可編程振蕩器AD2S99：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在電子工程領(lǐng)域，振蕩器是許多系統(tǒng)中不可或缺的核心組件，為各種設(shè)備提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)或激勵(lì)源。今天，我們將深入探討一款功能強(qiáng)大的可編程振蕩器——AD2S99，介紹它的特性、應(yīng)用場(chǎng)景，以及在設(shè)計(jì)中需要注意的要點(diǎn)。

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一、AD2S99概述

AD2S99是一款可編程正弦振蕩器，旨在為旋轉(zhuǎn)變壓器和各種交流傳感器提供正弦波激勵(lì)。它采用20引腳PLCC封裝，工作溫度范圍為 -40°C至 +85°C，具有成本低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

主要特性

1. 可編程輸出頻率：輸出頻率范圍為2 kHz - 20 kHz，可通過(guò)頻率選擇引腳輕松編程為2 kHz、5 kHz、10 kHz或20 kHz，還可通過(guò)添加外部電阻獲得中間頻率。
2. 動(dòng)態(tài)相位補(bǔ)償：通過(guò)將同步參考輸出與傳感器的次級(jí)繞組鎖相，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償傳感器中的任何相位變化。
3. 信號(hào)丟失檢測(cè)：能夠檢測(cè)傳感器次級(jí)繞組連接是否與SIN和COS輸入斷開，當(dāng)檢測(cè)到信號(hào)丟失時(shí)，“LOS”輸出引腳將拉高。
4. 集成度高：將傳感器激勵(lì)、同步參考和信號(hào)丟失檢測(cè)功能集成到一個(gè)小型、經(jīng)濟(jì)高效的封裝中。

應(yīng)用場(chǎng)景

AD2S99廣泛應(yīng)用于各種需要正弦波激勵(lì)的場(chǎng)合，包括但不限于：

• 旋轉(zhuǎn)變壓器和自整角機(jī)
• 線性可變差動(dòng)變壓器（LVDTs）和旋轉(zhuǎn)可變差動(dòng)變壓器（RVDTs）
• 壓力傳感器和稱重傳感器
• 交流電橋

二、AD2S99的技術(shù)參數(shù)

頻率輸出范圍

精度

• 頻率精度：AP級(jí)在 +25°C時(shí)為 ±10%，-40°C至 +85°C時(shí)為 ±20%；BP級(jí)在 +25°C時(shí)為 ±5%，-40°C至 +85°C時(shí)為 ±10%。
• 幅度精度：AP級(jí)在 +25°C時(shí)為 ±3%。

電源抑制比

BP級(jí)在 +25°C時(shí)為 0.002 V p-p/V，-40°C至 +85°C時(shí)為 ±3%至 ±20%。

模擬輸出

• 幅度：EXC和EXC為2 V rms（EXC到GND，EXC到GND）。
• 電流驅(qū)動(dòng)能力：SYNREF關(guān)閉時(shí)，EXC和EXC的電流驅(qū)動(dòng)能力為 ±3 mA rms（RLOAD = 500 Ω）。
• 總諧波失真：EXC和EXC在CLOAD = 1000 pF時(shí)為 -25 dB。

模擬輸入

• 幅度：SIN和COS的幅度為1.8 - 2.2 V rms。
• 鎖相范圍：±45°。
• 附加相位延遲：AP級(jí)和BP級(jí)均為 ±10°。

三、AD2S99的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

電源連接

正電源電壓 (V{DD}) 應(yīng)連接到引腳12，負(fù)電源電壓 (V{ss}) 應(yīng)連接到引腳19和20。電源極性反轉(zhuǎn)會(huì)損壞器件。建議在 (V{DD}) 和模擬地、(V{ss}) 和模擬地之間并聯(lián)去耦電容，推薦的電容值為100 nF（陶瓷）和4.7 μF（鉭電容）。當(dāng)使用多個(gè)AD2S99時(shí)，每個(gè)器件應(yīng)使用單獨(dú)的去耦電容。

頻率調(diào)整

AD2S99的輸出頻率可通過(guò)SEL1和SEL2引腳編程為四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)頻率。若需要中間頻率，可將FBIAS引腳通過(guò)外部電阻連接到正電源 (V_{DD})。具體步驟如下：

