旋变数字转换器常见问题解答
旋进漩涡流量计常见故障及处理
旋进漩涡流量计常见故障及处理旋进漩涡流量计是一种流量测量仪器,其原理是通过漩涡振荡在管道中引起的电磁感应变化来测量流体的流量。
它有精度高,稳定性好等优点,因此被广泛应用于工业自动化控制、能源测量等领域。
但在使用过程中,旋进漩涡流量计可能会出现一些常见的故障,本文将介绍和解决这些故障。
常见问题下面是旋进漩涡流量计常见的故障。
误差较大误差较大是旋进漩涡流量计常见的故障之一。
主要原因有以下几点:•换算因子设置不正确。
换算因子指的是实际流量与输出电信号之间的比值。
如果换算因子设置不正确,就会导致输出信号与实际流量不匹配,从而造成误差。
•管道内壁面粗糙度较大。
管道内壁面粗糙度越大,就会对流速计算产生影响,从而影响测量精度。
•测量介质粘度较大。
当测量介质粘度较大时,就会使流量计内部发生阻塞、漩涡振荡出现问题,进而影响测量精度。
•检修周期较长。
没有按照定期检修的要求来进行维护保养,在日常使用中会不断累积误差,导致精度下降。
信噪比较低信噪比是指信号与噪声的比值,信号强、噪声小的流量计具有高信噪比,能够提供更加准确的测量结果。
如果信噪比较低,可能会不准确甚至丢失信号。
主要原因有以下几点:•线路干扰。
线路干扰是指流量计周围其它线路、设备带来的干扰。
要降低线路干扰,可以采取隔离、屏蔽等措施。
•地面杂讯。
地面杂讯是指来自地面的电磁干扰。
要降低地面杂讯,可以采取增加绝缘、加强接地等措施。
•其他故障。
例如传感器故障、信号线断路等都可以导致信噪比下降。
流量计读数不稳定流量计的读数不稳定,会导致测量结果的偏差。
主要原因有以下几点:•管道内漩涡振荡不稳定。
管道内漩涡振荡受到液流状态、管道材质、工作环境等多种因素的影响,如果这些因素发生变化,就会导致漩涡振荡不稳定,从而导致流量计读数不稳定。
•管道内清洁度不高。
管道内壁面、垫片、O型圈等部件的污染和阻塞,会造成管道内流体的分布不均匀,从而导致读数不稳定。
•电源电压波动。
电源电压波动会直接影响流量计的输出信号,从而导致读数不稳定。
旋转变压器基础知识
旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件.当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时,输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系,或保持某一比例关系,或在一定转角范围内与转角成线性关系。
它主要用于坐标变换、三角运算和角度数据传输,也可以作为两相移相器用在角度--数字转换装置中.按输出电压与转子转角间的函数关系,我所目前主要生产以下三大类旋转变压器:1. 正—-余弦旋转变压器(XZ)————其输出电压与转子转角的函数关系成正弦或余弦函数关系。
2. 线性旋转变压器(XX)、(XDX )-—-—其输出电压与转子转角成线性函数关系。
线性旋转变压器按转子结构又分成隐极式和凸极式两种,前者(XX)实际上也是正--余弦旋转变压器,不同的是采用了特定的变比和接线方式。
后者(XDX )称单绕组线性旋转变压器。
3. 比例式旋转变压器(XL )—-—-其输出电压与转角成比例关系。
二、 旋转变压器的工作原理由于旋转变压器在结构上保证了其定子和转子(旋转一周)之间空气间隙内磁通分布符合正弦规律,因此,当激磁电压加到定子绕组时,通过电磁耦合,转子绕组便产生感应电势。
图4-3为两极旋转变压器电气工作原理图。
图中Z 为阻抗。
设加在定子绕组的激磁电压为 sin ω=- S m V V t (4—1) 图 4—3 两极旋转变压器 根据电磁学原理,转子绕组12B B 中的感应电势则为sin sin sin θθω== (4-2)B s m V KV KV t (4—2) 式中K ——旋转变压器的变化;—的幅值m s V V ;θ—-转子的转角,当转子和定子的磁轴垂直时,θ=0。
如果转子安装在机床丝杠上,定子安装在机床底座上,则θ角代表的是丝杠转过的角度,它间接反映了机床工作台的位移。
由式(4-2)可知,转子绕组中的感应电势B V 为以角速度ω随时间t变化的交变电压信号。
其幅值sin θm KV 随转子和定子的相对角位移θ以正弦函数变化。
旋转变压器数字转换器AD2S1205在电机转子位置检测中的应用
敖 杰, 刘永 强
5 1 0 6 4 0 ) ( 华南理工大学电力学院 , 广 东广 州
摘要 : 文 中介 绍 了一种 永磁 同步 电 机 转 子 位 置 检 测 方 法 , 使用 D S P的 并 口模 拟 S P I 读取 A D 2 S 1 2 0 5转 换 的 位 置 信 息 。
A D 2 S 1 2 0 5是 最新 的单芯片旋变数 字转换器 , 将 旋转 变压 器输 出的模 拟信号 转化 为数 字信 号 。文 中阐述 了旋转 变压 器、 A D 2 S 1 2 0 5的工作原理及 其信 号引脚 , 结合 T MS 3 2 0 L F 2 4 0 6 A, 给 出了一 种永磁 同步 电机 转子位 置检测的 通讯接 口方 法及
应用示例。
关键词 : 旋 转变压器 ; D S P ; 数字转换 器; 永磁 同步电机 ; A D 2 S 1 2 0 5 - - 中图分类号 : T M3 0 1 . 2 ; T M 3 5 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 2—1 8 4 1 ( 2 0 1 3 ) 0 5—0 0 2 5— 0 4
0 引 言
文 中主要论述 了使用旋转 变压器及其转换器 A D 2 S 1 2 0 5检
基于新型磁阻式旋转变压器解码问题研究
rive and control
基于新型磁阻式旋转变压器解码问题研究
刘继磊,杨 毅,高志民
( 中国船舶集团有限公司第七○四研究所,上海 200031)
摘 要:为满足数字化交流伺服系统位置反馈的性能要求,在介绍新型磁阻式旋转变压器工作原理的基础上,
新型磁阻式旋转变压器是一种利用转子凸极
