ADI:第2部分：用于电机操控电流丈量的∑-∆调制优化

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本文是两篇系列文章的第2部分。 第1部分 介绍了在电机操控运用中，运用sinc滤波器对∑-∆编码数据进行解调。尽管文中阐明晰同步sinc滤波器的脉冲响应对脉冲宽度调制(PWM)的重要性，并提出了同步战略，可是，同步计划会导致难以正确装备体系。

作为本系列的第2部分，本文提出一种针对同步优化的新式sinc滤波器结构。该滤波器可在需求严厉操控反应链时序的运用中进步丈量功用。接着，第2部分还将评论选用HDL代码完成sinc滤波器的办法，以及如安在FPGA完成上优化滤波器。最终，给出在一个根据FPGA的3相伺服驱动器上履行的丈量成果。

针对同步优化的sinc滤波器

如第1部分所述，经过正确对齐sinc滤波器对PWM的脉冲响应，能够完成无混叠的∑-∆丈量。尽管该办法很简单，可是很难（在许多状况下不或许）找到一个抱负的体系装备。为了阐明这一点，假定sinc滤波器和PWM模块共用同一个以 f_sys运转的体系时钟源。调制器时钟 f_mclk则由公式¹确认。

其间 D_mclk 是调制器时钟的时钟分频数。相同，PWM频率 f_pwm由公式2确认。

其间 D_PWM 是确认PWM频率的时钟分频数。最终，sinc滤波器的抽取率（数据速率）由公式3确认。

其间 D_dec 是抽取后时钟的时钟分频数。为了防止脉冲响应和PWM周期之间的漂移，一个PWM周期内包含的抽取周期数量有必要为整数：

其间N为整数。兼并公式2、公式3和公式4可得：

明显，只要有限挑选的时钟缩放份额 D_x可满意公式5。此外，时钟缩放份额的挑选办法往往也遭到严厉约束。例如，体系或许需求以必定的PWM频率（例如10 kHz）运转或运用必定的调制器时钟（例如20 MHz）。另一个费事是进行调制器时钟挑选时，可选数值有限。例如，假如 f_sys 为100 MHz，则 D_mclk仅有的合理挑选应为5到10之间有限范围内的整数（从20 MHz低至10 MHz）。

考虑到一切这些约束，很难（即使有或许）找到可在脉冲响应和PWM之间完成所需对齐的时钟缩放份额。通常会发作的状况是，用户被逼挑选满意公式5的时钟缩放份额，而非挑选可发生所需PWM频率、调制器时钟和信噪比(SNR)的时钟缩放份额。并且，假如其间一个频率随时刻发作变化，则无法找到有用的装备。这种状况在多轴体系中十分遍及，在这些体系中，单个运动操控器会对网络中的多个电机操控器进行同步。

尽管对齐计划可提供超卓的丈量功用，但事实证明它不切实际。以下章节将介绍一种新式sinc滤波器。该滤波器可提供超卓的丈量功用，一起答应用户独立挑选一切时钟分频数。

刷新式sinc滤波器

传统的三阶sinc滤波器如图1所示。滤波器经过按份额缩放体系时钟来生成ADC的调制器时钟，而ADC则向滤波器回来一个1位数据流。滤波器功用自身包含三阶级联积分器 1/(1 – z^–1)（时钟速率与调制器速率相同）和三阶级联微分器 1 – z^–1（时钟速率为抽取时钟）。