趨勢(shì)三：最終產(chǎn)品的整體外形小型化

第三個(gè)趨勢(shì)與磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)的小型化有關(guān)?？s減產(chǎn)品尺寸的原因很多：為了降低成本、提升用戶體驗(yàn)、打造更時(shí)尚的外觀，這樣做通常涉及縮減磁體尺寸或使用多軸傳感器。另一種風(fēng)險(xiǎn)較小的方法是通過(guò)遷移到制造流程允許的尺寸更小、集成度更高的元件來(lái)減小電路板尺寸。為了解決這些問(wèn)題，德州儀器 (TI) 提供了采用 Extra-Small Outline No-lead (X2SON) (1.1mm² x 1.4mm²) 和 Wafer Chip-Scale Packaging (WCSP) (0.8mm² x 0.8mm²) 封裝的小尺寸解決方案。在小型封裝中實(shí)現(xiàn)高集成度的一個(gè)例子是 TMAG3001，它是采用 WCSP 封裝的 3D 線性解決方案。

縮減磁體尺寸會(huì)帶來(lái)問(wèn)題，因?yàn)檫@意味著磁場(chǎng)較弱，因此需要具有高靈敏度的磁傳感器。借助 TMAG5231 等高靈敏度解決方案，有望使用更小的磁體?；蛘?，您可以將磁體放置在更靠近傳感器的位置，以便在沒(méi)有高靈敏度解決方案的情況下實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。對(duì)于較弱的磁場(chǎng)，具有高信噪比 (SNR) 的器件有助于確保盡可能精確的測(cè)量。DRV5055 和 TMAG5253 可以提供高達(dá) 70dB 的 SNR。

不論技術(shù)如何發(fā)展，縮小終端設(shè)備尺寸的大趨勢(shì)對(duì)任何位置傳感器都是一個(gè)挑戰(zhàn)。電感式傳感器使用金屬目標(biāo)來(lái)檢測(cè)物體的位置或存在，通過(guò)滿足數(shù)據(jù)表中規(guī)定的指南，可以實(shí)現(xiàn)與健身腕帶上側(cè)按鈕一樣小的外形尺寸。電感式傳感器的主要系統(tǒng)級(jí)要求是使感應(yīng)線圈的尺寸與目標(biāo)相同，并且位于線圈直徑的 10% 到 20% 范圍內(nèi)。趨向于縮小尺寸的應(yīng)用示例包括醫(yī)用胰島素泵、手術(shù)內(nèi)鏡工具以及工廠自動(dòng)化中的氣缸。

通過(guò)減少元件數(shù)量，還可以實(shí)現(xiàn)小型化。例如，在電表（或智能電子鎖和門(mén)窗傳感器）中實(shí)現(xiàn)篡改檢測(cè)涉及使用單個(gè) 3D 線性傳感器，而非三個(gè)霍爾效應(yīng)開(kāi)關(guān)或線性器件，來(lái)檢測(cè)大型外部磁體的篡改，這種篡改導(dǎo)致電表無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量用電量。設(shè)計(jì)人員正在使用 3D 磁傳感器通過(guò)更低功耗和可調(diào)外部磁場(chǎng)檢測(cè)器件（如 TMAG5273）來(lái)改進(jìn)電表設(shè)計(jì)。借助此類(lèi)器件還可通過(guò)更少的元件實(shí)現(xiàn)小型化的其他優(yōu)勢(shì)，包括采用單個(gè)數(shù)字接口而非多個(gè)輸出，降低印刷電路板組裝成本以及提高磁性靈敏度的可配置性。

當(dāng)使用更少的元件來(lái)縮小系統(tǒng)尺寸時(shí)，增量和絕對(duì)編碼器設(shè)計(jì)人員面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是如何提高產(chǎn)品的分辨率，包括在數(shù)字或模擬輸出解決方案之間進(jìn)行選擇。增量編碼器監(jiān)控磁體的移動(dòng)速度或速率以及方向。絕對(duì)編碼器可以做到這一點(diǎn)，并始終能在高分辨率下確定其確切位置。

增量編碼器設(shè)計(jì)人員使用數(shù)字輸出霍爾效應(yīng)鎖存器時(shí)，分辨率嚴(yán)格取決于系統(tǒng)中磁極的數(shù)量。實(shí)現(xiàn)更高的分辨率需要更高極數(shù)的環(huán)形磁體，而隨著磁極尺寸變小，磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)本身就會(huì)變?nèi)酰仁乖O(shè)計(jì)人員將傳感器放置在更靠近磁體的位置或使用靈敏度更高的傳感器。此時(shí)，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員轉(zhuǎn)為使用具有雙集成鎖存器的單芯片解決方案，例如 TMAG5111。務(wù)必確保雙鎖存器解決方案具有內(nèi)置的 2D 鎖存器，這可以在監(jiān)控 3D 空間中的任何兩個(gè)軸時(shí)實(shí)現(xiàn)很大的靈活性。更高分辨率的設(shè)計(jì)需要帶有線性傳感器的絕對(duì)編碼器。具有角度測(cè)量功能的單個(gè) 3D 線性傳感器是高分辨率絕對(duì)編碼器的最終遷移步驟。請(qǐng)注意，此實(shí)現(xiàn)僅測(cè)量?jī)蓚€(gè)軸，但大多數(shù) 3D 線性傳感器可以靈活地配置任何兩個(gè)軸。使用 3D 傳感器的一個(gè)額外好處是能夠檢測(cè)按壓功能。圖 4 展示了編碼器設(shè)計(jì)的趨勢(shì)。