运动控制

ADM3061E/ADM3062E/ADM3063E/ADM3064E/ ADM3065E/ADM3066E/ADM3067E/ADM3068E 是具有 IEC 静电放电 (ESD) 保护功能的 3.0 V 至 5.5 V RS-485 收发器，使得该器件可在收发器总线引脚上承受 ±12 kV 的接触放电，而不会引发闭锁效应或损坏。ADM3062E/ADM3066E/ADM3068E 具有一个 VIO 逻辑供电引脚，因而允许使用一个工作电压可低至 1.62 V 的灵活数字接口。

ADM3065E/ADM3066E/ADM3067E/ADM3068E 适合多点总线传输线路上的 50 Mbps 高速双向数据通信。 ADM3061E/ADM3062E/ADM3063E/ADM3065E/ ADM3066E/ADM3067E/ADM3068E 具有一个 1/4 单位负载输入阻抗，允许在一根总线上挂接最多 128 个收发器。 ADM3061E/ADM3062E/ADM3063E 型号具有 ADM3065E/ADM3066E/ADM3067E/ADM3068E 型号的所有功能，但使用 500 kbps 的低数据速率，适合采用长电缆线路运行。

ADM3061E/ADM3062E/ADM3065E/ADM3066E 是半双工 RS-485 收发器，完全符合 PROFIBUS^® 标准，并且在 V_CC ≥ 4.5 V 时具有增大的 2.1 V 总线差分电压。ADM3063E/ADM3067E/ADM3068E 为全双工 RS-485 收发器选项。

RS-485 收发器可提供几种节省空间的封装，包括 10 引脚 3 mm × 3 mm 引线框架芯片规模封装 (LFCSP)、8 引脚或 10 引脚 3 mm × 3 mm 微型小外形尺寸封装 (MSOP)、和 8 引脚或 14 引脚窄体标准小外形封装 (SOIC_N)。可提供工作温度范围为 −40°C 至 +125°C 及 −40°C 至 +85°C 的型号。

热停机电路可防止因总线争用或输出短路而造成功耗过高。如果在发生故障的情况下检测到内部驱动器电路温度显著升高，则该功能将强制驱动器输出进入高阻抗状态。

当接收器输入为短路、开路或已连接至终止传输线且所有驱动器均被停用时， ADM3061E/ADM3062E/ADM3063E/ADM3065E/ ADM3066E/ADM3067E/ADM3068E 可保证提供一个逻辑高电平接收器输出。

表 2 概要列出了在各种温度、电源和封装选项条件下 ADM3063E/ADM3064E/ADM3065E/ADM3066E/ADM3067E/ ADM3068E 能提供的数据速率。型号序列请参阅“订购指南”(Ordering Guide) 部分。

应用 

• 工业现场总线
• 过程控制
• 楼宇自动化
• PROFIBUS 网络
• PROFIBUS 网络

ADM3061E/ADM3062E/ADM3063E/ADM3065E/ADM3066E/ADM3067E/ADM3068E分别为3.0 V至5.5 V、IEC静电放电(ESD)保护RS-485收发器，允许这些器件在收发器总线引脚上承受±12 kV接触放电，而不会发生闩锁或损坏。ADM3062E/ADM3066E/ADM3068E具有V_IO逻辑电源引脚，支持灵活的数字接口，能够在低至1.62 V电压下工作。

ADM3065E/ADM3066E/ADM3067E/ADM3068E适用于多点总线传输线路的高速、50 Mbps、双向数据通信。ADM3061E/ADM3062E/ADM3063E/ADM3065E/ADM3066E/ADM3067E/ADM3068E具有1/4单位负载输入阻抗，允许一条总线最多连接128个收发器。ADM3061E/ADM3062E/ADM3063E模型在500 kbps低数据速率下与ADM3065E/ADM3066E/ADM3067E/ADM3068E模型具有相同的所有特性，适合长电缆工作。

