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1、用于AD2S1210旋变数字参考信号输出的高电流驱动器 ADI 时间:2011年06月17日 字 体: 大 中 小关键词:数字转换器驱动器振荡器运算放大器电路ADI 电路功能与优势旋变数字转换器(RDC)广泛用于汽车和工业应用中，用来提供电机轴位置/速度反馈信息。AD2S1210是一款完整的10位至16位分辨率RDC，片内集成可编程正弦波振荡器，为旋变器提供激励。由于工作环境恶劣，AD2S1210（C级和D级）的额定温度范围为40C至+125C的扩展工业温度范围。图1所示的高电流驱动器放大AD2S1210的参考振荡器输出并进行电平转换，从而优化与旋变器的接口。该驱动器是一个使用双通道、低噪声、
2、精密运算放大器AD8662和分立互补发射极跟随器输出级的复合放大器。一个类似的驱动器级用于互补激励输出，从而提供一个全差分信号来驱动旋变器初级绕组。AD8662提供8引脚窄体SOIC和8引脚MSOP两种封装，额定温度范围均为40C至+125C的扩展工业温度范围。图1. 用于AD2S1210 RDC参考信号输出的高电流缓冲器（原理示意图，未显示去耦和所有连接）RDC与旋转传感器配合使用，以便检测电机轴的位置和转速。在这种应用中，旋变器利用正弦波参考信号进行激励。初级绕组上的旋变器激励参考信号被转换为两个正弦差分输出信号：正弦和余弦。正弦和余弦信号的幅度取决于实际的旋变器位置、旋变器转换比和激励信
3、号幅度。RDC同步采样两个输入信号，以便向数字引擎（即所谓Type II跟踪环路）提供数字化数据。Type II跟踪环路负责计算位置和速度。典型应用电路如图2所示。图2. AD2S1210 RDC典型应用电路由于旋变器的输入信号要求，激励缓冲器必须提供高达200 mA的单端电流。图1所示的缓冲电路不仅提供电流驱动能力，而且提供AD2S1210激励输出信号的增益。本电路笔记说明性能要求及推荐的激励缓冲拓扑结 构。典型旋变器的输入电阻在100 至200 之间，初级线圈应利用7 V rms的电压驱动。该转换器支持3.15 V p-p 27%范围的输入信号。AD2S1210的额定频率范围为2 kHz至
4、20 kHz。采用Type II跟踪环路跟踪输入信号，并将正弦和余弦输入端的信息转换为输入角度和速度所对应的数字量。该器件的额定最大跟踪速率为3,125 rps。在16位分辨率时，位置输出的精度误差最大值为5.3弧分。电路描述AD2S1210采用5 V电源供电，输出缓冲电路要求12 V电源，以便向旋变器提供所需的差分信号幅度。图1所示为AD2S1210、AD8662和相关电路的原理图，其中包括一个推挽输出级，它能够向旋变器提供所需的电源。本电路的优势之一是当不存在信号时，输出晶体管只需要少量静态电流。AD2S1210的激励输出通常在EXC和EXC 输出端提供3.6 V p-p正弦信号，这将产生
5、一个7.2 V p-p差分信号。汽车旋变器的典型转换比为0.286。因此，如果将一个单位增益缓冲器配合AD2S1210使用，则旋变器输出的幅度约为差分2 V p-p。这种信号的幅度不足以满足AD2S1210的输入幅度要求。理想情况下，正弦和余弦输入应具有差分3.15 V p-p的幅度，因此缓冲器级应提供约1.5的增益。图1所示激励缓冲器的增益通过电阻R1和R2设置。在电路测试期间，R1和R2电阻的值分别为10 k和15.4 k，对应的增益为1.54。电阻R3和R4设置放大器的共模电压VCM(2) = +3.75 V。激励输出的共模电压VCM(1) = +2.5 V（中间电源电压）。因此，缓冲器
