可编程振荡器AD2S99：特性、应用与设计要点

在电子工程领域，振荡器是许多系统中不可或缺的核心组件，为各种设备提供稳定的时钟信号或激励源。今天，我们将深入探讨一款功能强大的可编程振荡器——AD2S99，介绍它的特性、应用场景，以及在设计中需要注意的要点。

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一、AD2S99概述

AD2S99是一款可编程正弦振荡器，旨在为旋转变压器和各种交流传感器提供正弦波激励。它采用20引脚PLCC封装，工作温度范围为 -40°C至 +85°C，具有成本低、性能稳定等优点。

主要特性

1. 可编程输出频率：输出频率范围为2 kHz - 20 kHz，可通过频率选择引脚轻松编程为2 kHz、5 kHz、10 kHz或20 kHz，还可通过添加外部电阻获得中间频率。
2. 动态相位补偿：通过将同步参考输出与传感器的次级绕组锁相，动态补偿传感器中的任何相位变化。
3. 信号丢失检测：能够检测传感器次级绕组连接是否与SIN和COS输入断开，当检测到信号丢失时，“LOS”输出引脚将拉高。
4. 集成度高：将传感器激励、同步参考和信号丢失检测功能集成到一个小型、经济高效的封装中。

应用场景

AD2S99广泛应用于各种需要正弦波激励的场合，包括但不限于：

• 旋转变压器和自整角机
• 线性可变差动变压器（LVDTs）和旋转可变差动变压器（RVDTs）
• 压力传感器和称重传感器
• 交流电桥

二、AD2S99的技术参数

频率输出范围

频率	SEL1	SEL2
2 kHz	VSS	VSS
5 kHz	VSS	GND
10 kHz	GND	VSS
20 kHz	GND	GND

精度

• 频率精度：AP级在 +25°C时为 ±10%，-40°C至 +85°C时为 ±20%；BP级在 +25°C时为 ±5%，-40°C至 +85°C时为 ±10%。
• 幅度精度：AP级在 +25°C时为 ±3%。

电源抑制比

BP级在 +25°C时为 0.002 V p-p/V，-40°C至 +85°C时为 ±3%至 ±20%。

模拟输出

• 幅度：EXC和EXC为2 V rms（EXC到GND，EXC到GND）。
• 电流驱动能力：SYNREF关闭时，EXC和EXC的电流驱动能力为 ±3 mA rms（RLOAD = 500 Ω）。
• 总谐波失真：EXC和EXC在CLOAD = 1000 pF时为 -25 dB。

模拟输入

• 幅度：SIN和COS的幅度为1.8 - 2.2 V rms。
• 锁相范围：±45°。
• 附加相位延迟：AP级和BP级均为 ±10°。

三、AD2S99的设计要点

电源连接

正电源电压 (V{DD}) 应连接到引脚12，负电源电压 (V{ss}) 应连接到引脚19和20。电源极性反转会损坏器件。建议在 (V{DD}) 和模拟地、(V{ss}) 和模拟地之间并联去耦电容，推荐的电容值为100 nF（陶瓷）和4.7 µF（钽电容）。当使用多个AD2S99时，每个器件应使用单独的去耦电容。

频率调整

AD2S99的输出频率可通过SEL1和SEL2引脚编程为四个标准频率。若需要中间频率，可将FBIAS引脚通过外部电阻连接到正电源 (V_{DD})。具体步骤如下：

1. 通过SEL1和SEL2引脚将输出频率设置为略高于所需中间频率的标准频率。
2. 将频率调整引脚FBIAS通过外部电阻连接到 (V_{DD})。

输出级设计

AD2S99的输出由两个正弦信号EXC和EXC组成，EXC相对于EXC相位超前180°。传感器的激励绕组应连接在EXC（引脚17）和EXC（引脚18）之间。对于低阻抗传感器，可能需要增加AD2S99的输出电流驱动能力，可使用外部缓冲放大器提供增益和额外的电流驱动。

信号反馈与参考

旋转变压器的幅度调制SIN和COS输出信号应作为反馈信号连接到AD2S99。SYNREF输出可补偿旋转变压器中的初级到次级相位误差，提高旋转变压器到数字转换器（R/D转换器）的精度。SYNREF信号应连接到R/D转换器的参考输入引脚。

信号丢失检测

在正常工作时，当旋转变压器次级绕组的SIN和COS信号连接到AD2S99时，AD2S99的LOS输出引脚（引脚11）为逻辑低电平（<0.7 V）。当SIN和COS信号低于AD2S99的LOS阈值电平时，LOS引脚将拉高到逻辑高电平（VDD）。

四、典型应用电路

AD2S99与AD2S90的典型配置

图3展示了AD2S99振荡器和AD2S90旋转变压器到数字转换器的典型电路配置。AD2S90的SIN和COS输入信号的最大电平应为2 V rms ±10%。所有模拟地信号应星型连接到AD2S90的AGND引脚。SYNREF输出应通过0.1 µF电容和100 kΩ电阻连接到AD2S90的REF输入引脚，以阻挡SYNREF信号中的任何直流偏移。

AD2S99与AD2S82A的典型配置

图4展示了AD2S99振荡器和AD2S82A旋转变压器到数字转换器的典型电路配置。AD2S82A的SIN和COS输入信号的最大电平应为2 V rms ±10%。所有模拟地信号应星型连接到AD2S82A的AGND引脚。SYNREF输出和AD2S82A的REF输入引脚之间的耦合电容C3和接地电阻R3是可选的。

AD2S99与AD2S93的典型配置

图5展示了AD2S99振荡器和AD2S93 LVDT到数字转换器的典型电路配置。AD2S93的A和B传感器输入信号的最大电平应为1 V rms ±20%。所有模拟地信号应星型连接到AD2S93的AGND引脚。AD2S99的SYNREF输出不能作为AD2S93的REF输入信号，AD2S93的过零参考应通过相位超前或滞后网络从LVDT的初级绕组获取。

五、总结

AD2S99是一款功能强大、性能稳定的可编程振荡器，适用于各种需要正弦波激励的应用场景。在设计过程中，需要注意电源连接、频率调整、输出级设计、信号反馈与参考以及信号丢失检测等要点。通过合理的设计和配置，可以充分发挥AD2S99的优势，提高系统的性能和可靠性。

各位工程师朋友，在实际应用中，你们是否遇到过与AD2S99相关的问题？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你们的经验和见解。