alan000345

  • 2019-01-14
  • 发表了主题帖: 高性能全集成S A R型 ADC

    作者: TI 工程师 Sunny Qin由于拥有较高的分辨率和采样率,SAR型ADC一直被众多工业和汽车客户所亲睐。但是SAR型ADC由于其特殊的特性,所以对外围电路也相应的提出很多“特殊需求”。首先就是抗混叠电路的需求。例如当电路中的SAR型ADC采样率为fs时,根据香浓采样定律,输入信号的频率需要小于fs/2,频率超过fs/2的信号将会通过混叠效应“混入”有用信号频带中,并且无法区分。因此,为了避免混叠的问题,绝大部分SAR型ADC电路需要在前端设计专用的多阶有源滤波器,滤掉频率超过fs/2的信号。(注:Σ-Δ型ADC理论上也需要抗混叠滤波器,但是由于其过采样特性及内部数字滤波器的带外衰减特性,其对抗混叠滤波器的设计要求要低很多,多数情况下一阶RC电路能够满足抗混叠需求。)其次是模拟输入与基准输入的驱动问题。不同于大学课本上讲到的,现在市面上流行的大部分SAR型ADC不再是通过分压电阻网络来实现电压的逐次逼近,由于CMOS工艺的普及,取而代之的是通过内部电容网络实现电荷的逐次逼近,这样无论是ADC的信号输入端还是基准输入端,都是通过一个电容采样,这个电容一般为几个皮法到几十个皮法。这样带来的两个新的问题就是:1,我们能否在采样的短暂时间内将这个电容完全充满;2,这个电容在采样瞬间是否会把我们信号瞬态拉低。(具体的SAR ADC驱动设计请参考SLAA571A:Design Challenges and Improvement Techniques for SAR ADC Driver Circuit)。糟糕的驱动设计会导致无论是输入信号,还是基准信号都会被瞬态拉低,并且造成采样误差,如下图所示:http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-13/5852.11.png所以标准的SAR型ADC驱动电路需要基准及驱动电路,抗混叠滤波器,输入驱动电路等三个部分,其电路结构如下:http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-13/0804.2019_2D00_01_2D00_09_5F00_200514.png除了上述的两个关键问题以外,SAR型ADC采样电路往往还需要配备电压基准,模拟开关,输入放大及直流偏置电路(交流信号无法直接被单电源ADC采样)等,复杂的系统设计往往会另工程师们望而却步。针对于这一问题,现TI开发出一系列全集成式SAR型ADC, 其集成了高阻抗输入可编程放大器,抗混叠滤波器,ADC驱动电路,模拟开关以及高精密电压基准等,并且能在单电源供电环境下提供±10V/ ±5V/ ±2.5V等可编程输入范围。高集成度的设计使得这种ADC更像一块电压采集器,大大简化采样电路的设计,同时TI提供极具竞争力的价格,以便众多工业客户选用。其结构框图如下:http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-13/7245.2019_2D00_01_2D00_09_5F00_200531.png                                                    非同步型全集成ADC                                                                                  同步型全集成ADC这种全集成型的ADC大大简化了电路设计,同时优化了成本。针对于这一类全集成型ADC,TI提供多种型号,涵盖不同分辨率,不同通道,同步/非同步等多种器件。下面表格中罗列了全系列高集成度SAR型ADC,以及相应的资料及参考设计TI-Design,欢迎各位工程师点击查看。产品类型料号说明小批量1K参考价格TI-Design单通道ADS8661/5可编程双极输入12/14/16/18 位1MSPS单电源$2.00 / $ 1.50TIDA-00764TIDA-01333TIDA-00106ADS8671/5$ 2.85 / $ 2.15ADS8681/5/9$ 4.08 / $ 3.10 / $ 2.40ADS8691/5/9$ 5.30 / $ 4.60 / $ 3.20非同步ADS8664/8双极输入12位250kSPS   4 /8 通道 单电源$ 3.22 / $ 4.57TIDA-01214TIDEP0033TIDA-00493TIDA-00170TIDA-00164TIDA-00307TIPD167TIPD166TIDA-00310TIPD167ADS8674/8双极输入14/16/18 位500kSPS4 /8 通道单电源$ 4.86 / $ 6.86ADS8684/8$ 5.90 / $ 10.35ADS8684A/8A$ 7.32 / $ 10.45ADS8694/8$ 9.55 / $ 13.30同步ADS8578S双极性输入14 位200kSPS       8 通道单电源$ 10.50TIDA-00834ADS8584S/6S/8S双极性输入16 位330/250/200kSPS4 /6/ 8 通道单电源$ 8.00/$ 10.00/$ 13.00 注:TI绝大部分器件都会有参考设计,我们叫做TI-Design,每一份TI-Design中都包括参考手册, 原理图,PCB,软件代码,测试结果,以及BOM表,用户可以在TI官网免费下载。

