电路功能与优势：图 1 所示电路是一款完整的、无需调节的线性可变差动变压器（LVDT）信号调理电路，该电路可精确测量线性位移（位置）。

LVDT 是高度可靠的传感器，因为其磁芯能够无摩擦滑动，并且与管内部无接触。因此，LVDT 适合用于飞行控制反馈系统、伺服系统中的位置反馈、机床中的自动测量以及其他各种注重长期稳定性的工业和科研机电应用。

本电路采用 AD698 LVDT 信号调理器，包含一个正弦波振荡器和一个功率放大器，用于产生驱动原边 LVDT 的激励信号；AD698 还可将副边输出转换为直流电压。AD8615 轨到轨放大器缓冲 AD698 的输出，并驱动低功耗 12 位逐次逼近型模数转换器（ADC）。系统动态范围为 82dB，带宽为 250Hz，非常适合精密工业位置和计量应用。采用 ±15V 电源供电时，系统的信号调理电路功耗仅为 15mA；采用 +5V 电源供电时，功耗为 3mA。

本电路笔记讨论 LVDT 基本操作理论和设计步骤，用于优化图 1 中带宽给定的电路，包括噪声分析和器件选型方面的考虑。

图 1　通用 LVDT 信号调理电路（原理示意图：未显示所有连接和去耦）

电路描述

工作原理：LVDT 是绝对位移传感器，可将线性位移或位置从机械参考点（或零点）转换为包含相位（方向）和幅度（距离）信息的比例电信号。移动部件（探头或磁芯杆组件）与变压器之间无需电气接触即可完成 LVDT 操作，它依赖电磁耦合；由于这个原因，再加上它不采用内置电子电路即可工作，LVDT 被广泛用于某些需要具备较长使用寿命和较高可靠性的应用中，如军事和航空航天应用。

就本电路而言，采用 Measurement Specialties™ 公司的 E-100 经济型 LVDT 传感器系列，与 AD698 搭配使用；E 系列在整个范围内的线性度为 ±0.5%，适合大多数应用在适中的工作温度环境下使用。

AD698 是一款完整的 LVDT 信号调理子系统，它能够以较高精度和可重复性将 LVDT 传感器机械位置转换为单极性直流电压，所有电路功能均集成于片内。只要增加几个外部无源元件以设置频率和增益，AD698 就能将原始 LVDT 副边输出转换为一个比例直流信号。

AD698 内置一个低失真正弦波振荡器，用来驱动 LVDT 原边；正弦波频率由单个电容决定，频率范围为 20Hz 至 20kHz，幅度范围为 2V RMS 至 24V RMS。

LVDT 副边输出由两个正弦波组成，用来直接驱动 AD698。AD698 通过同步解调幅度调制输入（次级，A）和固定输入参考电压（初级、次级求和或固定输入，B）解码 LVDT。之前解决方案的一个常见问题是驱动振荡器幅度的任何漂移都直接导致输出的增益误差；AD698 计算 LVDT 输出与其输入激励的比值，抵消任何漂移的影响，从而消除了这些误差。该器件与 AD598 LVDT 信号调理器不同：它具有不同的电路传递函数，且无需 LVDT 次级端求和（A+B）与冲程长度保持一致。

AD698 的框图见图 2，输入由两个独立的同步解调通道组成：B 通道监控 LVDT 的驱动激励；C2 对全波整流输出进行过滤，然后将其发给运算电路；除外部提供比较器引脚外，通道 A 性能完全相同。由于 LVDT 为空时 A 通道可能达到 0V 输出，因此通常使用初级端电压（B 通道）触发 A 通道的解调器；此外，可能需要相位补偿网络，以便向 A 通道增加相位超前或滞后，补偿 LVDT 初级端到次级端的相移。对于半桥电路而言，相移并不重要，且 A 通道电压足以触发解调器。

图 2　AD698 框图

两个通道都完成解调及滤波后，使用一个配备了占空比乘法器的分压电路计算 A/B 的比值；分压器的输出就是占空比，若 A/B 等于 1，则占空比为 100%（若需要脉冲宽度调制输出，可使用该信号）。占空比驱动电路，调制并过滤与占空比成正比的基准电流；输出放大器调节 500μA 基准电流，将其转换为电压。输出传递函数为：