ZHCU108B June   2015  – March 2025

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1 系统说明
    1. 1.1 设计概述
    2. 1.2 模拟正弦/余弦增量编码器
      1. 1.2.1 正弦/余弦编码器输出信号
      2. 1.2.2 正弦/余弦编码器电气参数示例
    3. 1.3 通过正弦/余弦编码器计算高分辨率位置的方法
      1. 1.3.1 理论方法
        1. 1.3.1.1 概述
        2. 1.3.1.2 粗略分辨率角度计算
        3. 1.3.1.3 精确分辨率角度计算
        4. 1.3.1.4 插值高分辨率角度计算
        5. 1.3.1.5 非理想同步条件下的实际实施情况
        6. 1.3.1.6 分辨率、精度和速度注意事项
    4. 1.4 正弦/余弦编码器参数对模拟电路规范的影响
      1. 1.4.1 相位插值的模拟信号链设计注意事项
      2. 1.4.2 增量计数的比较器功能系统设计
  8. 2 设计特性
    1. 2.1 正弦/余弦编码器接口
    2. 2.2 主机处理器接口
    3. 2.3 评估固件
    4. 2.4 电源管理
    5. 2.5 EMC 抗扰度
  9. 3 方框图
  10. 4 电路设计和元件选型
    1. 4.1 模拟信号链
      1. 4.1.1 带有 16 位双路采样 ADC 的高分辨率信号路径
        1. 4.1.1.1 元件选型
        2. 4.1.1.2 输入信号端接与保护
        3. 4.1.1.3 差分放大器 THS4531A 和 16 位 ADC ADS8354
      2. 4.1.2 面向嵌入式 ADC 的 MCU 的单端输出模拟信号路径
      3. 4.1.3 数字信号 A、B 和 R 的比较器子系统
        1. 4.1.3.1 具有迟滞功能的同相比较器
    2. 4.2 电源管理
      1. 4.2.1 24V 输入转换为 6V 中间电压轨
      2. 4.2.2 编码器电源
      3. 4.2.3 信号链电源 5V 和 3.3V
    3. 4.3 主机处理器接口
      1. 4.3.1 信号描述
      2. 4.3.2 采用具有串行输出的 16 位双路 ADC ADS8354 的高分辨率路径
        1. 4.3.2.1 ADS8354 输入满标量程输出数据格式
        2. 4.3.2.2 ADS8354 串行接口
        3. 4.3.2.3 ADS8354 转换数据读取
        4. 4.3.2.4 ADS8354 寄存器配置
    4. 4.4 编码器连接器
    5. 4.5 设计升级
  11. 5 软件设计
    1. 5.1 概述
    2. 5.2 C2000 Piccolo 固件
    3. 5.3 用户界面
  12. 6 入门
    1. 6.1 TIDA-00176 PCB 概览
    2. 6.2 连接器和跳线设置
      1. 6.2.1 连接器和跳线概述
      2. 6.2.2 默认跳线配置
    3. 6.3 设计评估
      1. 6.3.1 先决条件
      2. 6.3.2 硬件设置
      3. 6.3.3 软件设置
      4. 6.3.4 用户界面
  13. 7 测试结果
    1. 7.1 模拟性能测试
      1. 7.1.1 高分辨率信号路径
        1. 7.1.1.1 编码器连接器至 ADS8354 输入端的模拟路径波德图
        2. 7.1.1.2 整个高分辨率信号路径的性能曲线图 (DFT)
        3. 7.1.1.3 ADC 交流性能定义的背景信息
      2. 7.1.2 差分转单端模拟信号路径
      3. 7.1.3 带数字输出信号 ATTL、BTTL 和 RTTL 的比较器子系统
    2. 7.2 电源测试
      1. 7.2.1 24V DC/DC 输入电源
        1. 7.2.1.1 负载-线路调整
        2. 7.2.1.2 输出电压纹波
        3. 7.2.1.3 开关节点和开关频率
        4. 7.2.1.4 效率
        5. 7.2.1.5 波特图
        6. 7.2.1.6 热像图
      2. 7.2.2 编码器电源输出电压
      3. 7.2.3 5V 和 3.3V 负载点
    3. 7.3 系统性能
      1. 7.3.1 正弦/余弦编码器输出信号仿真
        1. 7.3.1.1 一个周期（增量相位）测试
        2. 7.3.1.2 最大速度时机械旋转一周的测试
    4. 7.4 正弦/余弦编码器系统测试
      1. 7.4.1 零索引标记 R
      2. 7.4.2 功能性系统测试
    5. 7.5 EMC 测试结果
      1. 7.5.1 测试设置
      2. 7.5.2 IEC-61000-4-2 ESD 测试结果
      3. 7.5.3 IEC-61000-4-4 EFT 测试结果
      4. 7.5.4 IEC-61000-4-5 浪涌测试结果
  14. 8 设计文件
    1. 8.1 原理图
    2. 8.2 物料清单
    3. 8.3 PCB 布局指南
      1. 8.3.1 PCB 层图
    4. 8.4 Altium 工程
    5. 8.5 Gerber 文件
    6. 8.6 软件文件
  15. 9 参考资料
  16. 10作者简介
    1.     致谢
  17. 11修订历史记录

7.5.4 IEC-61000-4-5 浪涌测试结果

图 7-41 显示了 TIDA-00176 浪涌测试设置图。在 EFT 测试过程中，SubD-15 插座通过远端 ROD480 正弦/余弦编码器连接到 30m (10m + 20m) 屏蔽双绞线电缆中。

TIDA-00176 TIDA-00176 的 IEC61000-4-5 浪涌测试设置图 7-41 TIDA-00176 的 IEC61000-4-5 浪涌测试设置
表 7-14 TIDA-00176 的 IEC-61000-4-5 浪涌测试结果
现象基本标准等级TIDA-00176 连接器所达到的性能标准(1)注释
浪涌IEC61000-4-4±0.5kV/2Ω
（10m + 20m 屏蔽电缆）		SubD-15B
浪涌IEC61000-4-4±1 kV/2Ω
（10m + 20m 屏蔽电缆）		SubD-15B
(1) 至少达到 B 类，因为在 ESD 测试过程中所测得的任何角度相对于参考角度的偏离均未超过 0.045 度。欲了解 A 类，请参见表 7-7，注 1）。
表 7-15 整个测试过程中 IEC-61000-4-5 浪涌角度误差分布
误差计数器角度误差范围 [度]发生次数@ 0.5kV发生次数@ 1kV
误差范围 1>1.000
误差范围 20.18 ≤ 误差 < 1.000
误差范围 30.1 ≤ 误差 < 0.1815
误差范围 40.01 ≤ 误差 < 0.114
误差范围 50.001 ≤ 误差 < 0.012045669
TIDA-00176 10Hz 更新速率下 ±1kV 浪涌测试周期内所测得的角度图 7-42 10Hz 更新速率下 ±1kV 浪涌测试周期内所测得的角度

在 1kV 时，浪涌测试之前和之后，角度始终保持常量。图表中最大误差仅为 0.0009 度。由于更新速率仅为 10Hz，因此，如图 7-8所示的、误差较大的角度不会通过 UART 显示。

由于缺少螺钉，三个电缆之间的机械 M23 连接器无法与屏蔽层实现具有机械强度的连续连接。使用覆铜实现正确的电气连接，并由 CSA Group 操作人员通过测得的浪涌电流进行验证。一旦使用带有适当机械连接器的电缆在
±2kV 时进行测试，则将对设计指南进行相应更新。