  • 发表了主题帖: AM5708平台移植ubuntu系统和docker容器

    本帖最后由 alan000345 于 2019-1-14 08:27 编辑 作者: TI 工程师 Denny Yang AM5708是目前TI量产的最新一代ARM+DSP构架SOC,具有高性能低功耗高扩展性等特点。AM5708详细介绍可以参考此链接: http://www.ti.com/product/am5708 Docker是目前非常流行的轻量级容器工具。关于docker可以参考如下链接:https://e2echina.ti.com/blogs_/b ... m335x-ubuntu-docker 本文介绍如何在AM5708 EVM板子上移植ubuntu系统并把docker跑起来。下面这个链接是本文用到的AM5708的硬件资料: http://www.spectrumdigital.com/d ... evmx777bg-01-00-00/ 实施步骤: 一, AM5708 EVM安装ubuntu。(本文的操作主机是一台ubuntu 1604的PC机。) 1,首先下载最新的SDK,并安装。 http://software-dl.ti.com/proces ... test/index_FDS.html插入SD卡,进入sdk/bin目录执行。 http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-22/2019_2D00_01_2D00_09_5F00_141313.png 根据提示选择分区,选择prebuild的文件系统,最终得到一张安装好LINUX SDK的SD卡。2,修改SDK/rules.makehttp://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-22/2019_2D00_01_2D00_09_5F00_141342.png3,修改sdk/makefile添加dra7-evm.dtb dra72-evm.dtb dra72-evm-revc.dtb dra71-evm.dtb dra76-evm.dtb dra71-lcard.dtb的支持。http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-22/33.png4,修改 sdk/ti-processor-sdk-linux-am57xx-evm-05.00.00.15/board-support/linux-4.14.40+gitAUTOINC+4796173fc5-g4796173fc5/arch/arm/configs/ti_sdk_dra7x_release_defconfig 在文件尾添加: CONFIG_NETFILTER_XT_MATCH_CONNTRACK=m CONFIG_NF_CT_NETLINK=m CONFIG_NAMESPACES=y CONFIG_CPUSETS=y CONFIG_VETH=m CONFIG_IP_VS=m CONFIG_NETFILTER_XT_MATCH_ADDRTYPE=m CONFIG_NETFILTER_XT_MATCH_IPVS=m CONFIG_DEVPTS_MULTIPLE_INSTANCES=y5,开始编译注意ubuntu需要安装lzop软件包才能成功编译uboot。http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-22/2019_2D00_01_2D00_09_5F00_141415.png 6,下载ubuntu文件系统https://elinux.org/BeagleBoardUbuntu 操作步骤如下,首先http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-22/2019_2D00_01_2D00_09_5F00_141428.png 然后验证http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-22/2019_2D00_01_2D00_09_5F00_141726.png 解压 http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-22/2019_2D00_01_2D00_09_5F00_141755.png 7,安装ubuntu系统插入步骤1制作的SD卡到LINUX机器,ls /dev/sd*, 发现新插入的sd卡是/dev/sdchttp://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-22/2019_2D00_01_2D00_09_5F00_141838.png 接下来安装kernel和文件系统http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-22/2019_2D00_01_2D00_09_5F00_142118.png 拔下SD卡并插入板子。启动如下:http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-22/8623.aa.png启动成功,用户名ubuntu密码temppwd。二,安装运行docker如果电脑需要通过代理才能访问外网,apt-get需要代理服务器支持sudo apt-get -o Acquire::http::proxy="http://wwwgate.ti.com:80/" updatesudo apt-get -o Acquire::http::proxy="http://wwwgate.ti.com:80/" install docker.io配置docker代理在EVM板子上,sudo vi /etc/systemd/system/docker.service.d/http-proxy.conf添加如下http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-22/1780.bb.png然后输入命令,重启dockersudo systemctl daemon-reloadsudo systemctl restart dockersystemctl show --property=Environment docker至此docker代理配置完毕。三,测试docker先跑个hello-world, docker先检查本地有没有hello-world,如果没有就到服务器上下载。http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-22/6560.cc.png再跑个ubuntu bash,可以看到控制终端切换掉了。http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-22/8535.dd.png同时跑一个centos,一个ubuntu,1个nginx server,总共3个container:http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-22/0333.ee.pngDocker是一个很轻量级的应用,docker container占有系统资源很少,3个container再加上后台的服务,加在一起CPU占有率<2%。注:AM5708跑1GHZ主频。http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-22/2308.ff.png

