技术

<strong>作者：Chris Goodall、Sarah Carmichael (Trusted Positioning,Inc.)和Bob Scannell (Analog Devices, Inc.)</strong>

<strong>内容提要</strong>

光纤陀螺仪(FOG)以前曾经是环形激光陀螺仪(RLG)等其他技术的低成本替代品，现在该技术面临着新的竞争。微机电系统(MEMS)陀螺仪开始抢夺传统FOG应用的市场份额。具体来说，天线阵列稳定、农业机械控制、常规车辆导航成为MEMS和FOG对峙的战场。

<strong>变极调速</strong>

由于一般异步电动机正常运行时的转差率S都很小，电机的转速n= n1（1-S）决定于同步转速n1。从n1=60f1/P可见，在电源频率f1不变的情况下，改变定子绕组的极对数P，同步转速n1就发生变化，例如极对数增加一倍，同步转速就下降一半，随之电动机的转速也约下降一半。显然，这种调速方法只能做到一级一级地改变转速，而不是平滑调速。

<p>作者：Jens Sorensen，Dara O&rsquo;Sullivan</p>
<p>本文将重点关注相电流测量引起的扭矩纹波。我们将对每种误差进行分析，并讨论最大限度地减小测量误差影响的方法。</p>
<strong>摘要</strong>
<p>在任何数控电机驱动器中，一个不可或缺的部件是相电流反馈。测量质量与扭矩纹波和扭矩建立时间等系统参数直接相关。虽然系统性能与相电流测量之间存在强相关关系，但很难将其转换成对反馈系统的硬性要求。从系统角度来看，本文将讨论如何设计出面向电机控制优化的反馈系统。同时还将指出误差源，并讨论缓解效应。</p>
<strong>1. 简介 </strong>

电机和电源控制逆变器设计人员都会遇到相同的问题，即如何将控制和用户接口电路与危险的功率线路电压隔离。隔离最主要的要求是方式功率线路电压损坏控制电路，更重要的是，保护用户受到危险电压伤害。系统必须符合相应国际标准规定的安全要求，例如涵盖电机驱动和太阳能逆变器的IEC 61800和IEC62109。这些标准主要注重符合性测试。标准的符合性测试会如何赋予工程师自由度？标准会在安全性方面为工程师提供指导，但如何赋予工程师自由度，以便可以选择符合目标系统规格以及标准的相应架构、电路和元件呢？这些是由电路满足在效率、带宽和精度方面提供系统所需性能，同时又满足安全隔离要求来决定的。设计创新系统的难题是，为现有架构、电路和元件制定的设计规则可能不再适用。因此，工程师需要花时间认真评估新电路或元件符合EMC和安全性标准的能力。

永磁变频空压机近两年来在空压机行业成为节能先锋的代名词，甚至有些空压机厂家以“不用钱买的空压机”作广告宣传词来吸引用户的眼球。

当然，永磁电机节能相对意义来讲，用同样的控制方法肯定比传统的异步电机高。正在节能的要点是80%的空压机处于变量负载状态，根据用气量的多少用变频调速来自动满足用户的需求，减少无用功的损耗。但还有20%的场合是满压满负载，这种场合采用变频控制异步电机比直接启动还要耗能，因为变频器本身是IGBT以开关方式控制频率的高低，它本身有额定功率2～3%需损耗的。

实际设计时面临的问题、考虑的因素比这里列出的多得多。罗马不是一天建成的，所以需要日积月累的。

异常情况的思考

1、电流倒灌

集成电路的典型模型如下：

<center><img src="http://adi.eetrend.com/files/2017-08/wen_zhang_/100007437-24083-pingmuk…; alt=""></center>

<strong>前言</strong>

ADI公司继AD9361之后又发布了AD9371射频集成芯片，从该集成芯片的器件手册上我们可以看到，AD9371的功能和射频性能上都比AD9361好，且接收最大带宽可达100MHz，发射带宽最大可达250MHz，增加了监测通道和侦测通道。该芯片的性能和功能上优势可以应用到MIMO通信、信号监测、频谱分析、数据采集等众多领域。但是改芯片实际应用性能究竟如何？如何将该芯片的优势好好的使用起来？今天我就以其中一个实际应用——多通道宽带同步采集系统为大家展示如何将射频集成芯片AD9371应用起来。

