如何在速度更快、尺寸更小的应用中精确检测电机位置？

电机控制
电机控制环路（如图1所示）主要由电机、控制器和位置反馈接口组成。电机转动旋转轴，带动机械手臂跟着移动。电机控制器管控电机何时施加力道、何时停止，或者继续转动。环路中的位置接口向控制器提供转速和位置信息。对于装配微型表贴PCB的装配机器来说，这些数据是其正常运行的关键。这些应用都需要获取关于旋转对象的准确位置测量信息。

位置传感器的分辨率必须非常高，足以准确检测电机轴的位置，拿取对应的微型组件，并将组件放置到板上的对应位置。此外，电机转速越高，所需的环路带宽越高，延迟越低。

位置反馈系统
在低端应用中，使用增量传感器和比较器可能就能够实施位置检测，但在高端应用中，则需要更加复杂的信号链。这些反馈系统包含位置传感器，之后是模拟前端信号调理、ADC，以及ADC驱动器，数据先经过它们，之后再进入数字域。其中最精确的位置传感器就是光学编码器。光学编码器由LED光源、连接到电机轴的标记圆盘和光电探测器组成。圆盘包含不透明和透明的掩码区域，可以阻隔光线或让光线通过。光电探测器检测这些光线，开/关光信号则转换为电子信号。

随着圆盘转动，光电探测器（与圆盘的模式配合）生成小的正弦和余弦信号（mV或µV等级）。这种系统是绝对位置光学编码器采用的典型系统。这些信号进入模拟信号调理电路（一般由分立式放大器或模拟PGA组成，用于获取高达1 V峰峰值范围的信号），通常是为了让ADC输入电压范围匹配最大动态范围。每个放大的正弦和余弦信号之后都被同步采样ADC的驱动放大器捕捉。

ADC的每个通道都必须支持同步采样，以便同时获取正弦和余弦数据点，由这些数据点组合提供轴的位置信息。ADC转换结果会发送给ASIC或微控制器。电机控制器在每个PWM周期中查询编码器位置，然后根据接收的指令使用该数据来驱动电机。过去，为了集成到有限的板空间中，系统设计人员必须牺牲ADC速度或通道数。