  • 2019-01-11
  • 回复了主题帖: 电源适配器室内使用符号要求和图片

    :pleased:你分享的都是精华啊。太有用啦,收下了。

  • 回复了主题帖: 【TI首届低功耗设计大赛】基于MSP430FR5969的可穿戴动态心电监测仪的设计(完整篇)

    :victory:真心不错的资料啊。

  • 回复了主题帖: TMS320VC5502EMIF外接flash配置问题

    alasijia 发表于 2019-1-10 17:46 已经解决了,我查阅了资料。5502外接flash实际上就是用CE1,我烧写问题是因为内容校准时一次性读取内容太多 ...
    :victory:谢谢,分享原因,跟你一起涨知识啦。

  • 回复了主题帖: 【TI首届低功耗设计大赛】基于MSP430FR5969的可穿戴动态心电监测仪的设计(完整篇)

    :loveliness:真的好厉害的资料。太厉害啦。做项目的参考价值好大啊。

  • 发表了主题帖: TL431反馈回路的分析和设计

    TL431(如图一)是最常用的三端可调电流基准源之一,热稳定性能好,性价比高,被广泛应用于运放电路,比较器电路,ADC基准源,可调压电源,开关电源等。在隔离开关电源电路中尤为常见,TL431常被用做运放配合线性光耦来完成电压环的补偿。如图二所示(图中L是为了降低输出电压纹波加的小电感)。http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/600x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-00-65/2019_2D00_01_2D00_09_5F00_150834.png 图一http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-00-65/2019_2D00_01_2D00_09_5F00_150853.png图二简要介绍反激电源闭环反馈回路原理:线性光耦只适合传输低频信号且在传输过程中会产生较大的传输误差,为了消除光耦的传输误差将TL431设计的误差放大器放在光耦输入侧。一旦输出电压偏高,TL431的reference pin 电压升高,相当于运放反向输入端的电压上升,TL431阴极相当于运放的输出端,其电压会有所下降,流过线性光耦二极管的电流变大,线性光耦三极管电流同时变大,RFB电压降变大,Vref电压不变,所以comp电压变小,UC3843内部比较器反向输入端电压减小,占空比变小,输出电压下降,从而实现整个反馈电压的调节。其中,R3用来设置通过线性光耦二极管的电流,R5用来增加流过TL431的电流,R1、R2为输出电压采样电阻,R4、C1、C2组成输出电压补偿器。此处线性光耦以PC817为例,参照PC817的数据手册,CTR=120%, If<5mA时,光耦的输出特性较平缓,就会导致传递函数增益太大,不过按照图中这种接法,Vce电压是由RFB分压得到的,即使If<5mA也没问题,不过一般设计If为10mA左右。另TL431要求IKA>1mA,由于这里If已经设定为10mA,所以此处忽略R5。另一种常见的接法是comp不接上拉电阻,直接接到芯片内部运放输出,利用运放输出电流过大时,输出电压下降的特性来实现闭环调节。如果变换器稳态占空比较大,Ic电流较小,当Ic<5mA时,Ic就会对Ib的变化很敏感,可能会出现不稳定的情况,因此这种接法仅适用于稳态占空比较小的场合。TL431和UC384X是开关电源应用中反激电路的常见组合,目前很多低压应用也开始使用boost控制器搭建反激电路,如LM5022,LM3481等等。目前TI也有一些新的TL431产品,如TL431A, TL431B, ATL431等等,相对传统TL431,有更好的精度。设计电路中可以使用本文的原理选取TL431周边参数来实现电压闭环。

