磁敏原理

斩波与旋转电流 / Chopper

周期性切换激励或信号极性，把失调与低频漂移从信号里分离出去

是什么

传感元件与放大器都有失调电压和 1/f 噪声，它们集中在低频，正好和缓慢变化的磁场信号混在一起。斩波的思路是按固定频率周期性翻转信号的极性，把有用信号调制到斩波频率上，与低频失调分开，处理后再解调回来。

旋转电流（spinning current）是霍尔元件上的对应做法：轮流改变霍尔片的激励电流方向，失调电压在不同相位下符号不同、霍尔信号符号保持一致，组合之后失调被抵消。

为什么重要

失调电压决定了开关阈值的一致性与温漂、线性霍尔的零点稳定性、角度传感器的一次谐波误差。对于微弱信号，不做失调消除，温度一变，零点就跟着漂。

同样的原理也用在精密运放上：零温漂运放通过斩波或自校准，把输入失调压到很低，并且几乎不随温度与时间变化。

代价

斩波会在斩波频率及其谐波处留下残余纹波，信号链后端需要滤波，部分器件手册会要求在输出端增加滤波。

斩波与滤波需要时间：信号带宽与响应速度受斩波频率约束。低功耗开关器件还会周期性唤醒、采样、比较，响应时间取决于唤醒周期，平均电流也大致随采样频率上升。

要点提示

对比零点温漂或阈值一致性时，要同时看器件的采样频率与带宽：失调抑制越彻底，往往意味着需要更多的时间做调制与滤波。

常见误区

每条标题是常听到的说法，下方是工程上的实际情况。

有斩波就没有噪声了

斩波消除的是失调与低频漂移，宽带热噪声仍在，甚至在斩波频率附近留下纹波。

低功耗霍尔开关是实时响应的

微功耗器件按固定周期唤醒采样，磁场变化到输出翻转之间至少隔一个采样周期，高速计数要核对采样频率。

斩波器件输出直接接 ADC 就行

要按手册确认输出端是否需要滤波，以及 ADC 采样频率与斩波频率的关系，避免混叠。

相关系列

正文涉及的原理与指标，在这些产品系列上用得到。

KTH25 系列

车规级高压霍尔开关

斩波技术（内置零漂移放大器），失调电压小于 10 μV，宽压工作，反接保护电压高达 -32 V

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KTH13/16/17 系列

微功耗 1D 霍尔开关

CMOS 工艺集成霍尔元件，1 μA 超低功耗，温度补偿优良，覆盖全极、单极与锁存型

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KTH31 系列

比例式线性霍尔传感器

按比例响应磁通密度，30 kHz 高速带宽、轨到轨模拟输出，多灵敏度可选

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KTH564 系列

线性霍尔芯片

零磁场输出 1/2 VCC，输出随磁通密度线性变化，多档灵敏度匹配不同检测范围

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KTAx333 系列

零温漂高精度运放

自校准 CMOS 运放，失调电压 2 μV（典型值），轨到轨输入 / 输出

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