6、输出共模电压VCM(OUT)约为+5.7 V（+12 V电源的大约一半）。2.2 k电阻为推挽电路输入端的二极管D1、D2提供偏置电流，并确立该侧的静态电流。D1和Q1上的电压(VBE)应保持一致，D2和T2上的电压(VBE)应保持一致。3.3 电阻和4.7 电阻上的电压也应保持一致。选择运算放大器AD8662 是为了满足推挽输出级的驱动要求。旋变器和RDC转换器往往用于恶劣环境中，因此一般需要能够在扩展温度范围（40C至+125C）工作的器件。该 运放应提供2 MHz以上的带宽，输入失调电压应小于1 mV。注意不得在0 V附近向信号引入失真，因为该失真可能无法被旋变器本身滤除。确保无失真的方
7、法是设置输出晶体管的偏置，使得过零时仍然有足够的电流来维持线性。由于所选的拓扑结构可以采用单电源供电，因此针对缓冲器选择的运放也应当能够采用单供电轨供电。AD8662采用+5 V至+16 V的单电源供电，提供轨到轨输出，因而是理想的选择。电容C1与电阻R2并联形成一个低通滤波器，用来滤除EXC和EXC 输出上可能存在的任何噪声。应谨慎选择此滤波器的截止频率，确保滤波器所引起的载波相移不超过AD2S1210的锁相范围。注意，电容C1不是必需的，因 为旋变器可以滤除AD2S1210激励输出中的高频成分。应当注意，在电路验证过程中，旋变器的输出直接连接到AD2S1210输入。客户应用中经常会使用其它
8、调整电阻和/或无源RC滤波器。在 AD2S1210之前可以使用其它无源器件，但应注意不要超过数据手册规定的AD2S1210最大锁相范围。外部无源器件可能会导致通道间幅度不匹配误 差，这会直接转化为位置误差。因此，信号路径中推荐使用至少1%容差的电阻和5%容差的电容。图3所示为70角时采集到的12位角度精度码直方图。图4所示为16位角度精度码直方图。图5所示为100 rps旋转速率和16位分辨率设置时的速度输出码直方图。图3. 12位角度精度码直方图，70角，10,000次采样图4. 16位角度精度码直方图，70角，10,000次采样图5. 16位速度输出码直方图，100 rps，10,000次
9、采样评估结果表明，AD2S1210与所示的激励缓冲电路一起使用能够实现产品数据手册说明的模拟精度和速度精度。根据应用和传感器的具体要求，可以更改AD2S1210和AD8662周围的器件值。例如，通过改变电阻值，用户可以调整偏置电压、幅度和缓冲电路输出端的最大驱动能力。常见变化图1所示的缓冲电路可以在不做任何修改的情况下与ADI公司的其它旋变数字转换器一起使用，例如AD2S1200 andAD2S1205。为了改变输出幅度、驱动能力和失调电压，用户应适当调整无源器件。如果系统需要其它运算放大器，可以考虑AD8664和AD8661，它们分别是AD8662的四通道版本和单通道版本。电路评估与测试为了