  • 发表了主题帖: 电机转子位置检测

    作者: TI 工程师 戴观祖 Garrick Dai 电机转子位置检测一般来说有两大用途— 一是系统整体需要电机转子位置信息来实现精确的位置环控制,比如伺服、数控机床或机器人等,另一是电机控制本身需要,比如对于无刷直流电机就必须检测转子的位置,以便对定子电流进行换向,才能使转子连续向一个方向转动以及达到最佳效率。当然也可用于计算电机的实际/物理转速。转子位置检测精度和可靠性对于系统的位置环亦或电机控制来说至关重要,本文依次按照成本和性能总结5大较为主流的方案,重点介绍工业广泛应用的编码器,并做个各方案的比较,以便读者能根据本身系统要求、成本(传感器本体加控制电路)、性能、设计难点以及可靠性等来选择合适的方案。1  旋转电位器电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件,如图一。传统的电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时,在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值。把电机转子与旋转电位器的转轴相连即可完成简单的电机转子位置检测方案。http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-24/2019_2D00_01_2D00_07_5F00_141523.png图一 电位器电阻由于会在温度变化较大时阻值也会发生较大变化,所以一般选用图一右边这种电阻分压的方式,采用此方式,电位器的绝对阻值不会影响到输出电压。作为一种成本最低、最简单的方案,有一些参数应该特别关注:(1)寿命,常见的电位器寿命在100W次-500W次不等,个别型号可能会更低,作为位置检测使用不可避免的有需要大量运动的场合,所以寿命是一个比较重要的因素。(2)线性度,这个直接决定了该方案的检测精度。考虑到电位器本身特点和较差线性度,一般用于成本敏感、转速较慢以及对位置精度要求不高的应用场合,比如低成本的舵机等。2  Hall sensor 霍尔传感器霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器,霍尔电压随有效磁场强度的变化而变化,磁场越强,电压越高,磁场越弱,电压越低。霍尔传感器一般分2大类,一是开关型或锁存型霍尔,根据门限来判定是N极或S极,输出逻辑电平。另一是线性模拟输出霍尔,根据有效的磁场强度按比例线性地输出电压。图二左就是一个典型的锁存型霍尔的电机转子位置检测方式,在一对极中按照每电角度120度共放置3个霍尔传感器。当电机旋转360度电角度时,有6组Hall #1~3组合对应唯一的位置信息,如图二右所示。http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-24/2019_2D00_01_2D00_07_5F00_141907.png图二:锁存型霍尔及电机转子检测方式 根据电机转子磁铁N&S极对数(N),电角度所对应的机械角度则为(电角度/N),而此时霍尔传感器所代表的分辨率为60电角度,也就是60/N(机械角度)。图二例子中N=2,则分辨率为30度(机械角度)。可以看到该电机位置反馈的分辨率较差,对于电机控制算法(如梯形波算法)够用,但对于需要精确电机位置反馈的应用就不行了。于是出现了另一种线形霍尔传感器或者霍尔角度传感器,比如TI的DRV5055。可以看到,DRV5055输出电压不再是简单逻辑电平高和低,而是与(垂直方向)有效磁场强度成线性关系的线性输出电压,如图三。http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-24/2019_2D00_01_2D00_07_5F00_141919.png图三:线性模拟输出霍尔传感器图四展示一个实际应用例子,两对极转子磁铁,贴近平面水平放置两对霍尔传感器A和/A、B和/B固定于PCB上,A与B相差90度相位。A、B霍尔传感器检测垂直平面Z轴的磁场强度(磁通量),而差分对的设计可以互相减掉磁通量的共模部分。当转子旋转时,A、B霍尔传感器的差分电压则线性比例与垂直平面(Z)的磁通量变化,A与B相差90度相位,也就得到了正/余玄电压输出。http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-24/2019_2D00_01_2D00_07_5F00_141930.png 图四:线性霍尔传感器应用 该输出电压经过buffer及ADC采样后就能得到精确的电机转子位置信息。相比于锁存型霍尔,线性模拟输出霍尔的位置检测精度大幅增加,分辨率取决于霍尔DRV5055本身线性度以及ADC的采样位数,但考虑到霍尔本身的误差,特别是在温度变化的情况下,以及容易受磁场干扰,所以霍尔传感器的位置检测方式主要用于电机控制算法里(需要较为精确位置信息来计算控制换相角度)以及普通位置精度的场合。