Anisotropic Magnetoresistive (AMR)W

Anisotropic Magnetoresistive (AMR)

William Thompson, later Lord Kelvin [6], first observed the magnetoresistive effect in ferromagnetic metals in
1856. This discovery had to wait over 100 years before thin film technology could make a practical sensor for application use. Magnetoresistive (MR) sensors come in a variety of shapes and form. The newest market growth for MR sensors is high density read heads for tape and disk drives. Other common applications in- clude automotive wheel speed and crankshaft sensing, compass navigation, vehicle detection, current sensing, and many others.

The anisotropic magnetoresistive (AMR) sensor is one type that lends itself well to the Earth’s field sensing range. AMR sensors can sense dc static fields as well as the strength and direction of the field This sensor is made of a nickel-iron (Permalloy) thin film deposited on a silicon wafer and is patterned as a resistive strip. The properties of the AMR thin film cause it to change re- sistance by 2-3% in the presence of a magnetic field. Typically, four of these resistors are connected in a Wheatstone bridge configuration (see Figure 4) so that both magnitude and direction of a field along a single axis can be measured. For typical AMR sensors, the bandwidth is in the 1-5 MHz range. The reaction of the magnetoresistive effect is very fast and not limited by coils or oscillating frequencies. The key benefit of AMR sensors is that they can be bulk manufactured on sili- con wafers and mounted in commercial integrated cir- cuit packages. This allows magnetic sensors to be auto-assembled with other circuit and systems compo- nents. AMR sensors are available from Philips, HL Pla- nar, and Honeywell.


AMR Sensor
V+


- Vout
+
V+





Figure 4. AMR Sensor Circuit



AMR Sensor Characteristics

AMR sensors provide an excellent means of measuring both linear and angular position and displacement in the Earth’s magnetic field. Permalloy thin films depos- ited on a silicon substrate in various resistor bridge configurations provide highly predictable outputs when subjected to magnetic fields [6-8]. Low cost, high sen- sitivity, small size, noise immunity, and reliability are advantages over mechanical or other electrical alterna- tives. Highly adaptable and easy to assemble, these sensors solve a variety of problems in custom applications.

Most AMR sensors are made of Permalloy (NiFe) thin film deposited onto a silicon substrate and patterned to form a Wheatstone resistor bridge. A common bridge resistance is 1 kohm.

60


40


20


0


-20


-40


-60
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20
Applied Field (Oe)

Figure 5. AMR Output Transfer Curve


The AMR film properties are well behaved only when the film's magnetic domains are aligned in the same direction. This assures high sensitivity and good re- peatability with minimal hysteresis. During fabrication, the film is deposited in a strong magnetic field. This field sets the preferred orientation, or easy axis, of the magnetization vector (M) in the Permalloy resistors (see Figure 6). The M vector is set parallel to the length of the resistor and can be set to point in either direc- tion, left or right, in the film. Assume for a moment that there is a current in the film flowing at a 45-degree an- gle to the length of the film. This creates an angle theta ( ) between the current flow and M vector. The electri- cal properties of the Permalloy film has a relationship between the M vector in the film and the current flowing through the film. Figure 6 illustrates this property. The film resistance is the greatest when the current flows parallel to the M vector.

If an external magnetic field is applied normal to the side of the film, the Magnetization vector will rotate and change the angle . This will cause the resistance value to vary ( R/R) and produce a voltage output change in the Wheatstone bridge. This change in the Permalloy is termed the magnetoresistive effect and is directly related to the angle of the current flow and the magnetization vector.



Current I



Easy Axis


Permalloy (NiFe) Resistor


Magnetization M


no applied field

a gain of 67, then the total output sensitivity would be
1V/gauss (=67 x 15 mV/gauss). If a full-scale range of
±2 gauss is desired, this implies a 4 volt output swing centered on the 2.5V bridge center value—or a span of
0.5 to 4.5V. This signal level is suitable for most A/D converters. Using an AMR sensor and amplifier, pre- cise magnetic field information can be derived that pro- vide field magnitude as well as directional information.
Current I M



Happlied


Bias
Current

Out-
Permalloy Shorting Bars

Vb
Figure 6. Magnetoresistive Effect

Gnd


Note in Figure 7 that the R/R change in resistance is symmetric about the angle axis and that there is a


Easy Axis


Out+

Sensitive
Axis
linear region about the 45-degree angle. The method used to cause the current to flow at a 45-degree angle in the film is called barber pole biasing. This is accom- plished through a layout technique by placing low re- sistance shorting bars across the film width. The cur- rent prefers to take the shortest path through the film, thus causing it to flow from one bar to the next at a 45- degree angle. Figure 8 illustrated this effect for all four resistors in a simple Wheatstone bridge.


