上一篇文章我们讨论了模数转换器,更具体地说,是与获取输入样本相关的时序。但是,如果你不小心的话,杂草中还有一个更大的问题正在逼近,它可能会咬你。ADC 转换完成后,结果意味着什么?基于查看这些位,您对输入信号的真正了解程度如何?您真正需要多少位,您真正可以信任多少位?
上一篇我讨论了与模拟和代码生成相关的更一般的问题。但今天我想把焦点转向模数转换器。ADC 是数字控制应用中最关键的外设之一,因为它构成了模拟世界和数字世界之间的纽带。它也是最容易被误解的外围设备之一。对于 ADC,许多工程师只满足于知道位数和转换速度。但在数字控制应用中,如果我们想要获得满意的结果,就必须更深入地研究 ADC 规范。
数字集成电路设计是一个程序化的过程,包括将规格和特性转换成数字块,然后再进一步转换成逻辑电路。与数字集成电路设计相关的许多限制来自铸造工艺和技术限制。数字IC强调的是运算速度与成本比,数字IC设计的目标是在尽量低的成本下达到目标运算速度。设计者必须不断采用更高效率的算法来处理数字信号,或者利用新工艺提高集成度降低成本。
那么,哪种 PWM 技术最适合您的电机控制应用?到目前为止,我们已经研究了两种电机驱动拓扑结构,它们会在电机上产生单极 PWM 电压波形,
EPAD MOSFET 在以适当的栅极电压开启时充当开关,其中在漏极和源极端子之间形成导电通道。源极端子作为输入,漏极端子作为输出。开关的导通电阻取决于由栅极电压控制的沟道导通电流。在这种情况下,如果使用增强型器件,则可以通过栅极端子上的正偏置电压打开开关,信号从源极传播到漏极端子。信号本质上可以是数字的或模拟的,只要用户考虑相对于开关通道导通电阻的输入和输出阻抗水平。
许多电路需要将其输入和输入阻抗与输出阻抗隔离,以便输出负载不会干扰输入信号。这有时可以通过使用晶体管缓冲器或运算放大器缓冲器来实现,每种缓冲器都存在许多设计权衡。例如,使用 ALD110800 零阈值 MOSFET,可以提供这种隔离,同时提供偏置到与输入电平范围相同的电压电平的电路输出。这是零阈值 MOSFET 的基本能力。输入和输出电平也可以偏置在固定电压附近,例如 0.0V。
在 5V、3.3V 或更低电压下运行的低压系统通常需要具有 1V 或更低阈值或开启电压的有源 MOSFET 器件。对于模拟设计,该阈值电压直接影响工作信号电压范围。
EPAD MOSFET 专为实现器件电气特性的出色匹配而设计。这些器件专为实现最小失调电压和差分热响应而构建。由于集成在同一块单片芯片上,它们还具有出色的温度系数跟踪特性。
在电路设计中追求更低的工作电压和更低的功耗水平是一种趋势,这给电气工程师带来了艰巨的挑战,因为他们遇到了基本半导体器件特性对他们施加的限制。长期以来,工程师们一直将这些特性视为基本特性,并且可能阻碍了他们将可用电压范围最大化,否则会使新电路获得成功。
有时,一项引发根本性或戏剧性进步的技术或技术很快就会被最初创新的变化或改进所取代,锗基晶体管就是一个很好的例子。75 年前的 1947 年,当约翰·巴丁 (John Bardeen)、沃尔特·布拉顿 (Walter Brattain) 和威廉·肖克利 (William Schockley) 开发并展示了第一个晶体管(一种点接触器件)时,固态和现代电子时代诞生了。他们的晶体管使用掺杂的锗,金箔触点用小弹簧推到表面。
如今,从 PDA 和智能手机到医疗设备和测试设备,所有手持设备都触手可及,因此我们需要它们尽可能长时间地使用就不足为奇了。 然而,一个关键问题是运算放大器的速度,因为低功耗通常意味着有限的速度,例如带宽和转换率。我说“通常”是因为有例外,我们将在此处讨论。
我在看我已经使用了几年的 Brother 喷墨打印机时,注意到它的软开/关开关正上方有一个不起眼的绿色 LED。这个 LED 有一个有趣的占空比:它关闭大约三秒钟,然后在大约一秒钟内逐渐增加到最大强度,同样在大约一秒钟内衰减回完全关闭,然后随着循环再次开始而变暗). 只要打印机名义上打开并准备就绪,它就会重复此循环,无论它是在打印还是处于静止模式。
那么,哪种 PWM 技术最适合您的电机控制应用?当然有很多选择可供选择,每一种都具有独特的优点和缺点。在关于该主题的最后一篇文章中,我们将讨论直流和交流电机的再生。由于电动和混合动力汽车的普及,这在过去十年中已成为一个更加相关的话题。在这些应用中,再生发生在直流母线中,最终连接到车辆中的直流电池组。但我们将在这篇文章中看到,我们也可以将其再生回交流电源,例如交流电网。
那么,哪种 PWM 技术最适合您的电机控制应用?希望到现在为止,您已经了解 PWM 过程的用途有多么广泛,以及该过程中的细微变化如何对电机性能产生巨大影响。在之前有关该主题的文章中,我仅讨论了适用于 H 桥中直流电机的技术。但在这篇文章中,让我们将讨论扩展到多相电机。要将这些技术应用于三相逆变器,我们所要做的就是再添加一个半桥。
那么,哪种 PWM 技术最适合您的电机控制应用?到目前为止,您可能已经猜到没有“一种”PWM 技术对所有应用都是最佳的。但是我们今天要讨论的技术非常接近。它被称为单极 4 象限 PWM 技术(形式 II)。