当然,霍尔传感器方式的位置检测是相对于初始位置的相对位置。3  Resolver 旋转变压器旋转变压器简称旋变,是输出电压与转子转角成一定函数关系的特殊结构电机,其一、二次侧绕组分别放在定、转子上,一次侧绕组与二次侧绕组之间的电磁耦合程度与转子的转角相关,相当于一个可以转动的变压器,可见旋转变压器是将角度信号转换成与其正余玄函数关系的电压信号。如下图五所示,在旋变定子输入激励,如5~20KHz,4~7Vrms(150mA)的正玄电压,在输出侧得到频率相同的但电压调制过的 正余玄电压信号。http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-24/2019_2D00_01_2D00_07_5F00_141945.png图五:旋转变压器通过检测正余玄输出的调制电压的幅值,可以对应相应的转子角度信息,并且该角度是相对于定子的绝对位置。因为旋变本身不含电子器件和电路,所以较适合用于工作环境恶劣的地方。用于旋变的控制驱动电路主要有2块组成,一是激励信号的产生输入,二是正余选模拟输出的解调出角度数字(或模拟)信号。TI PGA411就是业界首款全集成的旋变模拟前端,无须外围任何模拟器件,直接输出给MCU读取位置信息,极大地提高系统集成度和增加了系统的可靠性和精度,如下图六。http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-24/2019_2D00_01_2D00_07_5F00_142025.png图六:全集成旋变模拟前端PGA411可以看到旋变的精度主要取决于旋变本身的机械结构/线圈绕组、输入激励信号的稳定以及输出正余玄调制电压信号的解调精度等,相比于霍尔传感器精度有大幅提升,能达到大约0.1度左右,对于工作环境恶劣并且位置要求较高的应用非常合适,但对于需要更高位置要求的应用仍有不小差距。这时,我们就需要重点介绍另一种位置传感器--编码器。4  Encoder 编码器电机编码器(encoder)是把角位移或直线位移转换成电信号,前者称为码盘,后者称为码尺。按照工作原理 编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将角位移转换成周期性的电信号,再把这个电信号转变成计数脉冲,用脉冲的个数表示位移的大小。而绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码,因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关,而与测量的中间过程无关。http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-24/2019_2D00_01_2D00_07_5F00_142052.png图七:实心/空心轴旋转角度编码器、无轴承旋转角度编码器、绝对式编码器、线性位置编码器 目前市面常见主要有图七所示的各编码器—实心轴或空心轴旋转角度编码器:绝对或增量式角度反馈,工作原理一般是检测光强度、磁场或电感量等,直径在24~85毫米;无轴承旋转角度编码器:适用于较大的电机轴,可达3米直径,绝对或增量式角度反馈,工作原理一般是检测光强度或磁场等。绝对式编码器:绝对式角度反馈,工作原理一般是检测光强度或磁场等;线性位置编码器:绝对或增量式位置线形反馈,工作原理一般是检测光强度、磁场或电感量等,最长可达4米或以上;下图八是三种基本的基于光强度、磁场强度或电感量的检测方式。http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-24/2019_2D00_01_2D00_09_5F00_122918.png图八:编码器检测方式基本原理都是把电机转子的位置信息转换为可测量的电信号。下面以最常见的光编码器图九来详细说明, http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-24/2019_2D00_01_2D00_09_5F00_122929.png图九:编码器检测方式光源LED置于左边,中间隔着旋转盘(与电机转子相连),旋转盘上刻有光栅(遮挡或透过),一圈代表一个track,右边放置单个光电二极管(以下简称光电管)测量光强度转换为电流,通过TIA运放输出电压信号,外部处理器/ADC来读取电压判定相对的位置信息。这种检测方式对LED光源的光强度/幅度的稳定性较为敏感,若发生任何变化,将直接导致输出电压不同从而造成位置信息判断的误差。为此一般会引入2个或以上的光电管阵列,每个光电管对应旋转盘上的一条track,这样在每条track上设计不同的光栅来得到需要的电信号。如下图十所示例,双通道track光栅按照差分设计,这样两个光电管的输出刚好就是差分信号,通过磁滞比较器得到电脉冲数字信号输出。这种差分方法能够消除LED光源的光强度/幅度的变化(如老化等)共模部分给测量误差带来的影响。