可編程振蕩器AD2S99：特性、應用與設計要點

在電子工程領域，振蕩器是許多系統中不可或缺的核心組件，為各種設備提供穩定的時鐘信號或激勵源。今天，我們將深入探討一款功能強大的可編程振蕩器——AD2S99，介紹它的特性、應用場景，以及在設計中需要注意的要點。

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一、AD2S99概述

AD2S99是一款可編程正弦振蕩器，旨在為旋轉變壓器和各種交流傳感器提供正弦波激勵。它采用20引腳PLCC封裝，工作溫度范圍為 -40°C至 +85°C，具有成本低、性能穩定等優點。

主要特性

1. 可編程輸出頻率：輸出頻率范圍為2 kHz - 20 kHz，可通過頻率選擇引腳輕松編程為2 kHz、5 kHz、10 kHz或20 kHz，還可通過添加外部電阻獲得中間頻率。
2. 動態相位補償：通過將同步參考輸出與傳感器的次級繞組鎖相，動態補償傳感器中的任何相位變化。
3. 信號丟失檢測：能夠檢測傳感器次級繞組連接是否與SIN和COS輸入斷開，當檢測到信號丟失時，“LOS”輸出引腳將拉高。
4. 集成度高：將傳感器激勵、同步參考和信號丟失檢測功能集成到一個小型、經濟高效的封裝中。

應用場景

AD2S99廣泛應用于各種需要正弦波激勵的場合，包括但不限于：

• 旋轉變壓器和自整角機
• 線性可變差動變壓器（LVDTs）和旋轉可變差動變壓器（RVDTs）
• 壓力傳感器和稱重傳感器
• 交流電橋

二、AD2S99的技術參數

頻率輸出范圍

精度

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

電源抑制比

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

模擬輸出

• 幅度：EXC和EXC為2 V rms（EXC到GND，EXC到GND）。
• 電流驅動能力：SYNREF關閉時，EXC和EXC的電流驅動能力為 ±3 mA rms（RLOAD = 500 Ω）。
• 總諧波失真：EXC和EXC在CLOAD = 1000 pF時為 -25 dB。

模擬輸入

• 幅度：SIN和COS的幅度為1.8 - 2.2 V rms。
• 鎖相范圍：±45°。
• 附加相位延遲：AP級和BP級均為 ±10°。

三、AD2S99的設計要點

電源連接

正電源電壓 (V{DD}) 應連接到引腳12，負電源電壓 (V{ss}) 應連接到引腳19和20。電源極性反轉會損壞器件。建議在 (V{DD}) 和模擬地、(V{ss}) 和模擬地之間并聯去耦電容，推薦的電容值為100 nF（陶瓷）和4.7 μF（鉭電容）。當使用多個AD2S99時，每個器件應使用單獨的去耦電容。

頻率調整

AD2S99的輸出頻率可通過SEL1和SEL2引腳編程為四個標準頻率。若需要中間頻率，可將FBIAS引腳通過外部電阻連接到正電源 (V_{DD})。具體步驟如下：

1. 通過SEL1和SEL2引腳將輸出頻率設置為略高于所需中間頻率的標準頻率。
2. 將頻率調整引腳FBIAS通過外部電阻連接到 (V_{DD})。

輸出級設計

AD2S99的輸出由兩個正弦信號EXC和EXC組成，EXC相對于EXC相位超前180°。傳感器的激勵繞組應連接在EXC（引腳17）和EXC（引腳18）之間。對于低阻抗傳感器，可能需要增加AD2S99的輸出電流驅動能力，可使用外部緩沖放大器提供增益和額外的電流驅動。

信號反饋與參考

旋轉變壓器的幅度調制SIN和COS輸出信號應作為反饋信號連接到AD2S99。SYNREF輸出可補償旋轉變壓器中的初級到次級相位誤差，提高旋轉變壓器到數字轉換器（R/D轉換器）的精度。SYNREF信號應連接到R/D轉換器的參考輸入引腳。

信號丟失檢測

在正常工作時，當旋轉變壓器次級繞組的SIN和COS信號連接到AD2S99時，AD2S99的LOS輸出引腳（引腳11）為邏輯低電平（<0.7 V）。當SIN和COS信號低于AD2S99的LOS閾值電平時，LOS引腳將拉高到邏輯高電平（VDD）。

四、典型應用電路

AD2S99與AD2S90的典型配置

圖3展示了AD2S99振蕩器和AD2S90旋轉變壓器到數字轉換器的典型電路配置。AD2S90的SIN和COS輸入信號的最大電平應為2 V rms ±10%。所有模擬地信號應星型連接到AD2S90的AGND引腳。SYNREF輸出應通過0.1 μF電容和100 kΩ電阻連接到AD2S90的REF輸入引腳，以阻擋SYNREF信號中的任何直流偏移。

AD2S99與AD2S82A的典型配置

圖4展示了AD2S99振蕩器和AD2S82A旋轉變壓器到數字轉換器的典型電路配置。AD2S82A的SIN和COS輸入信號的最大電平應為2 V rms ±10%。所有模擬地信號應星型連接到AD2S82A的AGND引腳。SYNREF輸出和AD2S82A的REF輸入引腳之間的耦合電容C3和接地電阻R3是可選的。

AD2S99與AD2S93的典型配置

圖5展示了AD2S99振蕩器和AD2S93 LVDT到數字轉換器的典型電路配置。AD2S93的A和B傳感器輸入信號的最大電平應為1 V rms ±20%。所有模擬地信號應星型連接到AD2S93的AGND引腳。AD2S99的SYNREF輸出不能作為AD2S93的REF輸入信號，AD2S93的過零參考應通過相位超前或滯后網絡從LVDT的初級繞組獲取。

五、總結

AD2S99是一款功能強大、性能穩定的可編程振蕩器，適用于各種需要正弦波激勵的應用場景。在設計過程中，需要注意電源連接、頻率調整、輸出級設計、信號反饋與參考以及信號丟失檢測等要點。通過合理的設計和配置，可以充分發揮AD2S99的優勢，提高系統的性能和可靠性。

各位工程師朋友，在實際應用中，你們是否遇到過與AD2S99相關的問題？又是如何解決的呢？歡迎在評論區分享你們的經驗和見解。