ADM3061E/ADM3062E/ADM3065E/ADM3066E均为半双工RS-485收发器，完全符合PROFIBUS®标准，在V_CC ≥ 4.5 V时增加了2.1 V总线差分电压。ADM3063E/ADM3067E/ADM3068E均为全双工RS-485收发器选项。

RS-485收发器采用很多节省空间的封装，如10引脚3 mm × 3 mm引脚架构芯片级封装(LFCSP)、8引脚或10引脚3 mm × 3 mm小型封装(MSOP)和8引脚或14引脚窄体标准小型封装(SOIC_N)三种封装。提供工作温度范围为−40°C至+125°C和−40°C至+85°C的型号。

热关断电路可防止总线竞争或输出短路导致功耗过大。如果在故障条件下检测到内部驱动器电路的温度显著升高，此特性将强制驱动器输出进入高阻抗状态。

当接收器输入短路、开路或连接到端接传输线路并禁用所有驱动器时，ADM3061E/ADM3062E/ADM3063E/ADM3065E/ADM3066E/ADM3067E/ADM3068E可保证逻辑高电平接收器输出。

应用 

• 工业现场总线
• 过程控制
• 楼宇自动化
• PROFIBUS 网络
• 电机控制伺服驱动器和编解码器

ADuCM4050微控制器单元(MCU)是一款集成电源管理的超低功耗集成式微控制器系统，可用于处理、控制和连接。MCU系统基于Arm® Cortex®-M4F处理器。MCU还由数字外设、嵌入式静态随机存取存储器(SRAM)和嵌入式闪存、一个提供时钟、复位和电源管理功能的模拟子系统以及模数转换器(ADC)子系统组成。

本数据手册描述ADuCM4050 MCU的ARM Cortex-M4F内核和存储器架构。但不提供ARM处理器的详细编程信息。

该系统特性如下：

• 高达52 MHz的ARM Cortex-M4F处理器
• 集成纠错码(ECC)的512 KB嵌入式闪存
• 可选4 KB缓存（以降低有功功率）
• 128 KB系统SRAM，带奇偶校验
• 电源管理单元(PMU)
• 多层高级微控制器总线结构(AMBA)总线矩阵
• 中央直接存储器访问(DMA)控制器
• 蜂鸣器接口
• 加密硬件支持安全散列算法(SHA)-256的高级加密标准(AES)-128和AES-256以及以下模式：电子密码本(ECB)、密码块链接(CBC)、计数器(CTR)、密码块链接-消息认证代码(CCM/CCM*)模式
• 带密钥包装/解包的保护密钥存储
• 带密钥解包的键控散列消息认证代码(HMAC)。
• 串行端口(SPORT)、串行外设接口(SPI)、I2C和通用异步接收器/发射器(UART)外设接口。
• 实时时钟(RTC)
• 通用和看门狗定时器
• 可编程通用输入/输出(GPIO)引脚
• 内置可编程发生器多项式的硬件循环冗余校验(CRC)计算器
• 上电复位(POR)和电源监控器(PSM)
• 12位逐次逼近型寄存器(SAR) ADC
• 用于驱动RGB LED的RGB定时器
• 真正的随机数发生器(TRNG)

为支持低动态和休眠功耗管理，ADuCM4050 MCU提供一系列电源模式和功能，例如动态和软件控制的时钟门控与电源门控。

关于ADuCM4050 MCU的详细信息，请参阅集成电源管理的ADuCM4050超低功耗ARM Cortex-M4F MCU硬件参考。

产品聚焦

• 业界领先的超低功耗。
  1. 稳定的工作性能。
  2. 在深度休眠模式下实现全电压监控。
  3. ECC闪存支持。
  4. SRAM存储器提供奇偶校验错误检测。
  5. 前沿安全。
  6. 快速加密对客户算法提供读取保护。
  7. 写入保护可防止未经授权的代码对器件进行重新编程。
• 通过中断实现32 kHz LFXTAL的故障检测。
• SensorStrobe™，用于对外部传感器进行精确的时间同步采样。
  1. 在休眠模式下工作，大大降低了系统解决方案中的电流。例如，使用ADXL363加速度计时，功耗降低10倍。
  2. 设置之后无需软件干预。
  3. 软件执行，因此无脉冲漂移。