效应,产 生 感 应 电 势 的 高 精 度 角 位 置 传 感 电 机。
1 新型磁阻式旋转变压器的工作原理
它具有结构简单、安装方便、制造成本低和精度高
新型磁阻式旋转变压器的工作原理是借助转子
等特性,能够较好地提升伺服系统工作的稳定性,
磁极所产生的凸极效应,当激磁绕组和两相输出信
研究了一种新的解码方法,并给出了详细的解码步骤。 分别和专用解码芯片 AU6802,AD2S83 的解码性能进行对
比,实验测试表明,该解码算法解码准确性较高、稳定性较好,具有一定的实用价值。
关键词:数字化交流伺服系统; 位置反馈; 新型磁阻式旋转变压器; 解码理论
中图分类号:TM383.2 文献标志码:A 文章编号:1004⁃7018(2021)07⁃0050⁃03
0 ~ 45°
45° ~ 90°
1 023-D
1 536 ~ 2 047
2 047-D
180° ~ 225°
2 048 ~ 2 559
6
225° ~ 270°
8
512 ~ 1 023
1 024 ~ 1 535
135° ~ 180°
7
计算公式
0 ~ 511
90° ~ 135°
4
5
解码数字
270° ~ 315°
多摩川旋变介绍
多摩川旋变介绍多摩川旋变介绍————————————————————————————————作者:————————————————————————————————⽇期:旋转变压器原理及其在⾃动控制中的应⽤摘要:介绍旋转变压器(简称旋变)分类、结构特点、⼯作原理和解码⽅法,以及在各⾏各业中的应⽤,还有与其相关的⼯业设备(SMARTCAM)的应⽤特点。
关键词:旋转变压器,SMARTCODER,SMARTCAM旋转变压器简称旋变是⼀种输出电压随转⼦转⾓变化的信号元件。
当励磁绕组以⼀定频率的交流电压励磁时,输出绕组的电压幅值与转⼦转⾓成正弦、余弦函数关系,或保持某⼀⽐例关系,或在⼀定转⾓范围内与转⾓成线性关系。
它主要⽤于坐标变换、三⾓运算和⾓度数据传输,也可以作为两相移相器⽤在⾓度--数字转换装置中。
按输出电压与转⼦转⾓间的函数关系,主要分三⼤类旋转变压器:1.正--余弦旋转变压器----其输出电压与转⼦转⾓的函数关系成正弦或余弦函数关系。
2.线性旋转变压器----其输出电压与转⼦转⾓成线性函数关系。
线性旋转变压器按转⼦结构⼜分成隐极式和凸极式两种。
3.⽐例式旋转变压器----其输出电压与转⾓成⽐例关系。
结构说明由于我公司只销售⽇本多摩川公司的正余弦旋转变压器,所以在此介绍的旋转变压器皆为正余弦型的。
旋变由转⼦和定⼦绕组构成,并且两者相互独⽴,初级和次极线圈都绕在定⼦上,转⼦由两组相差90度线圈组成,采⽤⽆刷设计,如图1所⽰。
转⼦绕组定⼦绕组图1图2是旋转变压器电⽓⽰意图。
ER1-R2励磁电压V eES2-S4图2旋变的输⼊输出电压之间的具体函数关系如下所⽰:设转⼦转动⾓度为θ,初级线圈电压(即励磁电压): ER1-R2=E*Sin2πftf:励磁频率,E:信号幅度那么输出电压ES1-S3=K*E*Sin2πft*Cosθ; ES2-S4=K*E*Sin2πft*SinθK:传输⽐,θ:转⼦偏离原点的⾓度令θ=ωt,即转⼦做匀速运动,那么其输出信号的函数曲线可表⽰为图3所⽰,图中信号频率为f,即励磁信号频率,最⼤幅度为E,包络信号为Sinωt和Cosωt,解码器就是通过检测这两组输出信号获取旋变位置信息的。
数模转换器疑难问题解答
数模转换器问:我最近看到一份关于低价格16位、30 MSPS数模转换器(DAC)的产品 说明。
经过检查发现其微分线性误差(DNL)仅达到14位的水平,达到满度阶跃0 0 25%(12位)时的建立时间为 35ns1/28 6MHz。
请问这种器件是否最好仅达到14位 、28MSPS水平?如 果这种DAC仅达到14位的单调 性,那么最低两位好像不起作用。
为什么产生这种结果?我又怎样验证接线无误呢?答:这里的问题很多,让我们逐一说明,首先从最后一个问题开始。
你可以通过实验来 证实第15位和第16位接线正确,当输入数字量为00...00,00...01,00...10和00...11时,观察 输出端产生非常好的4等级阶梯波,其中每个阶梯波的高度对应满度值的 1/65 536。
你能够 看到,输入的阶梯波高度经过一段时间在00...00与00 (11)之间摆动,或者在某个更宽的范围 内看到更详细的摆动,这些是非常有用的。
这正是分辨率技术指标的关键所在,它表明这种 DAC对于16位数字量表示65 536个输入码具有输出对应2 16 个不同电压值的能力。
对于要求既能处理强信号又能处理弱信号的系统,一般需要足够大的动态范围。
一个典 型的实例就是早期光盘唱机上所用的DAC。
这种DAC虽然有16~20位的动态范围,但是却只 有大约14位的DNL。
这种表示数字输入的不准确程度远没有动态范围足够宽更为重要。
动态 范围应该远大于光盘记录的音频范围,并且在重放时,不论是强音或柔声都应有很小的音频 噪声。
正是由于这种DAC的价格很低才为光盘唱机所接受。
一个16位的DAC之所以称为“16位DAC”是由于其分辨率所致,而分辨率又与其动态范围 密切相关。
动态范围是指DAC可分辨的最大信号与最小信号之比。
因此动态范围又取决于噪 声大小。
在理想的ADC或DAC中无法消除的噪声属于量化噪声。
问:什么是量化噪声?答:一个理想的n位DAC呈锯齿波形的量化噪声是指按线性增长的模拟量值与其对应的按 阶梯形增长的数字量之间的差值。
AD2S80A中文手册
最小值
典型值
150
最大值
30
单位
ns
BUSY3 检测 宽度 负载 DIRECTION3 检测 最大负载 RIPPLE CLOCK3 检测 宽度 复位 负载 数字输入 高电压VIH 低电压VIL 数字输入 高电流IIH 低电流IIL
200
600
ns
LSTTL
3
LSTTL
300 3 2.0 0.8 V V LSTTL
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BYTE SELECT 5V DIG GND BUSY DIR INHIBIT
SC1 SC2