Magneto- R Resistance R

Figure 8. AMR Barber Pole Bias


A concern for any magnetic sensor made of ferromag- netic material is the exposure to a disturbing magnetic field. For AMR sensors, this disturbing field actually breaks down the magnetization alignment in the Per- malloy film that is critical to the sensor operation. The direction and magnitude of vector M is essential to re- peatable, low noise, and low hysteresis output signals. The top film in Figure 9 illustrates the AMR film when exposed to a disturbing magnetic field. The Permalloy strip is broken up into random oriented magnetic do- mains that degrades the sensor operation shown in Figure 6.

Linear Operating Region



Permalloy (NiFe) Resistor

Random Domain Orientations

-90°


0° 45°
Barber Pole
Bias


90°


Angle ( ) of
Magnetization Field
to Current Flow



Easy Axis


Magnetization

Figure 7. Magnetoresistive Variation with Angle Theta


After a Set
or Reset Pulse

The magnetoresistive characteristic of the Permalloy causes a resistance change ( R) in the bridge induced by the presence of an applied magnetic field. This causes a corresponding change in voltage output as shown in Figure 5. The sensitivity of the bridge is often expressed as mV/V/Oe. The middle term (V) of this unit refers to the bridge voltage, Vb. When the bridge volt- age (Vb) is set to 5 volts, and the sensitivity (S) is
3mV/V/Oe, then the output gain will be 15mV/Oe. Through careful selection of a bridge amplifier, output levels of 1 microvolt can be achieved. This results in a magnetic resolution of 67 microoersted, or 1 part in
15,000 per oersted. If the bridge output is amplified by



Figure 9. Magnetic Domain Orientation in AMR Thin Films


To recover the magnetic state, a strong magnetic field must be applied along the length of the Permalloy film. Within tens of nanoseconds the random domains will line up along the easy axis as shown in the lower film of Figure 9. Now the M vector is restored and the predict- able magnetoresistive effect will occur. The M vector will stay in this state for years as long as there is no magnetic disturbing field present.
A common method used to realign these domains is to use a coil around the Wheatstone bridge resistors. Switching a high current pulse through the coil (Figure
10) will create a large magnetic field of 60-100 gauss and restore the M vector [9]. This process is referred to as flipping the magnetic domains with a set pulse. This flipping action will also take place for a pulse in the op- posite direction through this external coil. In this case, the reset pulse, the domains will all point in the oppo- site direction along the easy axis. The KMZ-10A AMR sensor from Philips requires an external coil around the package to create the set and reset fields.

puts to the same voltage. This must be done in a zero magnetic field environment, usually in a zero gauss chamber. It is labor intensive since each sensor may require a different value trim resistor.


15

10

5





Iset



Vb

Applied Field


-






Ireset



Vb

Applied Field


-

0

-5

-10

Reset
Set
+ Vset

+ Vreset

-15



Vb Vb

-20


-2 -1 0 1 2
Applied Field (gauss)

Figure 10. Set and Reset Flipping Circuits


Honeywell’s family of AMR sensor has a patented on- chip strap that replaces the external coil to create the set and reset field effects.

Offset Reduction in AMR sensors

Before addressing specific applications it is useful to understand how to operate the AMR sensor. Specifi- cally, undesirable effects are inherent in the sensor that may interfere with magnetic field sensing such as bridge offset voltages and temperature effects. This section addresses these concerns and describes tech- niques to perform automatic gain adjustment and real- time offset cancellation.