应用

• 物联网
• 智能农业、智能楼宇、智能计量、智慧城市、智能机器和传感器网络
• 可穿戴设备
• 健身和临床
• 机器学习和神经网络

ADuM4120/ADuM4120-1 是 2 A 隔离式单通道驱动器，采用 Analog Devices, Inc. 的 iCoupler^® 技术实现高精度隔离。ADuM4120/ADuM4120-1 通过 6 引脚宽体 SOIC 封装提供 5 kV rms 隔离，爬电距离更长。这些隔离元件集高速 CMOS 和整体式变压器技术于一身，能够提供兼备脉冲变压器和栅极驱动器特点的出色性能。

ADuM4120/ADuM4120-1 工作输入电压介于 2.5 V 到 6.5 V 之间，兼容较低的电压系统。与采用高压电平转换方法的栅极驱动器相比，ADuM4120/ ADuM4120-1 具有输入和输出之间真正的电气隔离。

这些型号都可选配输入干扰滤波器（不选配亦可）。干扰滤波器有助于降低在输入引脚上产生触发输出的噪音的几率。

因此，ADuM4120/ADuM4120-1 能够可靠控制绝缘栅极双极晶体管 (IGBT)/金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 配置在各种开关电压下的开关特性。

应用

• 开关式电源 
• IGBT/MOSFET 栅极驱动器
• 工业逆变器 
• 氮化镓 (GaN)/碳化硅 (SiC) 功率器件

FlexMC Motor Control Development Platform^TM是支持所有电机控制解决方案的快速开发系统。 FlexMC KitTM通过基于模型的强大设计工具帮助您加快产品上市并提高性能。 该解决方案集硬件、软件和开箱即用功能于一体，可用于带有霍尔传感器、编码器或无传感器反馈的永磁同步电机(PMSM)。

解决方案概览
FlexMC Kit具有必要的硬件和软件，可结合ADSP-CM408 EZ Kit在开环或闭环速度控制条件下旋转套件电机。软件以可执行文件的方式提供，可使用ADI串行引导加载实用程序导入ADSP-CM408处理器。提供基于.NET图形用户界面(GUI)，实现电机启动-停止、速度控制和数据可视化。此外还提供示例C代码，用于电机的开环电压频率比控制。

FlexMC Kit硬件有两个版本。 套件选项包括一个带编码器的PMSM电机、一个24V电机驱动板以及一个电源。 仅有电路板的选项只包含电机驱动板。 这种情况下，用户可以连接自己的电机和电源。 无论何种情况，电源板都直接连接ADI ADSP-CM408混合信号控制处理器EZ Kit（单独出售）。 该系统可轻松连接电机和CM408 EZ Kit，是满足原型制作需要的完美解决方案。

其余快速原型制作MATLAB/Simulink工具与支持可通过从 Boston Engineering购买此套件获得。

• 12-36V、10A低压电机控制板
• 24V、三相PMSM（不包含在仅有电路板的选项中）
• 正交增量编码器（不包含在仅有电路板的选项中）
• 单独出售： ADI ADSP-CM408 EZ Kit

• 可执行演示应用程序
• 示例应用C代码

注意：  下载软件以便开始使用，如需获得有关FlexMC Kit的技术支持，请前往中文技术论坛：
EV-MCS-LVDRV-Z平台的示例C代码
EV-MCS-LVDRV-Z电机控制平台使用入门

图1所示电路是一款完全隔离的电流传感电路，自带隔离电源。 该电路具有极强的鲁棒性，可以安装在检测电阻附近，以实现精确的测量，最大程度地降低噪声拾取。 输出为来自一个Σ-Δ调制器的单路16 MHz位流，由一个DSP通过一个sinc³ 数字滤波器进行处理。

