巨磁电阻传感器概述以及三种应用模式图（巨磁电阻传感器概述以及三种应用模式）

电子爱好者网报道(文/李宁远)磁传感器在很多领域发挥着重要作用。作为众所周知的传感器类型，磁传感器的发展可以分为以下几个阶段，从霍尔效应磁传感器到各向异性磁阻的AMR磁传感器，基于巨磁阻的GMR磁传感器，基于隧道磁阻的TMR磁传感器。巨磁电阻效应是指有外磁场时，磁性材料的电阻率与无外磁场时相比变化很大的现象。简单来说，如果某种物质在一定条件下，在磁场中电阻率大大降低，就叫做巨磁电阻效应。GMR传感器一般采用桥式结构，功耗、响应时间、温度漂移等传感指标与AMR传感器相近，但磁阻比远大于AMR传感器，磁阻比R/Rmin一般在15%左右。GMR比基于霍尔效应的磁感应和基于AMR的磁感应更稀有，因为它的技术门槛更高。

模拟GMR角度传感的应用角度传感一直是磁传感器的一个重要应用方向。从低端到高端，从标准化到汽车、工业、消费级的特殊用途，GMR都有很好的应用场景。角度传感器通过使用单片集成磁阻元件测量正弦和余弦角度分量来检测所施加磁场的方向。GMR传感器非常适合宽角度范围的应用，如无刷DC电机或转向传感器。预校准后，GMR传感器可以立即使用，不同水平的信号处理集成使设计人员能够优化系统分区。GMR角度传感器能否在高温下保持稳定是应用中常见的问题。电机的高温环境会导致磁铁的磁场强度降低，从而导致传感器输出幅度降低。如果角度计算依赖于振幅，当振幅随温度变化时，必然会影响角度精度。模拟GMR角度传感器可以通过幅值比SinCos来计算，所以即使传感器的输出幅值在高温下下降，幅值比也几乎不受温度的影响，计算后的角度精度也不会受到影响。

(角度精度不随温度变化，ALPSALPINE)修正计算后的角度误差与温度变化引起的磁场强度变化无关，可以很好地应用于高温环境下的角度应用。另一方面，高温和强磁场的工作条件可能会对器件产生额外的影响。强磁场对角度传感器的45方向施加压力，导致固定层的磁化方向发生不可逆的反方向变化，输出相位差的恶化导致角度精度的恶化。

(GMR，英飞凌)如上所述，模拟输出GMR角度传感器的正弦和余弦角度分量用于检测磁场的方向。深耕GMR技术的厂商会在模拟输出GMR传感器的固定层上加强设计，减少正弦和余弦路径之间的相位差，增强对磁场压力的耐受能力。在发动机、电力驱动系统等高温环境中必须使用超强磁场的工作磁体的情况下，对外界杂散磁场的耐受能力可以明显增强。此外，模拟输出传感器和磁体之间的相对位置更加自由，这可以增加机械设计的灵活性。

开关GMR检测

在高精度开关检测方面，开关GMR常与霍尔传感器相提并论。以电子锁应用为例，比较了两者的开关迟滞和最大偏移位置偏差。GMR的通断迟滞约为0.15mm，霍尔传感器的通断迟滞约为0.5mm，偏移位置的最大偏差会相差更多，GMR的通断迟滞约为0.4mm，霍尔传感器的通断迟滞约为3.7mm GMR传感器在开关输出检测时灵敏度偏差更小。即使工作磁体的磁场梯度很陡，GMR也能完成高精度的运动位置检测。同时，由机械开关引起的接触失效在高精度中一直备受指责

在高速检测时，如果传感器输出响应速度慢，50%的占空比将无法实现；当50%占空比偏离时，速度计算和旋转方向检测也会由于定时不匹配而变差。如果仅从传感器层面来说，GMR的响应速度已经足够。即使频率高达100KHz，GMR编码器仍能保持50%占空比的输出。在常规的10KHz(4极磁铁，转速100krpm)下，GMR可以保持足够的响应速度裕度。在高速旋转检测中，输出响应速度无疑是非常好的。当然，在高速旋转检测中，还必须考虑信号处理芯片和电子电路的响应速度。

总结

在三种GMR传感应用中，开关GMR因其低迟滞带来的探测距离远、精度高，非常适用于消费电子、白电等领域。编码器GMR能在各种恶劣环境下保持50%的占空比和90 A/B的相位差，在电机高精度转速检测中效果突出。模拟输出GMR特别适用于高温和强磁场，有利于更灵活的机械设计。