执行了磁场仿真以评估同轴、平面内和偏轴对齐的可能位置。

使用径向磁体，在评估对齐到磁体极化方向的磁场时，将在任何空气间隙距离产生最大幅度磁场矢量。在此情况下，要检查的第一个目标位置是沿从磁体中心向外径延伸的直线，与磁体居中垂直。

图 2-4 平面内传感器对齐

在此位置，有必要在一次完整旋转中对 B 场的各个分量检查峰值磁通密度以及磁场质量。图 2-5 演示了随着传感器水平距离发生变化而观察到的峰值幅度，如图 2-4 所示。

下面几张图显示了几个选定位置处的磁场矢量分量，以演示磁场性质。在每种情况下，传感器位置均与磁体中心完全对齐，因此矢量中没有 Z 分量。

2mm 空气间隙磁场输入是放置位置过于接近磁体源的传感器的示例。（X 轴）上的输入具有近 150mT 的峰值，而（Y 轴）输入的峰值在 300mT 以上，超出了 TMAG5170 的线性输入范围。

此外，正弦输入存在一些较小的谐波失真。磁场输入的任何失真最终都会导致某种周期性的角度误差。对于所有磁体，正弦性通常根据范围实现改进。

5.9mm 空气间隙磁场输入显示了磁场离传感器过远的情况。X 和 Y 分量具有理想的正弦曲线，4.5mT 峰值输入信号过小，无法在高精度应用中使用。在如此小的输入信号下，输出噪声会在角度计算中导致严重误差。

目标是使输入接近于目标传感器线性磁感应范围的最大值。如使用 TMAG5170 和 DRV5055 等目标器件，在选择传感器位置以最大限度地提高 SNR 时，必须允许系统容差。器件灵敏度、安装对齐和磁体质量的变化都会对观察到的场幅度产生影响。

表 2-1 显示了这两个器件的灵敏度选项。

为了能使用任一器件，从磁体表面选择了水平传感器范围 4.65mm (DRV5055) 和 5.9mm (TMAG5170)，以确保在所有可能位置，输入磁场在 TMAG5170A1（使用±100mT 设置）和 DRV5055A4 的 B_L 内。

在此范围下，5.9mm 空气间隙磁场输入显示了预计输入磁场分量。

很显然，此范围下的传感器输入适合于 TMAG5170，但 X 轴和 Y 轴在振幅上极不匹配。如果直接使用这些输入，生成的角度计算会有效地绘制椭圆形输入。反正切是一个圆函数，如果不加以校正，会导致严重的测量误差。将 X 和 Y 幅度绘制到坐标平面可呈现这一关系。

有效角度误差很大。若要抵消此影响，应降低（X 轴）结果，否则（Y 轴）结果需要增益增加。任何一种变换都会将角度计算的输入标准化，并将此误差解析为预计的圆形式。

5.9mm 空气间隙磁场输入表明，由于磁场矢量的方向性，平面内对齐不适合于 SOT-23 封装选项中的 DRV5055。当与旋转磁体的中心完美共面时，没有垂直分量。如果将 SOT-23 封装选项用于此器件，传感器将检测磁场矢量的 Z 分量，它在此对齐中对所有角度均为 0mT。最好在此位置使用 LPG 穿孔封装。TIDA-060040 包括此封装型号的可选元件封装尺寸，与 SOT-23 封装的目标位置相邻。确保传感器距离 PCB 的垂直间距相同，以保证每个传感器都可观察到旋转磁体的等效输入，并且传感器以与 PCB 表面正交的方式进行安装。如果使用 DRV5055 解决方案，请移除未使用的封装选项以实现更为理想的 PCB 布局。

图 2-10 DRV5055 灵敏度

对使用 TO-92 封装的机械组件设置精密控件的另一种方法是，对传感器位置提供垂直偏移，这会产生垂直方向的磁场矢量分量。

图 2-11 偏轴传感器对齐

其结果是不再与磁体中心共面的一个对齐。此放置被称为偏轴（或平面外）。实际上，与磁体不共面或在旋转轴上不居中的所有放置都属于此类别。关键特性是，磁场矢量在所有三个轴中具有正弦分量。因此，适合 SOT-23 封装选项的位置有很多。

在偏轴传感器对齐显示的传感器位置中，平面内传感器对齐的唯一变化是垂直偏移 3.175mm。这使得与磁体表面的水平对齐量相同，传感器现在与磁体最上面的表面共面。在此位置中，偏轴磁场输入显示了每个磁场分量的幅度。

根据垂直放置，每个场分量的幅度可能有所不同，使用 3D 传感器则可以选择可提供高质量输入的两个轴。

除了偏轴和平面内位置以外，最后要检查的对齐是同轴放置。

图 2-13 同轴传感器对齐

这是一个很独特的位置，其中磁场矢量本质上平行于磁体的圆形表面。此条件非常适合 3D 传感器，如 TMAG5170。矢量完全在 XY 平面内，因此单个传感器在监控这些轴时，应具有完全正弦输入。

同轴磁场输入显示了磁体之上 3mm 范围的传感器输入。