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    旋转变压器信号处理的低成本、高分辨率方案
    2016-01-24 11:11
    扭改变压器(resover)包含三个绕组,即一个转子绕组和两个定子绕组。转子绕组随马达扭转,定子绕组地位固定且两个定子互为90度角(如图1所示)。如许,绕组形成了一个具有角度依附系数的变压器。

    将施加在转子绕组上的┞俘弦载波耦合至定子绕组,对定子绕组输出进行与转子绕组角度相干的幅度调制。因为安装地位的原因,两个定子绕组的调制输出旌旗灯号的相位差为90度。

    经由过程解调两个旌旗灯号可以获得马达的角度地位信息,起重要接收纯粹弦波及余弦波,然后将其相除获得该角度的┞俘切值,最终经由过程“反正切”函数求出角度值。因为一般情况下要应用DSP进行算术处理,因而须要将正弦及余弦波数字化。今朝市情上有几种具备这些功能的专用产品,然而其价格昂贵,对于大年夜多半应用而言须要寻求其他替代筹划。

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    该等式中,fmod表示调制器的时钟频率,该时钟频率在调制器中降为本来的一半。鄙人例中,当时钟旌旗灯号频率为32.768MHz时,三阶正弦滤波器的数据速度为128kHz。(end)
    图1:扭改变压器及其相干旌旗灯号

    今朝有一种最为常用的办法是,检测输出旌旗灯号中载波频率的峰值来触发模数转换器(ADC)。如不雅老是在这一时光点缀换调制旌旗灯号,则将清除载波频率。因为更高分辨率的增量累加(Δ-∑)ADC老是在一段时光内对旌旗灯号进行积分采样,是以它将不仅仅转换峰值电压,因而须要采取诸如TI ADS7861或ADS8361等逐次切近亲近ADC,分辨率也被限制在12~14位。

    这种办法还须要应用几种电路模块,必老生成合适的┞俘弦载波,必须在合适的时光点触发转换过程,且ADC必须对旌旗灯号进行同步转换。如许不仅增长了成本,且分辨率有限。

    新概念的理论根据

    新概念应用过采样办法,并将解调移至数字域内,调制旌旗灯号的过采样采取双通道Δ-∑调制器ADS1205,数字滤波器芯片AMC1210用于调制器输出的解调和采取(decimation)。

    调制器仅产生位流,这不合于ADC中的数字概念。为了输出相当于模仿输入电压的数字旌旗灯号,必须应用数字滤波器来处理位流。正弦滤波器是一种异常简单、易于构建且硬件需求起码的一种滤波器。
    那些频率为调制器时钟频率除以过采样率所得值的┞符数倍的旌旗灯号将被克制,这些被克制的频率点称为陷波(notch)。在此新概念中,积分器的采取率设定的原则是使载波频率落入到某一陷波频率。但起首须要对旌旗灯号进行解调,不然角度信息将与载波频率一路被忽视。该义务由AMC1210完成。

    AMC1210具有四个通道,每个通道均供给滤波器构造。

    AMC1210也可用于测量电流。在本例中,我们将比较器滤波器(comparator filter)用于过电流保护,可以或许在低分辨率情况下实现快速响应(如图中蓝色部分所示)。黄色部分在教逑瞪样率情况下可以或许产生更高分辨率的输出,这部分用于控制环路。根据应用的须要,在这里可以应用正弦滤波器及积分器来竽暌古化滤波器的构造。此外沃森WSEN,该通路还可用于滤波及解调。

    起首,AMC1210中的┞俘弦滤波器对调制器的位流进行滤波,以将其转换为中等分辨率、中等速度的数据字。对ADS1205而言,最高效的三阶正弦滤波器的过采样率(OSR)为128。过采样率跨越128时,OSR每增长一倍,信噪比仅增长3dB。在解调过程后应用积分器可以达到同样的效不雅,并且还能缩短滤波器的延迟时光。

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    将OSR设为128时会产生一个14位的数字调制旌旗灯号,其数据速度为:

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