Additional benefits to using a set/reset pulse besides restoring the sensor properties after exposure to a high magnetic field. Figure 11 shows the transfer curves for a sensor after it has been set, and then reset, shows an inversion of the gain slope and a common crossover point on the bridge output axis. This crossover point is the zero field bridge offset voltage. For the sensor in Figure 11

Kết quả (Việt) 1:

Đẳng hướng từ điện trở (AMR)William Thompson, sau đó Lord Kelvin [6], lần đầu tiên quan sát thấy các hiệu ứng từ điện trở trong các kim loại sắt từ trongNăm 1856. phát hiện này đã phải chờ đợi hơn 100 năm trước khi công nghệ màng mỏng có thể làm cho một bộ cảm biến thực tế cho các ứng dụng sử dụng. Thiết bị cảm ứng từ điện trở (MR) đến trong một loạt các hình dạng và hình thức. Sự phát triển thị trường mới nhất cho bộ cảm biến ông là mật độ cao đọc thủ trưởng cho băng và ổ đĩa. Các ứng dụng phổ biến ở clude bánh xe ô tô tốc độ và crankshaft cảm biến, La bàn điều hướng, xe phát hiện, cảm biến hiện tại, và nhiều người khác. Bộ cảm biến đẳng hướng từ điện trở (AMR) là một loại vay chính nó tốt để cảm biến phạm vi trường của trái đất. AMR cảm biến có thể cảm nhận dc tĩnh lĩnh vực cũng như sức mạnh và hướng của trường cảm biến này được làm bằng một (Permalloy) kền-sắt mỏng phim gửi vào một wafer silicon và khuôn mẫu là một dải điện trở. Các thuộc tính của màng mỏng AMR gây ra nó để thay đổi tái-sistance 2-3% sự hiện diện của từ trường. Thông thường, bốn trong số các điện trở kết nối trong một cấu hình Wheatstone bridge (xem hình 4) vì vậy mà cả cường độ và hướng của một trường dọc theo một trục duy nhất có thể được đo. Đối với bộ cảm biến AMR điển hình, băng thông là trong phạm vi 1-5 MHz. Phản ứng của các hiệu ứng từ điện trở là rất nhanh và không giới hạn bởi cuộn hoặc tần số dao động. Lợi ích chính của AMR cảm biến là rằng họ có thể là số lượng lớn sản xuất trên sili-con tấm và gắn kết trong thương mại cir tích hợp-cuit gói. Điều này cho phép các cảm biến từ trường để được tự động tập trung với các mạch và các hệ thống dùng-nents. AMR cảm biến có sẵn từ Philips, HL Pla-nar và Honeywell.AMR cảm biếnV +-Vout+V +Hình 4. AMR cảm biến mạchAMR cảm biến đặc điểmAMR cảm biến cung cấp một phương tiện tuyệt vời của đo tuyến tính và góc vị trí và trọng lượng rẽ nước trong trường từ của trái đất. Permalloy mỏng phim depos-ited trên một chất nền silicon nhiều điện trở cầu cấu hình cung cấp rất dự đoán được kết quả đầu ra khi phải chịu sự từ trường [6-8]. Chi phí thấp, cao sen-sitivity, kích thước nhỏ, miễn dịch tiếng ồn và độ tin cậy là lợi thế trên cơ khí hoặc điện alterna-tives. Đánh giá cao khả năng thích ứng và dễ dàng để lắp ráp, các cảm biến giải quyết một số vấn đề trong ứng dụng tùy chỉnh.Hầu hết AMR cảm biến được thực hiện của Permalloy (NiFe) màng mỏng gửi lên một chất nền silicon và khuôn mẫu để tạo thành một cây cầu điện trở Wheatstone. Một sức đề kháng cầu phổ biến là 1 kohm. 6040200-20-40-60--15 20 -10-5 0 5 10 15 20Lĩnh vực ứng dụng (Oe)Hình 5. AMR sản lượng chuyển đường congThe AMR film properties are well behaved only when the film's magnetic domains are aligned in the same direction. This assures high sensitivity and good re- peatability with minimal hysteresis. During fabrication, the film is deposited in a strong magnetic field. This field sets the preferred orientation, or easy axis, of the magnetization vector (M) in the Permalloy resistors (see Figure 6). The M vector is set parallel to the length of the resistor and can be set to point in either direc- tion, left or right, in the film. Assume for a moment that there is a current in the film flowing at a 45-degree an- gle to the length of the film. This creates an angle theta ( ) between the current flow and M vector. The electri- cal properties of the Permalloy film has a relationship between the M vector in the film and the current flowing through the film. Figure 6 illustrates this property. The film resistance is the greatest when the current flows parallel to the M vector.If an external magnetic field is applied normal to the side of the film, the Magnetization vector will rotate and change the angle . This will cause the resistance value to vary ( R/R) and produce a voltage output change in the Wheatstone bridge. This change in the Permalloy is termed the magnetoresistive effect and is directly related to the angle of the current flow and the magnetization vector. Current IEasy Axis Permalloy (NiFe) ResistorMagnetization Mno applied field a gain of 67, then the total output sensitivity would be1V/gauss (=67 x 15 mV/gauss). If a full-scale range of±2 gauss is desired, this implies a 4 volt output swing centered on the 2.5V bridge center value—or a span of0.5 to 4.5V. This signal level is suitable for most A/D converters. Using an AMR sensor and amplifier, pre- cise magnetic field information can be derived that pro- vide field magnitude as well as directional information. Current I M Happlied BiasCurrent Out-Permalloy Shorting Bars VbFigure 6. Magnetoresistive Effect Gnd Note in Figure 7 that the R/R change in resistance is symmetric about the angle axis and that there is a Easy Axis Out+ SensitiveAxis linear region about the 45-degree angle. The method used to cause the current to flow at a 45-degree angle in the film is called barber pole biasing. This is accom- plished through a layout technique by placing low re- sistance shorting bars across the film width. The cur- rent prefers to take the shortest path through the film, thus causing it to flow from one bar to the next at a 45- degree angle. Figure 8 illustrated this effect for all four resistors in a simple Wheatstone bridge.Magneto- R Resistance R Figure 8. AMR Barber Pole BiasA concern for any magnetic sensor made of ferromag- netic material is the exposure to a disturbing magnetic field. For AMR sensors, this disturbing field actually breaks down the magnetization alignment in the Per- malloy film that is critical to the sensor operation. The direction and magnitude of vector M is essential to re- peatable, low noise, and low hysteresis output signals. The top film in Figure 9 illustrates the AMR film when exposed to a disturbing magnetic field. The Permalloy strip is broken up into random oriented magnetic do- mains that degrades the sensor operation shown in Figure 6. Linear Operating Region Permalloy (NiFe) Resistor Random Domain Orientations -90° 0° 45°Barber PoleBias 90° Angle ( ) ofMagnetization Fieldto Current Flow Easy Axis Magnetization Figure 7. Magnetoresistive Variation with Angle Theta After a Set or Reset Pulse The magnetoresistive characteristic of the Permalloy causes a resistance change ( R) in the bridge induced by the presence of an applied magnetic field. This causes a corresponding change in voltage output as shown in Figure 5. The sensitivity of the bridge is often expressed as mV/V/Oe. The middle term (V) of this unit refers to the bridge voltage, Vb. When the bridge volt- age (Vb) is set to 5 volts, and the sensitivity (S) is3mV/V/Oe, then the output gain will be 15mV/Oe. Through careful selection of a bridge amplifier, output levels of 1 microvolt can be achieved. This results in a magnetic resolution of 67 microoersted, or 1 part in15,000 per oersted. If the bridge output is amplified by