<strong>一、 摘要</strong>

<strong>测量范围：</strong>

传感器输出信号规格支持的加速度水平，通常用±g表示。 这是器件能够测量并通过输出精确表示的最大加速度。 例如，±3g加速度计的输出与高达±3g的加速度成线性关系。 若加速到4g，则输出可能无效。 注意，极限值由绝对最大加速度规定，而不是由测量范围规定。 4g加速度不会使±3g加速度计失效。

<strong>加速度计灵敏度：</strong>

变频器（VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。

<strong>变频器工作原理</strong>

<strong>简介</strong>

高分辨率数模转换器(DAC)的常见用途之一是提供可控精密电压。分辨率高达20位、精度达1 ppm且具有合理速率的DAC的应用范围包括医疗MRI系统中的梯度线圈控制、测试和计量中的精密直流源、质谱测定和气谱分析中的精密定点和位置控制以及科学应用中的光束检测。

随着时间的推移，半导体处理和片内校准技术的发展，关于精密集成电路DAC的定义也不断变化。高精度12 位DAC一度被认为遥不可及；近年来，16 位精度已日益在精密医学、仪器仪表、测试和计量应用中得到广泛运用；在未来，控制系统和仪器仪表系统甚至需要更高的分辨率和精度。

最大程度降低开关调节器的输出纹波和瞬变十分重要，尤其是为高分辨率ADC之类噪声敏感型器件供电时，输出纹波在ADC输出频谱上将表现为独特的杂散。为避免降低信噪比(SNR)和无杂散动态范围(SFDR)性能，开关调节器通常以低压差调节器(LDO)代替，牺牲开关调节器的高效率，换取更干净的LDO输出。了解这些伪像可让你成功将开关调节器集成到更多的高性能、噪声敏感型应用中。

<strong>输出纹波和开关瞬变</strong>

输出纹波和开关瞬变取决于调节器拓扑以及外部元器件的数值与特性。输出纹波是残余交流输出电压，与调节器的开关操作密切相关。其基频与调节器的开关频率相同。开关瞬变是在开关转换过程中发生的高频振荡。它们的幅度以最大峰峰值电压表示，该值很难精确测量，因为它与测试设置高度相关。图1显示输出纹波和开关瞬变示例。

<font color="#FF8000">Nicola O’Byrne ADI公司高级系统应用工程师</font>

工业运动控制涵盖一系列应用，包括基于逆变器的风扇或泵控 制、具有更为复杂的交流驱动控制的工厂自动化以及高级自动 化应用(如具有高级伺服控制的机器人)。这些系统需要检测和 反馈多个变量，例如电机绕组电流或电压、直流链路电流或电 压、转子位置和速度。变量的选择和所需的测量精度取决于终 端应用需求、系统架构、目标系统成本或系统复杂度。还有其 他考虑因素，例如状态监控等增值特性。据报道，电机占全球 总能耗的40%，国际法规越来越注重全体工业运动应用的系统 效率(参见图1)。

<strong>1．概述 </strong>

所谓直驱就是将新型旋转电机或直线电机直接耦合或连接到从动负载上实现驱动。由于取消了传统系统中的许多中间环节，如皮带或链条或钢丝绳和齿轮箱等部件，结构大大简化，从而使整个系统具有高效低耗、高速高精度、高可靠免维护、高刚度快响应、无需润滑、运行安静等优点。

工业物联网以边缘节点为起始点，后者是检测和测量的目标切入点。今天，我们来分解和研究大型物联网框架中边缘节点检测和测量能力的基本方面：检测、测量、解读和连接数据。

传感器构成工业物联网电子生态系统的前端边缘——
测量阶段，将检测到的信息转换为有意义的数据，如压力、位移或旋转的可量化值。
解读阶段，边缘分析与处理会将测量数据转换为可操作的事件。只有最有价值的信息才应越过节点连接到云，以供预测或历史处理。

在整个信号链中，都可以根据初始的可接受性限制来抑制或过滤数据。理想情况下，传感器节点应仅发送绝对必要的信息，并且应在获得关键数据后尽快制定关键决策。

<strong>简介</strong>

高分辨率数模转换器(DAC)的常见用途之一是提供可控精密电压。分辨率高达20位、精度达1 ppm且具有合理速率的DAC的应用范围包括医疗MRI系统中的梯度线圈控制、测试和计量中的精密直流源、质谱测定和气谱分析中的精密定点和位置控制以及科学应用中的光束检测。