1. 通過(guò)SEL1和SEL2引腳將輸出頻率設(shè)置為略高于所需中間頻率的標(biāo)準(zhǔn)頻率。
2. 將頻率調(diào)整引腳FBIAS通過(guò)外部電阻連接到 (V_{DD})。

輸出級(jí)設(shè)計(jì)

AD2S99的輸出由兩個(gè)正弦信號(hào)EXC和EXC組成，EXC相對(duì)于EXC相位超前180°。傳感器的激勵(lì)繞組應(yīng)連接在EXC（引腳17）和EXC（引腳18）之間。對(duì)于低阻抗傳感器，可能需要增加AD2S99的輸出電流驅(qū)動(dòng)能力，可使用外部緩沖放大器提供增益和額外的電流驅(qū)動(dòng)。

信號(hào)反饋與參考

旋轉(zhuǎn)變壓器的幅度調(diào)制SIN和COS輸出信號(hào)應(yīng)作為反饋信號(hào)連接到AD2S99。SYNREF輸出可補(bǔ)償旋轉(zhuǎn)變壓器中的初級(jí)到次級(jí)相位誤差，提高旋轉(zhuǎn)變壓器到數(shù)字轉(zhuǎn)換器（R/D轉(zhuǎn)換器）的精度。SYNREF信號(hào)應(yīng)連接到R/D轉(zhuǎn)換器的參考輸入引腳。

信號(hào)丟失檢測(cè)

在正常工作時(shí)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)變壓器次級(jí)繞組的SIN和COS信號(hào)連接到AD2S99時(shí)，AD2S99的LOS輸出引腳（引腳11）為邏輯低電平（<0.7 V）。當(dāng)SIN和COS信號(hào)低于AD2S99的LOS閾值電平時(shí)，LOS引腳將拉高到邏輯高電平（VDD）。

四、典型應(yīng)用電路

AD2S99與AD2S90的典型配置

圖3展示了AD2S99振蕩器和AD2S90旋轉(zhuǎn)變壓器到數(shù)字轉(zhuǎn)換器的典型電路配置。AD2S90的SIN和COS輸入信號(hào)的最大電平應(yīng)為2 V rms ±10%。所有模擬地信號(hào)應(yīng)星型連接到AD2S90的AGND引腳。SYNREF輸出應(yīng)通過(guò)0.1 μF電容和100 kΩ電阻連接到AD2S90的REF輸入引腳，以阻擋SYNREF信號(hào)中的任何直流偏移。

AD2S99與AD2S82A的典型配置

圖4展示了AD2S99振蕩器和AD2S82A旋轉(zhuǎn)變壓器到數(shù)字轉(zhuǎn)換器的典型電路配置。AD2S82A的SIN和COS輸入信號(hào)的最大電平應(yīng)為2 V rms ±10%。所有模擬地信號(hào)應(yīng)星型連接到AD2S82A的AGND引腳。SYNREF輸出和AD2S82A的REF輸入引腳之間的耦合電容C3和接地電阻R3是可選的。

AD2S99與AD2S93的典型配置

圖5展示了AD2S99振蕩器和AD2S93 LVDT到數(shù)字轉(zhuǎn)換器的典型電路配置。AD2S93的A和B傳感器輸入信號(hào)的最大電平應(yīng)為1 V rms ±20%。所有模擬地信號(hào)應(yīng)星型連接到AD2S93的AGND引腳。AD2S99的SYNREF輸出不能作為AD2S93的REF輸入信號(hào)，AD2S93的過(guò)零參考應(yīng)通過(guò)相位超前或滯后網(wǎng)絡(luò)從LVDT的初級(jí)繞組獲取。

五、總結(jié)

AD2S99是一款功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定的可編程振蕩器，適用于各種需要正弦波激勵(lì)的應(yīng)用場(chǎng)景。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要注意電源連接、頻率調(diào)整、輸出級(jí)設(shè)計(jì)、信號(hào)反饋與參考以及信號(hào)丟失檢測(cè)等要點(diǎn)。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和配置，可以充分發(fā)揮AD2S99的優(yōu)勢(shì)，提高系統(tǒng)的性能和可靠性。

各位工程師朋友，在實(shí)際應(yīng)用中，你們是否遇到過(guò)與AD2S99相關(guān)的問(wèn)題？又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你們的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。