m*22.5° )，m = 0、l、2、3、4。同时根据三角 函数定理，SINa =C0S(90° -α)，因此也相当于 V*C0S90°、V*C0S67.5°、V*C0S45°、 V*C0S22.5°、V*C0S0。，即输出信号 V*C0S(m*22.5。），m = 0、l、2、3、4。其结构如图 2 所 不。
[0039] 实施例3,在实施例1或2所述的转换方法中：三角函数细分组合电路，分为SIN 组合电路和COS组合电路两部份。其结构如图3、图4所示。其中SIN组合电路将输入的 V*SIN0°、V*SIN22.5。、V*SIN45。、V*SIN67.5。、V*SIN90。信号，通过数字角 a(DB3、 DB4、DB5)，a = n*ll. 25° (η = 0、1、2......7)对开关进行选择，使得输入信号两两组合， 形成如下关系：
[0041] 其中 n = 0、l、2、3。
[0042] 最后输出两组相差11.25°，值为作5預(11*11.25°)和作5預（(11+1)*11.25°) (其中n = 0、l、2......7)的输出信号。再输入SIN线性DAC电路。
[0043] 其中 COS 组合电路将输入的 V*C0S90。、V*C0S67. 5。、V*C0S45。、V*C0S22. 5。、 V*C0S0°信号，通过数字角a (DB3、DB4、DB5)对开关进行选择，使得输入信号两两组合，形 成如下关系：
[0045] 其中 n = 0、l、2、3。
[0046] 最后输出两组相差 11.25°，值为 V*C0S(n*11.25)和 V*C0S((n+l)*11.25)(其中 n = 0、l、2......7)的输出信号。再输入COS线性DAC电路。
[0047] 实施例4,在实施例1或2或3所述的转换方法中：线性DAC电路由SIN线性DAC 电路和COS线性DAC电路，其结构如图5、图6所示。其中SIN线性DAC电路对输入的两 组相差11. 25°的SIN信号进行线性分解，在根据三角函数的近似性，将输入的数字角度 0(〇°〈0〈11.25°，0包括〇86~〇816)与3預信号，组合成3預（11.25°*11+0)并输 出。如下近似公式所示：
[0049]，其中 0〈β〈11·25。。最终在（0。~90。）范围内组合成 SIN(11.25° *η+β) (其中η = 0、1、2......7)，输入象限选择电路。
[0050] 其中COS线性DAC电路对输入的两组相差11. 25°的SIN信号进行线性分解，在根 据三角函数的近似性，将输入的数字角度β (0° <β〈11.25°，β包括DB6~DB16)与COS 信号，组合成C0S(11.25° *η+β)并输出。如下近似公式所示：
[0052] ，其中 0〈β〈11·25。。最终在（0。~90。）范围内组合成 C0S(11.25° *η+β) (其中η = 0、1、2......7)，输入象限选择电路。
[0053] 实施例5,在实施例1-4任何一项所述的转换方法中：在象限选择电路中由DB1、 DB2(即 180°，90° )信号对 V*SIN(a+0)和 V*COS(a+0)进行象限选择，合成 V*SIN9 和V*COS0，其结构如图7、图8所示。其中将[0°~360° )分为四个象限。在[0°~ 90° )、[90° ~180° )、[180° ~270° )、[270° ~360° )。
[0054] 在[0。~90。）象限输出 V*SIN(a+β)和 V*C0S(a+β);
[0055] 在[90。~180。）象限输出 V*SIN(a+0)和-V*C0S(a+P);
[0056] 在[180。~270。）象限输出 _V*SIN(a+β)和 V*C0S(a+β);
[0057] 在[270。~360。）象限输出-V*SIN(a+0)和-V*COS(a+0)。
[0058] 最终输出转换后的模拟角V*SIN Θ和V*C0S Θ实现完成〇°~360°范围内的分 辨率16位的正余弦信号输出。
【主权项】
