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精密旋变数字转换器测量角位置和速度模拟电

发布时间:2019-11-27 01:16:48 编辑:笔名

精密旋变数字转换器测量角位置和速度 - 模拟电子技术 - 电子工程

旋变器传感器有一组独特的参数,在设计时应予以考虑。最重要的电气参数以及相关的典型规格汇总在表 1 中。

表 1. 旋变器关键参数

电气参数典型范围单位说明输入电压3–7Vrms建议施加在旋变器初级绕组R1– R2 的激励信号幅度输入频率50–20,000Hz建议施加在旋变器初级绕组R1– R2 的激励信号频率转换比0.2–1.0V/V初级和次级绕组信号幅度比输入阻抗100–500Ω旋变器输入阻抗相移±25度施加在初级绕组(R1– R2)上的激励信号和次级绕组(S3 – S1, S2 – S4)上的正弦/余弦信号之间的相移极点对1–3每次机械旋转的电气旋转数

旋变数字转换器

采用正弦波参考信号激励初级绕组会在次级绕组上产生两路电磁感应差分输出信号(正弦信号和余弦信号)。旋变数字转换器(RDC)在旋变器和系统微处理器之间实现接口,采用这些正弦和余弦信号解码电机轴的角位置和旋转速度。

大部分RDC使用Type-II跟踪环路计算位置和速度。Type-II环路采用二阶滤波器,确保静止或恒定速度输入信号的稳态误差为零。RDC对两路输入信号进行同步采样,为跟踪环路 提供数字化数据。使用这类环路的RDC最新实例,是ADI的完整 10 位至 16 位跟踪转换器AD2S1210 ,其片内可编程正 弦振荡器提供初级绕组的激励信号。

如表 1 所示,典型旋变器需要一个低阻抗的 3 V rms至 7 V rms信号,才能驱动初级绕组。RDC采用 5 V电源供电,提供典型值为 7.2 V p-p差分信号的激励输出。该信号的幅度和驱动能力无法满足旋变器的输入规格。此外,旋变器最高可将信号衰减 5 倍,因此旋变器输出幅度不符合RDC输入幅度要 求,如表 2 所示。

对此问题的一种解决方案是使用差分放大器增压初级端的正弦信号。该放大器必须要能够驱动低至 100 Ω的负载。常 见的做法是以大信号驱动初级端,以获得良好的信噪比。随后,便能以电阻分压器衰减输出正弦和余弦信号。

在很多工业和汽车应用中,噪声环境下使用RDC会使正弦和余弦线路上感应高频噪声。为了解决这一问题,应尽可能靠近RDC放置一个简单的差分低通滤波器。图 3 显示集成放大 器和滤波器的典型旋变数字转换器接口。

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