Более совершенными образцами современных магниточувствительных микросхем признаны МЧМС типа AD22151, выпускаемые фирмой Analog Devices. Эти микросхемы предназначены для использования в высокочувствительных прецизионных магнитометрах и аналоговых магнитных датчиках различного назначения.

Функциональная схема МЧМС типа AD22151 представляет собой сочетание интегрального элемента Холла и высококачественного инструментального усилителя. Для уменьшения влияния нестабильности остаточного напряжения U0 предусмотрена модуляция сигнала с ЭХ с последующей его демодуляцией. Кроме того, микросхема имеет встроенный датчик температуры.

Схемотехника AD22151 позволяет производить регулировку чувствительности, установку напряжения смещения на выходе и настройку схемы термостабилизации параметров при помощи внешних двух или трех резисторов. Микросхемы отличаются высокой магнитной чувствительностью SU, хорошей линейностью характеристики преобразования и термостабильностью основных параметров в широком диапазоне температур. На рис. 2.11 представлена функциональная схема AD22151.

Рис. 2.11. Функциональная схема AD22151

Фирма Micronas Intermetal выпускает магниточувствительные микросхемы серии HAL400 в двух модификациях: HAL400 и HAL401. Микросхемы этой серии выполнены целиком по КМОП-технологии. Они предназначены для прецизионных измерений индукции магнитного поля, отличаются высокой точностью калибровки основного параметра SU и хорошей линейностью характеристики преобразования.

На рис. 2.12 приведена упрощенная функциональная схема, а на рис. 2.13 показаны схемы включения и выходная характеристика МЧМС серии HAL400.

Для уменьшения влияния нестабильности остаточного напряжения U0 предусмотрена модуляция сигнала ЭХ с последующей его демодуляцией. Схема имеет встроенный стабилизатор напряжения и элементы защиты от короткого замыкания по выходу и от ошибочного включения источника питания обратной полярности. В схеме два парафазных выхода, благодаря чему обеспечивается возможность ее работы в дифференциальном режиме.

Рис. 2.12. Упрощенная функциональная схема МЧМС серии HAL400

Рис. 2.13. Схема включения и выходная характеристика МЧМС серии HAL400

Микросхемы серии HAL400 выпускаются в малогабаритных пластмассовых корпусах малой толщины и отличаются компактностью, что позволяет размещать прибор непосредственно в магнитном зазоре контролируемых источников магнитного поля.

Основные параметры магниточувствительных ИС серии HAL400:

• напряжение питания, В: 4,8–12;

• ток потребления, мА: 11–18;

• выходной ток, мА: не более 50;

• чувствительность по напряжению, мВ/мТл: 37–50;

• нелинейность характеристики преобразования, %: ±0,5–1,0 (HAL 400), ±0,5–2,0 (HAL 401);

• динамический диапазон, мТл: ±50 (HAL 400), ±60 (HAL 401);

• выходное напряжение при В = 0, В: 2,1–2,3;

• максимальное выходное напряжение при В = В_МАКС, В: 0,6–0,8 (HAL 400), 0,6–1,3 (HAL 401);

• рабочая полоса частот преобразования, Гц: 0–10000;

• напряжение шума на выходе (при U_С / U_Ш = 1) и полосе пропускания ΔF = 10–10000 Гц, мкТл: >10;

• температурный коэффициент чувствительности, мкТл/°С: ±15 (HAL 400), ±25 (HAL 401);

• диапазон рабочих температур, °С: -40…+170.

Относительно сложными по схемотехнике считаются программируемые магниточувствительные микросхемы. В качестве примера приведем краткую характеристику МЧМС типа HAL800, выпускаемых фирмой Micronas Intermetal. Эти микросхемы выполнены целиком по КМОП-технологии. Они предназначены для прецизионных измерений индукции магнитного поля и обладают высокими магнитоэлектрическими параметрами.

На рис. 2.14 показана упрощенная функциональная схема МУМС HAL800.

Рис. 2.14. Упрощенная функциональная схема МУМС HAL800

Схема имеет встроенный стабилизатор напряжения, а также элементы защиты от короткого замыкания по выходу и от ошибочного включения источника питания обратной полярности. Схемотехника HAL800 позволяет оптимизировать основные параметры при решении конкретных технических задач. Оптимизация параметров производится путем программирования МЧМС. Программирование схемы осуществляется путем подачи кодированного сигнала по цепи питания прибора. При этом могут программироваться динамический диапазон, магнитная чувствительность, полоса пропускания и коэффициенты, определяющие термостабильность МЧМС. Протокол программирования модулируется на выходе ИС. После подачи сигнала «Lock» происходит запоминание в СПЗУ всех параметров, и схема переходит в рабочее состояние.

Микросхемы HAL800 выпускаются в малогабаритных пластмассовых корпусах и отличаются компактностью, что позволяет размещать прибор непосредственно в магнитном зазоре контролируемых источников магнитного поля.

На рис. 2.15 показана схема включения МУМС HAL800.

Рис. 2.15. Схема включения МУМС HAL800

Основные параметры магниточувствительных ИС серии HAL800:

• напряжение питания, В: 4,5–5,5;

• ток потребления, мА: 7,0–15;

• выходной ток, мА: не более 1;

• ток программирования, мА: не более 300;

• чувствительность по напряжению, мВ/мТл: 100 (макс); программируется;

• динамический диапазон, мТл: ±30; ±50; ±90; ±150; программируется;

• нелинейность характеристики преобразования, %: ±0,2…1,0;

• выходное напряжение при В = 0, В: 2,5±0,01;

• рабочая полоса частот преобразования, Гц: 0–2000; программируется;

• температурный коэффициент чувствительности, %/°С: программируется;

• температурный дрейф нуля, %/°С: программируется;

• диапазон рабочих температур, °С: -40…+170.

Магниточувствительные интегральные схемы применяются в аналоговых магнитных датчиках перемещения, в портативных магнитометрах, системах охранной сигнализации, в промышленном оборудовании, бытовой технике и др. Магниточувствительные ИС легко сопрягаются с другими активными элементами. Наиболее оптимальным является сопряжение МЧМС с интегральными операционными и инструментальными усилителями [3, 5].

В качестве ОУ, как правило, используются ИС малошумящих операционных усилителей.