5 信号链误差

除了各种机械误差，可能还存在信号链误差，这使得角度测量更加复杂。无论如何使用数据，这些因素可能直接决定了测量的质量。对于包括 TMAG5170、TMAG5173-Q1、TMAG5273 或 TMAG5170D-Q1 在内的线性霍尔效应传感器，建议在设计角度测量时了解以下参数。

灵敏度不匹配

如前所述，振幅不匹配会导致输出角度呈现非线性。甚至在传感器位置输入合适的情况下，每个通道的灵敏度增益误差也可能会发生一些变化。对于输入振幅不匹配的情况，可以使用相同的方法予以纠正，以较正每个通道间的小误差。也就是说，可以使用标量灵敏度增益调整将两个输出通道标准化为同一振幅。

偏移量

输入参考失调电压表现为器件输出的固定直流失调电压。这会直接产生如失调中所述的角度误差。使用任意旋转磁体来执行初始扫频，从而校正此误差。使用测量峰值，可以针对任何系统最大程度地减小灵敏度增益误差和输入参考失调电压。

噪声

可能影响角度精度的另一个关键参数是噪声。考虑 RMS 输入参考噪声参数，这代表 1Σ 值。当考虑任何测量系统时，信噪比 (SNR) 会影响理想情况下的分辨率。当绘制 SNR 与角度误差峰值的关系时，最终精确度通常符合图 5-1 所示的趋势

图 5-1 输入参考噪声导致的角度误差

如果 SNR 不符合或未超过此图中的值，角度测量中产生的误差可能会带来不确定性，而这无法通过校准的方法进行校正。

为了消除 SNR 的限制，有一些选项可供使用。首先，可以使用采样取平均值的方法将输入噪声降低样本数的平方根倍。TMAG5170、TMAG5173-Q1、TMAG5273 和 TMAG5170D-Q1 提供高达 32 倍取平均值，可显著降低噪声。此选项的缺点在于采样时间增加，这会导致不必要的延迟，从而大大降低采样率。

另一个选项是调整磁体强度或传感器距离。每一个选项都会增加可用磁场并提高测量的 SNR。

量化误差

使用 ADC 将模拟霍尔电压转换为数字电压会导致量化误差。ADC 中的可用位数会设置用于微控制器的最小测量分辨率。对于任何指定样本，典型的最大误差小于或等于 1/2 LSB。出于演示目的，我们在图 5-2 和图 5-3 中将使用 8 位 ADC 的满量程输入的角度误差与 12 位 ADC 的角度量化误差进行了比较。

图 5-2 8 位量化误差

图 5-3 12 位量化误差

TMAG5170 具有集成的 12 位 ADC，能够使用 16 位输出字长返回平均结果。

传播延迟

对于用于确定移动目标位置的任何磁体感应应用，务必应考虑传感器的传播延迟。微控制器将在一段时间后收到反馈，那时运动仍然不会间断。因此，旋转磁体的测量角度会出现一些固定相位延迟，具体取决于传感器的转换时间。

如果电机的速度已知，可以将此信息与传感器的采样率配合使用，以评估转换过程中磁体位置的变化。

TMAG5170、TMAG5173-Q1、TMAG5273 和 TMAG5170D-Q1 均支持可定制的采样方式以及取平均值。这会产生可变传播延迟。有关完整的时序信息，请参阅数据表。例如，使用 XYX 采样方式的各种取平均值模式的预期延迟如图 5-4 所示

图 5-4 TMAG5170 角度相位误差与旋转速度之间的关系

建立质量测量的关键一步是使用确定性的测量方案。这可以使用集成触发模式来实现。通过触发转换在已知时间启动，可将输出结果与实际磁体位置进行非常精确的关联。

温漂

如温漂中所述，任何磁体的磁场都随温度变化。这会给测量带来某些挑战。TMAG5170、TMAG5173-Q1、TMAG5273 和 TMAG5170D-Q1 均可提供可编程的温度补偿，使传感器能够调整以适应这些磁场强度变化。0.12%/C、0.2%/c 和 0 设置可帮助适应大多数磁体配置。

其他信号链误差

在考虑其他磁选项时，还需要评估其他误差源（例如磁迟滞和跨轴灵敏度）的影响，这些不会给 TMAG5170、TMAG5173-Q1、TMAG5273 或 TMAG5170D-Q1 带来严重影响。这些因素在利用集成磁集中器或磁阻传感器（例如 GMR 或 TMR）的器件中更加常见。

磁迟滞是由向铁磁材料施加磁场所导致的。与图 2-3 中所示的行为相似，集中器存在一些残留磁化，具体取决于永磁体磁场的先前状态。因此，角度测量取决于磁体之前的位置，磁体顺时针旋转与逆时针旋转时，观察到的输入存在差异。

跨轴灵敏度是一个磁场通道的某些部分耦合到另一轴的测量的结果。这会产生一些潜在的非线性，后者取决于另一通道的状态。在测量中消除此误差需要执行复杂的校准例程。