Figure 9. Magnetic Domain Orientation in AMR Thin Films


To recover the magnetic state, a strong magnetic field must be applied along the length of the Permalloy film. Within tens of nanoseconds the random domains will line up along the easy axis as shown in the lower film of Figure 9. Now the M vector is restored and the predict- able magnetoresistive effect will occur. The M vector will stay in this state for years as long as there is no magnetic disturbing field present.
A common method used to realign these domains is to use a coil around the Wheatstone bridge resistors. Switching a high current pulse through the coil (Figure
10) will create a large magnetic field of 60-100 gauss and restore the M vector [9]. This process is referred to as flipping the magnetic domains with a set pulse. This flipping action will also take place for a pulse in the op- posite direction through this external coil. In this case, the reset pulse, the domains will all point in the oppo- site direction along the easy axis. The KMZ-10A AMR sensor from Philips requires an external coil around the package to create the set and reset fields.

puts to the same voltage. This must be done in a zero magnetic field environment, usually in a zero gauss chamber. It is labor intensive since each sensor may require a different value trim resistor.


15

10

5





Iset



Vb

Applied Field


-






Ireset



Vb

Applied Field


-

0

-5

-10

Reset
Set
+ Vset

+ Vreset

-15



Vb Vb

-20


-2 -1 0 1 2
Applied Field (gauss)

Figure 10. Set and Reset Flipping Circuits


Honeywell’s family of AMR sensor has a patented on- chip strap that replaces the external coil to create the set and reset field effects.

