一种正弦信号幅值与周期测量电路的制作方法

1.本实用新型涉及信号处理领域，具体是一种正弦信号幅值与周期测量电路。


背景技术：

2.同步机和分解器是位置控制系统中广泛应用的两种轴角测量元件。轴角-数字转换器将测量元件的实际轴位反馈信号转换成数字信号，供数字控制系统获取位置环反馈信息；数字
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轴角转换器将数字控制系统输出的数字形式表达的角度控制量转换成测量元件能够接受的交流信号，以实现对执行机构的控制。
3.同步机和分解器需使用正弦激励信号作为参考信号，轴角-数字转换器及数字-轴角转换器均面临对正弦激励信号的采集与处理。对于正弦激励信号周期和幅值的采集较常采用积分形式，导致采集相位相对正弦激励信号后移。但随着整机系统的不断升级，轴角-数字转换器及数字-轴角转换器对精度和跟踪速率提出越来越高的要求，对正弦信号滞后性的采集已不能满足当下的需求，对正弦激励信号的采集与处理方案的优化成为亟待解决的技术问题之一。申请人针对上述情况，提出一种正弦信号幅值与周期测量电路，以简约的电路形式实现快速测量的目标。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种正弦信号幅值与周期测量电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种正弦信号幅值与周期测量电路，包括积分负反馈运算电路、过零比较电路、计时器、 adc采样转化及存储电路，正弦信号的电压u1输入到所述积分负反馈运算电路，所述积分负反馈运算电路通过对电压ui积分运算输出电压uo′
到所述过零比较电路；所述过零比较电路包括运放器a3、双向稳压管d1、电阻r6，所述运放器a1的输出端通过电阻r6连接运放器a3的反相输入端，运放器a3的同相输入端接地，所述双向稳压管d1连接在运放器a3 的反相输入端与输出端之间；所述运放器a3的输出端连接计时器的输入端以及所述adc采样转化及存储电路的输入端，所述计时器输出所述正弦信号的电压u1的周期，所述adc采样转化及存储电路输出所述正弦信号的电压u1的幅值。
7.在一些实施例中，所述积分负反馈电路包括运放器a1、a2、电阻r1～r5以及电容c1，所述运放器a1的同相输入端连接电阻r1、r2的第二端，反相输入端通过电阻r4接地，所述电阻r1的第一端连接正弦信号，电阻r2的第一端连接电容c1的第一端以及运放器a2 的输出端，运放器a2的反相输入端连接电容c1的第二端以及电阻r3的第一端，同相输入端通过电阻r5接地，电阻r3的第二端连接运放器a1的输出端。
8.在一些实施例中，所述adc采样转化及存储电路包括相连接的ad转换器与数据存储器，所述运放器a3的输出端连接所述ad转换器的时序端口，所述正弦信号与所述ad转换器的输入端连接。
9.有益效果：本实用新型提供的正弦信号幅值与周期测量电路结构简单、稳定且易于调试，可采用相位前移的方式实现对正弦激励信号的采集，可极大地提高对正弦激励信号测量对象幅值与频率的测量效率，以实现轴角-数字转换器及数字-轴角转换器的快速响应。
附图说明
10.图1为本实用新型的电路原理图；
11.图2为本实用新型的电路波形图。
具体实施方式
12.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
13.参见图1，一种正弦信号幅值与周期测量电路，包括积分负反馈运算电路、过零比较电路、计时器、adc采样转化及存储电路。
14.在一些实施例中，积分负反馈电路包括运放器a1、a2、电阻r1～r5以及电容c1，运放器a1的同相输入端连接电阻r1、r2的第二端，反相输入端通过电阻r4接地，电阻r1的第一端连接正弦信号，电阻r2的第一端连接电容c1的第一端以及运放器a2的输出端，运放器a2的反相输入端连接电容c1的第二端以及电阻r3的第一端，同相输入端通过电阻r5 接地，电阻r3的第二端连接运放器a1的输出端。
15.在一些实施例中，过零比较电路包括运放器a3、双向稳压管d1、电阻r6，运放器a1 的输出端通过电阻r6连接运放器a3的反相输入端，运放器a3的同相输入端接地，双向稳压管d1连接在运放器a3的反相输入端与输出端之间，计时器连接在运放器a3的输出端。
16.在一些实施例中，adc采样转化及存储电路包括相连接的ad转换器与数据存储器，运放器a3的输出端连接ad转换器的时序端口，正弦信号与ad转换器的输入端连接。
17.正弦信号的电压记为ui，运放器a1输出端电压记为uo′
,运放器a2输出端电压记为uo″
, 运放器a1输出端电压记为uo。
18.工作原理如下：正弦信号为正弦激励信号ui＝asin(ωt)，经过电阻r1接入运放器a1 同相输入端。由于运放器a1反相输入端通过电阻r4接地，故运放器a1同相输入端与反相输入端电位均为0，电阻r1上流过的电流
[0019][0020]
电阻r2上流过的电流
[0021][0022]
由于运放器a1接口“虚断”，故有
[0023][0024]
因此
[0025][0026]
又由于运放器a2同相输入端通过电阻r5接地，故运放器a2同相输入端与反相输入端电位均为0，电阻r3上流过的电流与电容c1上流过的电流相等，因此：
[0027][0028]
由于
[0029][0030]
故有
[0031][0032][0033][0034]
uo′
即为ui的比例微分函数，当u
′o＝0时，ui取极值，如图2所示。运放器a1、a2构成的积分负反馈电路使得运放器a1的输出端电压u
′o的相位前移了t/4，使得adc采样转化及存储电路能够对正弦激励信号的幅值、周期作出高效地采集处理。
[0035]
由于运放器a3同相输入端接地，且双向稳压管d1导通值为
±
uz，当uo′
》0时，uo＝-uz，当uo′
《0时，uo＝uz，即uo为-uz到uz的方波，如图2所示。将模拟-数字转换器n1电压输入端与正弦信号相连，时序控制端与运放器a3输出端相连，则当uo方波上升沿时，模拟
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数字转换器n1进行采样转换，此时ui为峰值，电压值即为a，如图2所示。将计时器的输入与运放器a3输出端相连，当uo方波出现两次上升沿时，记得的时间t即为正弦信号的周期，如图2所示。又由于ω＝t/2π，故求得正弦信号的幅值与频率参数。
[0036]
本实用新型提供的正弦信号幅值与周期测量电路结构简单、稳定且易于调试，可极大地提高对正弦激励信号测量对象幅值与频率的测量效率，以实现轴角-数字转换器及数字-轴角转换器的快速响应。
[0037]
虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0038]
故以上所述仅为本技术的较佳实施例，并非用来限定本技术的实施范围；即凡依本技术的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本技术权利要求的保护范围。