旋变数字转换器常见问题解答

旋旋旋旋变变变变数数数数字字字字转转转转换换换换器器器器常常常常见见见见问问问问题题题题解解解解答答答答编编编编写写写写人人人人CAST(HM)版版版版本本本本号号号号V1.0_Draft------------------------------------------------------------------------------------------------------------本报告为AnalogDevicesInc.(ADI)中国技术支持中心专用，ADI可以随时修改本报告而不用通知任何使用本报告的人员。如有任何问题请与[e-mail]联系。------------------------------------------------------------------------------------------------------------1目目目目录录录录1ADI公司旋变数字转换器产品概述........................................................................................................22RDC原理和主要参数指标.......................................................................................................................42.1旋转变压器................................................................................................................................42.2RDC的原理...............................................................................................................................62.3RDC的绝对位置和速度输出...................................................................................................73应用中的常见问题....................................................................................................................................83.1RDC接口的相关问题...............................................................................................................83.1.1AD2S12xx系列集成励磁信号的RDC，如何提高励磁驱动能力.................................83.1.2对于旋变的输出，也就是RDC的正余弦输入信号，应如何保护以确保系统精度...93.2RDC性能相关的问题.............................................................................................................103.2.1AD2S12xx系列的串行时钟频率最高为多少................................................................103.2.2外部时钟是如何影响跟踪速率的...................................................................................103.2.3AD2S8x系列RDC的数字端口的逻辑电平是多少......................................................103.2.4RDC产品的一些相关指标参数的来源.........................................................................103.3RDC调试和应用中的相关问题.............................................................................................113.3.1RDC上电和控制时序方面有哪些注意点.....................................................................113.3.2ADI的RDC是否适用于较低转速的应用....................................................................123.3.3如果手头没有旋变或电机，我们能不能测试或验证RDC的功能.............................123.3.4测量时如何降低外部噪声干扰.......................................................................................123.3.5使用RDC中的故障检测指示需要注意的问题.............................................................123.3.6如果旋变不是单极的，应如何应用RDC实现正确转换.............................................133.3.7能否实现两片RDC同步输出励磁信号........................................................................133.3.8多旋变系统中，用多路器切换旋变需要注意些什么...................................................133.3.9如果系统中已有参考激励，则应该用什么型号的RDC，AD2S12xx系列是否合适.............................................................................................................................................133.3.10ADI有没有完整的伺服电机控制系统的解决方案.......................................................143.3.11如果是高电压激励信号（如100V），有什么解决方案...............................................143.3.12AD2S8x系列RDC输出时的控制信号INHIBIT、ENABLE和BYTESELECT应如何使用..........................................................................................................................................1421ADI公公公公司司司司旋旋旋旋变变变变数数数数字字字字转转转转换换换换器器器器产产产产品品品品概概概概述述述述旋转变压器（旋变、分解器、Resolver）和自整角机（Synchro）都是将沿着轴向旋转的角度位置和（或）角速度转换成一种电信号的传感器。两者都能够提供正比于旋转轴角度正弦值和（或）余弦值的电信号。旋变数字转换器（RDC）或自整角机数字转换器(SDC)用于将这些信号转换成对应于旋转角度和(或)角速度的数字输出。ADI公司的RDC和SDC系列产品为这些应用提供解决方案。3ADI公公公公司司司司已已已已经经经经发发发发布布布布的的的的RDC/SDC产产产产品品品品表1ADI的RDC、SDC产品列表型型型型号号号号分分分分辨辨辨辨率率率率(位位位位)最最最最大大大大跟跟跟跟踪踪踪踪速速速速率率率率(+/-转转转转/秒秒秒秒)精精精精度度度度(弧弧弧弧分分分分)参参参参考考考考频频频频率率率率(Hz)接接接接口口口口编编编编码码码码器器器器仿仿仿仿真真真真供供供供电电电电(V)封封封封装装装装AD2S1200121,00022/1110k-20k并/串行Yes+544LQFPAD2S1205121,25022/1110k-20k并/串行Yes+544LQFPAD2S1210163125/1250/625/156.2552k-20k并/串行Yes+548LQFPAD2S4414204400-2.6k并行No±15DH-32EAD2S80A161040/260/65/16.258/4/250-20k并行No±1240DIP,44LCCAD2S83161040/260/65/16.2580-20k并行No±1244PLCCAD2S901250010.63k-20k串行Yes±520PLCCRDC174014275.3400-2.6k并行No±1532DIPSDC174014275.3400-2.6k并行No±1532DIPSDC1741121815.3400-2.6k并行No-1532DIPSDC174212188.5400-2.6k并行No±1532DIP42RDC原原原原理理理理和和和和主主主主要要要要参参参参数数数数指指指指标标标标2.1旋旋旋旋转转转转变变变变压压压压器器器器(A)经经经经典典典典旋旋旋旋变变变变(B)可可可可变变变变磁磁磁磁阻阻阻阻旋旋旋旋变变变变图1.经典旋变与可变磁阻旋变旋变，即旋转变压器，通常配置是初级绕组位于转子上，两个次级绕组则位于定子上。不过，可变磁阻旋变的转子上不存在绕组，如图1所示。初级绕组和次级绕组均位于定子上，但转子的特殊设计使得次级耦合随着角位置变化而发生正弦变化。无论何种配置，旋变输出电压(S3−S1,S2−S4)的计算公式均相同，如公式1所示。S3-S1=E0sinωt×sinθS2-S4=E0sinωt×cosθ(1)其中：θ为轴角。Sin(ωt)为转子激励频率。E0为转子激励幅度。两个定子绕组机械错位90°（见图1）。初级绕组采用交流基准源激励。随后在定子次级绕组上的耦合的幅度是转子（轴）相对于定子的位置的函数。因此，旋变产生由轴角的正弦和余弦调制的两个输出电压(S3−S1,S2−S4)。旋变格式信号是指从旋变输出获得的信号，如公式1所示。图2显示了输出格式。5图2.旋变接口电信号表示图62.2RDC的的的的原原原原理理理理ADI的RDC按照TypeII跟踪闭环原理工作。输出连续跟踪旋变的位置，而不需要外部转换和等待状态。当旋变的位置旋转了相当于最低有效位的角度时，输出更新1LSB。转换器跟踪轴角θ的原理为，转换器产生输出角Φ，然后反馈Φ以与输入角θ相比较；当转换器正确跟踪输入角度时，二者之间的误差将被驱动至0。为了测量误差，将S3−S1乘以cosΦ，将S2−S4乘以sinΦ，从而得到下式：E0sinωt×sinθcosΦ（对于S3−S1）E0sinωt×cosθsinΦ（对于S2−S4）二者的差值为：E0sinωt×(sinθcosΦ−cosθsinΦ)(2)利用内部产