不断开导线就把一股电流测出来，意味着去测它留下的两样东西之一：它在一个已知电阻上压出的那一点电压，或者它在导体周围甩出的磁场。每一颗电流传感器件，都是这两个想法之一的展开，而在它们之间怎么选，在挑任何料号之前，就定下了精度、隔离、以及这次测量对电路侵入到什么程度。电流的大小和电源轨的电压，比数据手册上别的任何东西都更能引导这第一道分岔。

这两个想法是同一物理被看了两遍，因为一股电流和它周围的磁场分不开。分流把电流变成一个电压去放大、去数字化，而一颗霍尔或磁传感器直接读那个场、从不碰导体。同样那些测电流的磁器件也测位置和接近，因为一块装在活动件上的磁铁甩出一个传感器能读的场，于是一个器件家族最后把电流和磁场一起覆盖了，而一个为某个活儿学会了磁这一侧的工程师，常常把它复用到另一个活儿上。

读分流上的压降

直接的办法是在电流路径里放一个小而精确的电阻，量它两端的毫伏。不把电路断开就测电流这条路便宜又准，可分流要压掉一点电压、耗掉一点热，而读它的那个放大器，得应付整条轨所处的那个电压。最后这一点，也就是采样脚所浮在的共模电压，把分流器件分成了低边和高边两种设计，并且定下了其余的大部分。

INA226 测高边电流和功率，坐在负载的供电一侧，那里共模电压就是整条轨。它带一个精密的内部放大器和一个 ADC，把电流乘上它同时测的母线电压、直接在 I²C 上报出功率，替主机省了这道算术。高边检测能抓到一个低边分流根本看不见的对地短路，而它能扛到几十伏的母线电压，够许多电池和中间轨用。它的精度靠一个干净的开尔文连接到分流电阻，两根采样走线正好接在电阻焊盘上、好让走线电阻从不把自己加进读数，这是一个悄悄决定标称精度在板子上还成不成立的布局细节。

INA219 给一条电源轨读电流和电压，形状差不多，是一颗更早、用得很广的器件，也在 I²C 上报功率。它覆盖的母线范围略低，是很多功耗监测项目最先伸手去拿的那颗，扩展板到处都是。两颗都开放了校准和报警寄存器，于是主机能设一个电流阈值、让器件去拉一个引脚而不必一直轮询，这种细节和标称精度一样能左右一个设计。两者之间，选择落在母线电压和所需分辨率上，而供货常常是那个决胜局。

改成读磁场

另一条路在路径里根本不放电阻。ACS712 用一个内部霍尔元件测电流，让电流流过封装内部一段低阻铜路、读它产生的场，这让测量与被测的轨在电气上隔离开。那份隔离正是它全部的吸引力，因为传感这一侧可以待在逻辑电平上、而电流路径摆动几百伏，没有共模问题、也几乎没有插入损耗。代价付在精度和漂移上，一个霍尔读数比一个好分流更吵、随温度漂得更多，还有一个要靠固件清掉的零电流偏置、以及一个限制它能跟多快电流沿的带宽。

ACS758 把同一个想法带到更大的电流，内部导体更粗、额定到几十安。它是那颗进电机驱动和电池组的器件，那里一个大到能扛住负载的分流，会把真实的功率当成热浪费掉、还得自己散热。它的带宽够宽，能抓住一个开关级的快速电流沿，而一个带故障标志的版本，能在过流造成损伤之前触发一个保护电路。它为同样的隔离接受同样的精度代价，落在任何一个电流大到分流的耗散本身就成了设计问题的地方。

用分流还是磁场，在哪里取

在这两条路之间选，是真正的决定，它取决于隔离、取决于这活儿要多少精度，功耗损失紧随其后。一个配了好放大器的分流，是当轨电压不高、又容得下一点串联电阻时那个又准又便宜的答案，而且它在很宽的范围里都保持线性。它要付三笔账：电阻按电流平方乘电阻烧成热，既浪费功率、又把电阻自己烤热到值会变，除非它的温度系数低；它不给隔离，所以放大器得扛住整条轨的共模电压；它坐在电流路径里，所以一股故障电流直接从它身上穿过去。低边和高边各自拿一种风险换另一种，低边分流更简单、却让负载浮在真正的地之上，高边分流看到整条轨、却抓得住那些最要紧的对地故障。一颗霍尔或磁通门器件一招就拿掉了插入损耗和隔离的烦恼，这正是它在大电流高电压处占主导的原因，可它把精度还了回去、添了温度漂移、还读任何近旁的杂散场，所以一根载着邻路电流的母排能把它带偏，除非布局把那个场拉远。这些没有一样出现在单独一个精度数字里，而一旦轨电压和电流大小摆上桌面，走哪条路通常就清楚了，分流接下低压精密的活、霍尔接下高压隔离的活，而磁通门留给那些既要隔离又要真精度、还扛得起更高成本的场合。

