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AKM超高靈敏度3D磁傳感器，實現超低功耗
【導讀】旭化成微電子(AKM)的3D磁傳感器AK09940A，使用TMR磁傳感器，實現了世界頂級的超低噪聲、超低功耗特性，是AK09940的兼容升級版。AK09940A相較于AK09940，追加配置了低功耗模式、高速采樣模式、以及外部觸發模式，應用范圍更加廣泛。
利用AK09940A的超高靈敏度和超低噪聲特性，可將其應用于AR/VR設備或者其他可穿戴設備中，以提高設備的動態追蹤精度。
AK09940A能夠對微小的磁場晃動、磁場泄漏、磁場變形進行高精度三軸測量，適用于不特定微弱磁場情景中的故障檢測和位置檢測等。此外，AK09940A的超低功耗特性，使其能夠被靈活應用在可穿戴設備、IoT設備等對電池體積要求高的產品中。
AK09940A已于2023年二季度量產。
【產品特征】
超低噪聲，超低功耗
實現了120nTrms的超低噪音和16μA@100Hz的超低功耗，適用于使用小體積電池的設備。
配備高速ODR模式
實現了最高2.5kHz的高速采樣，適用于動態追蹤。
配備外部觸發模式
配備外部觸發輸入功能和規范串行接口，可供多個傳感器同步測量。
應用
增強現實、虛擬現實設備 (AR/VR)
可穿戴設備
故障檢測設備
磁性金屬探傷檢測設備
磁性金屬異物檢測設備
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一文看懂STM32H745IIK6微控制器優缺點、參數、應用和引腳封裝
ST(意法半導體)生產的型號STM32H745IIK6屬于32位MCU微控制器，采用高性能Arm?Cortex?-M7和Cortex?M4 32位RISC內核。Cortex?-M7內核的工作頻率高達480 MHz，Cortex?M4內核的工作速度高達240MHz。這兩個內核都具有浮點單元(FPU)，支持Arm?單精度和雙精度(Cortex?-M7內核)操作和轉換(符合IEEE 754)，包括一整套DSP指令和一個內存保護單元(MPU)，以增強應用程序的安全性。意法半導體STM32H745IIK6包含高速嵌入式存儲器，具有高達2M字節的雙組閃存、高達1M字節的RAM(包括192 KB的TCM RAM、高達864 KB的用戶SRAM和4 KB的備份SRAM)，以及連接到APB總線、AHB總線、，2x32位多AHB總線矩陣和支持內部和外部存儲器訪問的多層AXI互連。STM32H745IIK6都提供三個ADC、兩個DAC、兩個超低功耗比較器、一個低功耗RTC、一個高分辨率定時器、12個通用16位定時器、兩個用于電機控制的PWM定時器、五個低功耗定時器、一個真隨機數發生器(RNG)。該設備支持用于外部∑-Δ調制器(DFSDM)的四個數字濾波器。它們還具有標準和高級通信接口。意法半導體STM32H745IIK6的功能特點1、雙核ARM Cortex-M7和Cortex-M4處理器：STM32H745IIK6集成了兩個主頻高達480MHz的處理器核心，Cortex-M7和Cortex-M4。這種雙核架構使得該微控制器能夠實現高性能的數據處理和實時任務處理，同時還能夠執行低功耗任務，從而適用于廣泛的應用場景。2、大容量存儲器：STM32H745IIK6配備了1MB的閃存和1MB的RAM，同時還具有外部存儲器接口，支持外部SDRAM或NAND/NOR閃存，這使得它能夠處理大規模的數據和復雜的應用程序。3、多種外設接口：STM32H745IIK6集成了多種外設接口，包括USB、Ethernet、CAN、SPI、I2C等，同時還支持多種通信協議和接口標準，從而滿足了不同應用場景的連接需求。