為高性能運(yùn)動(dòng)控制設(shè)計(jì)的數(shù)字驅(qū)動(dòng)器

緊湊型的數(shù)字驅(qū)動(dòng)器將集成電路和數(shù)字放大器結(jié)合起來，組成可安裝在PCB板上的超緊湊封裝。除了先進(jìn)的伺服和步進(jìn)電機(jī)控制，此類驅(qū)動(dòng)器還可以對S曲線點(diǎn)對點(diǎn)移動(dòng)、大量通用數(shù)字和模擬輸入/輸出（I/O）以及正弦/余弦和BiSS-C編碼器提供支持。除主機(jī)網(wǎng)絡(luò)外，還支持?jǐn)U展CAN和SPI網(wǎng)絡(luò)，以支持分層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。

近來，市場上用于精密運(yùn)動(dòng)控制的小型電機(jī)、控制器和傳感器頻繁發(fā)布。對用于移動(dòng)機(jī)器人、無人機(jī)和電池供電應(yīng)用的運(yùn)動(dòng)控制組件的日益增長的需求，推動(dòng)了這些應(yīng)用的發(fā)展。這些趨勢也加速了運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，使工程師能夠建造耗電和噪音更低、占用空間更少的系統(tǒng)。

當(dāng)涉及到電機(jī)和放大器尺寸時(shí)，對于越來越多的應(yīng)用來說，通常越小越好，因此在構(gòu)建使用運(yùn)動(dòng)控制的機(jī)器時(shí)越接近越好。對于那些集成了模擬傳感器的系統(tǒng)更是如此。

提高運(yùn)動(dòng)性能和定位精度

原因歸結(jié)為兩個(gè)簡單的原則：信號傳輸距離越短，信號也就更清晰、更準(zhǔn)確；信號傳輸距離越短，伺服回路也就可以運(yùn)行得更快，同時(shí)仍然保持安全的相位裕度。這兩個(gè)因素都會(huì)對運(yùn)動(dòng)性能產(chǎn)生重大影響，尤其是定位精度。

對于一些機(jī)器應(yīng)用，雖然使用傳輸距離較短的信號，不會(huì)帶來較明顯的性能改進(jìn)，但使用較小電機(jī)的系統(tǒng)，以及使用新一代編碼器的系統(tǒng)，例如致力于以納米甚至皮米為單位測量超高精度的sin/cos編碼器，都會(huì)顯著改善系統(tǒng)的性能。對于需要保持較高的位置或速度控制精度的主軸來講，快速伺服回路和干凈的傳感器信號，也會(huì)帶來明顯的差異。

這是因?yàn)?，這些設(shè)備完成了與機(jī)器控制功能相關(guān)的所有繁重工作。它們可以運(yùn)行用戶應(yīng)用程序代碼，生成運(yùn)動(dòng)軌跡，處理伺服定位，并利用板載放大器驅(qū)動(dòng)電機(jī)。這些設(shè)備還提供多種接口，如串行、CAN和以太網(wǎng)。最重要的是，它們體積很小，只有3到5厘米。

雖然不是新產(chǎn)品，但在過去10年中，安裝在PCB板上的運(yùn)動(dòng)控制模塊，在功率輸出增加的同時(shí)，其尺寸在不斷縮小。由于便利性，這些設(shè)備將繼續(xù)存在，未來尺寸會(huì)繼續(xù)縮小，功能也會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展。

最后，也許小型化控制的最大影響是它允許重新組織機(jī)器結(jié)構(gòu)。從集中式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向本地/嵌入式運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變，帶來了更好的信號完整性、更快的伺服回路、更少的EMI、更高的可靠性和更低的成本。

移動(dòng)和微型運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用

由于對患者治療設(shè)備、移動(dòng)診斷設(shè)備和電池驅(qū)動(dòng)醫(yī)療設(shè)備的需求，移動(dòng)和便攜式運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用正在迅速普及。設(shè)計(jì)工程師被要求去建造占用更少空間、使用更少電力而仍能提供更高性能的系統(tǒng)。

有些設(shè)計(jì)工程師使用即插即用設(shè)備來構(gòu)建特定于應(yīng)用的運(yùn)動(dòng)控制板，他們的任務(wù)更多的是互連，而不是實(shí)際的電路設(shè)計(jì)。盡管由IC設(shè)計(jì)的完整運(yùn)動(dòng)板，通常需要10層以上的PCB和嚴(yán)格的數(shù)字和模擬設(shè)計(jì)技能，而即插即用運(yùn)動(dòng)控制模塊構(gòu)建的板通常是2層或最多4層，設(shè)計(jì)任務(wù)側(cè)重于選擇連接器和指定板的外形尺寸。

使用這些一體化設(shè)備，構(gòu)建完全定制的電路板就輕而易舉；一個(gè)簡單的 2 層或 4 層互連板，可以連接多個(gè)驅(qū)動(dòng)器。