衔接/参阅器材
AD2S1210
分辨率可变、10位至16位旋变数字转化器，内置参阅振荡器
AD8397
双通道、轨到轨、高输出电流扩大器
评价和规划支撑
电路评价板
AD2S1210评价板(EVAL-AD2S1210SDZ)
体系演示渠道SDP-B (EVAL-SDP-CB1Z)
规划和集成文件
原理图、布局文件、物料清单
电路功用与优势
图1所示电路是一款高功用旋变数字转化器(RDC)电路，可在轿车、航空电子和要害工业等要求宽温度规模内具有高稳定性的运用中准确丈量视点方位和速度。高电流驱动器AD8397可将310 mA电流驱动到32Ω负载，然后无需分立式推挽缓冲器解决计划。
RDC常被用于轿车和工业商场，用来供给电机轴方位和/或速度反应信息。
图1.选用AD8397的高电流缓冲器支撑AD2S1210 RDC鼓励信号输出(原理示意图，未显现去耦和一切衔接)
电路描绘
AD2S1210是一款完好的10位至16位分辨率盯梢RDC，片内集成可编程正弦波振荡器，为旋变器供给鼓励。由于作业环境恶劣，AD2S1210(C级和D级)的额定温度规模为-40°C至+125°C的扩展工业温度规模。
图1所示的高电流驱动器选用双通道运算扩大器AD8397，用来扩大AD2S1210参阅振荡器鼓励输出并进行电平转化，然后优化与旋变器的接口。别的一路互补鼓励驱动电路与图1相似，然后供给一个全差分信号来驱动旋变器初级绕组。AD8397是一款低失真、高输出电流和宽输出动态规模扩大器，十分合适与旋变器一同运用。AD8397能将310 mA电流驱动到32Ω负载，以便为旋变器供给所需的功率，而无需运用传统的分立式推挽输出级。传统推挽电路需求额定的元件，与之比较，本文供给的计划可简化驱动器电路，并且功耗更低。AD8397选用8引脚窄体SO%&&&&&%封装，额定温度规模为-40°C至+85°C工业温度规模。
RDC运用正弦信号来确认受正弦波参阅信号鼓励的旋变器的视点方位和/或速度。初级绕组上的旋变器鼓励参阅信号被转化为两个正弦差分输出信号：正弦和余弦。正弦和余弦信号的起伏取决于实践的旋变器方位、旋变器转化比和鼓励信号起伏。
RDC同步采样两个输入信号，以便向数字引擎(即所谓Type II盯梢环路)供给数字化数据。Type II盯梢环路担任核算方位和速度。典型运用电路如图2所示。
由于旋变器的输入信号要求，鼓励缓冲器有必要供给高达200 mA的单端电流。图1所示的缓冲电路不只供给电流驱动才能，并且还供给AD2S1210鼓励输出信号的增益。
典型旋变器的输入电阻在100Ω至200Ω之间，初级线圈有必要运用7 V rms的电压鼓励。
AD2S1210的额定频率规模为2 kHz至20 kHz.该转化器支撑3.15 V p-p±27%规模的输入信号。选用Type II盯梢环路盯梢输入信号，并将正弦和余弦输入信息转化为输入视点和速度所对应的数字。该器材的额定最大盯梢速率为3125 rps.
在16位分辨率时，方位输出的精度差错最大值为±5.3弧分。
AD2S1210选用5 V电源供电，用作输出缓冲电路的AD8397要求12 V电源，以便向旋变器供给所需的差分信号起伏。
图1显现了AD2S1210和装备为差分驱动器的AD8397的原理图。AD8397一个极具吸引力的特性是，驱动高负载时，其输出能够供给高线性输出电流。例如，驱动32Ω负载时，输出电流最高可达310 mA，一同坚持-80 dBc的无杂散动态规模(SFDR)。由于其高输出电流，AD8397能够为旋变器供给所需的功率，而无需运用分立式推挽电路。
图2. AD2S1210 RDC典型运用电路
图3.分立式推挽驱动器电路
关于100Ω至200Ω输入电阻，驱动旋变器所需的电流为200 mA.图3所示的分立计划供给一个推挽输出级，这不只会添加驱动器电路的本钱，并且即便没有信号存在时，也会发生少数静态功耗。
图1中的缓冲级可下降功耗并削减元件数，一同实现像推挽电路相同的驱动才能。
AD2S1210的鼓励输出通常在EXC和EXC输出端供给3.6 V p-p正弦信号，由此发生一个7.2 V p-p差分信号。
轿车旋变器的典型改换比为0.286.因而，假如将一个单位增益缓冲器合作AD2S1210运用，则旋变器输出的起伏约为差分2 V p-p.这种信号的起伏不足以满意AD2S1210的输入起伏要求。抱负情况下，正弦和余弦输入具有差分3.15 V p-p的起伏，因而AD8397有必要供给约1.5倍的增益。
图1所示鼓励缓冲器的增益经过电阻R1和R2设置。在电路测验期间，R1和R2电阻的值分别为10 kΩ和15.4 kΩ，对应的增益为1.54.