4、安全性保障：STM32H745IIK6具有硬件安全性功能，包括加密引擎、安全存儲器和安全引導功能，能夠保護應用程序和數據的安全性，同時還支持安全引導和固件升級，從而使得設備具備更高的安全性。5、多種功耗模式：STM32H745IIK6支持多種功耗模式，包括運行模式、低功耗模式和睡眠模式，能夠根據實際需求靈活調整功耗，延長電池壽命，同時還支持快速喚醒，滿足實時響應的要求。意法半導體STM32H745IIK6的應用領域STM32H745IIK6是一款高性能的ARM Cortex-M7內核微控制器，它具有豐富的外設和功能，適用于許多不同的應用領域，其主要應用領域如下：1、工業應用：STM32H745IIK6可用于工業自動化、智能儀表、運動控制、工業通信和工業物聯網等領域。其強大的計算能力和豐富的外設可以滿足工業應用對高性能、高可靠性和高效率的要求。2、消費類電子產品：STM32H745IIK6還適用于消費類電子產品，如智能家居設備、智能手持設備、健康監測設備和智能穿戴設備等。其高性能和低功耗特性使其成為消費類電子產品的理想選擇。4、通信設備：在通信設備領域，STM32H745IIK6可以用于無線通信基站、通信控制器、調制解調器、網絡路由器和網絡交換機等設備。其豐富的外設和高性能處理能力可以滿足通信設備對快速數據處理和高速通信的要求。5、醫療設備：STM32H745IIK6也可應用于醫療設備領域，如醫療影像設備、心率監測器、血糖監測器和智能醫療設備等。其可靠性和低功耗特性適合于醫療設備對精準性能和長時間運行的要求。意法半導體STM32H745IIK6的中文參數品牌：ST(意法半導體)產品分類：32位MCU封裝：176+25UFBGA(10x10)包裝：托盤核心處理器：ARM Cortex-M4，Cortex-M7內核規格：32 位雙核速度：240MHz，480MHz連接能力：CANbus，EBI/EMI，以太網，I2C，IrDA，LINbus，MDIO，MMC/SD/SDIO，QSPI，SAI，SPDIF，SPI，SWPMI，UART/USART，USB OTG外設：欠壓檢測/復位，DMA，I2S，LCD，POR，PWM，WDTI/O數：128程序存儲容量：2MB(2M x 8)程序存儲器類型：閃存EEPROM容量：-RAM大小：1M x 8電壓-供電(Vcc/Vdd)：1.62V ~ 3.6V數據轉換器：A/D 36x16b; D/A 2x12b振蕩器類型：內部工作溫度：-40°C ~ 85°C(TA)安裝類型：表面貼裝型基本產品編號：STM32HTSUS：8542.31.0001產品應用：高性能MCU意法半導體STM32H745IIK6的引腳封裝圖意法半導體STM32H745IIK6的原理圖意法半導體STM32H745IIK6的型號解釋圖
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MEMS磁通門傳感器研究進展
磁通門傳感器是由電磁感應效應衍生出來的一類主動式感應變壓器，能夠感應到外界微弱的直流或低頻磁場，因其在噪聲、溫度穩定性、磁場分辨率和靈敏度方面的優勢，被廣泛應用于定位跟蹤、航空航天、地磁探測和電流檢測等領域。目前，各類設備都朝著小型化發展，對磁通門質量、體積、功耗、集成度有了更高的要求，因此磁通門傳感器的微型化研究十分必要，MEMS加工為此提供了技術基礎。近期，中國科學院空天信息創新研究院傳感技術國家重點實驗室、中國科學技術大學微電子學院、西南應用磁學研究所等研究人員針對MEMS磁通門傳感器的研究進展進行了綜述分析，相關內容發表在《磁性材料及器件》期刊。研究人員簡要分析了磁通門傳感器的基本原理，闡述了微型磁通門傳感器工藝技術的發展歷史，包括微加工技術、PCB技術和MEMS技術；重點總結了MEMS磁通門結構工藝的發展歷程以及MEMS正交磁通門發展狀況；介紹了MEMS磁通門傳感器在相應場合的應用優勢與發展狀況，并展望了此領域未來的研究重點。