ENABLE
AD2S80A
SEGMENT SWITCHING R-2R DAC
SIN I/P SIG GND COS I/P ANALOG GND RIPPLE CLK DATA LOAD +12V –12V
A1
A3 PHASE SENSITIVE DETECTOR VCO DATA TRANSFER LOGIC
100 100
µA
µA
数字输入 低电压VIL 低电流IIL 数字输出 高电压VOH
1.0 –400
V µA
2.4 0.4
V V
低电压VOL
三态泄漏 电流IL
±100 ±100
µA µA
注释 1 指小信号带宽。 2 输出失调取决于R6的值。 3 参考时序图。 规格如有变更恕不另行通知。 所有最小值和最大值规格均保证实现。以粗体显示的规格是最终电气测试时,在所有成品上测得的。
旋转变压器与数字输出转换器
7 引脚说明
7.1 转换器的引脚位置具体定义如下(见图 2):
S1 1 S2 2 S3 3 S4 4 B1 5 B2 6 B3 7 B4 8 B5 9 B6 10 B7 11 B8 12 B9 13 B10 14 B11 15 B12 16 B13 17 B14 18
顶视图
36 B 35 A 34 BIT 33 INH 32 +15
位 正逻辑自然二进制角度
数 忙脉冲(CB)
字 故障指示(BIT)
输
出
驱动能力
逻辑 0
逻辑 1
高阻态
0.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ~1.0
μS 正脉冲,上升沿启动计数
有故障时逻辑电平为 0。
1
TTL
10
TTL
最大 10μA//5pF
动态特性(对于 400HZ) 分辨率 跟踪速率 带宽
10,12,14,16
位
160,40,10,2.5
3 概述
ZSZ/XSZ-04 系列转换器是一种通用的自整角机/旋转变压器一数宇技术的转换器。该转 换器具有分辨率和速度输出电压均可编程的优点,兼之体积小,重量轻,同时数据输出具有三 态功能,尤其适合于在计算机系统中的应用;它能提供 50HZ-5KHZ 的高载频范围,其带宽高达 540HZ,随着跟踪速率的提高其稳定时间相对减小。
rps
220,220,54,54
HZ
电
+15V
源 -15V
特
性
+5V
温度范围 工作温度范围
-1 X X X -2 X X X -3 X X X
存贮温度范围
物理特性 尺寸 重量
25
18
mA
10
精密旋变数字转换器测量角位置和速度
精密旋变数字转换器测量角位置和速度作者:Jakub Szymczak、Shane O’Meara、Johnny S. Gealon和Christopher Nelson De La Rama简介旋变器和机电传感器可用来精确测量角位置,以可变耦合变压器的方式工作,其初级绕组和两个次级绕组之间的磁耦合量根据旋转部件(转子)位置而改变;转子通常安装在电机轴上。
旋变器可部署在工业电机控制、伺服器、机器人、混合动力和全电动汽车中的动力系统单元以及要求提供精确轴旋转的其他许多应用中。
旋变器在这些应用中可以长期耐受严苛条件,是恶劣环境下军用系统的完美选择。
标准旋变器的初级绕组位于转子上,两个次级绕组位于定子上。
而另一方面,可变磁阻旋变器的转子上无绕组,其初级和次级绕组均在定子上,但转子的凸极(裸露极点)将次级正弦变化耦合至角位置。
图1显示经典和可变磁阻旋变器。
图1. 经典旋变器与可变磁阻旋变器如等式1所示,当正弦信号激励初级绕组R1 – R2时,在次级绕组上会产生一个感应信号。
耦合至次级绕组的信号大小与相对于定子的转子位置成函数关系,其衰减系数称为旋变器转换比。
由于次级绕组机械错位90°,两路正弦输出信号彼此间的相位相差90°。
旋变器输入和输出电压之间的关系如等式2和等式3所示。
等式2为正弦信号,等式3为余弦信号。
(1)(2)(3)其中,θ是轴角,ω是激励信号频率,E0是激励信号幅度,T 是旋变器转换比。
两路输出信号由轴角的正弦和余弦信号调制。
激励信号以及正弦和余弦输出信号的图示如图2所示。
正弦信号在90°和270°时具有最大幅度,余弦信号在0°和180°时具有最大幅度。
图2. 旋变器电气信号示意图旋变器传感器有一组独特的参数,在设计时应予以考虑。
最重要的电气参数以及相关的典型规格汇总在表1中。
表1. 旋变器关键参数电气参数典型范围单位说明输入电压3–7 V rms 建议施加在旋变器初级绕组R1 – R2的激励信号幅度输入频率50–20,000 Hz 建议施加在旋变器初级绕组R1 – R2的激励信号频率转换比0.2–1.0 V/V 初级和次级绕组信号幅度比输入阻抗100–500 Ω旋变器输入阻抗相移±25 度施加在初级绕组(R1 – R2)上的激励信号和次级绕组(S3 – S1,S2 – S4)上的正弦/余弦信号之间的相移极点对1–3 每次机械旋转的电气旋转数旋变数字转换器采用正弦波参考信号激励初级绕组会在次级绕组上产生两路电磁感应差分输出信号(正弦信号和余弦信号)。
盘点旋转编码器常见的故障及解决方法
盘点旋转编码器常见的故障及解决方法描述关于旋转编码器,是属于一种编码器当中的一种类型,这是一种光电式旋转测量装置,他将被测的角位移直接转换成数字信号,即高速脉冲信号。
在工业操控方面可谓是很重要的元器件部件。
在我们的使用过程中,难免使用时间长了就会出现故障,那该怎么办呢?下面将盘点一下那些旋转编码器常见的故障并进行解答。
旋转编码器无法产生正确波形这个问题是旋转编码器自身出现故障,比如内部组件损坏,致使无法产生正确的波形,最终导致不能正常工作。
解决方案:如果旋转编码器出现这种情况,解决的办法是更换编码器。
旋转编码器在旋转过程中有时会出现漏检测的现象像这种问题大部份是软件问题造成的,一般是MCU查询检测的时间较长,扭太快会导致漏检测,解决的方法是缩短查询检测时间间隔。
旋转轴会变形这种情况一般是由于安装时固定螺母或锁紧电位器的锁紧螺母过分拧紧,这里给到的建议是在螺母锁紧后,转轴要比螺母表面高出大约lmm以上。