随着时间的推移，半导体处理和片内校准技术的发展，关于精密集成电路DAC的定义也不断变化。高精度12 位DAC一度被认为遥不可及；近年来，16 位精度已日益在精密医学、仪器仪表、测试和计量应用中得到广泛运用；在未来，控制系统和仪器仪表系统甚至需要更高的分辨率和精度。

<strong>简介</strong>

最高 18 位分辨率、10 MSPS 采样速率的逐次逼近型模数转换 器(ADC)可以满足许多数据采集应用的需求，包括便携式、工 业、医疗和通信应用。本文介绍如何初始化逐次逼近型 ADC 以实现有效转换。

逐次逼近型架构

逐次逼近型ADC由4个主要子电路构成：采样保持放大器(SHA)、 模拟比较器、参考数模转换器(DAC)和逐次逼近型寄存器(SAR)。 由于 SAR 控制着转换器的运行，因此，逐次逼近型转换器一般 称为SAR ADC。

很高兴有机会跟大家分享一下关于电力电子方面的问题。我在这里主要是讲电机对这方面的需求。精进电动最近在电力电子方面做了很多的工作，一半是在国内做的、还有一半是在美国做的，是美国团队做的，我跟大家讲讲我们做了什么。

能源向轻量化发展，所以汽车向电动化发展，汽车和能源两个结合到一起才是中国国家发展的大旗。以某知名品牌电动车为例，他现在二氧化碳的排放远远超过了燃油车，所以电动车也不应该鼓励超大和超豪华的方向发展。

这是我们大家都熟悉的一些法规方面的问题，没有电动化是不可能达到油耗指标的、也不可能达到我们国家特别规划出来的双积分的政策。

<strong>Hein Marais ADI 公司应用工程师</strong>

在仪器仪表、过程控制、工业自动化、电机和功率控制、医疗保健等应用中，需要将信息从各种传感器传送到中央控制器进行处理和分析。系统根据分析结果和用户输入进行优化。为了维护用户接口必须的安全性，并且防止来自信号源的耦合瞬变，必须进行电气隔离。此类系统的例子有很多，例如，精密机械臂需要在有电弧焊等设备的恶劣工业环境下工作，病人监护仪需要在除颤期间工作。

设计系统时必须考虑市场要求，尤其应满足EMC要求。出售产品到欧盟时，需要CE标志；出售产品到美国时，也存在类似要求，如FCC分类认证。为取得这些认证，系统需要执行并通过一套EMC测试。

<strong>作者：Walt Kester</strong>

<strong>了解基于电源抑制参数的去耦需求</strong>

在上一篇文章中，我们强调了保持低阻抗接地层对提供数字和模拟回路电流路径的重要性。本文将讨论同等重要并相关的主题：通过电源去耦来保持电源进入集成电路（IC）的各点的低阻抗。诸如放大器和转换器等模拟集成电路具有至少两个或两个以上电源引脚。对于单电源器件，其中一个引脚通常连接到地。诸如ADC和DAC等混合信号器件可以具有模拟和数字电源电压以及I/O电压。像FPGA这样的数字IC还可以具有多个电源电压，例如内核电压、存储器电压和I/O电压。

<strong>作者：Bob Scannell ADI公司</strong>

无论是在制造业、农业、物流业、能源业、汽车业还是无人机行业，机械自动化都有望显著提高资源效率、设备精度和安全性。为实现这些效益，关键是找出合适的检测技术以增强对设备状况相关情境的了解，使得设备的地点或位置成为有价值的输入。对此，通过指出精确地点或维持精准定位，精密惯性传感器有望发挥巨大作用。在某些应用中，运动是一个重要因素，若将其位置信息和传感器情境信息相关联，将产生意义重大的价值。很多情况下，尤其是在复杂或恶劣环境下工作时，确定位置有着关键性作用。运动物联网(IoMT)在实现效率大幅提升的道路上还面临着许多挑战，高性能惯性传感器将对其发展起到重要的推动作用。

<strong>传感器推动机器自动化</strong>