磁傳感器在很多領(lǐng)域都有著重要作用，作為一類大家熟知的傳感器類型，縱觀磁傳感器的發(fā)展，可以分為以下幾個階段，從霍爾效應(yīng)的磁傳感器，到各向異性磁阻效應(yīng)的AMR磁傳感器，到基于巨磁電阻的GMR磁傳感器，再到基于隧道磁阻的TMR磁傳感器。

巨磁阻效應(yīng)是指磁性材料的電阻率在有外磁場作用時較之無外磁場作用時存在巨大變化的現(xiàn)象。簡單來說如果某種條件下物質(zhì)在磁場中電阻率減小的幅度非常大，就稱為巨磁阻效應(yīng)。GMR傳感一般也采用橋式構(gòu)造，功耗、響應(yīng)時間、溫漂等傳感指標(biāo)和AMR傳感較為相近，但是磁電阻比會比AMR大很多，其磁電阻比ΔR/Rmin一般在15%左右。GMR因?yàn)楦叩募夹g(shù)門檻，比基于霍爾效應(yīng)的磁傳感以及基于各向異性磁阻效應(yīng)的AMR磁傳感更少見。

模擬輸出式GMR角度傳感應(yīng)用

角度傳感一直是磁性傳感器的重要應(yīng)用方向，從低端到高端，從標(biāo)準(zhǔn)化到專用于汽車、工業(yè)和消費(fèi)類，GMR在其中都有很好的應(yīng)用場景。角度傳感器通過使用單片集成磁阻元件測量正弦和余弦角分量來檢測施加磁場的方向。GMR傳感器非常適合具有寬角度范圍的應(yīng)用，例如無刷直流電機(jī)或轉(zhuǎn)向傳感器。經(jīng)過預(yù)先校準(zhǔn)，GMR傳感可以立即使用，不同級別的信號處理集成使設(shè)計人員能夠優(yōu)化系統(tǒng)分區(qū)。

GMR角度傳感器在高溫下能否保持穩(wěn)定是應(yīng)用中常遇到一類問題，電機(jī)高溫環(huán)境會導(dǎo)致磁石的磁場強(qiáng)度下降，從而導(dǎo)致傳感器輸出幅值下降。如果角度計算依靠幅值，幅值隨溫度變化而變化后，必然會影響角度精度。模擬輸出式的GMR角度傳感器可以計算通過振幅的比值Sin÷Cos來測算，那么即使高溫下的傳感器輸出幅值下降，但是振幅的比值幾乎不受溫度影響，計算后的角度精度也不會受到影響。

（角度精度不隨溫度變化，ALPSALPINE）

校正計算后的角度誤差和溫度變化帶來的磁場強(qiáng)度變化無關(guān)，能夠很好地適用于高溫環(huán)境下的角度應(yīng)用。

另一方面，高溫兼強(qiáng)磁場工況可能會對器件產(chǎn)生額外的影響。強(qiáng)磁場在角度傳感器的45deg方向施加壓力，導(dǎo)致固定層的磁化方向產(chǎn)生反方向不可逆的變化，輸出相位差變差導(dǎo)致角度精度變差。

（GMR，英飛凌）

上面說到，模擬輸出式的GMR角度傳感器正弦和余弦角度分量來檢測磁場方向，深耕GMR技術(shù)的廠商會在模擬輸出式GMR傳感的在固定層上做強(qiáng)化設(shè)計，減少正余弦路的相位差，增強(qiáng)對磁場壓力的耐受性，在發(fā)動機(jī)，電驅(qū)動系統(tǒng)附近等高溫環(huán)境必須使用超強(qiáng)磁場的工作磁石情況下，可以明顯增強(qiáng)對外部雜散磁場的容忍度。另外，模擬輸出式傳感器和磁石之間相對位置更自由，可以增加機(jī)械設(shè)計的靈活性。

開關(guān)式GMR檢測

在高精度ON/OFF檢測上，開關(guān)式GMR常與霍爾傳感器來比較。我們以電子鎖應(yīng)用為例，比較二者在ON/OFF磁滯以及偏移位置最大偏差，GMR在ON/OFF磁滯上大致在0.15mm，霍爾傳感器大概在0.5mm，偏移位置最大偏差相差得會更多一些，GMR在0.4mm左右，霍爾傳感器則為3.7mm。

GMR傳感器在開關(guān)式輸出檢測上，靈敏度偏差更小一些，即便工作磁石磁場的變化梯度很陡峭，GMR也能完成高精度的運(yùn)動位置檢測。同時，機(jī)械開關(guān)產(chǎn)生的觸點(diǎn)故障在高精度ON/OFF檢測中也總是為人詬病，GMR傳感更遠(yuǎn)的檢測距離能夠用于設(shè)計非接觸式開關(guān)，對于磨損和顫動導(dǎo)致的接觸不良也能起到作用。

磁編碼器式GMR的高速檢測

在高速檢測中，如果傳感器輸出響應(yīng)速度慢，會導(dǎo)致50%占空比無法實(shí)現(xiàn)；50%占空比出現(xiàn)偏差，轉(zhuǎn)速計算和旋轉(zhuǎn)方向檢測也會由于時序錯配導(dǎo)致檢測精度惡化。如果僅從傳感器的層面考慮，GMR響應(yīng)速度是足夠的。

頻率上即便到100KHz，GMR Encoder仍然可以保持50%占空比的輸出。在常規(guī)的10KHz（4極磁石且轉(zhuǎn)速為100krpm）中，GMR可以保留充足的響應(yīng)速度余量。在高速旋轉(zhuǎn)檢測中，輸出響應(yīng)速度無疑有很好的表現(xiàn)。當(dāng)然，在高速旋轉(zhuǎn)檢測中，也必須重點(diǎn)考慮信號處理芯片以及電子回路的響應(yīng)速度。

小結(jié)

這三種GMR傳感應(yīng)用，開關(guān)式GMR因其檢測距離遠(yuǎn)以及低磁滯帶來的高精度，非常適合消費(fèi)電子、白電等領(lǐng)域；編碼器式GMR在各種惡劣環(huán)境下都能保持50%占空比以及90°的A/B相位差，在電機(jī)的高精度轉(zhuǎn)速檢測上效果突出；模擬輸出式GMR則特別適用于高溫強(qiáng)磁場場合，利于更靈活的機(jī)械設(shè)計。