脈沖寬度調制(PWM)

　　PWM邏輯并不是所有運動控制應用都適用的方案。由于不同電機的繞組圈數、額定電壓/電流、扭矩曲線和其他參數的差異很大，因此每種PWM系統(tǒng)都需要對這些差異加以考慮。在PWM控制的系統(tǒng)中，施加電壓的順序決定電機的轉動方向。在給定繞組電感下，占空比(或者說脈沖頻率和脈沖串長度) 決定了電機的峰值電流和磁通量(即其扭矩大小)。機械動量和繞組電感(部分由繞組圈數所決定) 會使PWM電壓變得平滑。通過控制驅動電路的加壓順序、頻率和占空比，PWM 系統(tǒng)就可控制方向、速度和平均扭矩。利用FPGA 器件，設計人員可以構建最適合系統(tǒng)要求的PWM方案，而不必非得采用傳統(tǒng)的MCU/DSP方案來實現。

　　正交編碼器接口(QEI)

　　大多數高精度電機(如用于機械手的伺服步進電機) 都支持正交編碼器接口?？刂葡到y(tǒng)必需提供正交編碼器接口邏輯來精確電機速度、位置和加速。當然，采用可編程邏輯技術便可在各種模式下取決于運動控制系統(tǒng)中采用的電機特性，精確并動態(tài)地調節(jié)速度。

　　傳感器輸入

　　對于閉環(huán)運動控制系統(tǒng)，需要有轉子位置和/或轉數輸入。這些輸入可以是內置的霍耳效應傳感器或外接的光學位置編碼器、同步解析器或磁感應傳感器。利用集成的模擬前端，混合信號FPGA將提供更加集成的解決方案，能夠減少部件數、降低系統(tǒng)成本和提高可靠性。

　　可靠性和系統(tǒng)正常運行時間

　　對于今天的電子系統(tǒng)，高性能、低集成成本和快速診斷能力非常關鍵。診斷和預報，即確定故障類型并作出預報的功能，在系統(tǒng)管理中的重要性越來越高。讀取帶有時間標記系統(tǒng)參數的各種板卡運行的功能或事后分析故障的功能對于系統(tǒng)開發(fā)是無價之寶。同樣地，能構建出一個"黑匣子"將為查找故障類型和設計缺陷節(jié)省寶貴的時間和精力。

　　混合信號FPGA的片上Flash 內存可保存關鍵的系統(tǒng)參數，并對其作時間標記，如電源線路電流消耗、器件溫度和電壓波動等。這些數據不僅可用于事后故障分析，而且還可讓創(chuàng)新的設計人員用于運行中的系統(tǒng)趨勢分析。例如，設計人員可以測量(當輸入某一電壓時) 繞組的電流和電機的振動，以確定什么情況下按計劃的方式關閉設備。在工業(yè)應用中，從解決故障問題所需的成本以及設備關閉所造成的利潤損失來考慮，按計劃的方案關閉設備比意外關閉的費用要少得多?；旌闲盘朏PGA可讓設計人員通過分析某一特定參數如何改變板卡的壽命，在故障發(fā)生前作出預報，從而最大限度地提高機器利用率，延長系統(tǒng)的正常運行時間，并降低可能造成重大損失的系統(tǒng)崩潰風險。

　　電機的應用范圍很廣，而且許多應用都正在由機電設計轉向電子設計。計算機和功率電子器件的成本一直是推廣電子電機控制廣泛應用的障礙之一。隨著半導體工藝和功能集成技術的進步，這個障礙正在慢慢消失。而且，由于今天采用固定功能實現方式的成本仍然很高，常常需要不同的部件和在各個設計反復環(huán)節(jié)作板卡級變更，FPGA遂成為了許多運動控制應用的替代解決方案。

　　理想的運動控制設計往往需要將一些可協(xié)同操作的部件放在一起，使它們能在運行中和諧配合。而混合信號FPGA解決方案的功能集成度非常高，正好能滿足這種需求，可以大幅減少部件數目、板卡空間和整體系統(tǒng)成本，從而增加系統(tǒng)的可靠性和正常運行時間。