СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2014

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 46 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2014 Тактовый генератор Источник тока К1382НХ045 TCURR[3:0] OA[4:0] GA[4:0] REFH REFL VREF Блок опорных напряжений Сигма-дельта ФЦП 13 бит Цифровой модуль Блок накачки EEPROM EEPROM 32 × 16 Регистр Синус Блок CORDIC ЦАП 13 бит Блок коррекции положения Интерфейс OWI Интерфейс SPI/SSI Блок управления Блок подстройки смещения Регистр Косинус Блок определения превышения уровня входного сигнала POR MUX1 MUX_A EN_PGA PGA COSn COSp SINn SINp VSSR VDDR AVDD CSn CLK DO DI CFG VDD OUT VSS AVSS К1382НХ045 – микросхема преобразователя фазы квадратурного сигнала в код положения В статье описывается специализированная микросхема преобразователя фазы квадратурного сигнала с датчиков положения в код, её структура, технические характеристики и области применения. Микросхема предназначена для создания малогабаритных датчиков углового и линейного положения с использованием внешних чувствительных элементов, таких как магниторезисторы, элементы Холла, синусно-косинусные энкодеры. Георгий Прокофьев, Вениамин Стахин, Антон Обеднин (Москва) Рис. 1. Структурная схема БИС К1382НХ045 В ВЕДЕНИЕ Измерение положения объекта (линейного и углового) является весьма распространённой задачей при постро- ении сложных систем автоматическо- го управления. В настоящее время для создания элек- троники обработки сигналов с датчиков положения в ответственных примене- ниях используют отечественные микро- контроллеры либо применяют блоки обработки на дискретных компонен- тах. Наиболее оптимальным с точки зре- ния массогабаритных характеристик, потребляемоймощности и надёжности устройства в целом является использо- вание специализированной большой интегральной схемы (БИС) обработки сигналов датчиков положения. Для решения этой задачи коллекти- вом дизайн-центра ЗАО «Зеленоград- ский нанотехнологический центр» была разработана БИС преобразовате- ля фазы квадратурного сигнала в код положения – К1382НХ045. О ПИСАНИЕ БИС Микросхема предназначена для рабо- ты с внешними чувствительными эле- ментами или датчиками, формирую- щими сигнал положения в виде фазы квадратурного сигнала, такими как маг- ниторезисторы, датчики Холла, закон- ченные энкодеры с синусно-косинус- ным выходом, вращающиеся транс- форматоры. Структурная схема БИС показана на рисунке 1. Дифференциальные синусно-коси- нусные сигналы с датчика положения поступают на вход микросхемы. Далее сигналы усиливаются в программиру- емом усилителе (PGA) и поступают на сигма-дельта АЦП. Для сопряжения с широким набором внешних датчиков и чувствительных элементов микросхема имеет програм- мируемый усилитель с регулировкой коэффициента усиления в диапазоне 12–28 и напряжения смещения в диа- пазоне ±80 мВ с шагом 5 мВ. Кроме того, для подключения датчиков с большим размахом выходного сигнала предус- мотрена возможность установки коэф- фициента усиления программируемо- го усилителя – 1. После АЦП возможна дополнитель- ная коррекция напряжения смеще- ния синусного и косинусного сиг- налов по отдельности в цифровой форме. Вычисление кода положения обеспечивается встроенным CORDIC- процессором. После операции вычис- ления производятся дополнительные подстройки кода положения: смещение нулевой точки, подстройка крутизны и ограничивающих верхнего и нижнего пороговых уровней, изменение направ- ления вращения. Все пользовательские настройки сохраняются в энергонеза- висимой памяти. Микросхема обеспечивает выдачу сигнала углового положения в двух представлениях: цифровое значение кода положения, передаваемое через интерфейс SPI/SSI, и аналоговое пред- ставление кода положения, снимаемое с выхода ратиометрического цифро- аналогового преобразователя (ЦАПа).