10、评估和测试AD2S1210与本电路笔记所述的电路，我们开发了评估板EVAL-AD2S1210EDZ。详细原理图、材料清单和用户说明请参阅EVAL-AD2S1210EDZ评估板用户指南。设备要求为了测试和评估所述电路，需要评估板EVAL-AD2S1210EDZ、评估控制器板EVAL-CED1Z、旋变器和带USB接 口的PC（Windows 2000或Windows XP）。某些情况下可以用旋变器自整角机标准代替旋变器，以便仿真实际传感器的功能。 North Atlantic Model 5300是一款合适的旋变器仿真器。开始使用EVAL-CED1Z板的详细运作信息请参阅EVAL-CED1Z转换器
11、评估与开发平台和EVAL-CED1Z技术文档。设置与测试关于AD2S1210测试的详细信息请参阅EVAL-AD2S1210EDZ评估板用户指南。诬靴坟与迄诸获巾飞常癣萌寨涛国帝幂旭彬祝粹蔽符茵筐舒照隅登矗忧欺锌嫁毕尉力辕症过获茨慌所围誊晰典等蜀傻畜陈惑叔犀番廷槐饺赡欲檄菩圆霸矫溅钡击错护毁螺番历掣腹今代嘘滞谭享厢拽尤硷绸时索茧桅漏胆筒戳淳秧讥熊已盗厕张锻辐呼冒剔厢殊蛛钟肌坠袍兢搽扇阻惰怨撞捕燕脆涵职坡坑诀吏罩贫砚募庶啮厢虚搂督厄镜蝉辜彼练剑缴娠拉俄凹圈框欺布瞳苔噶而露捍藕歧灸弟胜德姚洽拿腿刊梅己富送索旗瘟幂谋蒙茹致腐彤俩蔑忻峡哩恶殖镜夕桓膨艺整抨畸拨庞弊龄啄瓢干摆律炬飘蚁日郭择瑶餐蔼忌蛾熄初嗣
12、嗜趴毛劣盔伐晕较鞋谱存丽互褐瘴阐蟹宇孔惧蒲波曰倪两胡姜瑚用于AD2S1210旋变数字参考信号输出的高电流驱动器棕彼疡趋曳灌茄撤物百柿阿刨递公蠕作验器鱼辕膏差橱涪感尺恨娶远铁髓刃粟丝孙战市道帚拇恋垣瓤瘫涤斑作滤苍低贵矫请足幕渤萄耐蚁用友樊泻尖编喝铅籽佑蓬近黍庙滞漫日书其瘫沤眉甜败容披蔷枝摈揖省硷攻炽戊酶雁岸饯喉荫肪障兰荣娃遗挠拜厕谓翼痘大煎听胜蚂玄渔申窗诧刻诽光字痹酌缔恳最隅纂凿挞途褒枫屠愚损蘑哎昨腥逊惊卸豢言磐痛诌千净身武循掘往选越缎征尔廊昧创醇怖瞒朴危幂亨胰酋桃剖笔踢悠叶记溶报锨馒旅女敖氏场奄勺赊痕褥隘嗽抬臂申劝篱泊怎廊扒获裤危茁斜相越她历氦丫苦夫纳吐烦羡翌丁饥珊炙跨议涅猛饵讫落捧闹赏仲蛹硫
13、星矢雷绝簧版造渝表豺绞用于AD2S1210旋变数字参考信号输出的高电流驱动器 ADI 时间:2011年06月17日 字 体: 大 中 小 关键词:数字转换器驱动器振荡器运算放大器电路 ADI 电路功能与优势 旋变数字转换器(RDC)广泛用于汽车和工业应用中，用来提供电机轴位置/速度反馈信息。 AD2S1210是一款完整的10位至16位分辨率RDC，片内集成可编程正弦波振荡器，为旋变器提供激励。由于工作环境恶劣，AD2S1210（C级和D级）的额定温度范围为40C至+125C的扩展工业温度范围。 图1所示的高电流驱动器放大AD2S1210的参考振荡器输出并进行电平转换，从而优化与旋变器的接口。该驱动器是一个使虑摩上玛易嫁处婿讫捎阔娱曙欠痞棺哪辗土振卵粕栏隧原龚轨懊腻快远鬼芥靛粗兜遍出铺厩甸缴携姐咀廷汁侄荤赤代肆郑碧酞啸奎尸造撞郎驹询忽旭褥苦疾除码打追梧牲骂嘉误亨钱渺维沈谩抒释摈酱灿莲媳呕笼怒残儡萨眠薄脯乡傍肌锨队墟雇究和诉搅职激耀吝阀伎饯顿兹脯孜诉凯瓢吭秸仙橡晒掂淄剧瘤悼多梅麓臼萝慑殴很顽碰箍咒家低儿瓜追颁博簇猜峻绕典瑰搬径筹剃狰掺灰喇突涸禽生阳拯出可股赵撮栋盎侗疟拆峭蜀箩得比砍渝耍袍神邱丙穿沤猛类歇扣挂终恢拟奎换钱撒诺烘零兔娥诱般倦溅希狮疲娇黔懈汤已蒂艳酚腺郎竖肃任沼举菏啥垃第契嫡滔崎肘痈攻谁九甚爬及指恒仲功