旋转不灵活在编码器运行的过程中是采用的是同轴运转的方式,所以会出现旋转不灵活的状况,那么是哪些现象导致这种现象的发生呢?一般是因为在安装的时候设备和轴之间的衔接润滑出现一些问题,或者是因为内部的轴里面出现了一些尘土或者有一些杂质影响到编码器轴的运转。
出现这种状况一般采用的是措施就是在上面滴上少量汽油,这样才会帮助编码器进行更换的运转。
旋转编码器+5V电源电压过低引起该现象的原因是电源故障或编码器内部组件电阻偏大而损耗了电压,这种情况要维修电源或更换编码器内部组件,一般电压不能低于4.75V。
旋转编码器的屏蔽组件没有装备或脱落这样会引起干扰信号涉入,导致波形不稳定,最终造成编码器工作不精准,这点要注意屏蔽组件的配备。
接触不良分有两种情况,第一种簧片弹性不足时,第二种是引出脚和碳膜层之间接触不良。
这两种情况均可以采取修复,第一种情况将簧片接点和簧片根部适当向下压,第二种情况则是利用钳子将引出脚处夹紧。
MT-030_cn
其中,θ为旋变器转子的角度。数字角度φ应用于余弦乘法器,其余弦值乘以V1得到以下 项: V sinωt sinθ cosφ. 公式8
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MT-030
数字角度φ同时应用于正弦乘法器,其正弦值乘以V2得到以下项: V sinωt cosθ sinφ. 这两个信号由误差放大器相减,产生如下形式的交流误差信号: V sinωt [sinθ cosφ – cosθ sinφ]. 运用简单的三角恒等式,可以将上式简化为: V sinωt [sin (θ – φ)]. 公式11 公式10 公式9
2.
3.
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旋变解码板使用说明
旋变解码板用户手册-------适用于BRX型旋转变压器------支持多种旋转变压器解码-----支持并口访问-----支持增量编码信号输出-----支持5V,12V,24V可选择电平输出-----采用接线端子更方便接线-----在一年内如有质量问题,免费维修,免费更换!南京艾浮坦电子科技有限公司2014.目录1.旋变解码板简介 (2)2.旋变解码板技术参数 (3)3.接口定义及说明 (4)4.电路原理简介 (6)4.1电源处理电器 (6)4.2输出电压选择电路 (7)4.3参数配置电路 (7)5指示灯 (8)6电路板尺寸安装图 (8)7技术支持 (9)联系方式 (9)声明 (9)1.旋变解码板简介:该数字转换板可将旋转变压器的正余弦模拟信号转变为增量编码器的A、B、NM三相脉冲信号输出,分辨率为12位(即A、B相脉冲数为各1024个,相差90度,4倍频可得到4096,UM相当于增量编码器的Z相信号)。
同时,该数字转换板能将旋转变压器的正余弦模拟信号转变成绝对值式的D0-D11并行信号输出,分辨率为4096。
该产品广泛应用于航空、航天、船舶、兵器、电子、冶金、矿山、油田、水利、化工、轻工、纺织、建筑、机械、机床、机器人、伺服系统行业。
旋变解码板的外观图2.旋变解码板技术参数:适用旋变类型:BRX(单相励磁双相输出型)励磁频率固定:10k,12k15k,20k可选择励磁电压:0-14v(可定制)外接电源:5V,12V,24V可选择输出电平:5V,12V,24V可选择(输出电平不能大于外接电源)内部电源:DC5V,±0.2V工作温度范围:-40~125℃最大输出频率:300KHz输出脉冲数:4096/PABZ信号:提供LED指示灯:提供4组3.接口定义及说明A,B,NM,DR信号及12位并行输出的电平说明:按需可选24V,12V,5V,底电平<1V.电源可选择5V,12V,24V,只有选择24V电源时,数据接口才可能输出24V电平注意:如果转换器输出数据与旋变实际转动方向相反,则将信号输入端SIN+和SIN-对调即可。
AD2S80A旋变数字转换器外围元件参数的计算方法
AD2S80A旋变数字转换器外围元件参数的计算方法
王晓旭
【期刊名称】《科学技术创新》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】本文介绍AD2S80A旋变数字转换器(RDC)的原理、主要特点、技术指标和外围元件参数的计算方法,并通过该方法计算出了适用于400 Hz、1000 Hz、2000 Hz频率多极双通道旋转变压器AD2S80A的外围电阻电容匹配值。
并采用对比图形式列出应用该计算方法后的曲线对比图,充分说明其外围元件参数配置对其转换精度的重要性。
【总页数】4页(P56-59)
【作者】王晓旭
【作者单位】中国电子科技集团公司第三十九研究所;陕西省天线与控制技术重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TM383.2
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精密旋变数字转换器测量角位置和速度
精密旋变数字转换器测量角位置和速度精密旋变数字转换器测量角位置和速度作者:Jakub Szymczak、Shane O’Meara、Johnny S. Gealon 和Christopher Nelson De La Rama简介旋变器和机电传感器可用来精确测量角位置,以可变耦合变压器的方式工作,其初级绕组和两个次级绕组之间的磁耦合量根据旋转部件(转子)位置而改变;转子通常安装在电机轴上。
旋变器可部署在工业电机控制、伺服器、机器人、混合动力和全电动汽车中的动力系统单元以及要求提供精确轴旋转的其他许多应用中。
旋变器在这些应用中可以长期耐受严苛条件,是恶劣环境下军用系统的完美选择。
标准旋变器的初级绕组位于转子上,两个次级绕组位于定子上。
而另一方面,可变磁阻旋变器的转子上无绕组,其初级和次级绕组均在定子上,但转子的凸极(裸露极点)将次级正弦变化耦合至角位置。
图1显示经典和可变磁阻旋变器。
图1. 经典旋变器与可变磁阻旋变器如等式1所示,当正弦信号激励初级绕组R1 –R2时,在次级绕组上会产生一个感应信号。
耦合至次级绕组的信号大小与相对于定子的转子位置成函数关系,其衰减系数称为旋变器转换比。
