Схемы включения магниторезисторов. Часть 1.

Схему включения магниторезистора выбирают исходя из конкретных условий применения и, как правило, индивидуально для каждого типа приборов.
Схемы подключения магниторезисторов («монолитных» и тонкопленочных) к источнику питания и нагрузке приведены на рис. 1 а-г.

Рис. 1. Схемы подключения магниторезисторов к источнику питания и нагрузке, а - одиночный с Rн; б - дифференциальный (полумост); в - дифференциальный в мостовую схему; г - магниторезисторный мост.

Для компенсации термической нестабильности одиночного магниторезистора можно использовать специально подобранный (по ТКС) терморезистор, который включается вместо резистора нагрузки Rн (рис. 1а).
Наилучшие результаты дает использование дифференциальных магниторезисторов (рис. 1б, в) и магниторезисторных мостов (рис. 1г).
Для усиления и первичной обра6отки сигнала, «снимаемого» с магниторезистора, могут использоваться различные электронные схемы, выполненные на транзисторах (рис. 2.) или интегральных микросхемах (рис. 3, 4). На рис. 2.а приведена схема входного каскада магнитоэлектронного устройства, выполненного на магниторезисторе.

Рис. 2. Схемы включения магниторезистора в транзисторный каскад.

При воздействии на магниторезистор R1 внешнего магнитного поля сигнал на выходе цепочки R1 - R2 изменяется пропорционально изменению напряженности магнитного поля и в пределах линейного участка входной характеристики транзистора VT1. Режим работы транзистора устанавливается резистором R2. В данной схеме используется транзистор с максимально возможным статическим коэффициентом передачи тока (более 200).
Схема (рис. 2б) дополнена ключевым каскадом на транзисторе VT2, погруженным на реле К1.
Для усиления сигнала магниторезисторов при создании современных магнитоэлектронных устройств наиболее целесообразно применять ИС операционных усилителей, включаемых по схеме преобразователей типа «сопротивление-напряжение» (ПСН).
В составе высокочувствительных магнитоэлектронных устройств наиболее эффективно применение малошумящих интегральных инструментальных усилителей типа АМР-04 и АМР-01 (фирма Analog Devices) или INA118P (фирма BurrBrown).
Повышение термостабильности магнитоэлектронных устройств обеспечивается использованием специальных схем терморегулирования и питания от источника переменного тока.
На рис. 3а в качестве примера приведены схемы питания и термостабилизации режима работы тонкопленочного магниторезистора типа GMR Сб. При этом усиление сигнала может осуществляться усилителем, схема которого приведена на рис. 3б.

Рис. 3. Схемы питания и термостабилизации режима тонкопленочного магниторезистора типа GMR C6 с применением: а - позистора; б - усилителя сигнала.

При величине резистора R6 = 5К коэффициент усиления такой схемы составляет примерно 18.

На рис. 4 и 5 даны простейшие схемы подключения магниторезисторов к операционным и инструментальным усилителям.

Рис. 4. Схема усиления сигнала тонкопленочного магниторезисторного моста, рекомендованная фирмой Siemens A. G.

Рис. 5. Схема включения дифференциального «монолитного» магниторезистора, рекомендованная фирмой Siemens A. G.

На рис. 5 приведена схема включения дифференциального «монолитного» магниторезистора, предназначенная для работы в устройстве контроля скорости вращения зубчатого колеса .
На рис. 6 дана схема включения тонкопленочного магниторезистора типа KMZ10, предназначенная для регистрации слабых магнитных полей.

Рис. 6. Схема включения тонкопленочного магниторезистора типа KMZ10, предназначенная для регистрации слабых магнитных полей.

Схема, показанная на рис. 6, обеспечивает следующие возможности:

компенсацию дрейфа чувствительности в зависимости от температуры через петлю обратной связи, которая включает в себя терморезистор типа KTY 83-110;
регулировку смещения при помощи резистора R8;
регулировку чувствительности схемы при помощи многооборотного резис- тора R4.

Схема, приведенная на рис. 7, может использоваться как в линейном (DA1 функционирует в качестве усилителя напряжения), так и в «цифровом» (DA1 используется в качестве компаратора) режимах. Режимы работы устанавливаются подстроечными резисторами R1 и R2.