EVAL-AD2S1210SDZ评价板上有跳线选项，可将R2更改为8.66 kΩ，此刻供给的增益为0.866.关于转化比为0.5的旋变器，这种增益设置为正弦和余弦输入供给3.12 V p-p差分起伏信号。
电阻R3和R4将扩大器的共模电压设置为VCM (2) = 3.75 V.鼓励输出的共模电压为VCM (1) = 2.5 V(中心电源电压)，相当于缓冲器输出共模电压约为VCM (OUT) = 5.7 V(12 V电源的大约一半)。
由于所选的拓扑结构能够选用单电源供电，因而针对缓冲器挑选的运算扩大器也有必要能够选用单供电轨供电。AD8397选用12 V单电源供电，供给轨到轨输出，因而是抱负的挑选。
丈量
EVAL-AD2S1210SDZ评价板供给了跳线选项，支撑运用图1所示的集成驱动器或图3所示的分立驱动器。
图4显现了分立式推挽电路和选用AD8397的集成缓冲器的信号质量。运用Rohde Schwarz RTO1024(快速傅里叶改换FFT)剖析输出信号，并丈量基波和谐波功率。鼓励频率设置为10 kHz.
增益设置为1.54时，AD8397在两种装备中均供给5.54 V p-p的输出信号。基波功率约为18 dBm，驱动RTO1024的50Ω典型输入阻抗。
然后，依据信号的基频和谐波功率值核算信纳比(SINAD)和总谐波失真(THD)。关于推挽电路，SINAD = 50.9615 dB，THD = 25.66%;关于AD8397缓冲器，SINAD = 54.8 dB，THD = 25.51%.这一核算使得两种装备能够彼此比较。
图4.推挽和AD8397输出信号比照
下一步要证明：即便输出端存在高电流，AD8397电路也能传送鼓励信号。图5所示的测验电路经过加剧输出负载确认AD8397电路功用。
图5. AD8397的带载测验电路
AD8397在驱动32Ω负载时能够输出高达310 mA的低失真输出电流。旋变器输入电阻通常在100Ω至200Ω规模内。
图6显现了吸收AD8397输出端310 mA电流时的鼓励信号。输出仍能保持其信号强度，因而能够驱动典型旋变器。
图6.吸收AD8397输出端310 mA电流
假如衔接到旋变器，AD8397供给的鼓励信号能够在AD2S1210输入规模要求内发生正弦和余弦信号。
主张
电容C1与电阻R2并联构成一个低通滤波器，用来滤除EXC和EXC输出上存在的任何噪声。挑选此滤波器的截止频率时，应保证滤波器所引起的载波相移不超越AD2S1210的锁相规模。留意，C1不是必需的，由于旋变器能够滤除AD2S1210鼓励输出中的高频成分。
在电路验证过程中，旋变器的输出直接衔接到AD2S1210输入。用户运用中经常会运用额定调整电阻和/或无源RC滤波器。在AD2S1210之前能够运用额定无源元件，但不要超越产品数据手册规则的AD2S1210最大锁相规模。外部无源元件或许会导致通道间起伏不匹配差错，这会直接转化为方位差错。因而，信号途径中引荐运用至少1%容差的电阻和5%容差的%&&&&&%。
依据运用和传感器的具体要求，能够更改AD2S1210和AD8397周围的元件值。例如，经过改动电阻值，用户能够调整偏置电压、起伏和缓冲电路输出端的最大驱动才能。
常见改动
图1所示的缓冲电路能够在不做任何修正的情况下与ADI公司的其他RDC一同运用，例如AD2S1200和AD2S1205.要改动输出起伏、驱动才能和失调电压，应适当调整无源元件。
电路评价与测验
可运用EVAL-AD2S1210SDZ评价板来评价和测验AD2S1210及CN-0317电路。CN-0317规划支撑包供给了具体原理图、布局布线以及物料清单。
EVAL-AD2S1210SDZ用户攻略完好阐明了怎么运用评价板的硬件和软件。
设备要求
需求以下设备：
●带USB端口的Windows 7(或更新版)PC
●EVAL-AD2S1210SDZ评价板
●EVAL-SDP-CB1Z SDP-B控制板
●EVAL-AD2S1210SDZ评价软件
●9 V壁式直流电源(伴随EVAL-AD2S1210SDZ评价板供给)
●旋变器(例如Tamagawa TS2620N21E11)
开始运用
设置电路评价的过程如下：
1.装置评价软件光盘中的评价软件。装置软件时，保证EVAL-SDP-CB1Z板与PC的USB断开衔接。装置之后，PC或许需求重启。
2.保证依照EVAL-AD2S1210SDZ用户攻略的表2所示装备各种链路选项。
3.依照图7所示将SDP板衔接到评价板。
4.将套件包括的9 V电源适配器衔接到评价板上的接头J702.
5.经过USB电缆将SDP板衔接到PC.
6.从程序菜单中的Analog Devices子文件夹下运转评价软件。
7.将旋变器的EXC、EXC、SIN、SIN、COS和COS线衔接到接头J5和接头J6，如图7所示。
图7.测验设置功用框图
测验
一旦USB通讯树立，EVAL-SDP-CB1Z就可用来发送、接纳、收集来自EVAL-AD2S1210SDZ的并行数据。
图8为运用该电路丈量方位和速度时评价软件收集选项卡的输出显现。
图9为EVAL-AD2S1210SDZ评价板与EVAL-SDP-CB1Z板相连的相片。
有关测验设置、校准以及怎么运用评价软件来捕捉数据的完好具体信息，请参阅EVAL-AD2S1210SDZ评价板用户攻略。
图8.评价软件输出显现——收集选项卡中的方位和速度数据
图9. EVAL-AD2S1210SDZ评价板与EVAL-SDP-CB1Z SDP板相连的相片
