AD22151线性输出磁场传感器技术手册

概述
AD22151是一款线性磁场传感器。该传感器的输出是一个电压，与垂直施加到封装顶面的磁场成正比。

该传感器结合了集成体霍尔单元技术和硅基仪表电路，以最大限度地减少与硅霍尔单元特性相关的温度漂移。其架构充分发挥了单片实现的优势，只需最少数量的外部组件，即可实现多种应用要求。

主要特性包括动态失调漂移消除功能和内置温度传感器。AD22151设计为单5V电源供电，可实现低失调漂移和在 - 40°C至 + 150°C温度范围内的增益稳定性，温度补偿功能可适应多种常用于经济型位置传感器组件中的磁性材料。

该传感器可针对特定信号增益进行配置，以满足各种测量需求。输出电压可从全双极（可逆）磁场操作调整到全单极磁场测量。

电压输出可实现接近轨到轨的动态范围，能够在各种配置下为大型容性负载提供高达1 mA的输出电流。
数据表：*附件：AD22151线性输出磁场传感器技术手册.pdf

特性

• 可调失调，支持单极性或双极性工作
• 在整个温度范围内具有低失调漂移
• 宽增益可调范围
• 在整个温度范围内具有低增益漂移
• 可调一阶温度补偿
• 与 Vcc成比例

框图

电路工作原理

AD22151由位于芯片中心的外延霍尔板结构组成。霍尔板通过差分放大器进行正交采样。两个放大后的霍尔信号被同步解调，以产生一个残余失调消除信号（见图3）。该解调信号通过一个同相放大器进行传递，以提供最终的增益和驱动能力。输出信号的刷新频率为50kHz。

温度相关性

AD22151未补偿的增益温度系数（G_{TCU} ）是与硅体霍尔板结构相关的基本物理特性的结果。低掺杂的霍尔板在电流偏置模式下，会因散射机制和相对浓度的作用，表现出由温度决定的温度关系。

对磁场的相对灵敏度可通过对硅施加机械力来改变。这种机制主要是硅中电子重新分布的结果。传感器上的机械力源于封装引起的应力。封装材料会使封装的硅发生变形，改变霍尔单元的增益，偏差为±2%，G_{TCU} 为±200 ppm。图4显示了AD22151的典型G_{TCU} 特性。这是观察到的增益随温度的变化，其中引脚3（TC3）保持在恒定的2.5V（未补偿）。

如果将永磁体源与传感器一起使用，传感器还会表现出固有温度系数（B_{TC} ），这需要考虑到传感器组件的总温度补偿中。

图5和图6分别展示了在 - 40°C至 + 150°C温度范围内，传感器的典型整体温度/增益性能以及相对于施加磁场的失调性能。图5是总漂移（单位为伏特），图6是相对于25°C的典型百分比增益变化。图7和图8展示了B_{TC} = - 200 ppm时的类似数据。