第三趨勢(shì)：終端產(chǎn)品整體外型尺寸小型化

第三個(gè)趨勢(shì)與磁性系統(tǒng)設(shè)計(jì)小型化有關(guān)。縮減產(chǎn)品尺寸的原因有很多：成本、更好的使用者體驗(yàn)、更精緻的外觀與使用感受等等，這麼做通常牽涉到縮減磁鐵大小或使用多軸感測(cè)器。另一種風(fēng)險(xiǎn)較低的方法是改為使用製程允許的最小且最整合的元件，以縮減電路板尺寸。為解決這些問(wèn)題，德州儀器提供超小型無(wú)引線 (X2SON) (1.1mm² x 1.4mm²) 和晶圓晶片級(jí)封裝 (WCSP) (0.8mm² x 0.8mm²) 的小型解決方案。TMAG3001 是採(cǎi)用小型封裝的高度整合的一個(gè)例子，它是一種 WCSP 形式的 3D 線性解決方案。

縮減磁鐵大小會(huì)造成問(wèn)題，因?yàn)榇艌?chǎng)會(huì)變?nèi)酰虼诵枰哂懈哽`敏度的磁性感測(cè)器。有了 TMAG5231 等高靈敏度解決方案，就可以使用較小的磁鐵。或者，您也可將磁鐵靠近感測(cè)器，以在不使用高靈敏度解決方案的情況下取得精準(zhǔn)的測(cè)量結(jié)果。對(duì)於弱磁場(chǎng)，具有高訊號(hào)雜訊比 (SNR) 的裝置有利於確保測(cè)量結(jié)果儘可能準(zhǔn)確。DRV5055 和 TMAG5253 提供最高 70dB 的 SNR。

不論採(cǎi)用哪種技術(shù)，終端設(shè)備尺寸縮減的整體趨勢(shì)都充滿挑戰(zhàn)。電感感測(cè)器使用金屬目標(biāo)來(lái)偵測(cè)物體的位置或存在，透過(guò)符合產(chǎn)品規(guī)格表中指定的規(guī)範(fàn)，便能達(dá)到與健身手環(huán)側(cè)邊按鈕一樣小的體積。電感感測(cè)器的主要系統(tǒng)級(jí)需求為讓感測(cè)線圈與目標(biāo)尺寸相同，並介於線圈直徑的 10% 至 20% 之間。縮小尺寸趨勢(shì)的應(yīng)用範(fàn)例包括醫(yī)療胰島素幫浦、手術(shù)內(nèi)鏡工具及工廠自動(dòng)化的氣動(dòng)汽缸。

透過(guò)減少元件數(shù)量，同樣也能實(shí)現(xiàn)小型化。例如在電錶 (或智慧電子鎖和門(mén)窗感測(cè)器) 中植入竄改偵測(cè)功能，涉及使用單一 3D 線性感測(cè)器，而非三個(gè)霍爾效應(yīng)開(kāi)關(guān)或線性裝置來(lái)偵測(cè)大型外部磁鐵造成的竄改，這樣會(huì)使電表無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量電力使用情況。設(shè)計(jì)人員使用 3D 磁性傳感器，以更低的功耗操作和可調(diào)整的外部磁場(chǎng)偵測(cè)裝置設(shè)備 (如 TMAG5273) 來(lái)改善電錶設(shè)計(jì)。有了這種裝置，減少元件的小型化可帶來(lái)其他優(yōu)勢(shì)，包括單一數(shù)位介面而非多重輸出、印刷電路板組裝成本較低，以及磁性靈敏度可設(shè)定性較高。

若以減少元件來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)小型化，增量式與絕對(duì)式編碼器設(shè)計(jì)人員面臨的一大挑戰(zhàn)是如何提升產(chǎn)品解析度，其中包括選擇數(shù)位或類比輸出解決方案。增量式編碼器會(huì)監(jiān)控磁體移動(dòng)的速度或速率及方向。絕對(duì)式編碼器可以做到這一點(diǎn)，並全程以高解析度知道其確切位置。

增量式編碼器設(shè)計(jì)人員使用數(shù)位輸出霍爾效應(yīng)鎖存器時(shí)，解析度將嚴(yán)格視系統(tǒng)中的磁極數(shù)量而定。如想獲得較高解析度，就需要更高極數(shù)的環(huán)形磁鐵，而極尺寸變小，磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)自然就比較弱，迫使設(shè)計(jì)人員將感測(cè)器放置在更靠近磁鐵的地方，或使用靈敏度較高的感測(cè)器。這種情況下，大部分的設(shè)計(jì)人員會(huì)換成具有雙整合式鎖存器的單晶片解決方案，像是 TMAG5111。請(qǐng)務(wù)必確保雙鎖存器解決方案有內(nèi)建 2D 鎖存器，以便在 3D 空間中儘可能靈活地監(jiān)控任何兩個(gè)軸。高解析度設(shè)計(jì)需要具有線性感測(cè)器的絕對(duì)式編碼器。具有角度測(cè)量功能的單一 3D 線性感測(cè)器是改用高解析度絕對(duì)式編碼器的最後一步。請(qǐng)注意，這種實(shí)作只能測(cè)量?jī)蓚€(gè)軸，但大多數(shù) 3D 線性感測(cè)器都可以靈活配置任意兩個(gè)軸。使用 3D 感測(cè)器的附加好處是可以偵測(cè)推進(jìn)功能。圖 4 顯示編碼器設(shè)計(jì)的趨勢(shì)。