旋轉(zhuǎn)變壓器(resover)包含三個(gè)繞組，即一個(gè)轉(zhuǎn)子繞組和兩個(gè)定子繞組。轉(zhuǎn)子繞組隨馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，定子繞組位置固定且兩個(gè)定子互為 90 度角(如圖 1 所示)。這樣，繞組形成了一個(gè)具有角度依賴系數(shù)的變壓器。

圖 1：旋轉(zhuǎn)變壓器及其相關(guān)信號

將施加在轉(zhuǎn)子繞組上的正弦載波耦合至定子繞組， 對定子繞組輸出進(jìn)行與轉(zhuǎn)子繞組角度相關(guān)的幅度調(diào)制。由于安裝位置的原因，兩個(gè)定子繞組的調(diào)制輸出信號的相位差為 90 度。通過解調(diào)兩個(gè)信號可以獲得馬達(dá)的角度位置信息， 首先要接收純正弦波及余弦波， 然后將其相除得到該角度的正切值，最終通過“反正切”函數(shù)求出角度值。由于一般情況下要使用 DSP進(jìn)行算術(shù)處理， 因而需要將正弦及余弦波數(shù)字化。 目前市面上有幾種具備這些功能的專用產(chǎn)品，然而其價(jià)格昂貴，對于大多數(shù)應(yīng)用而言需要尋求其他替代方案。目前有一種最為常用的方法是，檢測輸出信號中載波頻率的峰值來觸發(fā)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。如果總是在這一時(shí)間點(diǎn)轉(zhuǎn)換調(diào)制信號，則將消除載波頻率。由于更高分辨率的增量累加(Δ-∑)ADC 總是在一段時(shí)間內(nèi)對信號進(jìn)行積分采樣，因此它將不僅僅轉(zhuǎn)換峰值電壓，因而需要采用諸如 TI ADS7861或 ADS8361 等逐次逼近 ADC，分辨率也被限制在 12~14 位。 這種方法還需要使用幾種電路模塊，必須生成合適的正弦載波，必須在合適的時(shí)間點(diǎn)觸發(fā)轉(zhuǎn)換過程，且 ADC 必須對信號進(jìn)行同步轉(zhuǎn)換。這樣不僅增加了成本，且分辨率有限。

新概念使用過采樣方法，并將解調(diào)移至數(shù)字域內(nèi)，調(diào)制信號的過采樣采用雙通道 Δ-∑調(diào)制器 ADS1205，數(shù)字濾波器芯片 AMC1210 用于調(diào)制器輸出的解調(diào)和抽取(decimation)。 調(diào)制器僅產(chǎn)生位流，這不同于 ADC 中的數(shù)字概念。為了輸出相當(dāng)于模擬輸入電壓的數(shù)字信號，必須使用數(shù)字濾波器來處理位流。 正弦濾波器是一種非常簡單、 易于構(gòu)建且硬件需求最少的一種濾波器。 那些頻率為調(diào)制器時(shí)鐘頻率除以過采樣率所得值的整數(shù)倍的信號將被抑制， 這些被抑制的頻率點(diǎn)稱為陷波(notch)。在此新概念中，積分器的抽取率設(shè)定的原則是使載波頻率落入到某一陷波頻率。 但首先需要對信號進(jìn)行解調(diào)， 否則角度信息將與載波頻率一起被忽略。該任務(wù)由 AMC1210 完成。AMC1210 具有四個(gè)通道，每個(gè)通道均提供如圖 2 所示的濾波器結(jié)構(gòu)。

圖 2：AMC1210 的數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)

AMC1210 也可用于測量電流。在本例中，我們將比較器濾波器(comparator filter)用于過電流保護(hù)，能夠在低分辨率情況下實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)(如圖中藍(lán)色部分所示)。$部分在較低采樣率情況下能夠產(chǎn)生更高分辨率的輸出，這部分用于控制環(huán)路。根據(jù)應(yīng)用的需要，在這里可以使用正弦濾波器及積分器來優(yōu)化濾波器的結(jié)構(gòu)。此外，該通路還可用于濾波及解調(diào)。 首先，AMC1210 中的正弦濾波器對調(diào)制器的位流進(jìn)行濾波，以將其轉(zhuǎn)換為中等分辨率、中等速率的數(shù)據(jù)字。對 ADS1205 而言，最高效的三階正弦濾波器的過采樣率(OSR)為 128。過采樣率超過 128 時(shí)，OSR 每增加一倍，信噪比僅增加 3dB。在解調(diào)過程后利用積分器可以達(dá)到同樣的效果，而且還能縮短濾波器的延遲時(shí)間。將 OSR 設(shè)為 128 時(shí)會產(chǎn)生一個(gè) 14 位的數(shù)字調(diào)制信號，其數(shù)據(jù)速率為：

該等式中，fmod 表示調(diào)制器的時(shí)鐘頻率，該時(shí)鐘頻率在調(diào)制器中降為原來的一半。在下例中，當(dāng)時(shí)鐘信號頻率為 32.768MHz 時(shí)，三階正弦濾波器的數(shù)據(jù)速率為 128kHz。現(xiàn)在需要對信號進(jìn)行解調(diào)(如圖 3 所示)。

圖 3：AMC1210 內(nèi)部的解調(diào)過程示例

這表示當(dāng)未調(diào)制載波為正時(shí)，14 位數(shù)字信號須乘以+1，若未調(diào)制載波為負(fù)則須乘以-1。我們需要考慮到載波信號通過旋轉(zhuǎn)變壓器、 線圈、 調(diào)制器以及正弦濾波器時(shí)產(chǎn)生的延時(shí)。 因此，AMC1210 具有相移校驗(yàn)功能，能夠在相移 90 度內(nèi)正常工作。若相移超過此范圍，則必須在寄存器中編程。 最后，積分器 OSR 的設(shè)定原則是：載波頻率是整個(gè)濾波器傳輸函數(shù)陷波的整數(shù)倍。在時(shí)域中，這等同于在多個(gè)載波周期內(nèi)求積分。這樣就完全抑制了載波頻率。在此例中，如果積分器的 OSR 為 16，則分辨率提高 2 位(0.5 位/因數(shù) 2)。然而輸出信號的幅度降低了 3dB(-0.5 位)，原因是積分器產(chǎn)生的是解調(diào)信號的平均電壓而非峰值電壓。 總結(jié)：AMC1210 的輸出為數(shù)字正弦波或余弦波，數(shù)據(jù)速率為 8kHz，噪聲性能為 15.5 位。該信號的幅度比輸入調(diào)制信號降低了 3dB。