http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-24/2019_2D00_01_2D00_09_5F00_123004.png图十:编码器检测方式 4.1     增量式编码器顾名思义,增量式是指基于初始位置的位置增量信息。如下图十一例子,单个track放置2个相位差90度电角度的光电管A和B。http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-24/2019_2D00_01_2D00_09_5F00_123019.png图十一:增量式编码器检测方式光栅上的每1线(如图中所示)即为一个电角度360度,设计成打开180度闭合180度,每个电角度代表的机械角度为360/N(本例子N=12),所以A/B的输出信号频率为N*rpm/60。分辨率为90度电角度,也就是角度分辨率(机械度)=360/(4*N)。4*N换算成分辨率的位数(bit)就是lg2(4*N)。• 分辨率[机械角度] = 360 / (4*N)• 分辨率[位]   = lg2(4*N)• 最大输出信号频率[Hz]: N * rpm/60 为了进一步提高位置精度,可以把码盘上的光栅设计成光强度/幅度呈正玄连续分布的,如下图十二所示,简称正余玄编码盘。http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-24/2019_2D00_01_2D00_09_5F00_123035.png图十二:正余玄编码盘此时A、B输出相位差90度的正玄波,该输出通过比较器可得到上例图十一的数字脉冲输出,同时该输出也可同步通过另一信号链路高速ADC采样,经过处理器读取运算后进一步得到更精细的位置信息。简单理解为,比较器输出脉冲为粗略位置,ADC采样运算后所得为每个粗略位置中间的精细位置,如下图十三的原理框图描述,该方法也称为插值法Interpolation。 http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-24/2019_2D00_01_2D00_09_5F00_123059.png图十二:插值法原理 这时,A/B的输出信号频率仍然为N*rpm/60,但是角度分辨率(度)变为360/(4 *N)/ 2^(ADC[bit]-1),(正/余玄波ADC采样,实际位数ADC bit-1)。分辨率用位数(bit)表达则是lg2(4*N)+ADC[bit]-1。• 分辨率 [机械角度] = 360 / ((4 x N x 2^(ADC[bit]-1))• 分辨率 [位]   = lg2(4 x N) + ADC[bit]-1• 最大输出信号频率 [Hz]: N * rpm/60 增量式编码器没有绝对位置信息,只有上电后的相对于初始位置的增量信息,适用于电机转速测量等应用,比如传送带上只需要计算各电机相对转速来保持恒定转速运转。 当然对另一应用来说,比如多轴的机器人手臂,由多个电机组成的多传系统,上电后或者掉电后重新上电各电机都必须知道绝对的转子位置信息,来保证无论何时的手臂动作/位置的精确控制。因为掉电后电机是可以被外力转动的,所以不能依赖于掉电前的位置信息。这时能获得绝对位置信息的绝对式编码器就显的尤为重要了。http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-24/2019_2D00_01_2D00_09_5F00_123114.png图十三:机器人手臂的多轴系统4.2     绝对式编码器最为简单的方法就是在增量式编码器基础上增加一个额外的track-- Index(零点或初始位)传感器,如下图十四。http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-24/2019_2D00_01_2D00_09_5F00_123127.png图十四:带Index的绝对编码器当电机机械旋转一周时至少出现一个Index反馈用来标记绝对的起始位,之后后续的增量位置信息可以建立在该起始位基础上,从此得到的位置信息都是绝对位置。但是该方法有几个不足之处—首先编码器上电时刻是没有绝对位置的,需要Index传感器至多旋转一个周期出现来标记,其次当系统掉电再上电时绝对位置信息也消失,下次重新上电也必须旋转到Index出现来标记绝对位置。 数字码盘为了解决以上不足,人们设计出数字码盘,如下图十五示例-- 4bit二进制码盘,有4个track,对应4个传感器读取头。最外圈track即B0位,设计成类似增量式编码器的8线,依次往里B1位为4线、B2位为2线,B3位为1线。http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-24/2019_2D00_01_2D00_09_5F00_123157.png图十五:4bit 二进制码盘可以看到,该4bit二进制所对应的16个数值,每个都代表绝对的、唯一的位置,位数分辨率就是本身T(bit),角度分辨率(度)=360/(2^T),T为track数,即bit数。