旋变传感器的功能是检测转子位置信号,并将信号转换为电信号并将其传输到控制器进行解码,以获得转子速度。由于适应性强,可靠性好,广泛应用于电机,尤其是新能源汽车。随着第三代半导体的应用,电机中的高频噪声越来越多。如何准确地观察信号是否受到干扰,如何处理磁盘底部的噪声分量以及如何处理它摆在工程师面前。今天让我们来谈谈自旋传感器的噪声测试和分析。
那如何确定噪声是真的还是探头引入的呢?我们先观察如下一张截图。
这是使用两个不同的探针分别测试SIN和COS信号。从该图中可以看出,C1和R1测得的信号明显比C2和R2的信号更清晰,这是因为自旋信号由于其特殊的位置,特别是普通代码干扰,容易受到电机复杂电磁环境的干扰,由于SIN和COS都通过差分线运行,因此,差分干扰很容易消除,普通代码干扰也不容易消除。因此,为了更真实地观察其公共代码干扰是否真实,我们需要使用具有较高共模抑制比的探针进行测试,
差分探头的共模抑制比比单端探头好得多,但不同的差分探头也不同。然后我们比较了以下两个差分探头的共模抑制比。
从两张图中可以看到下面这个探头明显共模抑制比更高。
面对共模干扰问题较大的环境,信号质量可以得到更真实的反映,与其通过推测来判断它是探头问题还是信号本来的问题,当我们知道信号有噪声时,我们如何知道噪声频率分量?
为了判断信号的频率分量,人们想到的方法是通过FFT对其进行分析。然而,由于其原理的限制,FFT将具有固有的缺陷。例如,分析的频率范围仅为采样率的一半,频率分辨率受记录长度的影响,这导致我们在进行频域分析时需要设置较大的时间范围,如下图所示:
从上图中,我们可以清楚地看到不同记录长度下的频率分辨率。记录长度越大,分辨率越高。这些影响因素将大大提高频域分析的难度,目前最方便的方法是在前端采集后进行数字下转换,然后进行正交转换。
最终得到频谱,这样有三个好处:
1. CF,SPAN,RBW都可以不受采集波形长度和采样率影响
2. 可以进行时频域联调
3. 可以进行调制域分析
我们通过这个全新的方法来进行分析的效果如何呢,下面的截图大家可能就更有感觉了。
通过上面的截图我们可以观察几个特殊的点:
1. 同时观察两路的频谱
2. 可以通过移动波形下方的黄色方框,来分析不同时刻的频谱,从而知道信号在不同状态下的噪声频谱状况
3. 可以对调制信号进行解调
一旦我们通过频谱分析找到信号的噪声分量,我们就可以使用示波器提供的滤波器。这样,不需要工程师实际构建滤波电路来了解滤波效果,从而帮助工程师快速开发合适的滤波电路。有两种方法可以实现它。
第一种如下图所示:
利用软件生成滤波文件
在示波器上面加载滤波文件,即可对信号进行滤波。
第二种方式就是直接使用示波器自带的任意滤波器进行滤波,所以我们在做信号噪声分析的时候都可以采用以上三步来进行处理,
1. 用合适探头观察到真实信号
2. 利用SPECTRUM view进行信号解析,知道噪声成分
3. 利用噪声成分设计合理的滤波器