ZHCUCC6 September 2024
4.3.2 静态角度噪声测量
图 4-10 224.8 度时的静态角度（32kHz 采样率下采集 2000 个样本）
图 4-11 224.8 度时的角度直方图（2000 个样本，17 位二进制宽度时 1LSB）将电机轴保持在固定的 224.8° 机械角度。MSPM0 在 32kHz 频率下计算角度。采集 2000 个角度样本，在图 4-10 和图 4-11 中绘制时域图和直方图。
表 4-5 展示了相应的标准差和 ENOB 与满标度位置测量范围的关系。角度噪声的 RMS 为 0.0033°，即 94.7dB SNR 与 360° 满标量程范围及 15.4 ENOB 的关系。
表 4-5 TMAG6180 在静态角度 224.8° 处的标准差、SNR 和 ENOB
| 参数 | 值 | 备注 |
|---|---|---|
| 标准差 [°] | 0.0033 | RMS |
| 满标量程 [°] | 0-360 | |
| SNR [dB] | 94.7 | SNR=20×log10(±180°/STDEV) |
| ENOB [位] | 15.4 | ENOB=(SNR-1.76)/6.02 |
假设噪声不相关，与 AMR 传感器正弦和余弦信号链（包括具有 64 次过采样的 12 位 ADC）的有效位数 (ENOB) 相比，绝对机械角度的理论总分辨率会增加 2 位。一个电 AMR 传感器周期内的正弦/余弦插值角的理论分辨率等于正弦和余弦子系统的 ENOB + 1 位。采用此设计时，每次机械旋转都有两个电气周期，从而产生一个额外的位。
更改电机轴角度（间隔为 22.5°）。每个角度采集 2000 个样本，相应的 RMS 和峰峰值列于表 4-6 和表 4-7 中。峰峰值静态角度噪声约为 0.02°，最大值出现在 225° 处。
表 4-6 前半周内的静态角度噪声（0° 至约 180°）
| 机械角度 [°] | 0 | 22.5 | 45 | 67.5 | 90 | 112.5 | 135 | 157.5 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 标准差 [°] | 0.0025 | 0.0020 | 0.0028 | 0.0027 | 0.0026 | 0.0022 | 0.0028 | 0.0028 |
| 峰峰值 [°] | 0.0185 | 0.0160 | 0.0227 | 0.0185 | 0.0184 | 0.0173 | 0.0182 | 0.0192 |
表 4-7 后半周内的静态角度噪声（180° 至约 360°）
| 机械角度 [°] | 180 | 202.5 | 225 | 247.5 | 270 | 292.5 | 315 | 337.5 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 标准差 [°] | 0.0029 | 0.0024 | 0.0031 | 0.0032 | 0.0026 | 0.0027 | 0.0019 | 0.0027 |
| 峰峰值 [°] | 0.0182 | 0.0182 | 0.0225 | 0.0245 | 0.0184 | 0.0182 | 0.0151 | 0.0206 |
图 4-12 展示了机械旋转一周的过程中，相对于左侧 y 轴的峰峰值角度噪声，显示为黑色。相对于右侧 x 轴的角度标准差显示为红色。
图 4-12 旋转一周过程中的静态角度噪声表 4-8 静态角度噪声与空气间隙间的关系
| 机械角度 [°] | 0 | 45 | 90 | 135 | 180 | 225 | 270 | 315 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.8mm 空气间隙下的标准差 [°] | 0.0031 | 0.0025 | 0.0020 | 0.0029 | 0.0027 | 0.0033 | 0.0032 | 0.0031 |
| 2.3mm 空气间隙下的标准差 [°] | 0.0038 | 0.0024 | 0.0035 | 0.0031 | 0.0035 | 0.0034 | 0.0034 | 0.0033 |
将有效空气间隙更改为 2.3mm，测量不同机械角度下的静态角度噪声，比较测试结果如表 4-8 所示。在较大空气间隙下，最大噪声 RMS 为 0.0038°，而在 0.8mm 空气间隙下为 0.0033°。较大的空气间隙会略微增加噪声，但对 SNR 和 ENOB 的影响可能很小。
图 4-13 静态角度噪声与空气间隙间的关系