同样的传感器，读位置

一颗霍尔传感器不在乎它读的场来自一股电流还是一块磁铁，所以测电流的那套技术也测某样东西在哪里。把一块小磁铁装在活动件上，旁边一颗霍尔传感器就报出它的经过、它的角度、或它的距离，这就是无数油门和盖子在没有一个会磨损的触点的情况下知道自己位置的办法。这是磁传感器生意里更大的那一半，是位置检测而不是电流，这也解释了为什么同一页目录能夹在一颗电机驱动电流传感器和一支操纵杆之间。

DRV5053 是一颗模拟输出的霍尔传感器，给出一个与场强成正比的电压，是检测接近或速度最简单的积木。它直接读进一个 ADC 脚、不用管什么总线，适合一个拾取转轴上磁铁的转速表、或一个盖子合上时闭合的限位，而它的低成本让一个设计在一个机构周围撒上好几颗而不必掂量每一颗。它的响应快到能数一个经过的齿轮的齿来读转速，这是一旦磁铁骑在转动件上就常见的活儿。

SS49E 做线性磁场测量，是同样的模拟风格，一颗用了很久的器件，输出电压在一个中心点两侧、跨过两种极性地跟着场走。它的输出与供电成比例，所以一个干净的电源轨、加上一个以同一电压为基准的 ADC，才能让读数老实，而像任何模拟霍尔件一样，它随温度漂移得足以让一个精密的活儿去校正它。它出现在操纵杆和位置传感器里，也出现在那些从导线绝缘层外面读它磁场的钳形电流探头里。

这些模拟器件交回的是一个仍要在主机上做标度和偏置处理的数，而且每颗只读一个轴。当一个设计需要把场当成一个矢量、或想让器件自己多做点事时，它就转向一颗数字三轴传感器。

把磁场当成空间里的矢量

一颗三轴磁传感器一次报出三个方向上的场，这让主机不仅能算出场有多强，还能算出一块磁铁相对传感器坐在空间的什么位置。这把一块磁铁变成一支无接触操纵杆或一个旋钮，也是那种既不要光学、又不要一个会磨损的触点的精细位置检测的根基。三个数还让主机能把一个均匀的背景场在各轴上同样地减掉，这是一颗单轴器件自己做不到的。

MLX90393 在三个轴上测场，量程和分辨率在 I²C 或 SPI 上可选，是一颗在二维或三维里跟踪磁铁位置的灵活器件。它能待在一个低功耗模式里、在一个场阈值上唤醒，拉起一个中断、好让主机一直睡到一块磁铁真的动了，而它在量程、速度和噪声之间的可配置取舍，让单颗器件覆盖那些本来要好几颗不同传感器才能干的活。

TLV493D 用低功耗做三维磁位置，是一颗喝很少电的小器件，适合一个跟踪磁铁的电池设备、一个手柄上的拇指摇杆、或一个报出自己角度的带定位旋钮。它走 I²C，还给一个低功耗循环，自己醒来、取一次读数、再睡下去，于是在一次慢速位置读取里平均电流就压在微安量级，这正是它落进手持和可穿戴控制件里的原因。

TMAG5273 是一颗可配置的三轴霍尔传感器，一颗较新的器件，漂移低、带一个用于补偿的板载温度传感器、还有一个角度计算引擎，交回一个算好的角度而不是三个原始场值。多个 I²C 地址选项让几颗共用一条总线、读一个机构的不同部分，而它的可配置性让一颗器件去服务一片本来需要一抽屉变体才能覆盖的位置活儿。当一个设计想要由器件内部把三角运算做掉的精确角度检测时，它就是那个选择。

在所有这些磁器件里，反复出现的陷阱是杂散场。一颗三轴传感器会把旁边一台电机、和一条相邻走线里的电流，读得和它本想跟踪的磁铁一样痛快，所以校准、和一个把干扰源拉到一臂之外的布局，和器件自己的分辨率一样要紧。一个跳过这一步的磁设计，最后量的是它自己的电路，而不是它本来对准的那样东西。

让电源轨和磁场来决定

电流和磁场回到同一个岔口。要读一股电流，先定一个分流的精度还是一个霍尔件的隔离更合这条轨，再让电压和电流的大小去拍板。要为位置读一个场，先定一个单独的模拟轴够不够、还是这活儿想要一个数字矢量，以及这个设计能为传感分出多少功耗和精度。

这两半里，传感元件都是好买的那部分。共模电压、杂散场、和包在它外面的热漂移，才是决定这个读数能不能被信任的东西。