昆泰芯微電子的KTM5900是24bit 絕對(duì)角度磁性編碼器；
集成高精度 TMR 傳感器與一鍵非線性自校準(zhǔn)；
集成雙 16bit 2M SAR ADC；

KTM5900 是一款 24bit 絕對(duì)角度 TMR 磁性編碼器，構(gòu)成一個(gè)高速高精度的非接觸磁性編碼
器模塊。它具有最高 2M 采樣速率的 16bit SAR ADC 讀取傳感器上的差分模擬正弦和余弦信
號(hào)的能力，可以通過(guò)其高速數(shù)字電路進(jìn)行角度計(jì)算，并輸出位置信息。

KTM5900 提供多種靈活的角度輸出模式，滿足不同應(yīng)用需求。首先，它支持最高 36Mbps
SPI 絕對(duì)角度輸出，SPI 同時(shí)可以用來(lái)配置 MTP（多次可編程存儲(chǔ)器）；此外，可編程的最大
65536 線 ABZ 正交脈沖增量輸出，提供高分辨率和精準(zhǔn)的位置信息；而且，KTM5900 支持
可編程最大 256 對(duì)極 UVW 增量輸出；最后，KTM5900 支持 PWM 絕對(duì)角度輸出。

KTM5900 有許多易用性功能，如自動(dòng)線性校準(zhǔn)，自動(dòng)非線性校準(zhǔn)，Z 信號(hào)標(biāo)定（多 Z 信號(hào)選
擇一個(gè)），多級(jí)對(duì)應(yīng)用時(shí)絕對(duì)位置同步，運(yùn)放增益可編程等。KTM5900 對(duì)其功能安全性進(jìn)行
了一些優(yōu)化，例如 SPI 角度輸出具有 8 位 CRC 驗(yàn)證，以及集成了許多自診斷報(bào)警功能，如
TMR 輸入正弦/余弦振幅異常、輸入欠壓等。

昆泰芯微電子KTM5900數(shù)據(jù)手冊(cè)下載

*附件：KTM5900 24bit絕對(duì)角度磁性編碼器.pdf

KTM5900 是一款通用絕對(duì)角度編碼器芯片。它包含一系列功能模塊，包括 TMR 傳感器模塊，
可調(diào)增益放大器，高速 SAR ADC 模塊，細(xì)分器模塊，修正校準(zhǔn)模塊，濾波器模塊和一系列豐
富的接口模塊，通過(guò)寄存器配置為所需分辨率的編碼器。KTM5900 擁有廣泛的輸出選項(xiàng)，如
ABZ/UVW/PWM/SPI 接口。
該系統(tǒng)配備了自動(dòng)校準(zhǔn)和自適應(yīng)功能，以糾正傳感器偏移、正弦/余弦幅度匹配和相位正交，
確保最小的角度誤差和抖動(dòng)。此外，KTM5900 SoC 采用行業(yè)領(lǐng)先的 2MHz 16 位 SAR ADC，
以提高性能和精度。
KTM5900 的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是其能夠在正常操作期間自動(dòng)檢測(cè)和校正非線性誤差，只需按下
一個(gè)按鈕或發(fā)送一個(gè) SPI 命令即可。此外，KTM5900 還集成了 256 點(diǎn)誤差查找表，客戶(hù)可
以通過(guò)光編對(duì)拖將非線性誤差算出來(lái)寫(xiě)入 KTM5900，以提高輸出絕對(duì)精度。內(nèi)部集成高精
度 TMR 傳感器，單對(duì)極磁鐵組合成編碼器，一鍵自校準(zhǔn)和 256 點(diǎn)誤差查找表的效果都可以
達(dá)到 INL≤0.025°。

KTM5900 芯片功能框圖

內(nèi)部集成了高精度 TMR 傳感器，模擬量輸入后，
KTM5900 可以將其轉(zhuǎn)化為絕對(duì)角度信息，并通過(guò) ABZ、UVW、SPI 等接口輸送給控制處
理器 HOST。P0-P5 端口可以任意編程為 ABZ，UVW 或其差分信號(hào) ~ABZ、~UVW。需要注意
原理圖中，推薦的電容是必要的，這有利于保證系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。

KTM5900 應(yīng)用電路圖

產(chǎn)品特點(diǎn)

