张俊科  （国防科技大学）

     普通的旋转变压器及同步机已广泛用于轴角编码器（轴角一数字变换器）中，近几年来多线旋转变压器由于其特有的方便性，更适于轴角编码应用[1]。

     当这些微特电机用于轴角编码作轴角传感器使用时，由于它们的低位编码是选用各输出信号线的交流峰值编码，对各输出信号线的****峰值电压有一致性的要求。在设计及制造这种微特电机时，以及用户选用这种微特电机时，均应精密测试各输出线之间的****峰值的差别（理论上应该要求各输出线的****交流信号峰值相等），其******的测试办法是用高精度的数字电压表。但是由于数字电压表测交流信号是先将交流变换为直流，再测直流。本文的办法是采用比例型ADC，利用相对基准的方法直接测各输出线的交流峰值。

     以双通道多线电机110XFSDl/8 - 4/8为例，该电机为粗精组合电机，粗级为l对极，4相，精机为8对极，8相，额定频率为400Hz，额定激磁电压为8V，其原理图如图1所示。

      

图2给出了粗级4个输出信号D1D2D3D4电压与轴角的关系（交流信号的峰值），

      根据编码原理，“符号位”编码只判断信同步机与旋转变压器信号幅值的测试号的极性时，交流信号的峰值与零（地）比较即可。这时不存在各线信号的幅值误差。但是在小角度（如22.5度）时，要进行ADC变换，要变换的模拟电压Vx是由V_IV₂V₃V₄中选出组成的，不同区间，Vx的组成如附表所示。

    Vx组合后，要进入ADC进行变换，Vx与轴角θ的关系式如图3所示。

       

     由图3可看出，若各线信号****峰值不一致，则图3各三角形的高度不同，势必产生ADC变换误差，故要求在制造电机时，各信号****峰值幅度不一致性误差应在ADC的1LSB之内（即ADC的一个刻度范围内）。

    本文选用AD572模拟器件为例，说明如何用它测试交流信号的差异。为此先介绍AD572器件。

    AD572是美国Analog Devices公司的产品，它是一个完整的12bit逐次逼近式集成电ADC，组件中包括内部时钟、基准电压、比较器、缓冲放大器等。它是混合式电路，由中规模数字集成电路、线性单片电路及激光调整的高稳定性薄膜电阻组成。

    组件内部有量程电阻，以便构成模拟输入，电压量程为±2. 5V，±5v，±10V及0～+5V，0～+10V。组件中+10V基准电源除供本器件必要时用外，还可供其它电路使用。数字信号与TTL匹配，采用正逻辑。输出代码有串行码输出，也有并行码输出。AD572框图及引脚如图4所示。

   

     这里使用AD572是一种特殊使用方法，即不采用****基准，而采用相对基准测量。所谓****基准就是用器件本身的+10V基准源8脚（通过100Ω增益电位器接27脚）。所谓相对基准，就是不用18脚，即是用电机激磁电压信号分压作为基准，如图5所示。

   

    这样作的好处是，当电源电压等变化引起的电机激磁信号变化时，基准信号---V_R也同样变化。此时ADC变换的结果，不受激磁电压变化的影响。

    图5中AD572接成单极性使用，输入变换信号|V_x|经过跟随器，为此脚29与24脚相接。

   图6说明采用相对基准测量的特点。

   

     设|V_x|的某峰值正好为～V_x正峰值的一半，即。由于|V_x|与～VR均为正弦波。除了零点她，其它各点同一时刻的点），即它们的比值是不变的。

    由于|V_x|进入ADC变换时，从开始变换到一次变换结束，需要一定的时间(25μs)，若不采用相对基准(～VR)，而用固定基准(+10V)，则l V-Y l必须对峰值采样保持这样作增加了电路，损失了测试精度。

    当采用相对基准时，不仅不要求****的峰值变换，只要大体上在峰值中间一定的范围工作即可，对电机的激磁信号不要求很稳。

    测试步骤如下：

    a．按图5接线，调节交流基准-VR峰值大约为10V，可用示波器观测。

    b．转动电机轴角，用示波器观察V_IV₂V₃V₄，分别找到V_IV₂V₃V₄。的****值。若它们大于10v（峰值），则用固定的分压器分压，使它们大体上为5v（峰值）。若不大于10V，可不分压。

    c．分别测出VIV2V3V4峰值****时的数值，用二进制指示灯(LED)显示。

例如：  测V1的结果为1000 0000 0001

    测V2的结果为1000 0000 0010

    测V3的结果为1000 0000 0000

    测V4的结果为1000 0000 0001

    这说明四个信号玑V2V3V4的峰值间不平衡差别小于ADC的****值(LSB)即土1LSB，这符合12bitADC对电机输出信号精度的要求。若V_IV₂V₃V₄这四者测试结果超过12bitADC的士1LSB的误差，则只能减少ADC的值数。

    如果ADC测试VIV2V3V4峰值在二进制的第八位上有误差，则这种电机进行ADC编码时(|V_x|，只能用于8位ADC编码。此时若粗粗转速比为1：20时，轴角编码的精度经过计算可达l5bit（二进制）。

    a．用比例型ACD测试交流信号峰值之间的误差可不必非得在峰值测试不可。这样对ADC起始变换时间要求放宽。

    b．ADC变换虽然需要一定的时间，但不必峰值采样保持，减少了电路，提高了精度。

    c．对微电机激磁信号的幅值定性要求（频率与幅度）不很严格。变化士百分之二十也不会影响测试的精度，这是采用相对基准的好处。