AD698 PDF 翻译

产品描述：

AD698是单片式线性位移差分变压器（LVDT）信号调理系统。AD698与LVDT配合，能够高精确和高再现性地将LVDT的机械位移转换成单极性或双极性的直流电压。AD698具有所有必不可少的电路功能，只要增加几个外接元源元件来确定激磁频率和增益，就能把

LVDT的次级输出信号按比例地转换成直流信号。该器件能够操作半桥式LVDT,有反向线圈连接配置的LVDT(4线LVDT)，和RVDT。

AD698包含了一个用于驱动LVDT初级线圈的低失真的正弦波振荡器。AD698的两个同步解调通道用于检测LVDT的初级和次级电压振幅。该部分根据初级的电压振幅乘以一个比率因子来分离次级的输出。这样就消除了由于给初级线圈偶然而来的激励而造成的比例因子的错误，提高了温度性能和稳定性。

AD698使用独特的比例架构消除了与传统LVDT接口相关的几个

缺点。新电路的优点是：不需要解调；提高了温度稳定性；提高了传感器的互换性。

AD698有两个性能等级可用：

等级温度范围封装

AD698AP –40︒C to +85︒C 28-Pin PLCC

AD698SQ –55︒C to +125︒C 24-Pin Cerdip

产品亮点：

1.AD698对LVDT信号调理问题提供了单片解决方案。所有有源电

路都在片上，只需附加极少量的无源元件就可实现位置的机械变量到直流电压的转换。

2.AD698能够用于许多不同种类的位置传感器，该电路被优化用于

任何LVDT，包括半桥LVDT，反向线圈配置(四线式)的LVDT。

AD698能够适应宽泛的输入和输出电压和频率。

3.20Hz到20kHz激励频率由一个外部电容来确定。AD698提供高

达24Vrms的差异驱动LVDT的初级线圈

注意：

1.A 和 B 代表检测到的正弦波V A 和V B 的平均偏差（MAD ）。V OUT 的极性受一个比较器的符号的影响。例如：V OUT ⋅+1 得到 ACOMP + > ACOMP –, 如果 V OUT ⋅ –1 便有

ACOMP–> ACOMP+ 。

操作原理：

AD698 的模块原理图和一个LVDT(线性可变差动变压器)连接到其输入端的原理图如图5所示。LVDT 是一种机械-电子传感器，其

输入是磁芯的机械移动，输出是与磁芯位置成正比的交流电压信号。两种比较常用类型的LVDT是半桥类型的LVDT 和有反向线圈连接配置的LVDT(4线LVDT)。两种类型的LVDT都是一个铁芯在线圈中移动。有反向线圈连接配置的LVDT由一个初级线圈和两个反向串联的次级线圈组成，初级线圈被一个外部正弦参考源驱动。经过串联的次级输出电压会随着磁芯从中心位置的移动而变化。移动的方向可以通过测量输出的相位来探测到。半桥式LVDT有一个有中心抽头的一对一线圈其工作原理类似自耦线圈。激励电压施加于整个线圈，中心抽头的电压与位置成正比。该设备的行为类似于电阻分压器。

图5 功能框图

AD698 给LVDT线圈一个激励信号，然后检测LVDT的输出电压，并产生一个与磁芯位置成正比的直流电压。AD698有一个正弦波振荡器和一个功率放大器来驱动LVDT。两个同步解调器可以同时解码初级和次级线圈电压信号。A解码器决定了输出信号电压到输入信号电压的比率（A/B）。滤波等级和输出放大用于输出结果的比例调

节。

振荡器中包含一个多谐振荡器，该多谐振荡器产生一个三角波，并驱动正弦波发生器产生一个低失真的正弦波，正弦波的频率和幅值由一个电阻器和一个电容器决定。输出频率在20Hz～20kHz 可调，输出有效幅值在2V～24V 可调。总谐波失真的典型值是50dB。

AD698 通过同步解调输入幅值A（次级线圈侧）和一个固定的参考输入B（初级线圈侧或固定输入）。早期解决方案的共同问题是驱动振荡器幅值的任何漂移都会直接导致输出增益的错误。AD698 通过计算LVDT 输出与输入激励的比率消除了所有的偏移影响，从而避免了这些错误。AD698 不同于AD598 型的LVDT 信号调理器，因为它实现了一个不同的电路传递函数，并且不要求LVDT 次级线圈（A+B）是一个随行程长度而定的常量。

AD698的原理图如下所示。其输入由两个独立的同步解调通道组成。设计B通道是用于监视LVDT的驱动激励。全波整流电路经过C2滤波之后送入计算电路。，A 通道的作用与B通道相同，但是它的比较器引脚是单独引出来的。因为在LVDT 处于零位的时候，A 通道可能达到0V，所以A 通道解调器通常由初级电压（B 通道）触发。另外，可能还需要一个相位补偿网络给A 通道增加一个相位超前或滞后量，以此来补偿LVDT 初级对次级的相位偏移。对于半桥电路相移是不重要的，因为A通道的电压足够大可以驱动解调器。

图6 AD698原理图

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B CHANNEL B通道

A CHANNEL A通道

DEMODULATOR 解调器

FILTER 滤波器

DUTY CYCLE DIVIDER 占空比分配器

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一旦二个通道信号被解调和滤波后，再通过一个除法电路（用于实

现占空比乘法器）来计算比率A/B，除法器的输出是一个矩波信号。当A/B 等于1 时，矩形波的占空比为100%。（如果需要一个脉宽调制输出可以使用这个信号）。占空比驱动一个调制电路和滤波器即与占空比成比例的参考电流源。输出放大器测量500μA 的参考电流并把它转化成一个电压值。当IREF=500μA 时，其传递函数如下：

V OUT = I REF×A/B ×R2，当I REF = 500 Ua

AD698的连接电路

在单电源或双电源电路中AD698可以方便的连接，如下图7，图8，图13所示。下面的几个设计例程展示了对于任何LVDT该如何选择外部元器件的值来满足AD698的输入/输出标准。对于A通道和B通道的连接来说，A通道的比较器取决于使用的是哪种类型的传感器。一般遵循以下设计准则：

外部无源器件的参数设置包括：激励频率和振幅；AD698的输入信号频率；比例因子（V/inch）。除此之外还有一些可选特性：零点偏移调整，滤波和信号集成可以通过增加外部元器件来完成。