01 背 景

伴隨著各國航空航天、船舶等領(lǐng)域，以及工業(yè)控制和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的不斷需求與發(fā)展，對位移傳感器的需求與應(yīng)用要求也在不斷地上升，且在不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ谖灰苽鞲衅鞯慕Y(jié)構(gòu)需求也不一致。航晶早期推出了一款替代AD598的全國產(chǎn)位移傳感器激勵(lì)解調(diào)電路HJG598，在多個(gè)領(lǐng)域的裝配中使用已成熟，其型號能夠與五線制和六線制的位移傳感器進(jìn)行配套使用。

對于配套半橋式三線制和四線制位移傳感器應(yīng)用領(lǐng)域的空白，航晶公司結(jié)合已往的深厚的模擬電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)推出一款全新的國產(chǎn)化位移傳感器激勵(lì)解調(diào)電路HJG698，其能夠完全國產(chǎn)化功能替代進(jìn)口器件AD698。

02 概 述

HJG698是采用符合GJB2438內(nèi)控指示要求的厚膜集成工藝設(shè)計(jì)完成的LVDT/RVDT激勵(lì)解調(diào)器，包含一個(gè)方波振蕩器、帶通濾波器和具有差分輸出功能的運(yùn)算放大器，用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)原邊LVDT/RVDT的激勵(lì)信號，同時(shí)HJG698將LVDT/RVDT輸出的調(diào)幅波信號進(jìn)行差值運(yùn)算并轉(zhuǎn)換為直流電壓信號輸出。

HJG698的激勵(lì)采用方波振蕩器與帶通濾波器結(jié)合的形式，將方波信號濾波輸出為正弦波信號，并采用低漂移精密電壓源的形式為振蕩電路網(wǎng)絡(luò)供電，即設(shè)置器件帶通濾波網(wǎng)絡(luò)的外圍電阻與電容元件只需要選擇低溫票類型，就能夠得到低溫漂的正弦波信號激勵(lì)輸出。采用了增益1/1的差分輸出放大器作為激勵(lì)信號輸出對LVDT/RVDT進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使得即使LVDT/RVDT不存在共地端口，HJG698仍然可以進(jìn)行正常驅(qū)動(dòng)，能夠配套驅(qū)動(dòng)三線制半橋或四線制的傳感器。后級解調(diào)部分采用了差分式的輸入結(jié)構(gòu)，這使得差分式的激磁信號溫漂在后級解調(diào)電路工作原理上就能夠得到抑制，使得輸出直流信號的溫漂更低。

HJG698非常適合精密位置和計(jì)量應(yīng)用，具有溫漂小、檢測精度高、可靠性高、高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)。可應(yīng)用于伺服控制系統(tǒng)、航空航天、電子等領(lǐng)域的角度位置檢測系統(tǒng)中。

03 特性對照

下面是HJG698、HJG598與AD698的特性對照表。

04 電原理框圖

HJG698電原理框圖如下：

05 封裝形式及引出端

HJG698采用陶瓷雙列直插外殼HD16-02A，封裝外形尺寸和實(shí)物圖如下：

HJG698引腳引出端定義如下（頂視圖）：

06 絕對額定最大值

07 電特性

除非另有說明，VCC=+15V,VEE=-15V,TA=25℃。電特性表如下：

08 典型應(yīng)用圖

HJG698的三線制與四線制位移傳感器的典型應(yīng)用圖如下：

注：

1.根據(jù)電特性表中所描述的各項(xiàng)計(jì)算公式描述，通過設(shè)置電容CT值可以對激磁信號的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，公式要求滿足：（電容單位為pF,頻率單位為Hz）

設(shè)置完成激磁信號頻率后，在通過調(diào)節(jié)電阻R1、R2與電容C3、C4以對帶通濾波器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，推薦參考下述的公式要求進(jìn)行計(jì)算以獲得失真度小的正弦波信號。帶通濾波器參數(shù)計(jì)算公式要求滿足：（電阻單位為KΩ，電容單位為pF，頻率f單位為Hz）

根據(jù)激勵(lì)信號幅度要求先計(jì)算出帶通濾波器的增益設(shè)置倍數(shù)A與電阻R2的阻值，而帶通濾波器的輸入信號為2.5Vrms的方波信號，其基波正弦波的有效值應(yīng)為（2.5×4）/πVrms，即輸出激勵(lì)正弦波EXC+與EXC-的有效值為(A×2.5×4×0.707）/πVrms。

之后再通過公式計(jì)算出電阻R1與電容C3和C4的值大小，注意電阻與電容都應(yīng)選擇具有低溫漂特性的元件。

通過設(shè)置電阻RG可以對最終輸出直流信號VOUT的幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足下述公式：

VIN+與VIN-即為器件的16腳IN+和15腳IN-上的輸入電壓的有效值幅度。

可以通過外置電容C1與C2對后級解調(diào)部分的全波整流電路的截止頻率進(jìn)行設(shè)置，其計(jì)算公式滿足：

而截止頻率f還應(yīng)滿足≤0.1倍的激磁信號頻率，這樣輸出的直流電壓信號才能夠保持失真度低、精度高的特點(diǎn)。截止頻率的設(shè)置也影響了后級解調(diào)網(wǎng)絡(luò)工作的時(shí)間常數(shù)，因此截止頻率點(diǎn)的設(shè)置于用戶要求傳感器的響應(yīng)速度也有關(guān)系，即截止頻率不能設(shè)置的過低以使得器件解調(diào)工作的響應(yīng)時(shí)間過長。

2.上述電容都應(yīng)選用NPO介質(zhì)的陶瓷電容以能夠使得器件的溫度特性更優(yōu)秀。

3.可以通過對REF端進(jìn)行設(shè)置以對最終輸出信號的偏置電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，其計(jì)算公式滿足：

但注意VREF基準(zhǔn)電壓推薦要應(yīng)用基準(zhǔn)源進(jìn)行提供。

審核編輯：劉清