Offset Reduction in AMR sensors

Before addressing specific applications it is useful to understand how to operate the AMR sensor. Specifi- cally, undesirable effects are inherent in the sensor that may interfere with magnetic field sensing such as bridge offset voltages and temperature effects. This section addresses these concerns and describes tech- niques to perform automatic gain adjustment and real- time offset cancellation.

Additional benefits to using a set/reset pulse besides restoring the sensor properties after exposure to a high magnetic field. Figure 11 shows the transfer curves for a sensor after it has been set, and then reset, shows an inversion of the gain slope and a common crossover point on the bridge output axis. This crossover point is the zero field bridge offset voltage. For the sensor in Figure 11

Kết quả (Việt) 2:

Anisotropic từ điện trở (AMR) William Thompson, sau Lord Kelvin [6], lần đầu tiên quan sát ảnh hưởng từ điện trở trong các kim loại sắt từ năm 1856. Phát hiện này đã phải chờ đợi hơn 100 năm trước khi công nghệ màng mỏng có thể làm cho một bộ cảm biến thiết thực để sử dụng ứng dụng. Từ điện trở (MR) cảm biến đến trong một loạt các hình dạng và hình thức. Sự phát triển thị trường mới cho các bộ cảm biến MR là mật độ cao đọc đầu cho các ổ đĩa băng và đĩa. Ứng dụng phổ biến khác In- tốc độ clude ô tô bánh xe và trục khuỷu cảm biến, hướng la bàn, phát hiện xe, cảm biến hiện tại, và nhiều người khác. Các dị hướng từ điện trở (AMR) Cảm biến là một trong những loại đó cho vay cũng chính nó để lĩnh vực phạm vi cảm biến của Trái đất. Cảm biến AMR có thể cảm nhận dc trường tĩnh cũng như sức mạnh và hướng của lĩnh vực cảm biến này được làm bằng một niken-sắt (Permalloy) màng mỏng kết tủa trên một tấm wafer silicon và được rập khuôn như một dải điện trở. Các tính chất của màng mỏng AMR gây ra nó để thay đổi kháng thuốc bằng 2-3% với sự có mặt của một từ trường. Thông thường, bốn trong số các điện trở được kết nối trong một cấu hình cầu Wheatstone (xem Hình 4) để cả cường độ và hướng của một trường dọc theo một trục duy nhất có thể đo được. Đối với cảm biến AMR điển hình, băng thông trong phạm vi 1-5 MHz. Phản ứng của hiệu ứng từ điện trở là rất nhanh chóng và không bị giới hạn bởi các cuộn dây hoặc các tần số dao động. Các lợi ích quan trọng của cảm biến AMR là họ có thể có số lượng lớn sản xuất trên wafer con sili- và gắn kết trong hợp gói CUIT huống thương mại. Điều này cho phép cảm biến từ trường để được tự động lắp ráp với các mạch khác và các hệ thống thành phần. Cảm biến AMR có sẵn từ Philips, HL Pla- nar, và Honeywell. AMR Sensor V + - Vout + V + Hình 4. AMR Sensor Circuit Đặc AMR Sensor cảm biến AMR cung cấp một phương tiện tuyệt vời của đo cả hai tuyến tính và vị trí góc và di dời trong từ của Trái đất cánh đồng. Permalloy màng mỏng depos- ited trên một chất nền silicon trong các cấu hình cầu điện trở khác nhau cung cấp các kết quả đầu ra cao dự đoán được khi bị từ trường [6-8]. Chi phí thấp, sitivity cảm hơn cao, kích thước nhỏ, khả năng chống ồn và độ tin cậy là những lợi thế trên cơ khí hoặc những mục khác alterna- điện. Rất dễ thích nghi và dễ dàng để lắp ráp, các cảm biến này giải quyết một loạt các vấn đề trong các ứng dụng tùy chỉnh. Hầu hết các cảm biến AMR được làm bằng Permalloy (NiFe) màng mỏng lắng trên một chất nền silicon và khuôn mẫu để tạo thành một cây cầu điện trở Wheatstone. Một kháng cầu chung là 1 kohm. 60 40 20 0 -20 -40 -60 