5 信號鏈誤差

除了各種機械誤差，可能還存在信號鏈誤差，這使得角度測量更加復雜。無論如何使用數據，這些因素可能直接決定了測量的質量。對于包括 TMAG5170、TMAG5173-Q1、TMAG5273 或 TMAG5170D-Q1 在內的線性霍爾效應傳感器，建議在設計角度測量時了解以下參數。

靈敏度不匹配

如前所述，振幅不匹配會導致輸出角度呈現非線性。甚至在傳感器位置輸入合適的情況下，每個通道的靈敏度增益誤差也可能會發生一些變化。對于輸入振幅不匹配的情況，可以使用相同的方法予以糾正，以較正每個通道間的小誤差。也就是說，可以使用標量靈敏度增益調整將兩個輸出通道標準化為同一振幅。

偏移量

輸入參考失調電壓表現為器件輸出的固定直流失調電壓。這會直接產生如失調中所述的角度誤差。使用任意旋轉磁體來執行初始掃頻，從而校正此誤差。使用測量峰值，可以針對任何系統最大程度地減小靈敏度增益誤差和輸入參考失調電壓。

噪聲

可能影響角度精度的另一個關鍵參數是噪聲。考慮 RMS 輸入參考噪聲參數，這代表 1Σ 值。當考慮任何測量系統時，信噪比 (SNR) 會影響理想情況下的分辨率。當繪制 SNR 與角度誤差峰值的關系時，最終精確度通常符合圖 5-1 所示的趨勢

圖 5-1 輸入參考噪聲導致的角度誤差

如果 SNR 不符合或未超過此圖中的值，角度測量中產生的誤差可能會帶來不確定性，而這無法通過校準的方法進行校正。

為了消除 SNR 的限制，有一些選項可供使用。首先，可以使用采樣取平均值的方法將輸入噪聲降低樣本數的平方根倍。TMAG5170、TMAG5173-Q1、TMAG5273 和 TMAG5170D-Q1 提供高達 32 倍取平均值，可顯著降低噪聲。此選項的缺點在于采樣時間增加，這會導致不必要的延遲，從而大大降低采樣率。

另一個選項是調整磁體強度或傳感器距離。每一個選項都會增加可用磁場并提高測量的 SNR。

量化誤差

使用 ADC 將模擬霍爾電壓轉換為數字電壓會導致量化誤差。ADC 中的可用位數會設置用于微控制器的最小測量分辨率。對于任何指定樣本，典型的最大誤差小于或等于 1/2 LSB。出于演示目的，我們在圖 5-2 和圖 5-3 中將使用 8 位 ADC 的滿量程輸入的角度誤差與 12 位 ADC 的角度量化誤差進行了比較。

圖 5-2 8 位量化誤差

圖 5-3 12 位量化誤差

TMAG5170 具有集成的 12 位 ADC，能夠使用 16 位輸出字長返回平均結果。

傳播延遲

對于用于確定移動目標位置的任何磁體感應應用，務必應考慮傳感器的傳播延遲。微控制器將在一段時間后收到反饋，那時運動仍然不會間斷。因此，旋轉磁體的測量角度會出現一些固定相位延遲，具體取決于傳感器的轉換時間。

如果電機的速度已知，可以將此信息與傳感器的采樣率配合使用，以評估轉換過程中磁體位置的變化。

TMAG5170、TMAG5173-Q1、TMAG5273 和 TMAG5170D-Q1 均支持可定制的采樣方式以及取平均值。這會產生可變傳播延遲。有關完整的時序信息，請參閱數據表。例如，使用 XYX 采樣方式的各種取平均值模式的預期延遲如圖 5-4 所示

圖 5-4 TMAG5170 角度相位誤差與旋轉速度之間的關系

建立質量測量的關鍵一步是使用確定性的測量方案。這可以使用集成觸發模式來實現。通過觸發轉換在已知時間啟動，可將輸出結果與實際磁體位置進行非常精確的關聯。

溫漂

如溫漂中所述，任何磁體的磁場都隨溫度變化。這會給測量帶來某些挑戰。TMAG5170、TMAG5173-Q1、TMAG5273 和 TMAG5170D-Q1 均可提供可編程的溫度補償，使傳感器能夠調整以適應這些磁場強度變化。0.12%/C、0.2%/c 和 0 設置可幫助適應大多數磁體配置。

其他信號鏈誤差

在考慮其他磁選項時，還需要評估其他誤差源（例如磁遲滯和跨軸靈敏度）的影響，這些不會給 TMAG5170、TMAG5173-Q1、TMAG5273 或 TMAG5170D-Q1 帶來嚴重影響。這些因素在利用集成磁集中器或磁阻傳感器（例如 GMR 或 TMR）的器件中更加常見。

磁遲滯是由向鐵磁材料施加磁場所導致的。與圖 2-3 中所示的行為相似，集中器存在一些殘留磁化，具體取決于永磁體磁場的先前狀態。因此，角度測量取決于磁體之前的位置，磁體順時針旋轉與逆時針旋轉時，觀察到的輸入存在差異。

跨軸靈敏度是一個磁場通道的某些部分耦合到另一軸的測量的結果。這會產生一些潛在的非線性，后者取決于另一通道的狀態。在測量中消除此誤差需要執行復雜的校準例程。