汽車工業繼續推動更有效的燃料消耗和減少二氧化碳排放。與現有的霍爾解決方案相比，GMR（巨磁阻）技術提高了性能并擴展了操作能力。

GMR傳感器（磁阻效應磁場傳感器）的特征在于它們對磁場的響應，而這與頻率無關。因此，有可能以kHz的出現率獲得良好的靈敏度和最大的輸出信號。

GMR技術

GMR技術利用了在各種鐵磁多層中觀察到的量子磁阻機制。這項研究獲得了諾貝爾獎，這要歸功于Albert Fert和Peter Grunderb的研究。

該效果根據相鄰鐵磁元件的磁化強度顯著改變了電阻。通過施加外部磁場來組織磁化方向。結果是電子對旋轉取向的散射依賴性。

以下公式描述了磁阻：

其中R（H）是樣品在磁場H中的電阻，R（0）對應于H =0。此表達式的替代形式可以使用電阻率代替電阻。

基本原理取決于電子的旋轉。在磁阻電阻器中，電子散射速度隨電子自旋和介質的磁取向的相互作用而變化，電子在該介質中行進-在磁場的作用下GMR換能器的電阻發生變化。

GMR傳感器對于開發創新的混合傳感器模型特別有希望，該模型可通過電磁手段檢測和表征導電多層板中的地下不連續性。這些混合傳感器集成了一個常規線圈和一個GMR傳感器，該線圈在被檢材料中產生交變磁場，而GMR傳感器則是由于相互作用而產生磁場干擾的檢測元件。

像霍爾效應技術一樣，GMR與信號調理電路緊密相連。輸出信號大于霍爾信號，具有更高的信噪比和更低的輸出信號抖動。這些質量使GMR傳感器可以檢測到更大距離的物體。

評估GMR傳感器選擇的主要特征包括幾個關鍵要素。首先，首先要考慮的是易于設計，“解決方案必須是一個完全集成的模塊，包括磁體和保護組件，以在用戶完成的傳感器設計中實現最佳性能。包括磁體和EMC保護，大大簡化了GMR傳感器的設計?！?Allegro發言人說。第二個考慮因素是外部磁場干擾及其干擾輸出信號的能力。通過使用差分傳感技術可以消除共模場。但是，共模場以外的雜散場會破壞磁傳感器的輸出信號，因此在設計過程中需要加以考慮。”

主要設計考慮因素是優化磁路，以利用GMR技術獲得卓越的性能，因此，這就是原因。這是必須的，由GMR IC供應商來完成。熟悉GMR設計的人員最好將GMR IC和磁體設計為系統。

變速箱設計需要更小，更輕，以提高效率和燃油經濟性。這樣對安裝位置和速度傳感器周圍的公差產生了很大的空間限制。解決方案是通過在較遠的氣隙處進行操作而提供更大的靈活性，而不會折衷在較近的氣隙處起作用的先前零件的預期性能。

圖1：ATS19580的功能框圖

Allegro MicroSystems宣布推出其ATS19580，這是業界首個完全集成和重新集成的巨型磁阻傳輸方向和速度傳感器（GMR）。由于具有高度的集成性，ATS19580具有很高的抗振性，并減小了系統尺寸，復雜性和成本，從而節省了燃料。Allegro的專有技術和領先的數字處理技術為傳輸速度感應設定了新的標準。ATS19580的功能簡化了客戶速度傳感器的集成，并使他們能夠設計安全且省油的系統（圖1和2）。

“在設計GMR傳感器期間，最關鍵的部分是傳感器的工作范圍和信號精度。要在較遠的氣隙下運行，但不能為我們的客戶和汽車制造商在總的有效氣隙范圍內留有足夠的公差，則該汽車制造商將不被視為解決方案，因為這會增加設計這種精確機械系統的成本。同樣，必須權衡信號精度，因此必須保持動態氣隙能力，抗振動性和熱梯度補償。這些算法用于終端系統補償的開發已經進行了二十年，” Christine說。

圖2：ATS19580 GMR傳感器的典型應用電路

“傳輸是ATS19580LSN的目標市場。但是，確定用于速度，方向或脈沖計數的任何齒輪肯定可以從傳感器的功能中受益。例子包括休閑車（即UTV，雪地車，叉車等），”克里斯汀說。

霍爾和GMR技術

磁場檢測使用GMR和霍爾效應傳感器。兩種技術都與集成電路處理兼容。

磁阻傳感器提供的靈敏度高于霍爾傳感器。GMR傳感器的靈敏度可通過選擇膜厚和線寬來調節。相反，霍爾效應有利于高度線性的測量，而沒有飽和效應直至極高的場強（圖3）。

圖3：霍爾（a）和GMR（b）傳感器布局

霍爾效應傳感器可以檢測垂直磁場，而磁阻傳感器可以處理平行磁場。因此，GMR傳感器由單極傳感組成，用于精密，非接觸式位移應用，例如醫療分析儀和磁場編碼器。但是，霍爾效應傳感器可確定CNC機床的齒輪齒距并測量傳輸速度。

駕駛員輔助系統（ADAS）在靈敏度方面需要更高的準確性和可靠的系統。巨磁阻（GMR）可以很好地滿足這些高級要求，可以代替霍爾效應作為傳感換能器。原則上，GMR和霍爾都是磁傳感器，但是兩者的基本操作和功能不同。

與GMR技術不同，基于霍爾的磁感應場的最小差分值小于30高斯，該差分值可低至5高斯。GMR需要更嚴格的設計條件，并提供定義的線性范圍，且理想的峰-峰磁信號幅度應在100高斯范圍內。

通常，所有設備都可以在磁性設計范圍之外運行，而不會造成永久性損壞。但是，取決于信號處理算法，性能可能會下降。在GMR傳感器中，這種降級的成本可能更高。

編輯：hfy