СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №3/2015

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 44 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2015 Микросхема преобразователя угол–код для индуктивных датчиков Статья посвящена описанию микросхемы преобразователя угол–код, разрабатываемой российской компанией ЗАО «ПКК Миландр» и предназначенной для обработки сигналов индуктивных датчиков типа синусно-косинусных вращающихся трансформаторов (СКВТ) и аналогичных индуктивных датчиков угловых и линейных перемещений. Микросхема также способна обрабатывать сигналы ёмкостных датчиков, конструктивно выполненных по идеологии СКВТ. В статье приведены основные характеристики микросхемы и результаты сравнения её с зарубежными аналогами. Рабочее название проекта –микросхемы RDS-M. Владимир Ануфриев, Александр Лужбинин, Сергей Шумилин (г. Зеленоград) Канал 1 Канал 2 Сброс Выборка 2 Выборка 1 Кмп Кмп АЦП АЦП АЦП ЦАП ЦАП Постобработка углов Интерфейс пользователя OSC SPI Следящий преобразователь угол–код №1 Следящий преобразователь угол–код №2 Генератор тактовой частоты АЦП Режим [3:0] В ВЕДЕНИЕ Микросхема содержит два функцио- нально независимых канала обработки входных сигналов, два выходных кана- ла сигналов для организации питания датчиков и устройство управления, позволяющее задать конфигурацию работы ИС и режимы пост-обработки результатов измерения (см. табл. 1). Имеется встроенный генератор так- товой частоты и источник опорных напряжений (см. рис. 1). Интерфейс пользователя реализо- ван с помощью контроллера последо- вательного интерфейса SPI. На входе микросхемы установлены масштаби- рующие усилители и АЦП. Алгоритм работы преобразования угол–код реа- лизован полностью в цифровой форме на автомате следящего типа. Функцио- нальная реализация алгоритма преоб- разования угол–код описана в одной из статей журнала «Современная элек- троника» [1]. Микросхема может быть сконфигурирована для обработки сиг- налов: ● двух независимых датчиков типа СКВТ или датчиков линейных пере- мещений; ● одного 2-отсчётного датчика СКВТ; ● одного сельсина. Сигналы с СКВТ поступают на мас- штабные усилители. Микросхема мо- жет быть запрограммирована и для работы в обход этих усилителей, а поль- зователь может использовать собствен- ную схему для подключения датчиков других типов. Микросхема содержит два генерато- ра сигналов синусоидальной формы для питания СКВТ. Частоты генерато- ров можно устанавливать независимо. Для усиления мощности сигнала гене- раторов в большинстве случаев тре- буются внешние усилители. Питание СКВТ / сельсинов может осуществлять- ся как от встроенного в ИС, так и от внешнего генератора, при этом про- изводится восстановление фазы пита- ющего сигнала в приёмном тракте ИС. В контуре вычисления угла микро- схемы предусмотрена возможность компенсации дисбаланса входного квадратурного сигнала по амплиту- де и по неортогональности в преде- лах ±10% и ±5 ° , соответственно. Вви- ду специфики алгоритма обработки сигнала – астатизм второго порядка, ошибка слежения по скорости рав- на нулю [1]. Таким образом, пользова- тель может произвести настройку ИС для компенсации основных погреш- ностей подключённого датчика СКВТ и внешней схемы, что позволяет зна- чительно повысить точность преобра- зования. Выход микросхемы – текущие значе- ния угла и угловой скорости по каждо- му из каналов. Разрядность выходных данных настраивается пользователем, а их вывод может осуществляться по SPI или через эмуляцию сигналов оптиче- ского энкодера. Предусмотрено внеш- нее тактирование ИС и широкие воз- Рис. 1. Структурная схема ИС преобразователя угол-код RDS-M Таблица 1. Основные характеристики микросхемы RDS-M Технология изготовления КНИ 180 нм Напряжение питания, В 3,0…5,5 Потребляемый ток, мА Не более 30 Частота напряжения питания датчиков (опорная частота), Гц 0…30000 Максимальная скорость вращения датчиков Не более 30% опорной частоты Разрядность определения угла, бит 16 Диапазон входных напряжений, В 0…3,0 Импеданс аналоговых входов, МОм Не менее 1,0