想象一下你今天早上開車去上班：紅綠燈變綠，你馬上踩油門，車幾秒鐘反應很快，繼續往公司開。這個過程看似簡單，但實際上，車內已經發生了一系列復雜的操作。讓我們一起看看。

當你踩下踏板時，電機會通過轉軸給車輛提供必要的扭矩，然后牽引電機帶動車輛前進。牽引電機(通常是三相同步電機)由復雜的電路控制，包括多個晶體管、電機驅動器、保護和反饋控制。反饋控制信號由電機位置傳感器(見圖1)以模擬角度輸出信號的形式發送(注意，所有真實世界的信號都是模擬的)。連續的模擬信號通過模數轉換器轉換到數字域。理想情況下，你可以把一個連續的模擬信號分解成無限個數字步長，但在現實世界中，ADC的模擬信號量化是有限個步長，產生的誤差稱為量化誤差。這里涉及到“精度”和“分辨率”這兩個術語。

圖1:車輛電機控制系統的典型系統框圖

精密

以一個12位軸角數字轉換器(RDC)為例。當旋轉軸旋轉一次時，轉換器輸出212=4096個數字代碼。在電機控制中，步長通常以弧分或弧秒來定義。一次60分鐘，一次360度。所以一個圈有360次；60=21600弧分。因為有4096個數字碼，每個分區分為=21600/4096，即5.27弧。5.27弧分對應一個最低有效位或一個1LSB。因此，即使輸入角度(連續信號)100%準確，輸出數字碼也不能在下一個碼之前移動超過1LSB(或5.27弧分)。指定該精度值時，RDC將考慮失調、增益和線性誤差。作為參考，無刷旋轉變壓器的典型精度規格為10弧分。整個分析裝置系統的典型誤差，加上傳感器和轉換誤差，大約是15.273弧分(分析傳感器是10弧分，而我的例子是5.273弧分)。這些數字將幫助我們為系統選擇合適的傳感器解決方案。

分解率

那么，分辨率是多少？“12位”分辨率是指360度旋轉時的212種不同輸出代碼。實際分辨率只是RDC輸出端的可用位數；請注意，并非所有位都是無噪聲的。有效分辨率是指考慮信號噪聲的模數轉換中真正的“有用”位。這些是有效數字(ENOB)。ENOB經常與產品數據手冊中描述的分辨率混淆。

1 LSB是什么意思？

到目前為止，我們已經討論了精度和分辨率的定義。現在，讓我們將這些知識應用到一個精度和分辨率通常以LSB為單位的系統中。想知道LSB在系統環境中的含義嗎？先來看看電機控制領域1 LSB相對弧分和弧度的換算值。以12位和10位為例：

在12位中，1個LSB等于：

1LSB=360 212=0.087度=5.27弧分=2.64弧分=0.04395度

同樣，在10位中，1 LSB等于：

1LSB=360 210=0.351度=21.09弧分=10.54弧分=0.1757度

結論

了解汽車運營背后的深層原理不是很有意思嗎？精度和分辨率是根據您的規格選擇合適的傳感解決方案的基礎。當精度優于分辨率時，轉換器的傳遞函數可以通過分辨率位數來精確控制。

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其他信息

閱讀模擬應用期刊文章《電動汽車軸角數字轉換器設計注意事項》。

要了解更多有關工業應用中旋變檢測的信息，請閱讀白皮書《工業旋變檢測應用的電氣設計考慮》。

在這篇EDN文章系列的第一部分和第二部分中，了解更多關于電動汽車設計的信息。

借助TI設計-汽車用旋變數字轉換器參考設計(TIDA-00796)，基于旋變的旋轉位置檢測設計得以快速啟動。

下載這些應用指南：

“PGA411-Q1印刷電路板設計指南”。

PGA411-Q1故障排除指南。

“PGA411-Q1軟件開發人員指南”。

“PGA411-Q1使用任何主系統逐步初始化”。