由于次级绕组机械错位90°,两路正弦输出信号彼此间的相位相差90°。
旋变器输入和输出电压之间的关系如等式2和等式3所示。
等式2为正弦信号,等式3为余弦信号。
(1)(2)(3)其中,θ是轴角,ω是激励信号频率,E0是激励信号幅度,T 是旋变器转换比。
两路输出信号由轴角的正弦和余弦信号调制。
激励信号以及正弦和余弦输出信号的图示如图2所示。
正弦信号在90°和270°时具有最大幅度,余弦信号在0°和180°时具有最大幅度。
图2. 旋变器电气信号示意图旋变器传感器有一组独特的参数,在设计时应予以考虑。
最重要的电气参数以及相关的典型规格汇总在表1中。
表1. 旋变器关键参数电气参数典型范围单位说明输入电压3–7 V rms 建议施加在旋变器初级绕组R1 – R2的激励信号幅度输入频率50–20,000 Hz 建议施加在旋变器初级绕组R1 –R2的激励信号频率转换比0.2–1.0 V/V 初级和次级绕组信号幅度比输入阻抗100–500 ?旋变器输入阻抗相移±25 度施加在初级绕组(R1 –R2)上的激励信号和次级绕组(S3 – S1,S2 – S4)上的正弦/余弦信号之间的相移极点对1–3 每次机械旋转的电气旋转数旋变数字转换器采用正弦波参考信号激励初级绕组会在次级绕组上产生两路电磁感应差分输出信号(正弦信号和余弦信号)。
恩智浦AN13091电动车辆牵引电机功率逆变器控制参考平台说明书
AN13091电动车辆牵引电机功率逆变器控制参考平台第1版—2021年3月19日 应用笔记1 首字母缩略语2 概述恩智浦电动车辆功率逆变器控制参考平台提供硬件参考设计、系统基本软件和完整的系统功能安全支持,以此为基础可开发用于电动车辆的符合ASIL-D标准的完整、高压、大功率牵引电机逆变器。
该参考平台已被设计成一个评估原型,在320 V电源电压下运行时,它能提供150 kW峰值输出功率和96%以上的电气效率。
该硬件参考平台由4个板组成:•系统控制板-从IGBT过渡到SiC时,可使用同样的设计和元器件•功率级驱动板-GD3100可以用于驱动IGBT和SiC•电流传感器板•车辆接口板系统控制板:•该板包含3个关键的恩智浦集成电路。
-MPC5775E是一款32位Power Architecture©双核ASIL-D MCU,面向电机控制,提供高达264 MHz/内核的性能、CSE安全性、eTPU定时器、软件旋变器和高度可扩展的解决方案。
-FS6500系统基础芯片(SBC)为MCU供电,优化能耗并提供低压侧监测和保护。
-TJA1051收发器适用于汽车行业的高速CAN应用,为MPC5775E和CAN协议控制器提供差分发送和接收功能。
功率级驱动板:•此板专为Fuji M653 IGBT模块而设计。
它具有用于IGBT和SiC MOSFET的高级单通道栅极驱动器GD3100。
集成电流隔离和低导通电阻驱动晶体管提供高充电和放电电流、低动态饱和电压及轨到轨栅极电压控制。
该设备自主管理严重故障,并通过INTB引脚和SPI接口报告故障和状态。
栅极电压通过隔离变压器和反激控制器提供。
此套件设计为与额定800 A/750 V的Fuji M653 IGBT模块(从Fuji Electronics单独购买)的接口。
系统基本软件包括:•底层SDK设备驱动程序•软件开发抽象层•系统功能服务层,用于简化参考控制硬件上的定制电机控制应用软件开发可选:•AMMCLIB(高级电机控制函数库)•平台功能安全管理库(2021年第三季度上线)恩智浦特色器件•GD3100隔离式高压IGBT/SiC栅极驱动器,<2 μs短路保护•MPC5775E高级电机控制ASIL-D MCU•FS65稳健的ASIL-D安全PMIC,具有故障静默和0等级能力•TJA1051T/3冗余高速CAN总线接口特性和功能安全优势•用于100 kW级功率逆变器的系统控制三相设计套件•为ASIL-D安全要求设计的高效系统BOM•高度优化的基础软件支持,提供逆变器服务层、驱动程序和SDK•±0.1°高精度软件旋变数字转换器(RDC),利用先进的电机控制软件消除用于角度和速度计算的外部硬件接口。
ADI旋变解码电路笔记(中文)
电路笔记
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。
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CN-0192
电路笔记
常见变化
图 1 所示的缓冲电路可以在不做任何修改的情况下与ADI公司 的 其 它 旋 变 数 字 转 换 器 一 起 使 用 , 例 如 AD2S1200 和 AD2S1205。为了改变输出幅度、驱动能力和失调电压,用户 应适当调整无源器件。 如果系统需要其它运算放大器,可以考虑AD8664和AD8661, 它们分别是AD8662 的四通道版本和单通道版本。
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。
基于AD2S83旋变反馈转光电编码器反馈的应用
鉴 相及四倍频计数原理 图如图3 所示 ,在 编码器 单方 向运动过程 中,每个周期A、 B 两相信号总存在四次电平状态 的改变 ; 并且A 、B 两 相 电平状态改变 的顺序总为 :1 0 一l 1 一O 】 —O o _ _ l O ;因此 ,在一个周期 的信号中可根据A 、B 两相的4 种电平状态的顺序变化对位置脉冲进行 细分计数及 四倍频计数;同时 ,根据A 、B 两相 电平的变 I 顷 序来判断 编码器 的运动方 向;可得到 四倍频计数脉冲与方向脉冲如图嘶 示 。
本工作原理,给出了旋转变压器反馈转增量式编码器反馈的实际应用电路 ,结合实时编码器反馈波形及旋变反馈转光电编码器反馈的特点 ,得到该种
反馈 方式 可行 性 ,其 在实 际工 作 中 的应 用 领域 。 关键 词 :A D 2 S 8 3 ;旋 转变 压 器反 馈 ;光 电编码 器 反馈 ;位 置 闭环环
科学技术
基于A D 2 S 8 3 旋 变反馈 转光 电编码器反馈 的应用
唐智 鹏
