探索AEAT - 9988M磁編碼器IC：高分辨率的精確之選

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，編碼器的選擇至關(guān)重要，它直接影響到系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。今天，我們就來深入了解一款來自博通（Broadcom）的高性能磁編碼器IC——AEAT - 9988M。

文件下載：Broadcom AEAT-9988M磁性編碼器IC.pdf

一、產(chǎn)品概述

AEAT - 9988M是一款角磁旋轉(zhuǎn)傳感器，能在360度的完整旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)提供精確的角度測(cè)量。它采用了集成霍爾傳感器元件，并在單個(gè)設(shè)備內(nèi)進(jìn)行復(fù)雜的模擬和數(shù)字信號(hào)處理，擁有強(qiáng)大的架構(gòu)，可同時(shí)測(cè)量并輸出絕對(duì)和增量信號(hào)，適用于廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。

二、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

1. 高精度測(cè)量

它能提供16位至23位可選且可重新編程的分辨率，用于絕對(duì)角度測(cè)量，可即時(shí)指示磁鐵的角位置。多圈輸出分辨率也可編程，范圍從10位到16位，滿足不同精度需求。大家在實(shí)際應(yīng)用中，是否也會(huì)根據(jù)具體場(chǎng)景靈活調(diào)整分辨率呢？

2. 豐富的輸出信號(hào)

既可以選擇PWM編碼輸出信號(hào)來獲取絕對(duì)角度位置，增量位置則通過ABI和UVW信號(hào)傳輸，ABI信號(hào)分辨率可在1 CPR至65,536 CPR之間配置，UVW換向信號(hào)的極對(duì)數(shù)可在1至64極對(duì)（2至128極）之間選擇，這大大增加了其應(yīng)用的靈活性。

3. 寬范圍的磁環(huán)選擇

磁環(huán)內(nèi)徑尺寸有多種選擇，從20mm到50mm，能適配不同的設(shè)計(jì)要求。

4. 低功耗與寬溫范圍

睡眠模式下電流消耗僅500μA，工作溫度范圍為 - 40°C至125°C，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。

5. 多種通信協(xié)議支持

支持標(biāo)準(zhǔn)的SSI、SPI、BiSS - C或RS - 485通信協(xié)議，方便與不同的系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接。

6. 小巧封裝

采用緊湊的DFN - 30引腳（8.2 mm × 5 mm）封裝，節(jié)省電路板空間。

三、工作原理剖析

AEAT - 9988M采用CMOS標(biāo)準(zhǔn)工藝制造。當(dāng)磁鐵與設(shè)備對(duì)齊并垂直放置時(shí)，集成的霍爾傳感器檢測(cè)其磁場(chǎng)，將檢測(cè)到的磁信號(hào)作為輸入信號(hào)，先進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)理以消除不理想因素，再輸入到模擬放大器進(jìn)行強(qiáng)度放大和濾波。放大后的模擬信號(hào)被送入內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，最后進(jìn)行數(shù)字處理，輸出絕對(duì)和增量信號(hào)的數(shù)字化結(jié)果。設(shè)備還能通過輸出協(xié)議提供磁場(chǎng)強(qiáng)度高（MHi）和磁場(chǎng)強(qiáng)度低（MLo）的數(shù)字信息，指示磁鐵與設(shè)備表面的距離是否合適。

四、引腳分配與說明

AEAT - 9988M共有32個(gè)引腳（QFN32封裝），每個(gè)引腳都有其特定的功能，如電源引腳（VDDA、VDD1、VDD2等）、通信引腳（PA0 - PA5、PB0 - PB5等）、時(shí)鐘引腳（OSCI、OSC_O）、電池相關(guān)引腳（VBAT、BAT PWR）等。大家在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，一定要仔細(xì)核對(duì)引腳功能，避免出現(xiàn)連接錯(cuò)誤。

五、電氣特性與參數(shù)

1. 絕對(duì)最大額定值

要注意產(chǎn)品的存儲(chǔ)溫度范圍為 - 40°C至125°C，DC電源電壓（VDDA引腳）范圍為 - 0.3V至6.0V，輸入電壓范圍為 - 0.3V至6V，靜電放電（HBM）范圍為 - 2.0kV至 + 2.0kV，濕度敏感度等級(jí)為1級(jí)。超過這些額定值可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成永久性損壞。

2. 推薦工作條件

工作環(huán)境溫度范圍為 - 40°C至125°C，DC電源電壓（VDDA引腳）推薦為4.5V至5.5V，VDD引腳在5V操作時(shí)為4.5V至5.5V，3.3V操作時(shí)為3.0V至3.6V。增量輸出頻率最大為5.0MHz，負(fù)載電容最大為15pF。

3. 編碼特性

絕對(duì)輸出分辨率可編程為16位至23位，積分非線性（INL）在不同條件下有不同的指標(biāo)，輸出采樣率為10MHz，延遲為80ns。多圈輸出分辨率可編程為OFF以及10位至16位。增量輸出（通道ABI）分辨率可編程為1至65,536 CPR，索引脈沖寬度和狀態(tài)都有多種可編程選項(xiàng)。PWM輸出頻率可在122Hz至976Hz之間調(diào)整，最小脈沖寬度為1μs，最大脈沖寬度為16,384μs。

六、磁體相關(guān)要求

1. 磁體規(guī)格

磁體有單極和多極之分，單極磁體和多極磁體的直徑、寬度、厚度、磁場(chǎng)強(qiáng)度等都有相應(yīng)的推薦值。磁體位移半徑最大為0.25mm，推薦使用的磁體材料為NdFeB（釹鐵硼），等級(jí)為N35SH，溫度漂移為 - 0.12%/K。

2. 磁體磁化方式

單極磁體采用徑向磁化，多極磁體采用軸向磁化。

3. 磁體與IC封裝放置

AEAT - 9988M的多軸能力得益于多個(gè)集成霍爾器件，傳感器相對(duì)于磁體的安裝有一定的靈活性。一般來說，軸端配置感應(yīng)垂直場(chǎng)（Z分量垂直于芯片表面），其他配置感應(yīng)水平場(chǎng)（X和Y分量平行于芯片表面）。具體的磁體設(shè)計(jì)和IC放置細(xì)節(jié)可參考AEAT - 9988M應(yīng)用筆記。

七、通信協(xié)議

AEAT - 9988M的串行接口有多達(dá)10種不同的通信接口，用于位置輸出和內(nèi)存訪問。通過PSEL引腳（2至0）可配置協(xié)議，輸出引腳可配置為高阻抗模式，適用于多客戶端連接或總線連接。它有A、B兩個(gè)通信端口，端口A支持單端（SE）和帶線路驅(qū)動(dòng)器（LD）的差分模式，兼容多種協(xié)議；端口B用于增量配置，在不同模式下有不同的輸出特點(diǎn)，并且所有協(xié)議選擇可在操作過程中切換。

八、產(chǎn)品訂購信息

AEAT - 9988M有多種訂購型號(hào)可供選擇，不同型號(hào)在包裝形式（如管裝、卷帶包裝）和數(shù)量上有所不同，還有相應(yīng)的評(píng)估板和編程套件可供搭配使用。大家在采購時(shí)，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。

總的來說，AEAT - 9988M磁編碼器IC憑借其高精度、高靈活性和豐富的功能特性，為電子工程師在電機(jī)控制、工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人等領(lǐng)域的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的系統(tǒng)要求，合理利用其各項(xiàng)特性，以達(dá)到最佳的性能表現(xiàn)。你在使用類似編碼器時(shí)，有沒有遇到過什么挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和想法。