2026 / 07 / 21
RZ MPU Delta-Sigma应用简介


目前隔离式Delta-Sigma模数转换器在伺服驱动的相电流检测中得到越来越广泛的应用。

Delta-Sigma模数转换器具有多项优点,首先是高分辨率。它能够实现非常高的分辨率,通常可达16位或更高,其次是低噪声特性,Delta-Sigma模数转换器具有较低的噪声水平,适用于对信噪比要求较高的应用。此外,Delta-Sigma模数转换器还具有低成本、灵活性和高动态范围等优点。


Delta-sigma工作原理

其硬件体系结构包含积分器、比较器和1位数模转换器(DAC),如图1所示按序排列在一个负反馈系统中。将输入信号和取反的DAC输出相加作为积分器的输入。积分器的输出是一个斜坡信号,该信号的斜率与积分器的输入信号幅度成正比。积分器输出与比较器参考信号进行比较,产生0或1。比较器的二进制输出基于ADC过采样时钟送入数字抽取滤波器。每个位代表积分的斜坡输出相对于比较器参考的方向,多次循环之后,位流代表输入信号的量化数值。

图1 delta-sigma模块组成


其传递函数表达式为:

在低频时f趋近于0输出信号主要是输入X,当高频时f>>1,输出信号主要是噪声Q,因此该模块具有噪声整形能力,对信号有低通效应,对噪声有高通效应。

图 2 ΔΣ的高低通整形图


数字抽取滤波器将位流进行平均,输出期望采样速率fs下的n位采样。其实,平均过程等效于低通滤波,可以衰减量化噪声,并从感兴趣的频带中去除混叠成分。这种数字抽取滤波器不仅可构建出十分平坦的带通响应,不引入任何相位误差,而且能够在截止频率具有陡峭的截止特性(约为采样频率fs的0.49倍),极佳地抑制无用频率成分。在抗混叠中发挥了重要作用。数字抽取滤波器通常为有限脉冲响应(FIR)滤波器,如梳滤波器,具有极高的性价比。RZ系列sinc函数框图如下:

图 3 Sinc滤波器框图

电流检测和过流检测分别单独设置,独立控制每一路的sinc阶数和抽样率,满足电流检测和故障保护的不同要求。


量化噪声


RZ DSMIF介绍

1 概述

瑞萨RZ系列MPU集成了delta-sigma外设(DSMIF),最多可以接6路外部ΔΣt调制器,能够将调制的1位数字信号转换为16位数字数据,实现高分辨率和低噪声的信号转换。其主要参数如下:


2 模块结构框图


3 功能介绍

点击可查看大图:


4 数据精度与寄存器对应的位置


5 建立时间

通道激活建立时间:该建立时间是指从通道激活到滤波数据稳定输出的时间。其计算方式如下:


通道激活建立时间:该建立时间是指从通道激活到滤波数据稳定输出的时间。其计算方式如下:

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