Магниторезисторные микросхемы серии НМС

Рисунок 19 Топология магниторезисторного моста серии НМС.

Фирмой Honeywell выпускается серия НМС гибридных магниторезисторных микросхем, предназначенных для использования в навигационной аппаратуре.
В серию входят несколько типов изделий: НМС 1001, НМС 1002, НМС 1021, НМС 1022, НМС 2002 и НМС 2003.
На приведена топология магниторезисторного моста серии НМС.

Основу этих приборов составляет тонкопленочный магниторезисторный мост, напыленный на кремниевую подложку. На этой же подложке размещены две тонкопленочные катушки. Одна из них, Lком, предназначена для компенсации «паразитного» магнитного поля и выбора рабочей точки моста, другая, Lсм, - для модуляции сигнала (см. рис.).
Все устройство размещается в стандартном пластмассовом корпусе ИС.
Приборы НМС 1001, НМС 1002, НМС 1021, НМС 1022, НМС 2002, НМС 2003 отличаются количеством элементов в одном корпусе и уровнем магнитоэлектрических параметров.
Магнитная чувствительность магниторезисторных микросхем серии НМС составляет 10-30 (мВ/В)/мТл.
Напряжение питания микросхем - 1-12 В при токе потребления не более 10 мА.

Рисунок 20 Электрические схемы магниторезисторных ИС: типа НМС 1001.

Микросхемы размещаются в пластмассовых корпусах габаритами от 5x4x1,8 до 7,8x21,1x4,3 мм.
Диапазон рабочих температур ИС находится в пределах от -40...+85 °С до -55...+125 °С.
На приведена электрическая схема ИС типа НМС 1001, которая предназначен для регистрации магнитного поля, направленного вдоль одной оси (X или Y).
Микросхема содержит один магниторезисторный мост и две катушки.
Одна из них предназначена для компенсации «паразитного» магнитного поля и выбора рабочей точки моста, другая - для модуляции сигнала.
Вся конструкция размещается в стандартном пластмассовом корпусе типа SIP-8 с максимальными габаритами 10,3x7,5x2,4 мм.
На другом рис. приведена электрическая схема ИС типа НМС 1002, которая отличается тем, что в ней размещается два комплекта тонкопленочных элементов, имеющихся в приборе НМС 1001.
Прибор позволяет производить регистрацию магнитного поля в двух взаимно перпендикулярных направлениях, по осям X и Y.
Вся конструкция прибора НМС 1002 размещается в стандартном пластмассовом корпусе типа DIP-20 с максимальными габаритами 12,8x7,5x2,4 мм.
На внизу приведена упрощенная электрическая схема датчика типа НМС 2003.
Магнитный датчик НМС 2003 является более сложным магнитоэлектронным устройством. В его конструкции, выполненной в виде гибридной микросхемы, размещаются по одной ИС типа НМС 1001 и НМС 1002 и четыре операционных усилителя, предназначенных для предварительного усиления сигнала.
Этот прибор позволяет производить измерение магнитного поля в трех взаимно перпендикулярных направлениях, по осям X, Y, Z.
Все элементы прибора размещаются на миниатюрной керамической плате с максимальными габаритами 25,5x19,2x12,5 мм.

Рисунок 21 Упрощенная электрическая схема магнитного датчика типа НМС 2003.

На приведена схема простейшего магнитометра с использованием магниторезисторного датчика типа МMS 101.

Рисунок 22 Схема простейшего магнитометра с использованием магниторезисторного датчика типа МMS 101.

Магнитометр имеет достаточно острую ориентационную характеристику.
В качестве основного активного элемента в схеме (рис.) использован малошумящий инструментальный усилитель типа АМР-04, выпускаемый фирмой Analog Devices.
Магниторезистор R8 включен в мост, образованный резисторами R1, R2, R3, R9 + R6. При этом терморезистор R9 служит для компенсации изменения сопротивления магниторезистора R8 при изменении температуры окружающей среды.
В качестве резисторов R2 и R6 используются проволочные многооборотные подстроечные резисторы типа СП5-3 (ТКС - 0,05% на 1 °С), а в качестве конденсаторов С1 и С2 - керамические конденсаторы с малым током утечки и малым ТКС.
«Паразитное» магнитное поле компенсируется подачей соответствующего напряжения на катушку смещения (выводы 3, 4). Вместо инструментального усилителя АМР-04 лучше использовать интегральную микросхему типа INA-118P, производимую фирмой Burr-Brown.
Этот усилитель отличается минимальным током потребления (менее 0,5 мА) и меньшим уровнем напряжения собственных шумов.
По утверждению фирмы Space Electronics, такой магнитометр регистрирует магнитные поля в диапазоне от 0,135 до 65х103нТл и может использоваться в навигационных приборах.