该电路是太阳能光伏(PV)转换器交流电流监测的理想选择，在这种应用中，峰值交流电压可能高达数百伏特，电流可能在几mA到25 A之间变化。

图1所示电路是一种完整的低成本模拟/模拟隔离器解决方案，它提供2500 V rms的隔离值（1分钟，符合UL 1577标准）。

该电路基于 AD7400A——一款二阶Σ-Δ型调制器，提供数字隔离的1位数据流输出。隔离模拟信号利用一个基于双通道、低噪声、轨到轨运算放大器 AD8646 的四阶有源滤波器恢复。 ADuM5000 用作隔离端的电源，两端完全隔离，系统仅使用一个电源。该电路具有0.05%的线性度，并能获益于调制器AD7400A和模拟滤波器提供的噪声整形。该电路的应用包括电机控制和电流监控，同时它还能有效替代基于光隔离器的隔离系统。

本电路中的隔离能提供电气线路浪涌保护并断开总线和数 字引脚之间的接地连接，增加系统安全性和鲁棒性，进而 消除系统中可能存在的接地环路。

在工业和仪器仪表应用中，TIA/EIA RS-485总线标准是使用 最广泛的物理层总线设计标准之一。RS-485提供多个系统 之间的差分数据传输，这些系统通常相距很远。相比 RS-232标准，RS-485通信可通过差分通信方式提供额外的 鲁棒性。

TIA/EIA RS-232器件广泛用于工业机器、网络设备和科研仪 器中。在现代个人电脑中(个人电脑经常用来调试网络问 题)，大部分外设接口已经采用USB代替RS-232，并且很多 电脑不再配备RS-232端口。图1中的电路为RS-232和RS-485 接口提供鲁棒而紧凑的解决方案。

图1. 隔离式USB转FTDI隔离式RS-232/隔离式RS-485电路(原理示意图，未显示所有连接)

低压差分信号(LVDS)是低功耗、高速、点对点通信的既定 标准(TIA/EIA-644)。它用于在仪器仪表和控制应用中通过 背板或短电缆链路传输大量数据，或分配高速时钟至应用 电路的不同部分。

图1所示电路表示LVDS接口的隔离。隔离LVDS接口的好处 有：保护器件免受故障影响(安全隔离)，以及增加鲁棒性 (功能隔离)。

ADuM3442为 ADN4663 LVDS驱动器的逻辑输入以及 ADN4664LVDS驱动器的逻辑输出提供数字隔离。除了使用 ADuM5000提供隔离式电源，在工业和仪器仪表应用中隔离LVDS链路还面临着许多挑战，包括：

• 逻辑信号与LVDS驱动器/接收器隔离、确保电路总线端的标准LVDS通信。
• 高度集成的隔离仅使用两个额外的宽体SOIC器件(ADuM3442和ADuM5000)来隔离标准LVDS器件(ADN4663和ADN4664)。
• 与传统隔离(光耦合器)相比功耗更低。LVDS应用的特性之一是低功耗工作。
• 多通道隔离。LVDS应用中，使用并行通道以尽量增大数据吞吐量。本电路演示4通道隔离(本实例中采用两条发射通道和两条接收通道)。
• 工作速度高；最高工作速度达150 Mbps，轻松满足基本LVDS的速度要求。

本电路是一个由高功率开关MOSFET组成的H电桥，由低压逻辑信号控制，如图1所示。该电路为低电平逻辑信号和高功率电桥提供了一个方便的接口。H电桥的高端和低端均使用低成本N沟道功率MOSFET。该电路还在控制侧与电源侧之间提供隔离。本电路可以用于电机控制、带嵌入式控制接口的电源转换、照明、音频放大器和不间断电源(UPS)等应用中。