输出信号最大频率,也就是最外圈track的B0频率,为2^(T-1) x rpm/60。 • 分辨率[机械角度] = 360 / (2^T)• 分辨率[位]   = T• 最大输出信号频率[Hz]: 2^(T-1) * rpm/60 可以做个对比,该4bit二进制码盘最大等效于增量式编码器8线。但绝对式编码器的数字码盘的每个电角度(即图中1线)里分辨率是180度,也就是1LSB(如图中所示),而增量式编码器里每电角度里分辨率是90度,所以相比增量式编码器,绝对编码器的数字码盘分辨率减少一位为4bit(8线增量式编码器分辨率为5bit),而最大信号频率则相同。 当然,实际的绝对编码器产品中也可同时采用上图十二和图十五两种光栅,在绝对位置二进制码盘的基础上,再增加正余玄的插值法Interpolation,进一步提升分辨率,如下图十六就是一个实际例子—http://e2echina.ti.com/resized-image/__size/1230x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-24/2019_2D00_01_2D00_09_5F00_123214.png图十六:二进制码盘结合正余玄插值这时该码盘的二进制分辨率是13bit,在每个line内增加了正余玄插值,所以总分辨率由两部分相加—13bit的绝对式二进制再加上(ADC的bit数-1),此例总分辨率是18bit。对于电机一圈360度机械角度来说,该绝对编码器的分辨率可以达到360/2^18=~0.00137度。 一般来说,增加二进制码盘的难度和成本相对较低,而在每line内设计精密的正余玄光栅并采用高速高精度ADC采样则难度和成本较高,所以二进制码盘的bit数会远大于ADC的bit数。 5    各电机转子位置检测对比结合上述的各种电机转子位置检测方式并作个横向对比,比较如下表— 类型电位器线性霍尔传感器旋转变压器增量式编码器绝对式编码器绝对位置/角度是否是否 (增加Index信号后可以是,但须上电旋转一周期后)是角度精度(平均)差一般中等(约0.1度)高(数字)到非常高 (加入正余玄插值)高到非常高(最高可达 1弧度每秒或 0.00027 度)延时非常低一般(>10us)一般(>10us)非常低(<1us)低((10us,取决于位数和接口)供电无3.3V-5V无,只需激励信号5V, 10-30V, typ. <250mA3.6V-14V, 5V, 10-30V and vendor specific, battery backup工作温度可大于150度可达125度可大于150度可达100度可达100度内部是否电路没有有简单电路没有有一般复杂电路有较复杂电路设计难点使用寿命、精度精度,抗干扰和机械结构等模拟电路设计, 精尺寸、温度、模拟电路设计、功耗、EMC和机械结构等尺寸、温度、模拟电路设计、功耗、EMC和接口协议等方案成本非常低低低到中中高到非常高传感器接口可变电阻模拟电压模拟:Sin/Cos(4V-7Vrms, 4-20kHz)数字或模拟- 数字: 3.3V/5V TTL, 10-30V HTL or RS422, 最大可达10MHz- 模拟: Sin/Cos 1Vpp, 最大可达500kHz数字或混合 (数字+模拟)- RS485/RS422 半/全双工:Tamagawa, EnDat2.2, …BiSS-C, BiSS-Line, OCS, SSI ,Fieldbus: PROFIBUS, Modbus-RTU- CAN: CanOpen, DeviceNET- 10/100MB Ethernet- Industrial Ethernet, EtherCAT, Ethernet IP,…- Hybrid: EnDat2.1 or HIPERFACE所需关键模拟器件ADC: ADS704xHall: DRV5055,ADC:ADS704x,AFE: PGA411 AMP: THS4531A         THS4567*         OPA836         OPAx320ADC: ADSxx54           ADS9224/34*         ADS7056           ADC36xx*CMP: TLV320x         TLV70x1AMP: THS4531A         THS4567*         OPA836         OPAx320ADC: ADSxx54           ADS9224/34*         ADS7056           ADC36xx*CMP: TLV320x         TLV70x1应用场合低成本舵机等消费类电机、舵机等机器人及工作环境恶劣场合变频器、伺服驱动、数控机床等伺服驱动、数控机床、机器人等                                                                表一:各检测方案对比

