昆泰芯微電子的KTM5900是24bit 絕對角度磁性編碼器；
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 絕對角度 TMR 磁性編碼器，構(gòu)成一個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
號的能力，可以通過其高速數(shù)字電路進行角度計算，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 絕對角度輸出，SPI 同時可以用來配置 MTP（多次可編程存儲器）；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 對極 UVW 增量輸出；最后，KTM5900 支持 PWM 絕對角度輸出。

KTM5900 有許多易用性功能，如自動線性校準(zhǔn)，自動非線性校準(zhǔn)，Z 信號標(biāo)定（多 Z 信號選
擇一個），多級對應(yīng)用時絕對位置同步，運放增益可編程等。KTM5900 對其功能安全性進行
了一些優(yōu)化，例如 SPI 角度輸出具有 8 位 CRC 驗證，以及集成了許多自診斷報警功能，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)手冊下載

*附件：KTM5900 24bit絕對角度磁性編碼器.pdf

KTM5900 是一款通用絕對角度編碼器芯片。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，如
ABZ/UVW/PWM/SPI 接口。
該系統(tǒng)配備了自動校準(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。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 的一個顯著優(yōu)勢是其能夠在正常操作期間自動檢測和校正非線性誤差，只需按下
一個按鈕或發(fā)送一個 SPI 命令即可。此外，KTM5900 還集成了 256 點誤差查找表，客戶可
以通過光編對拖將非線性誤差算出來寫入 KTM5900，以提高輸出絕對精度。內(nèi)部集成高精
度 TMR 傳感器，單對極磁鐵組合成編碼器，一鍵自校準(zhǔn)和 256 點誤差查找表的效果都可以
達到 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)化為絕對角度信息，并通過 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 ~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

• 單對極細分角度最高可達 24bit
• 同時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
• 1-65536 線可編程 ABZ 增量輸出
• 1-256 對極可編程 UVW 增量輸出
• 獨立 PWM 絕對角度輸出
• 集成自動線性校準(zhǔn)與自動非線性校準(zhǔn)
• 單對極校準(zhǔn)后 INL≤±0.025°
• 集成可編程增益運放
• 超高帶寬輸入，80M 內(nèi)部主頻，超低延時
• 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、高精度低延時角度TMR編碼器芯片、近零功耗磁性開關(guān)等均為世界領(lǐng)先水平。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于機器人與自動化、智能人機交互、新能源及智能汽車等領(lǐng)域。

機器人的本質(zhì)是一個有智能的物理設(shè)備，感知功能是其核心功能。他提到，機器人對傳感器有四大要求：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器人關(guān)節(jié)的位置、速度反饋，以及靈巧手的精細操作控制，是實現(xiàn)低延遲(如5ms以下)感知-決策-執(zhí)行閉環(huán)的關(guān)鍵硬件。

在人形機器人中，為了實現(xiàn)對運動狀態(tài)的精準(zhǔn)感知與控制，系統(tǒng)內(nèi)部至少需要配備數(shù)十個編碼器，用于實時采集各個關(guān)節(jié)的位置、速度和角度信息。具體來看：每個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2個編碼器，典型需要14個關(guān)節(jié)14個編碼器；每個線性關(guān)節(jié)1個編碼器，典型需要14個關(guān)節(jié)有4個編碼器；每只手有6個編碼器，雙手需要12個編碼器。

僅從上述典型配置來看，一個人形機器人就至少需要44個編碼器，而隨著自由度增加或控制精度提升，實際所需數(shù)量還可能進一步增長。這也對編碼器提出了更高的要求。特別是低延遲，“因為機器人都要衰老了，機器人的關(guān)節(jié)還沒有感知到，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)，整個編碼器做下來都要100元、200元。整個機器人成本，想要走進工廠的話，大概是兩年普工的工資，如果低于這個成本（企業(yè)）就愿意用，高于這個成本就不愿意用?！彼M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：一鍵實現(xiàn)自校準(zhǔn)、兩級256點查表、線性/非線性補償、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)通過功能安全性要求，具備2M采樣速率SAR ADC，適用于高精度多對級磁鐵離軸中空編碼器等場景。

針對有高速需求，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，輸出頻率達到能夠達到1μS的速度。