现代微处理器和微控制器一般为低功耗型，采用低电源电压工作。2.5 V CMOS逻辑输出的源电流和吸电流在μA到mA范围。为了驱动一个12 V切换、4 A峰值电流的H电桥，必须精心选择接口和电平转换器件，特别是要求低抖动时。

ADG787是一款低压CMOS器件，内置两个独立可选的单刀双掷(SPDT)开关。采用5 V直流电源时，有效的高电平输入逻辑电压可以低至2 V。因此，ADG787能够提供驱动半桥驱动器ADuM7234所需的2.5 V控制信号到5 V逻辑电平的转换。

ADuM7234是一款隔离式半桥栅极驱动器，采用ADI公司iCoupler®技术，提供独立且隔离的高端和低端输出，因而可以专门在H电桥中使用N沟道MOSFET。使用N沟道MOSFET有多种好处：N沟道MOSFET的导通电阻通常仅为P沟道MOSFET的1/3，最大电流更高；切换速度更快，功耗得以降低；上升时间与下降时间是对称的。

ADuM7234的4 A峰值驱动电流确保功率MOSFET可以高速接通和断开，使得H电桥级的功耗最小。本电路中，H电桥的最大驱动电流可以高达85 A，它受最大容许的MOSFET电流限制。

ADuC7061 是一款低功耗、基于ARM7的精密模拟微控制器，集成脉宽调制(PWM)控制器，其输出经过适当的电平转换和调理后，可以用来驱动H电桥。

图1. 使用ADuM7234隔离式半桥驱动器的H电桥（原理示意图：未显示去耦和所有连接）

图1所示电路监控系统中的电流，可在高达+500 V的正高共模直流电压下工作，且误差小于0.2%。负载电流通过一个电路外部的分流电阻。分流电阻值应适当选择，使得在最大负载电流时分流电压约为500 mV。

图1：高共模电压电流监控器（未显示所有连接和去耦）

与外部PNP晶体管配合使用时， AD8212 能在具有大于500 V的正高共模电压情况下，精确放大小差分输入电压。

电流隔离由四通道隔离器ADuM5402提供。这不仅是为了提供保护，而且还可将下游电路与高共模电压隔离开来。除了隔离输出数据以外，数字隔离器ADuM5402还为电路提供+3.3 V隔离电源。

AD7171 的测量结果通过一个简单的双线SPI兼容型串行接口，以数字码形式提供。

这一器件组合实现了一款精确的正高压供电轨电流检测解决方案，具有器件数量少、低成本、低功耗的特点。

图1：通用电源模块的功能框图

图1所示电路能够在直流电压高达±270 V的来源上监控双向电流，且线性误差小于1%。负载电流通过一个电路外部的分流电阻。分流电阻值应适当选择，使得在最大负载电流时分流电压约为100 mV。

AD629放大器精确测量和缓冲(G = 1)小差分输入电压，并抑制最高270 V的高共模电压。

双通道AD8622用于将AD629的输出放大100倍。AD8475漏斗放大器则对信号进行衰减(G = 0.4)，将其从单端转换成差分形式并进行电平转换，使其满足AD7170 Σ-Δ型ADC的模拟输入电压范围要求。

电隔离由四通道隔离器ADuM5402提供。这不仅是为了提供保护，而且还可将下游电路与高共模电压隔离开来。除了隔离输出数据以外，数字隔离器ADuM5402还为电路提供+5.0 V隔离电源。

AD7170的测量结果利用一个简单的双线SPI兼容串行接口，以数字代码形式提供。

这一器件组合实现了一款精确的高压正负供电轨电流检测解决方案，具有器件数量少、低成本、低功耗的特点。

图1. 高共模电压双向隔离式电流监控器（未显示所有连接和去耦） 

图 1 所示电路是一款完整的线性可变差分变压器 (LVDT) 信 号调理电路，可精确测量距离机械参考点的线性位置或线 性位移。模拟域中的同步解调用于提取位置信息并抑制外 部噪声。 24 位、 Σ-△ 模数转换器 (ADC) 可数字化位置输出信 息，以实现高精度。

