解析AD公司12位和14位混合式同步/旋转变压器-数字转换器

在电子工程领域，同步/旋转变压器 - 数字转换器是实现模拟信号到数字信号转换的关键器件，在众多领域有着广泛应用。今天为大家详细介绍AD公司的12位和14位混合式同步/旋转变压器 - 数字转换器SDC/RDC1740/1741/1742。

文件下载：SDC1740.pdf

一、产品特性亮点

（一）电气特性

• 高精度转换：提供14位或12位分辨率，能满足不同精度要求的应用场景。例如在对角度测量精度要求极高的航空航天领域，14位分辨率的转换器可提供更精确的数据。
• 比率转换：采用比率转换方式，有效降低外部干扰对转换结果的影响，提高转换的稳定性和准确性。
• 激光微调：经过激光微调，无需外部调整，减少了外部元件的使用，提高了产品的可靠性和一致性。

（二）物理特性

• 内部隔离变压器：使用内部隔离变压器，实现信号和参考输入的真正隔离，增强了产品的抗干扰能力。
• 宽温度范围：具备军事温度范围（ - 55°C 至 + 125°C）和工业温度范围（0°C 至 + 70°C）两种版本，可适应不同的恶劣环境。
• 密封封装：采用32引脚焊接金属封装，并且是气密密封的，能有效保护内部电路免受外界环境的影响。

（三）输出特性

• 三态锁存输出：输出为三态数字形式，以两个字节提供，方便与其他设备进行接口连接。通过独立的ENABLE输入控制最高8位和最低6位（或4位），不仅简化了多个设备在单数据总线上的复用，还能在不中断跟踪环路操作的情况下使用INHIBIT输入。

二、应用领域广泛

该系列转换器在多个领域发挥着重要作用，包括但不限于：

• 航空航天：在飞行仪表系统、航空电子系统中，为飞机的导航、姿态控制等提供精确的角度测量数据。
• 军事领域：用于军事伺服控制系统、火炮火控系统等，确保武器系统的高精度控制。
• 工业自动化：在机器人、CNC机床、过程控制等领域，实现精确的位置和角度控制。

三、具体型号分析

（一）型号差异

• SDC1740XYZ：14位转换器，整体精度为 ± 5.3 弧分，分辨率为1.3弧分，适用于对精度要求极高的应用场景。
• SDC1741XYZ：12位转换器，整体精度为 ± 15.3 弧分，分辨率为5.3弧分。
• SDC1742XYZ：12位转换器，整体精度为 ± 8.5 弧分，分辨率为5.3弧分。

（二）温度范围与选项代码

每个型号都有工业温度范围和军事温度范围两个版本。选项代码“XYZ”中，“X”表示工作温度范围，“Y”表示参考频率，“Z”表示信号和参考电压以及是否接受同步或旋转变压器格式。

四、技术参数解读

（一）转换器性能

参数	SDC/RDC1740	SDC/RDC1741	SDC/RDC1742	单位	备注
精度	± 5.3 最大	± 15.3 最大	± 8.5 最大	弧分
跟踪速率	27 分钟	18 分钟		转/秒
分辨率	14（1 LSB = 1.3 弧分）	12（1 LSB = 5.3 弧分）		位
信号与参考频率	400			Hz
位置输出重复性	2.6			kHz
带宽	1			LSB
输出带宽	130	150		Hz

（二）输入阻抗与参考输入

• 信号输入阻抗：不同信号电压下有不同的阻抗值，如90V信号时为200kΩ，26V信号时为57.7kΩ，11.8V信号时为26kΩ，电阻公差为 ± 2%。
• 参考输入：参考电压有11.8V、26V、115V可选，不同参考电压下有不同的参考阻抗，电阻公差为 ± 5%。

（三）其他参数

• 加速度常数：SDC/RDC1740为56000 sec⁻²，SDC/RDC1741为80000 sec⁻²。
• 大阶跃响应：SDC/RDC1740典型值为85ms，最大值为100ms；SDC/RDC1741典型值为60ms，最大值为75ms。

五、工作原理剖析

（一）同步/旋转变压器信号处理

在同步 - 数字转换器配置中，3线同步输出连接到单元的S1、S2和S3，通过Scott T变压器对将信号转换为旋转变压器格式。在旋转变压器 - 数字转换器配置中，4线旋转变压器输出连接到S1、S2、S3和S4，变压器仅作为隔离器。

（二）转换过程

假设上下计数器的当前字状态为 ϕ，将 (v{1}) 乘以COS，(v{2}) 乘以SIN，然后通过误差放大器相减得到 (K E_{O} sin ωt sin(θ - ϕ))。通过相敏检测器、积分器和压控振荡器（VCO）形成闭环系统，使sin(θ - ϕ) 趋于零，数字输出（计数器）即表示同步/旋转变压器轴角度θ。

（三）控制输入

• INHIBIT输入：仅抑制从上下计数器到输出锁存器的数据传输，不中断跟踪环路的操作。释放INHIBIT会自动生成一个忙脉冲以刷新输出数据。
• ENABLE输入：确定输出数据的状态，逻辑高电平使输出数据引脚处于高阻抗状态，逻辑低电平将锁存器中的数据呈现到输出引脚。ENABLE M控制最高8位，ENABLE L控制最低4位（SDC/RDC1740中为6位）。

（四）数据传输

数据传输可以使用INHIBIT输入或BUSY脉冲输出的后沿（正到负过渡）来完成。在将逻辑低电平应用于INHIBIT输入640ns后，数据将有效。

六、连接与使用注意事项

（一）电源连接

连接到 (+V{s}) 和 (-V{s}) 引脚的电源电压应为 + 15V，且不能反接。数字逻辑电源 (V_{L}) 连接到 + 5V。建议在三个电源引脚到GND之间分别并联一个0.1μF陶瓷电容和一个6.8μF电解电容。

（二）引脚连接

• 参考连接：参考连接到REF HI和REF LO。同步信号连接到S1、S2和S3，旋转变压器信号连接到S1、S2、S3和S4。
• 控制引脚：BUSY、INHIBIT和ENABLE引脚应按照数据传输部分的说明进行连接。

（三）输入电阻缩放

信号和参考输入可以通过电阻缩放来适应不同的输入信号和参考电压。但要注意，转换器的精度会受到用于外部缩放的电阻匹配精度的影响。

七、动态性能与可靠性

（一）动态性能

转换器的传递函数分为开环增益和闭环增益，不同型号的参数不同。通过增益和相位图可以直观地了解转换器在不同频率下的性能。

（二）加速度误差

采用2型伺服环路的跟踪转换器没有速度滞后，但存在加速度引起的额外误差。可以使用加速度常数 (K_{a}) 来定义这种误差。

（三）可靠性

由于广泛使用定制芯片电路，减少了有源元件数量，产品的可靠性非常高。根据MIL - HDBK - 217E计算的平均无故障时间（MTBF）曲线显示了产品在不同温度下的可靠性。

八、其他相关产品

AD公司还提供了其他与同步数据转换相关的混合产品，如SDC/RDC1767和SDC/RDC1768具有模拟速度输出和直流误差输出功能；OSC1758是混合正弦/余弦功率振荡器；DRC1745和DRC1746是14位和16位自然二进制锁存输出混合数字 - 旋转变压器转换器。

以上就是对AD公司SDC/RDC1740/1741/1742系列同步/旋转变压器 - 数字转换器的详细介绍。在实际应用中，工程师们需要根据具体的需求和场景，合理选择合适的型号和配置，以充分发挥这些转换器的性能优势。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。