想象一下你今天早上開車去上班：紅綠燈變綠，你馬上踩油門，車幾秒鐘反應(yīng)很快，繼續(xù)往公司開。這個過程看似簡單，但實(shí)際上，車內(nèi)已經(jīng)發(fā)生了一系列復(fù)雜的操作。讓我們一起看看。

當(dāng)你踩下踏板時，電機(jī)會通過轉(zhuǎn)軸給車輛提供必要的扭矩，然后牽引電機(jī)帶動車輛前進(jìn)。牽引電機(jī)(通常是三相同步電機(jī))由復(fù)雜的電路控制，包括多個晶體管、電機(jī)驅(qū)動器、保護(hù)和反饋控制。反饋控制信號由電機(jī)位置傳感器(見圖1)以模擬角度輸出信號的形式發(fā)送(注意，所有真實(shí)世界的信號都是模擬的)。連續(xù)的模擬信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換到數(shù)字域。理想情況下，你可以把一個連續(xù)的模擬信號分解成無限個數(shù)字步長，但在現(xiàn)實(shí)世界中，ADC的模擬信號量化是有限個步長，產(chǎn)生的誤差稱為量化誤差。這里涉及到“精度”和“分辨率”這兩個術(shù)語。

圖1:車輛電機(jī)控制系統(tǒng)的典型系統(tǒng)框圖

精密

以一個12位軸角數(shù)字轉(zhuǎn)換器(RDC)為例。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一次時，轉(zhuǎn)換器輸出212=4096個數(shù)字代碼。在電機(jī)控制中，步長通常以弧分或弧秒來定義。一次60分鐘，一次360度。所以一個圈有360次；60=21600弧分。因?yàn)橛?096個數(shù)字碼，每個分區(qū)分為=21600/4096，即5.27弧。5.27弧分對應(yīng)一個最低有效位或一個1LSB。因此，即使輸入角度(連續(xù)信號)100%準(zhǔn)確，輸出數(shù)字碼也不能在下一個碼之前移動超過1LSB(或5.27弧分)。指定該精度值時，RDC將考慮失調(diào)、增益和線性誤差。作為參考，無刷旋轉(zhuǎn)變壓器的典型精度規(guī)格為10弧分。整個分析裝置系統(tǒng)的典型誤差，加上傳感器和轉(zhuǎn)換誤差，大約是15.273弧分(分析傳感器是10弧分，而我的例子是5.273弧分)。這些數(shù)字將幫助我們?yōu)橄到y(tǒng)選擇合適的傳感器解決方案。

分解率

那么，分辨率是多少？“12位”分辨率是指360度旋轉(zhuǎn)時的212種不同輸出代碼。實(shí)際分辨率只是RDC輸出端的可用位數(shù)；請注意，并非所有位都是無噪聲的。有效分辨率是指考慮信號噪聲的模數(shù)轉(zhuǎn)換中真正的“有用”位。這些是有效數(shù)字(ENOB)。ENOB經(jīng)常與產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊中描述的分辨率混淆。

1 LSB是什么意思？

到目前為止，我們已經(jīng)討論了精度和分辨率的定義?，F(xiàn)在，讓我們將這些知識應(yīng)用到一個精度和分辨率通常以LSB為單位的系統(tǒng)中。想知道LSB在系統(tǒng)環(huán)境中的含義嗎？先來看看電機(jī)控制領(lǐng)域1 LSB相對弧分和弧度的換算值。以12位和10位為例：

在12位中，1個LSB等于：

1LSB=360 212=0.087度=5.27弧分=2.64弧分=0.04395度

同樣，在10位中，1 LSB等于：

1LSB=360 210=0.351度=21.09弧分=10.54弧分=0.1757度

結(jié)論

了解汽車運(yùn)營背后的深層原理不是很有意思嗎？精度和分辨率是根據(jù)您的規(guī)格選擇合適的傳感解決方案的基礎(chǔ)。當(dāng)精度優(yōu)于分辨率時，轉(zhuǎn)換器的傳遞函數(shù)可以通過分辨率位數(shù)來精確控制。

請?jiān)谙旅姘l(fā)表評論或訪問德州儀器在線社區(qū)汽車論壇，與大家討論旋轉(zhuǎn)位置感應(yīng)。

其他信息

閱讀模擬應(yīng)用期刊文章《電動汽車軸角數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)》。

要了解更多有關(guān)工業(yè)應(yīng)用中旋變檢測的信息，請閱讀白皮書《工業(yè)旋變檢測應(yīng)用的電氣設(shè)計(jì)考慮》。

在這篇EDN文章系列的第一部分和第二部分中，了解更多關(guān)于電動汽車設(shè)計(jì)的信息。

借助TI設(shè)計(jì)-汽車用旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器參考設(shè)計(jì)(TIDA-00796)，基于旋變的旋轉(zhuǎn)位置檢測設(shè)計(jì)得以快速啟動。

下載這些應(yīng)用指南：

“PGA411-Q1印刷電路板設(shè)計(jì)指南”。

PGA411-Q1故障排除指南。

“PGA411-Q1軟件開發(fā)人員指南”。

“PGA411-Q1使用任何主系統(tǒng)逐步初始化”。