MAX125/126 点击型号查看芯片规格书
多通道数字转换器(adc)通常使用输入多路复用器依次转换每个输入通道。某些应用需要同步转换，特别是当相位信息存在于不同信道之间时。例如，无线应用需要在同一实例中转换I和Q通道，电机控制和功率监控需要测量电压和电流以及它们之间的相位角。在过去，同步采样意味着设计人员必须使用多个adc，并在每个通道上执行并行转换。同步采样adc现在使用多个T/H在同一时刻对输入进行采样，然后对每个通道进行转换。
高速14位同步采样A/D转换器的引入，扩大了两种或多种波形之间的精确相位测量在经济上可行的应用范围。在下面的讨论中，将使用两个这样的adc来说明这种类型的主要应用。
MAX125和MAX126是完整的14位数据采集系统，其中8个输入中的4个被同时跟踪和保持(图1)。板载测序器允许用户编程哪四个(或更少)通道要被数字化。吞吐量范围从一个通道的250ksps到所有四个通道的76ksps。输入范围为±5V (MAX125)和±2.5V (MAX126)。
图1所示 该14位连续近似A/D转换器可同时对8个输入通道中的4个进行采样
四个轨道/保持(T/H)阶段中的每一个都可以在“A”和“B”输入之间切换，总共产生8个可能的输入通道(图2)。该图显示了轨道模式下的通道A。每个T/H输入处的T型开关可最大限度地减少相邻通道之间的串扰。四个地址引脚选择通道数和工作模式，每个输入电路可承受±17V的过压。该芯片还包括一个典型漂移为30ppm/°C的参考电压。
图2 等效电路表明，图1中每个轨道/保持器的输入可以切换到两个输入通道之一
面向场(矢量)控制，使交流电机像直流电机一样工作，构成了MAX125/MAX126转换器的主要应用。直流电动机中的电刷和换向器组件确保磁场(定子)电流始终与电枢(转子)电流成直角。被称为磁场方向，这种情况允许转子产生最大的扭矩，它是额定的。
因此，通过将电机的磁场和转矩组件解耦并直接控制它们，磁场定向为电机提供了快速准确的动态响应。要改变电机转矩，需要修改负责产生转矩(I(q))的转子电流分量，同时保持磁场(或磁化)电流分量(I(d))不变。从图3可以看出，磁化电流为
I(d) = V(d)/j欧姆L(m)
其中欧姆为外加电压的角频率，L(m)为转子的磁化电感。因此，保持V(d)/欧姆比率恒定可以让您在各种速度下保持恒定的扭矩。另一方面，你可以通过改变定子电压V(d)来控制速度。这个电压不能直接测量，但可以从输入电压V(xR)、定子电流和不同温度下的定子电阻的知识中推断出来(即V(d) = V(xR) - I(s)R(s))。
图3 同步采样监测感应电动机的电压和电流。这个等效电路显示了电机的一个相位
场定向控制(FOC)分为直接控制、间接控制和无传感器控制。直接FOC测量转子角度直接，传感器位于电机外壳。例如，间接FOC使用解析器测量速度，然后通过对速度进行积分来确定滑移角¹。转子角频率加到转差频率得到所需的定子频率。因此，频率是这种控制技术的副产品，而不是控制变量。
无传感器FOC是人们关注的焦点，特别是在直接从转子反馈信号是不可行的应用中。其中包括海上石油钻井平台上的水下泵，以及其他电机和驱动电子设备在物理上相距甚远的系统。与直接和间接FOC不同，无传感器FOC在电机的定子侧执行所有测量和计算(图4)。
图4 这个简化的框图说明了无传感器磁场定向电机控制
考虑图4和矢量图(图5)，可以看到MAX125对两个定子相电流(i(b)和i(c))进行了数字化处理。请注意，只需要两个相电流，因为第三个相电流(i(a))可以从三个相电流相隔120电度并立即加为零的假设中得出。然后通过一种称为克拉克变换的技术将这三种电流转换成具有轴α和轴β的两相正交系统。
图5 这个矢量图描述了场导向控制(FOC)中必要的坐标转换
为简单起见，可以使轴α等于轴a。然后将两个正交电流i(α)和i(β)转换成一个时不变的旋转正交系统，由等效转子电流i(d)和i(q)的场和转矩分量d和q表示。α / β坐标系逆时针旋转以与转子磁通轴ψ(r)对齐。借助电机模型确定旋转角度(西塔);这是坐标的旋转，叫做帕克变换。
最后一种转换通过将电流表示为直流量大大降低了系统的复杂性。将转子磁通角(西塔)与从Park变换中获得的电流相结合，可以获得实际的电机磁场和转矩。通过对参考扭矩和测量扭矩进行比较，Park变换在控制回路中起着重要作用。在获得所需的转矩和磁通后，反向Park变换将参考转矩和磁场电流(i(dref)， i(qref))转换回，首先转换为正交定子-框架电流(i(α)， i(β))，然后转换为各自的三相瞬时定子电流(i(a)， i(b)和i(c))。所有的变换都由DSP完成。控制和输入命令的实时执行由微处理器处理。
另一个需要使用同步采样adc的应用是测量线路故障保护系统中的高压三相波形(图6)。要测量的缓慢变化的50Hz至60Hz信号允许使用多个delta-sigma转换器，这些转换器提供非常高的分辨率，同时不需要抗混叠滤波器。虽然单西格马 - 得尔塔 adc成本较低，但该应用中通常需要的7个通道(适用于3个电压和4个电流)使转换器成本比单个MAX125增加了大约4倍。
图6 这张简化图显示了线路故障保护器的主要模块
MAX125的第三个应用可以在基于科里奥利的质量流量计中找到(图7)。科里奥利原理是基于用低频振动激励一段管道，并获取由流经管道的质量引起的管道变形。激励源通常是一个振动线圈，产生的偏转由音圈拾取。这些偏转也可以用光学方法捕捉到。
图7 这个简化的框图显示了一个典型的基于科里奥利的质量流量计
当比较激励和拾取信号时，这些偏转表现为可以使用同时采样检测到的相位差。虽然信号频率相对较低(典型为50Hz至500Hz)，但检测非常小的相移需要高速高分辨率同步采样ADC。
在高频领域，人们还会遇到同时采样，以数字化从直接下变频卫星调谐器IC获得的I和Q信号。例如，商业卫星接收器系统采用专门为该应用设计的双6位高速(60MHz至90MHz)同时采样ADC(图8)。
图8 商业卫星接收系统采用I和Q信号的同时采样
在碰撞预警和自适应巡航控制系统中，以相似的速度同时采样可以消除中频阶段。然而，这种方法需要相当昂贵的8位到10位分辨率的闪存adc。通过使用欠采样技术，可以获得低于1Msps的类似结果。舰载雷达探测也需要同时采样，在10Msps和30Msps之间，具有12位分辨率。该功能可以通过两个adc (MAX1172)来实现，其可调参考输入能够补偿系统增益和偏移。
[1]在交流异步电动机中，转子中产生旋转磁场，使转子与定子磁场方向相同，但角频率较慢。这些频率的差异被称为“滑移频率”，它们之间的角度被称为“滑移角”。
一篇类似的文章出现在2000年6月刊传感器．