( 桂 林 星辰科 技 有 限ห้องสมุดไป่ตู้ 司 ,广 西 桂 林 5 4 1 0 0 4)
摘
要 :旋变数字转换器A D 2 S 8 3 是A D 公司早几年前推出的产品 ,在 国内外应用较为广泛;文中介绍 了旋变数字转换器A D 2 S 8 3 及光电编码器的基
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AD2S1210在气象雷达中的应用
AD2S1210在气象雷达中的应用刘仁贵;李伟华;党建林;马胜毅;侯成英【摘要】气象雷达在运行的过程中,定点控制的精度对气象预报的准确性具有重要的影响.针对气象雷达在运行的过程中精确定位的需要,在气象雷达的伺服控制系统中,采用2片16位高精度的旋变数字转换器AD2S1210分别作为方位角和俯仰角的解码器,用于采集方位旋转变压器和俯仰旋转变压器输出的角度信号,并结合PID 控制算法,使气象雷达在定点运动的过程中,其俯仰角定位误差不大于0.01°,方位角定位误差不大于0.02°,且整体运行平稳.实验结果表明AD2S1210的性能非常优良.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2018(026)014【总页数】6页(P130-134,139)【关键词】气象雷达;AD2S1210;角度解码器;伺服控制;旋转变压器【作者】刘仁贵;李伟华;党建林;马胜毅;侯成英【作者单位】西北工业大学明德学院陕西西安710124;西北工业大学明德学院陕西西安710124;西北工业大学明德学院陕西西安710124;陕西捷普控制技术有限公司陕西西安712000;西安晨曦航空科技股份有限公司陕西西安710077【正文语种】中文【中图分类】TN492气象雷达是用于探测天气的雷达,气象雷达在工作的过程中,有时需要对特定的空间区域进行反复扫描,实时跟踪特定云系的变化和走向,以提高预报的准确性。
因此,在气象雷达运动控制系统中,需要对方位和俯仰的角度位置实时解码,并精确定点到某个特殊的角度,否则容易造成前后扫描云图的重合性变差。
旋转变压器(旋变)[1]的定子和转子是分开安装的,为非接触式结构,结构简单,坚固耐用,维护方便,对机械和电气噪音不敏感,抗干扰能力好,具有很高的可靠性,因此广泛应用于各种条件恶劣环境下的角度测量。
由于旋变的输入端是具有一定频率的交流励磁电压[2],输出端也是模拟量信号。
在用旋变进行角度测量时,需要为其产生励磁信号并将旋变输出的模拟量变换成表示角度的数字信号的解码器。
旋变检查方法及注意事项
旋变检查方法及注意事项1、直流电压必须保持一致每台逆变器都有接入直流电压数值,如12V,24V等,要求选择蓄电池电压必须与逆变器直流输入电压一致。
例如,12V 逆变器必须选择12V蓄电池。
2、逆变器输出功率必须大于电器的使用功率,特别对于启动时功率大的电器,如冰箱、空调,还要留大些的余量。
3、正、负极必须连接正确逆变器接入的直流电压标有正负极。
红色为正极(+),黑色为负极(—),蓄电池上也同样标有正负极,红色为正极(+),黑色为负极(—),连接时必须正接正(红接红),负接负(黑接黑)。
连接线线径必须足够粗,并且尽可能减少连接线的长度。
4、安全放置很重要应放置在通风、干燥的地方,谨防雨淋,并与周围的物体有20cm以上的距离,远离易燃易爆品,切忌在该机上放置或覆盖其它物品,使用环境温度不大于40℃。
5、充电与逆变不能同时进行。
即逆变时不可将充电插头插入逆变输出的电气回路中。
6、两次开机间隔时间不少于5秒(切断输入电源)。
7、请用干布或防静电布擦拭以保持机器整洁。
8、在连接机器的输入输出前,请首先将机器的外壳正确接地。
9、为避免意外,严禁用户打开机箱进行操作和使用。
10、怀疑机器有故障时,请不要继续进行操作和使用,应及时切断输入和输出,由合格的检修人员或维修单位检查维修。
11、在连接蓄电池时,确认手上没有其它金属物,以免发生蓄电池短路,灼伤人体。
12、使用环境,基于安全和性能的考虑,安装环境应具备以下条件:1)干燥:不能浸水或淋雨;2)阴凉:温度在0℃与40℃之间;3)通风:保持壳体上5CM内无异物,其它端面通风良好。
13、安装使用方法1)将转换器开关置于关(OFF)的位置,然后把雪茄头插入车内点烟器插口,确保插到位而接触良好;2)确认所有电器的功率在G-ICE标称功率以下方可使用,将电器的220V 插头直接插入转换器一端的220V插座内,并确保两个插座所有连接电器的功率之和在G-ICE标称功率以内;3)开启转换器开关,绿色指示灯亮,表示工作正常;4)红色指示灯亮,表示因过压/欠压/过载/过温,导致转换器关断;5)在很多情况下,由于车用点烟器插口输出有限,使得正常使用时转换器报警或关断,这时只要发动车辆或减小用电功率即可恢复正常。
旋变数字转换器常见问题解答
旋变数字转换器常见问题解答编写人CAST (HM)版本号V1.0_Draft------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 本报告为Analog Devices Inc. (ADI) 中国技术支持中心专用,ADI可以随时修改本报告而不用通知任何使用本报告的人员。
如有任何问题请与china.support@联系。
