基于au6802n1的旋转变压器信号接口电路设计

本设计选取au6802n1工作在脉冲输出模式和spi通信模式，数据分辨率为12位，极对数设定为1，励磁频率为10k，控制模式为正常模式，测试位不使能。其电路图如图3所示，图中所有电阻值均为33ω。

图3 控制位设定电路图

外围主电路设计

为了给旋转变压器的励磁绕组提供满足要求的高品质正弦波励磁信号，同时使所接收到的旋转变压器正/余弦信号能够满足芯片对输入信号幅值与相位的要求，需要加入额外的信号处理电路。

au6802n1外围主电路包括激励调理电路、反馈滤波调理电路和dsp接口电路。电路图如图4所示。

图4 au6802n1外围主电路电路图

激励调理电路设计

激励调理电路设计激励信号调理电路是用来给旋转变压器提供激励输入信号。au6802n1芯片的rso/com输出的激励信号是基于2.5v且vp-p=2v的31级内插正弦波(vrso=1.5v～3.5v的正弦波电压)，输出功率太小，是不能直接驱动旋转变压器励磁绕组的。因此需要设计激励调理电路，完成激励信号放大的任务。

激励调理电路的拓扑分为双电源和单电源供电两种，本文选取双电源booster功率放大电路，可节省器件开销。电路基本工作原理为rso/com输出经过隔直电容ci后，取到有效的交流信号，再经过后级的运放和npn、pnp三极管互补推挽电路进行功率放大，最终得到正弦度较好的激磁电压信号。为了保证系统的稳定性，加入cf来补偿相位。输出励磁信号的幅值可通过调节rext来实现。参数设计通常满足以下原则：rex≤zro/10ω(zro为旋变输入阻抗，见表1)，rf≥50kω，ri×ci>500μs，rf×cf<5μs。本设计方案参数选取分别为：运放选用tl082c，±v为±15v，c0=470pf，ri=22k，ci=0.01uf，rf=100k，cf=100pf，r1=r2=3.3k，r3=r4=4.7ω，rext=10ω。

图5 au6802n1接口电路板

反馈滤波调理电路设计

旋转变压器输出的正余弦信号是不能直接送给rdc的，里面可能含有许多干扰信号，必须经过调理滤波，满足要求之后，才能送给rdc。反馈调理滤波电路有4个功能：设定输入增益、抑制共模干扰、过滤外界噪音干扰、检测s1-s4断线故障。

输入增益的选取原则为：根据旋变信号(s1-s4)电压级别，将信号调整到大概为2-3倍的vp-p，才能送给au6802n1。由此可确定增益g的大小，同时g满足如下计算公式：

　　(4)

电阻ri1、ri2选用精度与输出数据分辨率有关。输出数据分辨率为10位时，电阻精度≤1%;分辨率为12位时，电阻精度≤0.25%。

电路中, 两个电容cc的参数相同，起抑制共模干扰信号的作用;电容cn 和两个ri1电阻构成了低通滤波器，过滤外界噪音干扰，滤波器定时常数由外部环境决定，计算公式为：

　　(5)

直流电源vext和电阻rbh、rbl起检测信号线s1-s4断线故障的作用，取值通常在小于旋变输出阻抗范围内尽可能大。

结合表1、公式(4)和(5)，本设计选取反馈滤波调理电路各参数为：ri1=200k/1‰，ri2=20k/1‰，cn=100pf，rh=68k，rl=20k，cc=1000pf。

旋变励磁信号反馈给r1e、r2e时，必须串入电阻进行分压，分压之后的电压不能超过au6802n1供电电源vcc。本设计取rr1=rr2=240k。此外，当旋转变压器信号s1-s3和s2-s4的激励单元和激励旋转变压器的外部输入信号r1e与r2e间有相位差，则r/d转换器的环路增益会相应地下降。通常相位差>10°这可以通过增加电容调节电路相位差。由表1可知，励磁信号输入相移<-5°，可以不加电容进行相位补偿。

来源：电子发烧友