英飞凌 XMC4000 特色外设---Delta-Sigma 解调器在旋变中的应用 旋转变压器是一种精密的位置、速度检测装置，尤其适用 于高温、严寒、 潮湿、高速、振动等环境恶劣、旋转编码器无法正常工作的场合。因此，被广 泛应用在伺服控制、机器人、机械工具、 汽车、电力、冶金、航空航天、船 舶、兵器、电子、冶金、矿山、油田等领域的位置、速度检测系统中。 但是，旋转变压器在使用时并不能直接提供角度或位置信息，需要特殊的 激励信号和解调、计算措施，才能将旋转变压器信号中包含的位置信息得到。 英飞凌基于 ARM Cortex-M4 内核的 XMC4000 家族中、高端系列集成的 Delta-Sigma 解调器模块为旋变位置信号的获取带来了福音。此模块包括阶数 可选的 主滤波器、载波发生器、整形器、积分器、辅助滤波器和极限比较检 查单元这些丰富的功能环节组合。将这些功能环节组合使用，并搭配前端另外 的调制器芯片，便 可完成旋转变压器的位置信息获取任务。XMC4000 的 Delta-Sigma 解调器模块不仅可以实现传统 Delta-Sigma ADC 中数字滤波的 “解调”（将低分辨率的数字脉冲还原为高分辨率的数据）功能，而且还可完 成对旋转变压器高频调制信号的“解调” （去除高频载波分量）工作。 在目前的伺服控制器应用中，基本上都是采用外部专用的旋变解码芯片获 得旋变位置信息。我们做了静态及稳态运行状态下，Delta-Sigma 解调器模块 和 专用芯片性能的比较。静态下，Delta-Sigma 解调器模块得到的位置和专用 芯片得到的位置，以码盘为基准，其准确度误差水平属同一级别。位置精度在 12 位左右（反正切法测量）；稳态运行时，由于旋变的固有特性，在一个机械 周期内，存在周期性的误差。Delta-Sigma 解调器模块和专用芯片的误差 形态 呈现一致性，且在同一级别。综上所述，Delta-Sigma 解调器模块和专用的旋 变解码芯片性能相当。而且，相对专用芯片，Delta-Sigma 解调器模块在实现 同等性能指标的功能的基础上，可针对不同的应用场合进行软件优化，能够极 大地提高系统应用的灵活性和针对性。此外，集成此模块的微控制器 只需配 合外部低成本的调制器就可实现旋变信号的获取及相关的伺服系统控制要求， 能够最大限度的减少系统整体硬件成本。目前，XMC4000 家族是市面上唯 一带 Delta-Sigma 解调器模块的微控制器产品，这一创新性的设计，给旋变应用领 域带来了革新性的设计理念，使应用变得越来越简洁。 英飞凌 XMC4000 家族是基于 ARM Cortex-M4 内核的 32 位微控制器，XMC4000 家族结合了英飞凌称雄业界的外设集与行业标准 ARM® Cortex™-M4 内核，从而 成为一个面向高能效工业应用的强大产品家族。目前 XMC4500、XMC4400、 XMC4200、XMC4100 系列产 品均已大批量供货。