------------------------------------------------------------------------------------------------------------目录1 ADI公司旋变数字转换器产品概述 (2)2 RDC原理和主要参数指标 (4)2.1 旋转变压器 (4)2.2 RDC的原理 (6)2.3 RDC的绝对位置和速度输出 (7)3 应用中的常见问题 (8)3.1 RDC接口的相关问题 (8)3.1.1 AD2S12xx系列集成励磁信号的RDC,如何提高励磁驱动能力 (8)3.1.2 对于旋变的输出,也就是RDC的正余弦输入信号,应如何保护以确保系统精度 (9)3.2 RDC性能相关的问题 (10)3.2.1 AD2S12xx系列的串行时钟频率最高为多少 (10)3.2.2 外部时钟是如何影响跟踪速率的 (10)3.2.3 AD2S8x系列RDC的数字端口的逻辑电平是多少 (10)3.2.4 RDC产品的一些相关指标参数的来源 (10)3.3 RDC调试和应用中的相关问题 (11)3.3.1 RDC上电和控制时序方面有哪些注意点 (11)3.3.2 ADI的RDC是否适用于较低转速的应用 (12)3.3.3 如果手头没有旋变或电机,我们能不能测试或验证RDC的功能 (12)3.3.4 测量时如何降低外部噪声干扰 (12)3.3.5 使用RDC中的故障检测指示需要注意的问题 (12)3.3.6 如果旋变不是单极的,应如何应用RDC实现正确转换 (13)3.3.7 能否实现两片RDC同步输出励磁信号 (13)3.3.8 多旋变系统中,用多路器切换旋变需要注意些什么 (13)3.3.9 如果系统中已有参考激励,则应该用什么型号的RDC,AD2S12xx系列是否合适... (13)3.3.10 ADI有没有完整的伺服电机控制系统的解决方案 (14)3.3.11 如果是高电压激励信号(如100V),有什么解决方案 (14)3.3.12 AD2S8x系列RDC输出时的控制信号INHIBIT、ENABLE和BYTE SELECT应如何使用 (14)1ADI公司旋变数字转换器产品概述旋转变压器(旋变、分解器、Resolver)和自整角机(Synchro)都是将沿着轴向旋转的角度位置和(或)角速度转换成一种电信号的传感器。
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旋变数字转换器常见问题解答编写人CAST (HM)版本号V1.0_Draft------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 本报告为Analog Devices Inc. (ADI) 中国技术支持中心专用,ADI可以随时修改本报告而不用通知任何使用本报告的人员。
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------------------------------------------------------------------------------------------------------------目录1 ADI公司旋变数字转换器产品概述 (2)2 RDC原理和主要参数指标 (4)2.1 旋转变压器 (4)2.2 RDC的原理 (6)2.3 RDC的绝对位置和速度输出 (7)3 应用中的常见问题 (8)3.1 RDC接口的相关问题 (8)3.1.1 AD2S12xx系列集成励磁信号的RDC,如何提高励磁驱动能力 (8)3.1.2 对于旋变的输出,也就是RDC的正余弦输入信号,应如何保护以确保系统精度 (9)3.2 RDC性能相关的问题 (10)3.2.1 AD2S12xx系列的串行时钟频率最高为多少 (10)3.2.2 外部时钟是如何影响跟踪速率的 (10)3.2.3 AD2S8x系列RDC的数字端口的逻辑电平是多少 (10)3.2.4 RDC产品的一些相关指标参数的来源 (10)3.3 RDC调试和应用中的相关问题 (11)3.3.1 RDC上电和控制时序方面有哪些注意点 (11)3.3.2 ADI的RDC是否适用于较低转速的应用 (12)3.3.3 如果手头没有旋变或电机,我们能不能测试或验证RDC的功能 (12)3.3.4 测量时如何降低外部噪声干扰 (12)3.3.5 使用RDC中的故障检测指示需要注意的问题 (12)3.3.6 如果旋变不是单极的,应如何应用RDC实现正确转换 (13)3.3.7 能否实现两片RDC同步输出励磁信号 (13)3.3.8 多旋变系统中,用多路器切换旋变需要注意些什么 (13)3.3.9 如果系统中已有参考激励,则应该用什么型号的RDC,AD2S12xx系列是否合适... (13)3.3.10 ADI有没有完整的伺服电机控制系统的解决方案 (14)3.3.11 如果是高电压激励信号(如100V),有什么解决方案 (14)3.3.12 AD2S8x系列RDC输出时的控制信号INHIBIT、ENABLE和BYTE SELECT应如何使用 (14)1ADI公司旋变数字转换器产品概述旋转变压器(旋变、分解器、Resolver)和自整角机(Synchro)都是将沿着轴向旋转的角度位置和(或)角速度转换成一种电信号的传感器。
两者都能够提供正比于旋转轴角度正弦值和(或)余弦值的电信号。
旋变数字转换器(RDC)或自整角机数字转换器(SDC)用于将这些信号转换成对应于旋转角度和(或)角速度的数字输出。
ADI公司的RDC和SDC系列产品为这些应用提供解决方案。
ADI公司已经发布的RDC/SDC产品表1 ADI的RDC、SDC产品列表AD2S120012 1,000 22/11 10k-20k 并/串行Yes +5 44LQFP AD2S120512 1,250 22/11 10k-20k 并/串行Yes +5 44LQFP AD2S121016 3125/1250/625/156.25 5 2k-20k 并/串行Yes +5 48LQFP AD2S4414 20 4 400-2.6k 并行No ±15 DH-32EAD2S80A16 1040/260/65/16.25 8/4/2 50-20k 并行No ±12 40DIP, 44LCCAD2S8316 1040/260/65/16.25 8 0-20k 并行No ±12 44PLCC AD2S9012 500 10.6 3k-20k 串行Yes ±5 20PLCC RDC174014 27 5.3 400-2.6k 并行No ±15 32DIP SDC174014 27 5.3 400-2.6k 并行No ±15 32DIP SDC174112 18 15.3 400-2.6k 并行No -15 32DIP SDC174212 18 8.5 400-2.6k 并行No ±15 32DIP2RDC原理和主要参数指标2.1 旋转变压器(A) 经典旋变(B) 可变磁阻旋变图1. 经典旋变与可变磁阻旋变旋变,即旋转变压器,通常配置是初级绕组位于转子上,两个次级绕组则位于定子上。
