PNI自成立之初，就专注于为磁导航和定位研究领域提供先进的产品和技术支持服务，多年来推出了一系列性能出色的产品，包括各类电子罗盘和磁元件。PNI不仅在磁导航方面拥有的算法开发经验，而且其MI（磁感）传感器至今仍是世界上的磁感元件。下面我们一起来揭开，这样一款高的磁传感器背后工作的“秘密”。

图1：PNI磁传感器元件及ASCI驱动芯片

图2是PNI磁感式（MI）传感器的实际简要应用电路。这是一个典型的LR振荡电路，其中，电感元件由传感器中的高磁导率磁芯和缠绕在其四周的螺旋管组成，电阻则需要用户提供。除此之外，电路中还有一个用于状态切换的施密特触发器。

图2：PNI磁传感器典型应用电路图

当图中电路接通电源后，由物理规律可知，传感器处的磁场强度H由两部分组成：一部分是外界磁场强度HE；另一部分则是电流所产生的，大小与电流成正比，可表示为k0I（k0为常数）。所以，可以得到如下关系式：

H＝HE＋k0I

在图2的工作电路中，假设施密特触发器的阈值电压为VH，并且当输入电压（A点电压）为0或某个小于阈值电压的值VL时，触发器的逻辑状态降为“1”，同时输出大小为VS的电压信号。在此条件下，电路中传感器两端的电压会逐渐增加，直到A点的电压上升到VH时，触发器的逻辑状态会转换为“0”，从而使得传感器上的电压又开始慢慢减小。如图3，上半部分所示为是施密特触发器逻辑状态波形图，下半部分为A点处的实际电压变化波形图。

图3：振荡电路输出波形与触发器逻辑状态变化图

图4是磁性物质的磁导率μ与磁场强度H的关系。正如图2所示，电路中的偏置电阻Rb和以及触发器的参数特性均经过挑选，从而使得传感器在受到正向或负向电压驱动时，所产生的磁场强度能处于图5所示的虚线区域中。注意当没有外界磁场时，无论是正向或负向驱动，都能得到相同波形图。

图4：磁导率与磁场强度关系

图5：无外部磁场环境下振荡电路输出波形与磁场强度关系

当将外界磁场HE（如地球磁场强度）也一起考虑进来时，图5中正向驱动和负向驱动的情况都会受到影响。由于HE的方向一定，从而导致图5中的磁场范围向同一方向发生移动。结果是一种情况下的磁导率增加，另一种情况下减小。从而导致两种情况下的电感系数不再相同，振荡电路的电压波形周期τ也随之增大或减小，如图6所示。

图6：存在外部磁场情况下震荡电路输出波形与磁场强度关系

然后分别通过测量在正向电压和负向电压情况下，相同数量的波形周期时间，并进行对比和计算，就能够得到外部的磁场强度HE。

PNI磁传感器的优点

数字输出：PNI磁传感器的ASIC芯片可直接输出与磁场大小相关的数字信号，不像其他模拟信号输出的产品，需要额外的放大器和模数转换器等硬件。

高分辨率：分辨率可达10NT，其他同类的产品很难做到，或要花费相对高昂的代价才能实现。

低功耗：传感器的功耗与采样率有关，如当采样率为8Hz时，传感器的功耗在1．5mW左右，300Hz时，功耗在7．5mW。而一般的MR（磁阻）传感器的功耗普遍在15mW到30mW。

温度性能好，无磁滞效应：传感器的正/反向电压驱动的设计原理，从根本上杜绝了磁滞效应的影响。而传感器由于温度影响而带来的输出误差，也在正负方向上相互抵消。