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 Dòng Ứng Dụng (Oe) Hình 5. AMR Output Chuyển cong Các tính chất phim AMR là cũng cư xử chỉ khi vùng từ trường của bộ phim được xếp trong cùng một hướng. Điều này đảm bảo độ nhạy cao và peatability ứng tốt với trễ tối thiểu. Trong chế tạo, bộ phim được gửi vào một từ trường mạnh. Lĩnh vực này là định hướng ưu tiên, hoặc trục dễ dàng, các vector từ hóa (M) trong các điện trở Permalloy (xem Hình 6). M vector được đặt song song với chiều dài của điện trở và có thể được thiết lập để trỏ vào một trong hai phương hướng, sang trái hoặc phải, trong phim. Giả định cho một thời điểm đó có một hiện tại trong các bộ phim chảy ở 45 độ An- gle với chiều dài của bộ phim. Điều này tạo ra một góc theta () giữa dòng chảy hiện tại và M vector. Các tính chất cal electri- của bộ phim Permalloy có một mối quan hệ giữa các vector M trong các bộ phim và các dòng chảy hiện thông qua bộ phim. Hình 6 cho thấy khách sạn này. Các kháng phim là lớn nhất khi dòng chảy song song với vector M. Nếu một từ trường ngoài được áp dụng bình thường để các bên của màng, các vector từ hóa sẽ xoay và thay đổi góc. Điều này sẽ gây ra các giá trị điện trở thay đổi (R / R) và tạo ra một sự thay đổi điện áp đầu ra tại cây cầu Wheatstone. Thay đổi trong Permalloy này được gọi là hiệu ứng từ điện trở và có liên quan trực tiếp đến các góc độ của dòng điện và vector từ hóa. Hiện tại tôi dễ dàng Axis Permalloy (NiFe) Điện trở từ hóa M không áp dụng lĩnh vực một đạt 67, sau đó tổng độ nhạy đầu ra sẽ là 1V / gauss (= 67 x 15 mV / gauss). Nếu một phạm vi toàn diện của ± 2 gauss là mong muốn, điều này hàm ý một swing đầu ra 4 volt trung vào các trung tâm cầu 2.5V giá trị hoặc một khoảng 0.5 đến 4.5V. Mức tín hiệu này là thích hợp cho hầu hết các bộ chuyển đổi A / D. Sử dụng một bộ cảm biến AMR và bộ khuếch đại, trước thông tin tập gì từ trường có thể được bắt nguồn mà trình độ lĩnh vực vide cũng như thông tin định hướng. Current IM Happlied Bias hiện tại dùng ngoài trời Permalloy Bars shorting Vb Hình 6. từ điện Effect Gnd Lưu ý trong hình 7 sự thay đổi R / R trong kháng chiến là đối xứng qua trục góc và rằng có một Easy Axis Out + Nhạy cảm Axis vùng tuyến tính về góc 45 độ. Các phương pháp được sử dụng để gây ra các dòng điện ở một góc 45 độ trong phim được gọi là thợ cắt tóc cực xu hướng. Đây là plished accom- thông qua một kỹ thuật bố trí bằng cách đặt kháng thuốc shorting thanh lại thấp trên khắp chiều rộng màng. Giá thuê hiện thời thích đi theo con đường ngắn nhất thông qua các bộ phim, do đó làm cho nó chảy từ một thanh kế tiếp ở một góc độ 45- độ. Hình 8 minh họa hiệu ứng này cho tất cả bốn điện trở trong một cây cầu Wheatstone đơn giản. Magneto- R kháng R Hình 8. AMR Barber Pole Bias Một mối quan tâm đối với bất kỳ cảm biến từ tính của vật liệu di truyền được thực hiện ferromag- là tiếp xúc với từ trường đáng lo ngại. Đối với cảm biến AMR, lĩnh vực đáng lo ngại này thực sự phá vỡ các liên kết từ hóa trong phim Malloy trọng đó là quan trọng đối với các hoạt động cảm biến. Hướng và độ lớn của vector M là điều cần thiết để tái peatable, tiếng ồn thấp, và tín hiệu đầu ra trễ thấp. Bộ phim đầu trong Hình 9 minh họa phim AMR khi tiếp xúc với một từ trường đáng lo ngại. Các dải Permalloy được chia thành ngẫu nhiên định hướng điện do- từ đó làm giảm các hoạt động cảm biến được hiển thị trong Hình 6. Tuyến tính Operating Region Permalloy (NiFe) Điện trở Random miền Định hướng -90 ° 0 ° 45 ° Barber Pole Bias 90 ° góc () của Dòng từ hóa để hiện tại dòng Easy Axis từ hóa Hình 7. từ điện Variation với góc Theta Sau một Set hoặc Reset xung Các đặc trưng từ điện trở của Permalloy gây ra một sự thay đổi kháng (R) trong cầu gây ra bởi sự hiện diện của một từ trường ngoài. Điều này gây ra một sự thay đổi tương ứng trong điện áp đầu ra như thể hiện trong hình 5. Độ nhạy của cây cầu thường được diễn tả như mV / V / Oe. Trung hạn (V) của đơn vị này đề cập đến điện áp cầu, Vb. Khi tuổi cầu volt (Vb) được thiết lập đến 5 volts, và độ nhạy (S) là 3mV / V / Oe, sau đó được đầu ra sẽ là 15mV / Oe. Thông qua lựa chọn cẩn thận của một bộ khuếch đại cầu, mức sản lượng trên 1 triệu vôn có thể đạt được. Điều này dẫn đến một độ phân giải từ 67 microoersted, hoặc một phần 1 trong 15.000 mỗi Oersted. Nếu đầu ra cây cầu được khuếch đại bởi hình 9. Định hướng miền Magnetic trong AMR Thin Films Để khôi phục lại trạng thái từ, một từ trường mạnh phải được áp dụng dọc theo chiều dài của bộ phim Permalloy. Trong hàng chục nano giây các tên miền ngẫu nhiên sẽ xếp hàng dọc theo trục dễ dàng như trong các bộ phim dưới các hình 9. Bây giờ các vector M được khôi phục và hiệu ứng từ điện trở có thể predict- sẽ xảy ra. Các vector M sẽ ở trong trạng thái này trong nhiều năm miễn là không có trường hiện nay đáng lo ngại từ. Một phương pháp phổ biến được sử dụng để tổ chức lại các lĩnh vực này là sử dụng một cuộn dây điện trở xung quanh cây cầu Wheatstone. Chuyển một xung cao hiện nay thông qua các cuộn dây (hình 10) sẽ tạo ra một từ trường lớn 60-100 gauss và khôi phục lại các vector M [9]. Quá trình này được gọi là lật các lĩnh vực từ tính với một xung bộ. Hành động lật này cũng sẽ diễn ra trong một xung theo hướng posite op- qua cuộn dây bên ngoài này. Trong trường hợp này, xung reset, các lĩnh vực sẽ tất cả các điểm theo hướng kết quả ngược lại dọc theo trục dễ dàng. Các cảm biến KMZ-10A AMR từ Philips đòi hỏi một cuộn dây bên ngoài xung quanh gói để tạo ra các thiết lập và thiết lập lại các lĩnh vực. Đặt vào cùng một điện áp. Điều này phải được thực hiện trong một môi trường không có từ trường, thường là trong một buồng không gauss. Nó là nhiều lao động vì mỗi cảm biến có thể yêu cầu một điện trở có giá trị trang trí khác nhau. 15 10 5 Iset Vb Applied Dòng - Ireset Vb Dòng Ứng dụng - 0 -5 -10 Đặt lại Set + Vset + Vreset -15 Vb Vb -20 -2 -1 0 1 2 Ứng dụng Field (gauss) Hình 10. Set và Reset Flipping mạch gia đình của cảm biến AMR Honeywell đã trao bằng sáng chế on-dây đeo chip thay thế các cuộn dây bên ngoài để tạo ra các thiết lập và thiết lập lại hiệu ứng trường. Giảm Offset trong cảm biến AMR Trước khi giải quyết các ứng dụng cụ thể nó là hữu ích để hiểu làm thế nào để vận hành cảm biến AMR. Cally cầu kỹ thuật, tác dụng không mong muốn là vốn có trong các bộ cảm biến có thể can thiệp với lĩnh vực cảm biến từ tính như cầu bù điện áp và các tác động nhiệt. Phần này đề cập đến những mối quan tâm và mô tả các kỹ thuật để thực hiện điều chỉnh độ lợi tự động và thời gian thực bị hủy bỏ bù đắp. Các lợi ích khác để sử dụng một xung set / reset bên cạnh việc khôi phục lại tính cảm ứng sau khi tiếp xúc với từ trường cao. Hình 11 cho thấy đường cong chuyển giao cho một cảm biến sau khi nó đã được thiết lập, và sau đó thiết lập lại, cho thấy một nghịch đảo của độ dốc đạt được và một điểm giao nhau phổ biến trên trục đầu ra cầu. Điểm giao nhau này là cây cầu trường không điện áp bù đắp. Đối với các cảm biến trong hình 11