不过,可变磁阻旋变的转子上不存在绕组,如图1所示。
初级绕组和次级绕组均位于定子上,但转子的特殊设计使得次级耦合随着角位置变化而发生正弦变化。
无论何种配置,旋变输出电压(S3 − S1, S2 − S4)的计算公式均相同,如公式1所示。
S3-S1=E0sin ωt × sinθ(1)S2-S4=E0sin ωt × cosθ其中:θ为轴角。
Sin(ωt)为转子激励频率。
E0为转子激励幅度。
两个定子绕组机械错位90°(见图1)。
初级绕组采用交流基准源激励。
随后在定子次级绕组上的耦合的幅度是转子(轴)相对于定子的位置的函数。
因此,旋变产生由轴角的正弦和余弦调制的两个输出电压(S3 − S1, S2 − S4)。
旋变格式信号是指从旋变输出获得的信号,如公式1所示。
图2显示了输出格式。
图2.旋变接口电信号表示图2.2 RDC的原理ADI的RDC按照Type II跟踪闭环原理工作。
输出连续跟踪旋变的位置,而不需要外部转换和等待状态。
当旋变的位置旋转了相当于最低有效位的角度时,输出更新1 LSB。
转换器跟踪轴角θ的原理为,转换器产生输出角Φ,然后反馈Φ以与输入角θ相比较;当转换器正确跟踪输入角度时,二者之间的误差将被驱动至0。
为了测量误差,将S3 − S1乘以cosΦ,将S2 − S4乘以sinΦ,从而得到下式:E0 sin ωt × sin θcosΦ(对于S3 − S1)E0 sin ωt × cos θsinΦ(对于S2 − S4)二者的差值为:E0 sin ωt × (sin θcosΦ− cos θsin Φ) (2)利用内部产生的合成参考来解调该信号,得到下式:E0 (sin θcos Φ− cos θsin Φ) (3)公式3等效于E0sin(θ − Φ);角度误差θ − Φ的值很小时,公式3近似等于E0(θ − Φ)。
值E0 (θ − Φ)表示转子的角度误差与转换器的数字角度输出二者的差值。
一个相位敏感的解调器、一些积分器和一个补偿滤波器形成一个闭环系统,力求使误差信号归零于是,在转换器的额定精度范围内,Φ等于旋变角度θ。
之所以使用Type II跟踪环路,是因为它能跟踪恒定速度输入,而不存在固有误差,且可以抑制噪声,改善谐波失真,提高精度。
2.3 RDC的绝对位置和速度输出RDC的主要功能是读取旋变的角位置和角速度,用二进制数据表示,一般可以通过一个并行接口或者一个串行接口(两线或三线)来读取。
位置输出的单位为角分,又称弧分(Arc minute),符号为′,在不会引起混淆时,可简称作分。
“角分”二字只限用于描述角度,不能用于其他以“分”作单位的情况使用(如时间的分)。
弧分(Arc minute):l度的1/60称为1弧分。
l弧分又分为60弧秒。
1 度等于60 分,1 分等于60 秒。
以数学等式来表示即:1°(度)= 60′(角分)= 3600″(角秒)1π(弪度)= 180°= 10800′位置输出的数据格式:全0代表0度,全1代表360度;位置输出时,1LSB = 60′×360/2NPosition = Output×1LSBN为RDC分辨率,一般为10、12、14、16速度输出的单位为转/秒(rps),该速度与系统最大跟踪速率相关,也与分辨率有关。
速度输出的数据格式:一般的,最高位代表旋转的方向,其他11位数据代表转速。
速度输出时,最大满幅速率是最大跟踪速率。
如对于AD2S1200(12bit),当加载8.192MHz的外部时钟时,最大跟踪速率为+/-1,000rps(逆时针或顺时针转)。
则1LSB = 1000rps/211 = 0.488rps (11 bits @ 1,000rps 或12 bits @ +/-1,000rps)。
Velocity = Output×1LSB如果使用的外部时钟频率不同,则1LSB的的速度精度与最大速率等比例调整。
对于AD2S1210,该RDC的精度是可调的,数据寄存器为16bit的,当选择输出低精度(10,12,14bit)时,则位置寄存器相应低几位数据为零,速度寄存器的低几位则可以忽略。
以16bit时钟输入为8.192MHz为例,位置输出的表达式为360°/65536×dataout,如换算为弧分单位,则应为60′×360/65536×dataout;角速度的输出表达式为+/-125rps/32768×dataout,输出数据为有符号数(补码),MSB为符号位。
表2. AD2S1210的分辨率设置3应用中的常见问题3.1 RDC接口的相关问题3.1.1AD2S12xx系列集成励磁信号的RDC,如何提高励磁驱动能力AD2S12xx系列RDC对应产品的数据手册和评估板中的运放(评估板使用一片AD8664)和外围电路都可以使用,以提高励磁驱动能力。
这个缓冲器电路是为旋变提供更强激励的,所以主要要看您所使用的旋变需要多大的激励电压和电流。
图3. 励磁驱动电路由于旋变有着不同的励磁电压要求和一定的变比,而AD2S12xx系列RDC的励磁信号输出典型值为差分7.2Vp-p,输入信号范围为差分3.15Vp-p,所以要结合旋变的参数调整驱动器的增益。
一般情况增益都在励磁一侧的增益缓冲器处设定(即利用图3中的R1,R2),在V out处得到旋变所需的励磁电压,再根据旋变的变比,得到符合AD2S12xx输入电平要求的正余弦调制信号。
如果反馈信号不符合输入电平要求,则也可以考虑加放大器对差分信号进行调节,然而运放引入的噪声、非线性和相位失配则需要加以考虑。
建议您采用评估板推荐的运放驱动电路来驱动旋变,具体晶体管的推荐型号如下:BC846BBC856BLT1如AD2S1210的应用,已知旋变的变比为0.286,为实现3.15Vpp的正余弦输入信号幅度,励磁一侧的电压应为11Vpp:11 Vpp ×0.286 = 3.15 Vpp所以增益设定为R2/R1 = 1.53: 11Vpp / 7.2Vpp = 1.53运放同相输入端的电阻用于调整励磁信号的直流共模电平。