本文檔介紹了Allegro的A1332角度傳感器集成電路中的高級片上線性化。它涵蓋了角度傳感器和高級線性化的介紹，本文中使用的術語的一些重要定義，角度傳感器IC使用的磁體，平均磁場和氣隙依賴性，磁體誤差分析，分段線性化，實現(xiàn)步驟分段線性化，諧波線性化，實現(xiàn)諧波線性化的步驟等等。

從工業(yè)自動化和機器人技術到電子助力轉向和電動機位置檢測，在工業(yè)中的許多應用都需要監(jiān)視旋轉軸的角度，無論是在軸上還是在軸外。

用于此類應用的任何成功的角度測量系統(tǒng)的設計都必須基于特定用戶的要求。這些可能包括：布置（軸外或軸上），氣隙，精度和溫度范圍等。特別地，使溫度范圍內的角度誤差，位置失準和氣隙最小化是一個主要目標。

這些變量又與系統(tǒng)級別的設計選擇相關，例如磁體幾何形狀，磁體布置（同軸或偏軸），磁性材料和機械公差。因此，角度傳感器IC需要靈活性，以便在不增加系統(tǒng)級設計的復雜性和成本的情況下解決這些潛在的誤差源。即使是最好的磁角度傳感器IC也只能達到其感應到的磁場。

磁角測量系統(tǒng)有兩個主要誤差源：

傳感器IC相關的錯誤：固有非線性，參數(shù)溫度漂移和噪聲。

磁輸入相關的誤差：磁場強度變化和磁場非線性。

角度誤差是磁體的實際位置與角度傳感器IC測量的磁體位置之間的差。通過讀取角度傳感器IC輸出并將其與高分辨率編碼器進行比較來完成此測量。

在設計中使用磁體時，磁輸入在整個旋轉范圍內可能會不均勻：它將具有固有誤差。這些磁輸入誤差會導致系統(tǒng)中的測量誤差，在考慮具有更高固有磁誤差的側軸或離軸設計時，這一點尤為重要-見圖1。

離軸（左）和離軸（右）

如果磁輸入的誤差貢獻占支配地位，則即使是最精確校準的角度傳感器IC也會產生不準確的結果。在大多數(shù)情況下，即使是軸上的磁性設計，在生產模塊中的客戶模塊組裝過程中也會出現(xiàn)較大的偏差。這些磁誤差源是不可避免的，減輕它們通常是不可能的，而且?guī)缀蹩偸呛馨嘿F的。

就與角度傳感器IC相關的誤差而言，制造商在將其交付給客戶之前會優(yōu)化固有的非線性和參數(shù)溫度漂移。通過使用片上濾波，可以針對客戶應用優(yōu)化噪聲性能。

高級線性化

本文檔介紹了一種角度傳感器IC（Allegro A1332），其中該問題通過使用先進的線性化技術來補償客戶終端生產位置的這些誤差而得以解決。特別是，它顯示了如何將超過±20°的與磁輸入相關的誤差線性化至低至±0.3°：大約提高了65倍。

可以基于來自目標磁體圍繞角度傳感器IC的單次旋轉的數(shù)據(jù)來執(zhí)行該線性化。從該旋轉獲得的角度讀數(shù)用于生成線性化系數(shù)，然后將其存儲到片上EEPROM中，從而針對該磁性系統(tǒng)優(yōu)化該角度傳感器IC。

A1332角度傳感器IC中使用了兩種不同的線性化技術：分段線性化和諧波線性化：

分段線性化是一種可編程功能，它允許調整角度傳感器IC的傳遞特性，以便可以通過角度傳感器IC將施加的磁場矢量角度的線性變化作為相應的線性角度增量輸出。它是根據(jù)磁鐵繞角度傳感器IC旋轉一圈所收集的數(shù)據(jù)執(zhí)行的。

諧波線性化以15個校正諧波的形式應用線性化，其相位和幅度是通過FFT（快速傅立葉變換）來確定的，該FFT是對磁體圍繞角度傳感器IC旋轉一圈所收集的數(shù)據(jù)進行的。這兩種技術都可以使用Allegro提供的軟件輕松地實現(xiàn)，以計算系數(shù)并對片上EEPROM進行編程。

編輯：hfy