磁通門傳感器是一類基于法拉第電磁感應定律的一種主動感應型變壓器式器件。磁通門根據被測磁場方向與激勵磁場方向的位置關系分為平行磁通門和正交磁通門兩種。平行磁通門結構正交磁通門結構MEMS磁通門傳感器研究近20年來，隨著加工工藝的進步，微型磁通門愈發成為了一個備受關注的課題，其研究內容涵蓋了微型結構設計、工藝設計、磁通門材料、信號分析與處理等多個領域，制作方式也從早期硅微加工工藝、PCB工藝發展到如今的MEMS工藝，研究者們已經初步實現了線圈的微型化和磁芯的集成。如何進一步將磁通門傳感器微型化、提高微型化磁通門的性能，是磁通門研究者們不斷追求的一個目標。在工藝技術研究方面，2000年，Chiesi等人第一次利用完整的CMOS工藝制作了微型磁通門傳感器。2006年，Choi等人首次將雙軸磁通門傳感器集成到芯片上，擴大了MEMS磁通門傳感器的應用領域。在結構研究方面，2017年，呂輝等人采用多孔結構對鐵芯進行拓撲結構優化，降低了磁通門的功耗。2020年，Szewczyk等人通過仿真證實了磁芯長度的增加顯著降低了退磁因子，提高了磁通門傳感器的靈敏度。在MEMS磁通門領域中，正交型磁通門的發展尤其值得一提。正交型磁通門結構簡單、功耗低，同時具有較好的靈敏度，這些特點使得正交型磁通門在MEMS領域的進一步發展十分有利。2018年，Tobias Heimfarth在原有MEMS正交磁通門的基礎上對激勵電流增設了直流偏置，研究證明了正交磁通門基本模型（FMOF）的可行性。隨著加工工藝的進步，MEMS正交磁通門可望有良好的發展前景。MEMS磁通門傳感器應用微型化磁通門傳感器因其小尺寸、低成本、高集成度和高匹配性的等特性，在很多領域的應用優勢十分突出，如機器人測試、電流傳感器、生物磁探測、太空探測、小型無人機等領域。MEMS磁通門兼具傳統磁通門魯棒性好、靈敏度高、噪聲低的特點和MEMS工藝帶來的小型化、集成度高、匹配性好的優點，是探測小型設備產生的微弱磁場或被小型設備搭載探測外磁場的一個新方案。2010年，Maren Ramona等人實現了將跑道型單軸微型磁通門傳感器用來測量機器人關節的角度位置，可滿足并行機器人高級實時工作空間監控的需求。2020年，Sierra Luoma等人將MEMS磁通門磁力計與無人駕駛飛機結合進行地球物理勘探和環境檢測，進一步提高了所測地磁場的精度和分辨率，產生了具有強邊緣特征和消磁信號的高分辨率地圖。磁通門傳感器可以在常溫工作，無需與磁場源保持一定距離，它使用主動驅動，低頻噪聲低，是探測生物磁場的一個有利選擇。2019年，Carlo Trigona等人利用MEMS柔性RTD磁通門對神經退行患者大腦的特定位置所積累的鐵磁物質進行實時探測，與目前其他磁探測相比，MEMS磁通門傳感器的功耗更低、體積更小、空間分辨率更高。2015年3月，美國航天局啟動了“磁層多尺度任務”，該航天器搭載了模擬磁通門磁強計和deltasigma磁通門磁強計，并集成了奧地利IWF格拉茨開發的定制專用集成電路，有效解決了傳統磁通門因體積重量無法裝載于此類航天器的問題，為太空探測提供了一些新思路。總而言之，MEMS磁通門是一項非常有前景的技術，不僅能滿足各種場合對小尺寸、高精度、低功耗、高魯棒性等的要求，還可以滿足高集成度、高匹配性、低成本的要求，給各領域的磁測量提供了新的方案。未來，MEMS磁通門傳感器需要進一步優化其結構、制作工藝、磁芯材料、電路匹配，以獲得靈敏度更高、噪聲更低、結構適配度更好的探頭。目前基于MEMS工藝的二維磁通門傳感器技術已經相當成熟，相信隨著MEMS技術的發展，可集成的MEMS三軸磁通門傳感器亦將為時不遠。
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