磁性材料。这些称之为韦斯磁畴的结构，其内部磁化的方向彼此不同。如果将这种材料平铺为一薄层，那么磁化矢量处于材料层平面方向。另外，可较精确地假设只存在一个磁畴。当这种元件暴露于外部磁场中时，后者会改变内部磁化矢量的方向。如果同时一股电流通过该元件，就会产生电阻(图2)，这取决于电流和磁化之间的角度。当电流和磁化方向彼此成直角时，电阻最小，当二者平行时，

7、电阻最大。电阻变化的大小取决于材料。铁磁性材料的性质也决定对温度的依赖性。电阻最大变化为2.2%并且对温度变化反应良好的最佳合金是81%的镍和19%的铁组成的合金。恩智浦所有传感器系统中的基本传感器都采用这种强磁铁镍合金。在惠斯登电桥电路中单独配置几个AMR电阻，以增强输出信号并改善温度反应特性。此电路也可在制造过程中进行微调。图3显示如何在裸片上配置AMR元件。   确定速度的装置多半由两个组件组成：编码器轮和传感器系统。编码器轮可以是主动式或被动式。主动轮已磁化，因此MR传感器可检测北极和南极之间的变化。如果是被动轮，则由一种齿状结构代替磁化。如图1所示，

8、传感器头上也必须有一块用于产生磁场的永