探索Broadcom AEAT - 901x磁编码器：高精度角度检测解决方案

在电子工程师的日常设计工作中，编码器是实现精确角度检测不可或缺的关键组件。今天，我们就来深入探讨一下博通（Broadcom）推出的AEAT - 901x系列磁编码器，看看它能为我们带来哪些惊喜。

文件下载：Broadcom AEAT-901x-S06绝对磁性套件编码器.pdf

一、产品概述

AEAT - 901x系列磁编码器为角度检测提供了集成化解决方案，专为360°范围内的角度检测而设计，使用起来十分便捷。它基于先进的磁技术，采用非接触式设计，确保了可靠的运行。该系列编码器在上电时就能提供绝对角度检测，具有多种分辨率可选，包括10位、12位、14位、16位和18位，对应的分辨率分别为0.35°、0.0879°、0.022°、0.0055°和0.0014°，相当于每转分别有1024、4096、16384、65536和262144个位置。位置数据以串行位流的形式提供，且没有速度上限，只是随着速度的增加，每转的采样数会减少。

它还具备绝对角度位置检测功能，通过同步串行接口（SSI）输出绝对位置数据（二进制格式），典型代码单调性误差为±1 LSB，采用5V供电，易于组装，无需进行信号调整，并且符合RoHS标准。

二、产品特性

（一）高分辨率选择

提供10、12、14、16或18位的分辨率，工程师可以根据具体应用需求灵活选择，满足不同精度要求的设计。

（二）非接触式传感技术

基于磁技术的非接触式设计，避免了机械磨损，提高了编码器的可靠性和使用寿命，减少了维护成本。

（三）宽温度范围

能够在 - 40°C至125°C的宽温度范围内稳定工作，适用于各种恶劣的工业环境。

三、应用领域

AEAT - 901x系列磁编码器具有广泛的应用领域，包括流量计、角度检测、旋钮控制和旋转编码器等。不过需要注意的是，该产品并非专门为特定设备设计或制造，客户需要自行确定其是否适合预期应用，并对使用过程中的所有损失、损坏、费用或责任负责。

四、设备选型

产品型号	分辨率（位）	工作温度（°C）	输出通信方式	直流供电电压（V）
AEAT - 9018 - S06	18	- 40至 + 125	串行	+ 5.0
AEAT - 9016 - S06	16	- 40至 + 125	串行	+ 5.0
AEAT - 9014 - S06	14	- 40至 + 125	串行	+ 5.0
AEAT - 9012 - S06	12	- 40至 + 125	串行	+ 5.0
AEAT - 9010 - S06	10	- 40至 + 125	串行	+ 5.0

工程师可以根据实际需求，如精度要求、工作环境温度等，从上述型号中选择合适的编码器。

五、电气特性

（一）绝对最大额定值

超过绝对最大额定值的应力可能会对设备造成永久性损坏。例如，直流供电电压（VDD）的范围为 - 0.3至 + 7V，输入电压（V）范围为 - 0.3至VoD + 0.3V，存储温度（TSTG）范围为 - 40至125°C。在设计过程中，必须严格遵守这些参数，以确保设备的安全运行。

（二）推荐工作条件

为了保证编码器的最佳性能，推荐的直流供电电压（VDD）为 + 4.5/+ 5.5V，工作温度（TAMB）范围为 - 40至 + 125°C，最大读出频率（fcLK） ≤ 10 MHz。

（三）直流特性

在推荐的工作范围内，典型的VDo供电电流（IDD）为23mA，最大值为26mA。输出高电压（VoH）、输出低电压（VoL）、输出电流（lo）等参数也都有相应的规定，这些参数对于电路设计和电源管理至关重要。

六、封装尺寸与安装

编码器的封装尺寸和安装方式会影响到整个系统的布局和稳定性。该系列编码器的相关参数如下：	参数	值
工作温度（°C）	– 40至 + 125
轴轴向游隙（mm）	± 0.08
轴全跳动（mm）	0.05
机械速度（rpm）	12,000
轴直径（mm）	6 + 0/– 0.01
转动惯量（g - cm²）	0.104
轴长度（mm）	8.5 ± 1.0
安装螺丝尺寸（mm）	M2 × 0.4 × 8（内六角圆柱头螺钉，头部直径Ø3.8 ± 0.18 mm）
推荐螺丝扭矩	0.6 lb.inch
编码器基板厚度（mm）	2
螺栓圆 ±	0.13

在安装过程中，需要严格按照这些参数进行操作，以确保编码器的正常工作。

七、时序特性

编码器的时序特性对于数据的准确读取和传输至关重要。例如，数据输出激活时间（too active）、第一个数据移位到输出寄存器的时间（tCKL FE）、数据输出开始时间（TCLK/2）等都有明确的规定。内部采样率（fABS）为9.90 - 10.94 kHz，上电时间（tCF）最大为10 ms。在设计电路时，需要根据这些时序特性来设计时钟信号和控制信号，以确保数据的正确传输。

八、线性度

（一）积分非线性（INL）

积分非线性是指在一转内，实际角度位置与编码器输出计数所指示位置之间的最大偏差。对于12位至18位版本，典型值为±0.3°；对于10位版本，典型值为 + 0.4°。在高精度应用中，需要特别关注INL指标，以确保测量的准确性。

（二）微分非线性（DNL）

微分非线性是指从一个位置到下一个位置的步长的最大偏差。不同分辨率版本的DNL值不同，且都没有缺失代码的情况。

九、环境规格

该系列编码器具有良好的电磁兼容性（EMC）和机械耐久性。静电放电（ESD）抗扰度符合IEC/EN 61000 - 4 - 2标准，可达8kV；振动（运行）测试符合IEC/EN 60068 - 2 - 6标准，在10 Hz至500 Hz、5G的条件下仍能正常工作；冲击测试符合IEC/EN 60068 - 2 - 27标准，能承受6 ms、200G的冲击。

十、电气连接

编码器的电气连接通过引脚实现，各引脚功能如下：	引脚	符号	描述
1	VDD	5V供电电压
2	CSn	芯片选择，输入
3	VSS	电源地
4	CLK	串行时钟，输入
5	DO	串行数据，输出

在进行电路设计时，需要正确连接这些引脚，以确保编码器与其他电路的正常通信。

十一、对齐工具

为了方便编码器的安装和调试，还提供了可选的对齐工具集（型号为HEDS - 8934），它由间隙设置板和定心夹具组成。具体的组装指南可以参考应用笔记5317。

综上所述，Broadcom AEAT - 901x系列磁编码器以其高分辨率、非接触式设计、宽温度范围等优点，为电子工程师在角度检测设计中提供了一个可靠而灵活的解决方案。在实际应用中，我们需要根据具体需求合理选择型号，并严格按照相关参数和规范进行设计和安装，以充分发挥其性能优势。大家在使用这款编码器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。