• 單對(duì)極細(xì)分角度最高可達(dá) 24bit
• 同時(shí)支持在軸與離軸安裝
• 內(nèi)部集成超高性能雙 16bit 2M SAR ADC
• 最大支持 36M SPI 角度輸出及寄存器讀寫(xiě)
• 1-65536 線可編程 ABZ 增量輸出
• 1-256 對(duì)極可編程 UVW 增量輸出
• 獨(dú)立 PWM 絕對(duì)角度輸出
• 集成自動(dòng)線性校準(zhǔn)與自動(dòng)非線性校準(zhǔn)
• 單對(duì)極校準(zhǔn)后 INL≤±0.025°
• 集成可編程增益運(yùn)放
• 超高帶寬輸入，80M 內(nèi)部主頻，超低延時(shí)
• 內(nèi)部集成高精度 TMR 磁性傳感器
• 工作溫度范圍-40°C 至 125°C
• 封裝為 QFN32-5*5mm

據(jù)悉；昆泰芯微電子產(chǎn)品以磁性傳感器芯片為龍頭，產(chǎn)品線包括磁性傳感器芯片、高性能傳感信號(hào)調(diào)理芯片、光學(xué)傳感器芯片以及溫度傳感器芯片等，其中3D霍爾芯片、高精度低延時(shí)角度TMR編碼器芯片、近零功耗磁性開(kāi)關(guān)等均為世界領(lǐng)先水平。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于機(jī)器人與自動(dòng)化、智能人機(jī)交互、新能源及智能汽車(chē)等領(lǐng)域。

機(jī)器人的本質(zhì)是一個(gè)有智能的物理設(shè)備，感知功能是其核心功能。他提到，機(jī)器人對(duì)傳感器有四大要求：廣度、可靠度、速度、精度。編碼器作為其中一種關(guān)鍵傳感器，在滿足這些要求方面發(fā)揮著重要作用。

據(jù)武建峰博士提到，編碼器芯片有三大原理：磁性編碼器原理、光學(xué)編碼器原理、電感編碼器原理。編碼器芯片主要用于機(jī)器人關(guān)節(jié)的位置、速度反饋，以及靈巧手的精細(xì)操作控制，是實(shí)現(xiàn)低延遲(如5ms以下)感知-決策-執(zhí)行閉環(huán)的關(guān)鍵硬件。

在人形機(jī)器人中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的精準(zhǔn)感知與控制，系統(tǒng)內(nèi)部至少需要配備數(shù)十個(gè)編碼器，用于實(shí)時(shí)采集各個(gè)關(guān)節(jié)的位置、速度和角度信息。具體來(lái)看：每個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2個(gè)編碼器，典型需要14個(gè)關(guān)節(jié)14個(gè)編碼器；每個(gè)線性關(guān)節(jié)1個(gè)編碼器，典型需要14個(gè)關(guān)節(jié)有4個(gè)編碼器；每只手有6個(gè)編碼器，雙手需要12個(gè)編碼器。

僅從上述典型配置來(lái)看，一個(gè)人形機(jī)器人就至少需要44個(gè)編碼器，而隨著自由度增加或控制精度提升，實(shí)際所需數(shù)量還可能進(jìn)一步增長(zhǎng)。這也對(duì)編碼器提出了更高的要求。特別是低延遲，“因?yàn)闄C(jī)器人都要衰老了，機(jī)器人的關(guān)節(jié)還沒(méi)有感知到，這是不行的”，武建峰博士特別指出。

此外還有成本的挑戰(zhàn)，“現(xiàn)在用最便宜的磁鐵+芯片+結(jié)構(gòu)，整個(gè)編碼器做下來(lái)都要100元、200元。整個(gè)機(jī)器人成本，想要走進(jìn)工廠的話，大概是兩年普工的工資，如果低于這個(gè)成本（企業(yè)）就愿意用，高于這個(gè)成本就不愿意用?！彼M(jìn)一步提到。

昆泰芯推出了編碼器創(chuàng)新解決方案KTM5900，具備以下優(yōu)勢(shì)：一鍵實(shí)現(xiàn)自校準(zhǔn)、兩級(jí)256點(diǎn)查表、線性/非線性補(bǔ)償、0.05°精度、TMR技術(shù)，能夠滿足一鍵閉環(huán)自校準(zhǔn)，修正由于磁鐵、安裝等引入的誤差。此外，該產(chǎn)品已經(jīng)通過(guò)功能安全性要求，具備2M采樣速率SAR ADC，適用于高精度多對(duì)級(jí)磁鐵離軸中空編碼器等場(chǎng)景。

針對(duì)有高速需求，推出了創(chuàng)新解決方案 KTH78系列，這是一顆高速高分辨率霍爾角度傳感器芯片，采樣率，輸出頻率達(dá)到能夠達(dá)到1μS的速度。