精密旋变数字转换器测量角位置和速度

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。

图 3. 典型旋变系统框图

工作原理
图 4 显示RDC的工作框图。转换器通过产生一个输出角?连续跟踪轴角θ，然后将其反馈并与输入角进行比较。当转换器跟踪位置时，两个角度之间的误差最小。

图 4. AD2S1210 工作原理图

为了测量误差，将正弦和余弦输入分别乘以(?)和sin(?) ：

然后，求两者之差：

最后，使用内部产生的合成基准解调信号：

对于较小的角度误差(θ – ?)，运用三角恒等式E₀ (sin θ cos ? – cos θ sin ?) = E₀ sin (θ – ?)，即大致等于 E₀ (θ – ?) 。 E₀ (θ – ?)是转 子角度误差和转换器数字角度输出之差。Type-II跟踪环路消除了误差信号。完成该操作后，?等于旋转角θ 。

RDC 重要参数
选择合适的器件之前，工程师必须考虑表征旋变数字转换器的一系列参数。表 2 显示AD2S1210 的RDC重要参数和规格，这些参数和规格奠定了同类一流转换器的基础。

表 2. AD2S1210 的RDC重要参数和数值

误差源
完整系统的精度由RDC精度，以及旋变器、系统架构、线缆、激励缓冲器和正弦/余弦输入电路的误差所确定。最常见的系统误差来源是幅度失配、信号相移、失调和加速。

幅度失配是正弦和余弦信 号达到峰值幅度（余弦为 0°和180°，正弦为 90°和 270°）时，它们的峰峰值幅度之差。失配可以是旋变器绕组的变化产生的，也可以是旋变器和RDC 正弦/余弦输入之间的增益产生的。等式 3 可以重新改写为：

其中，δ是余弦信号相对于正弦信号的幅度失配百分比。静态位置误差ε以弧度表示，定义如下：

等式 9 显示幅度失配误差以转速的两倍振荡，δ/2 最大值等于 45°的奇数倍，并且在 0°、90°、180°和 270°时无误差。对于 12 位RDC而言，0.3%幅度失配将产生大约 1 LSB的误差。

RDC可接受来自旋变器的差分正弦和余弦信号。旋变器移除载波上的所有直流分量，因此必须添加一个V_REF/2 直流偏置，以确保对于RDC而言，旋变器输出信号在正常工作范围内。SIN和SINLO输入或COS和COSLO输入之间的任何直流偏置失调都会引起额外的系统误差。

在正弦和余弦信号载波相互反相的象限内，