LV D T 在活动核心和线圈组件之间采用电磁耦合。这种非 接触式 ( 因而是无摩擦的 ) 工作方式是它们广泛用于航空航 天、过程控制、机器人、核、化学工厂、液压、动力涡轮 以及其他恶劣工作环境和要求具备长工作寿命与高可靠性 应用的主要原因。

包括 LV D T 激励信号在内的整个电路功耗仅为 10 mW 。电路 激励频率和输出数据速率均为 SPI 可编程。该系统允许在可 编程带宽和动态范围之间进行权衡取舍， 支持 1 kHz 以上的 带宽，且在 20 Hz 带宽时具有 100 dB 动态范围，是精密工业 位置和计量应用的理想之选。

图1所示电路是一款完整的无需调节线性可变差分变压器 (LVDT)信号调理电路。该电路可精确测量线性位移(位 置)。

LVDT是高度可靠的传感器，因为其磁芯能够无摩擦滑 动，并且与管内部无接触。因此，LVDT适合用于飞行控 制反馈系统、伺服系统中的位置反馈、机床中的自动测量 以及其他各种注重长期稳定性的工业和科研机电应用中。

本电路采用AD698LVDT信号调理器，包含一个正弦波振荡 器和一个功率放大器，用于产生驱动原边LVDT的激励信 号。AD698还可将副边输出转换为直流电压。AD8615轨到 轨放大器缓冲AD698的输出，并驱动低功耗12位逐次逼近型 模数转换器(ADC)。系统动态范围为82 dB，带宽为250 Hz， 非常适合精密工业位置和计量应用。

采用±15 V电源供电时，系统的信号调理电路功耗仅为15 mA； 采用+5 V电源供电时，功耗为3 mA。

本电路笔记讨论LVDT基本操作理论和设计步骤，用于优 化图1中带宽给定的电路，包括噪声分析和器件选型方面 的考虑。

图1所示电路是一款完整的无需调节的线性可变差分变压器(LVDT)信号调理电路。该电路可精确测量线性位移(位置)。

LVDT是高度可靠的传感器，因为其磁芯能够无摩擦滑动，并且与管内部无接触。因此，LVDT适合用于飞行控制反馈系统、伺服系统中的位置反馈、机床中的自动测量以及其他各种注重长期稳定性的工业和科研机电应用中。

本电路采用AD598LVDT信号调理器，包含一个正弦波振荡器和一个功率放大器，用于产生驱动原边LVDT的激励信号。AD598还可将副边输出转换为直流电压。 AD8615 轨到轨放大器缓冲AD598的输出，并驱动低功耗12位逐次逼近型模数转换器(ADC)。系统动态范围为82 dB，带宽为250 Hz，非常适合精密工业位置和计量应用。

采用±15 V电源供电时，系统的信号调理电路功耗仅为15 mA；采用+5 V电源供电时，功耗为3 mA，是远程应用的理想选择。该电路可从300英尺外远程操作LVDT，且其输出最远可驱动1000英尺。

本电路笔记讨论LVDT基本操作理论和设计步骤，用于优化图1中带宽给定的电路，包括噪声分析和器件选型方面的考虑。

图1. 高性能旋变数字转换(RDC)电路原理示意图：未显示所有元件、连接和去耦

该电路具有创新的旋变转子驱动器，提供两种工作模式：高性能和低功耗。在高性能模式下，系统采用 12 V单电源供电，能够为旋转变压器提供6.4 V rms (18 V p-p)的驱动信号。在低功耗状态下，系统采用 6 V单电源供电，能够为旋转变压器提供3.2 V rms (9.2 V p-p)的驱动信号，且系统功耗小于100 mA。驱动器和接收器均提供有源滤波，可最大程度减少量化噪声的影响。

10位模式下，RDC的最大跟踪速率为3125 rps(分辨率= 21 弧分)；16位模式下为156.25 rps(分辨率= 19.8弧秒)。