ANALOG DEVICES CN-0192 Service Manual

电路笔记电路笔记

TM

Circuit from the Lab

实验室电路是经过测试的电路设
计，用于解决常见的设计挑战，方便设计人员轻松快捷
地实现系统集成。有关更多信息和
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用于AD2S1210 旋变数字参考信号输出的高电流驱动器

评估与设计支持

电路评估板

AD2S1210 评估板(EVAL-AD2S1210EDZ)

转换器评估与开发板(EVAL-CED1Z)

设计与集成文件

原理图、布局文件、材料清单

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

CN-0192CN-0192

连接/参考器件 连接/参考器件

AD2S1210

AD8662

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−40°C 至+125°C
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、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−40°C至+125°C的扩展工业温度范围。

分辨率可变、10 位至 16 位 R/D 转
换器，内置参考振荡器
双通道、低噪声、精密、16 V CMOS
轨到轨输出运算放大器

图

1. 用于AD2S1210 RDC

Rev.0
Circuits from the Lab™ circuits from Analog Devices have been designed and built by Analog
Devices engineers. Standard engineering practices have been employed in the design and
construction of each circuit, and their function and performance have been tested and verified
in a lab environment at room temperature. However, you are solely responsible for testing the
circuit and determining its suitability and applicability for your use and application.
Accordingly, in no event shall Analog Devices be liable for direct, indirect, special, incidental,
consequential or punitive damages due to any cause whatsoever connected to the use of any
Circuits from the Lab circuits. (Continued on last page)

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）

One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A.
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CN-0192

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。

电路笔记

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。

图

2. AD2S1210 RDC

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 Ω 至 200 Ω 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 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。

典型应用电路

AD2S1210 的激励输出通常在EXC和/

p-p正弦信号，这将产生一个 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 kΩ 和 15.4 kΩ，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，
缓冲器输出共模电压 VCM(OUT)约为+5.7 V（+12 V 电源的大
约一半）。

2.2 kΩ 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 Ω 电阻和 4.7 Ω 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（−40°C 至+125°C）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。

输出端提供 3.6 V

EXC

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