圖3:GMR磁場(chǎng)工作區(qū)間特性曲線通常外界磁場(chǎng)強(qiáng)度BK為5mT時(shí)，巨磁阻阻值變化率在10%左右。磁場(chǎng)線性區(qū)間用于速度檢測(cè)，而飽和區(qū)間則用于角度檢測(cè)。
1.速度檢測(cè)巨磁阻速度傳感器在汽車領(lǐng)域可以用于ABS、變速箱、凸輪和曲軸等速度及位置檢測(cè)。
巨磁阻傳感器其感應(yīng)單元由四個(gè)巨磁阻單元組成一個(gè)惠斯通電橋，如圖4所示為惠斯通電橋結(jié)構(gòu)，每一個(gè)半橋包含兩個(gè)巨磁阻單元，兩個(gè)半橋之間距離通常為2.5mm（為了適應(yīng)較小齒距輪速目標(biāo)輪，TLE5041PlusC差分感應(yīng)單元間距離為2.0mm）用于產(chǎn)生差分速度信號(hào)。如果需要檢測(cè)目標(biāo)輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向，則可以在正中間增加第5個(gè)巨磁阻單元。方向信號(hào)和速度信號(hào)存在90°的相位偏移,通過(guò)比較速度信號(hào)和方向信號(hào)之間相位,可以判斷目標(biāo)輪轉(zhuǎn)向,從而輸出相應(yīng)PWM信息用來(lái)反映目標(biāo)輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
根據(jù)圖4惠斯通電橋結(jié)構(gòu)，很容易得出如下等式：
差分速度信號(hào)Vsig=Vp-Vn=Vb*R4/（R3+R4）-Vb*R2/（R1+R2）式3-1方向信號(hào)Vcenter=Icenter*R5式3-2
圖4:惠斯通電橋
磁性傳感器通過(guò)檢測(cè)磁場(chǎng)變化來(lái)檢測(cè)目標(biāo)輪速度以及方向,而傳感器感應(yīng)面和目標(biāo)輪之間磁場(chǎng)產(chǎn)生方式主要有兩種:一種是針對(duì)非磁性輪應(yīng)用，如圖5左所示。對(duì)于這種非磁性輪應(yīng)用，設(shè)計(jì)時(shí)需要在傳感器背面集成磁鐵,即背磁方式（BackBias）。還有一種是磁性輪,如圖5右所示。
圖5:磁性速度傳感器應(yīng)用
根據(jù)磁性傳感器感應(yīng)原理，霍爾傳感器感應(yīng)垂直于霍爾感應(yīng)單元的磁場(chǎng)，即Z軸磁場(chǎng)。而巨磁阻傳感器則感應(yīng)的是平行于巨磁阻感應(yīng)單元的磁場(chǎng)，即X,Y軸磁場(chǎng)。對(duì)于一些非磁性輪應(yīng)用時(shí)，需要使用背磁方案。背磁產(chǎn)生垂直于感應(yīng)單元的磁場(chǎng)，當(dāng)傳感器靠近目標(biāo)輪時(shí)，磁場(chǎng)受到目標(biāo)輪影響而彎曲，從而產(chǎn)生巨磁阻傳感器能夠檢測(cè)到的平行磁場(chǎng)。
如前所述，巨磁阻傳感器用于速度檢測(cè)時(shí)，其磁場(chǎng)工作區(qū)間為線性區(qū)間，線性區(qū)間工作磁場(chǎng)強(qiáng)度大約在±5mT，因此在使用背磁方案時(shí)需要有磁路抑制技術(shù)用以減少平行磁場(chǎng)強(qiáng)度，避免巨磁阻感應(yīng)單元達(dá)到飽和。
為了更方便巨磁阻速度傳感器在非磁性輪的應(yīng)用,英飛凌也提供集成背磁版本（IntegratedBackBias）的巨磁阻速度傳感器,其背磁方式采用具有英飛凌相關(guān)專利技術(shù)的磁路抑制方案。
另外對(duì)于曲軸和凸輪軸等應(yīng)用除了需要速度信息外，有時(shí)候還需要傳感器提供位置信息。對(duì)于這類應(yīng)用，需要特別注意的一點(diǎn)就是不能直接用巨磁阻傳感器去替換霍爾傳感器。因?yàn)楦鶕?jù)其感應(yīng)原理，差分式霍爾傳感器信號(hào)在齒中切換，而巨磁阻傳感器則在齒邊沿切換。所以兩種感應(yīng)原理應(yīng)用時(shí)存在著一定的相位偏移，這種相位偏移是不能夠通過(guò)傳感器硬件方式改變，只能通過(guò)軟件方式進(jìn)行調(diào)整。
相比于霍爾傳感器，在速度檢測(cè)方面巨磁阻傳感器具有如下優(yōu)點(diǎn)：
-更好相位精度及重復(fù)精度-更高的靈敏度-優(yōu)異的氣隙表現(xiàn)-體積小-更好的抗噪聲能力-工作溫度范圍更廣-成本低：可以使用便宜的磁性材料如鐵磁性材料，相比霍爾傳感器常用到的釹鐵硼、釤鈷等稀土材料，能減少相應(yīng)成本。
2.角度檢測(cè)當(dāng)巨磁阻傳感器工作在磁場(chǎng)飽和區(qū)時(shí)可用于角度檢測(cè)，巨磁阻感應(yīng)單元阻值會(huì)隨著外界磁場(chǎng)方向改變而改變。如圖6所示為巨磁阻角度傳感器感應(yīng)單元結(jié)構(gòu)，四個(gè)獨(dú)立的巨磁阻感應(yīng)單元組成一個(gè)惠斯通電橋，箭頭方向代表參考層磁化方向。對(duì)于單核角度傳感器總共有兩個(gè)惠斯通電橋分別用來(lái)檢測(cè)磁場(chǎng)正弦和余弦變化。其中VX代表輸出余弦信號(hào)，而VY代表輸出正弦信號(hào)。正弦或者余弦信號(hào)只能檢測(cè)180°范圍，通過(guò)正弦和余弦信號(hào)求正切值，再反正切計(jì)算后便可以檢測(cè)360°范圍的角度變化。