  • 回复了主题帖: 特斯拉电池的特殊之处在哪里?

    特斯拉的电池用的18650圆柱电池。其他车厂用的都是软包电池或者方形电池的。特斯拉产品做得确实特别好。

  • 回复了主题帖: 纯电动汽车中的搭铁详细介绍

    dwwzl 发表于 2019-1-10 20:05 记得搭铁最初的目的是为了消除静电积累吧,让汽车上的所有接触点有一个共同的零电平位,防止出现静电在某些 ...
    是的,不过最主要的还是跟开发板似的,共地。如果不共地,就是不抗干扰的,我们试过将显示屏负极悬空不共地,结果显示屏显示出现很多道道、

  • 2019-01-10
  • 回复了主题帖: 电压信号放大及波形转换

    这个图方波、三角波和正弦波的转换全有了,参考一下吧。

  • 回复了主题帖: 2018年跟上新知识:快充和无线充电、蓝牙和智能家居和GaN

    m19924568701 发表于 2019-1-9 11:30 您好!我们是创域兴泰科技有限公司 在国内专业级半导体目录分销商中也是首屈一指的,长期致力 ...
    :loveliness:你这里东西好全啊。

  • 回复了主题帖: 电压信号放大及波形转换

    :pleased:这么多方法,肯定解决的啦。

  • 回复了主题帖: 电容触摸按键在电梯行业的创新应用

    现在电梯安全确实很重要的,按键确实很让人头疼的,万一出了问题就是大事情啊,触摸屏好,可是也担心会不可靠啊。

  • 回复了主题帖: 基于DSP_C54X窄带中频抽样的理论与实现

    真心不错的资料,真的很有用的。

  • 回复了主题帖: 空气质量检测器和烟雾探测器的新技术

    :pleased:好资料,谢谢分享啊。

  • 回复了主题帖: 无线低功耗中断问题:MSP430进入低功耗LMP3模式后,IO口模拟通讯的无线模块无法接...

    :victory:这么多高手给了意见,应该解决了吧。

  • 回复了主题帖: TMS320F28335 串口 SCI

    不错啊,喜欢,好东西啊。

  • 回复了主题帖: 分析温度传感器采样电路

    童心老叟 发表于 2019-1-9 18:18 谢谢回复! 您是不是版主啊?! 您今天的帖子内容含金量较高,我明天再好好消化,今天有点累。 您不介 ...
    我不是版主啊,我仔细看了看,你说的对,确实是双积分电路,但是不明白为啥这个双积分电路用在了中间,这个电路感觉跟其他电路很不同啊。 楼主加油啊,姜子牙八十才为相,助周王定的天下的,所以你不要在乎年龄啊,加油啊,有了问题就多来论坛讨论,一起进步啊。

  • 回复了主题帖: 纯电动汽车中的搭铁详细介绍

    285448182 发表于 2019-1-9 22:43 我有一个疑问,电动汽车上高压直流系统,如果直流正极对车身短路,而车身又是与低压12或24伏电池负极相连, ...
    不明白你怎么想的,你用正极去接车身。人家还都怕高压直流系统漏电的,都做漏电保护呢,真短路肯定整个车体都带电呗,谁碰车,谁牺牲啦。

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