巨磁阻隔離放大器基本原理
巨磁阻隔離器是基于巨磁阻（GMR）效應(yīng)的一種隔離器，所謂的巨磁阻效應(yīng)，即指磁性材料的電阻率在有外磁場作用時較之無外磁場作用時存在巨大變化的現(xiàn)象。如圖1所示，輸入電壓信號經(jīng)過隔離器前端V/I 放大及轉(zhuǎn)換電路，輸出的電流流過線圈產(chǎn)生與電流大小成正比的磁場，磁場被GMR傳感器感應(yīng)接收，電橋?qū)⑤敵雠c磁場強(qiáng)度成線性的電壓信號，最后通過接收電路進(jìn)行放大與噪聲抑制，提供給后續(xù)電路處理。信號在整個隔離與傳輸?shù)倪^程中，始終保持著完整的線性。
在圖1 的GMR 隔離器結(jié)構(gòu)中，位于底端的惠斯通電橋采用的是自旋閥GMR傳感器，它具有較大的GMR效應(yīng)、較低的飽和場、較高的靈敏度及較好的線性度；隔離柵為數(shù)十微米厚的聚合物或氮化硅高絕緣介電薄膜，可耐壓3 000~6 000 V;處在隔離柵上面的螺旋矩形平面線圈，其電流方向相反的兩個部分分別正對應(yīng)下方電橋的兩對角位上的巨磁電阻，線圈產(chǎn)生的磁場透過隔離柵，改變兩對角位上的電阻的電阻態(tài)，使一個對角位上的兩電阻同時為高阻態(tài)（低阻態(tài)），而另一個對角位上的兩電阻同時為低阻態(tài)（高阻態(tài)）。
根據(jù)以往經(jīng)驗線圈的設(shè)計尺寸，線圈效率（即穿過隔離柵在GMR電橋上產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度與流過輸入線圈的電流比值）為1.7 Oe/mA.當(dāng)流過線圈的電流為-10~10 mA 時，電橋輸出電壓的線性誤差小于0.05%，靈敏度達(dá)到1.27 mV/V·mA.
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