1. 一种单芯片数字-旋转变压器信号转换方法，其特征在于，实现该方法的电路由三 角函数粗分发生电路、三角函数细分组合电路、线性DAC电路、象限选择电路和数字接口电 路组成，并采用CMOS工艺将上述电路集成在单个芯片上；参考信号--电压幅值V依次发 往三角函数粗分发生电路、三角函数细分组合电路、线性DAC电路、象限选择电路，同时数 字接口电路发送的16位数字角Φ，Φ是二进制角度分为DBl~DB16, DBi对应，其中 i = 1、2、· · ·、16,即：DBl 对应 180。、DB2 对应 90°、......、DB16 对应 0· 0054931640625。， 发往上述的电路组合后产生正余弦信号，最终完成数字角Φ转换为模拟角Θ，实现高精度 数字-轴角转换；其中：DB1、DB2控制象限选择电路，而在（0°~90° )范围内将数字角Φ 分解为α + β，其中α分为DB3~DB5, β分为DB6~DB16 ;DB3~DB5 α角控制三角函数 细分组合电路；DB6~DB16 β角控制SIN线性DAC电路和COS线性DAC电路。2. 根据权利要求1所述的转换方法，其特征在于：三角函数粗分发生电路将输入的 参考信号--电压幅值V在90°内分解为三角函数V*SIN0°、V*SIN22. 5°、V*SIN45°、 V*SIN67.5°、V*SIN90°，即输出信号 V*SIN(m*22.5° )，111 = 0、1、2、3、4;同时根据三角 函数定理，SINa =C0S(90° -α)，因此也相当于 V*C0S90°、V*C0S67.5°、V*C0S45°、 V*C0S22.5。、V*C0S0°，即输出信号 V*C0S(m*22.5° )，m = 0、l、2、3、4。3. 根据权利要求1所述的转换方法，其特征在于，三角函数细分组合电路，分为SIN 组合电路和COS组合电路两部份；其中SIN组合电路将输入的V*SIN0°、V*SIN22. 5°、 V*SIN45°、V*SIN67. 5°、V*SIN90°信号，通过DB3、DB4、DB5数字角a对开关进行选择， a = n*11.25°，n = 0、1、2.....7,使得输入信号两两组合，形成如下关系：其中 η = 0、1、2、3 ; 最后输出两组相差 11.25°，值为 V*SIN(n*11.25° )和 V*SIN((n+l)*11.25° )的 输出信号，其中η = 0、1、2.....7 ;再输入SIN线性DAC电路；其中COS组合电路将输入的 V*C0S90。、V*C0S67.5°、V*C0S45°、V*C0S22.5°、V*C0S0。信号，通过 DB3、DB4、DB5 数字 角a对开关进行选择，使得输入信号两两组合，形成如下关系：其中 η = 0、1、2、3 ; 最后输出两组相差11.25°，值为V*C0S(n*11.25)和V*C0S((n+l)*11.25)的输出信 号，其中η = 0、1、2.....7,再输入COS线性DAC电路。4. 根据权利要求1所述的转换方法，其特征在于，线性DAC电路由SIN线性DAC电路和 COS线性DAC电路； SIN线性DAC电路对输入的两组相差11. 25°的SIN信号进行线性分解，在根据三角函 数的近似性，将输入的数字角度β与SIN信号，组合成SIN(11.25° *η+β)并输出；其中 0° < β < 11. 25°，β包括DB6~DB16 ;如下近似公式所示：最终在（0°~90° )范围内组合成SIN(11.25° *η+β)输入象限选择电路，其中n = 0、 1、2、· · · ·、7 ; COS线性DAC电路对输入的两组相差11. 25°的SIN信号进行线性分解，在根据三角函 数的近似性，将输入的数字角度β与COS信号，组合成COS (11.25° *η+β)并输出；其中 0° < β < 11. 25°，β包括DB6~DB16 ;如下近似公式所示：，最终在（0°~90° )范围内组合成C0S(11.25° *η+β)输入象限选择电路，其中η =0、1、2、···· 、7〇5.根据权利要求1所述的转换方法，其特征在于：在象限选择电路中由DB1、DB2信 号对V*SIN(a+0)和V*COS(a+0)进行象限选择，合成V*SIN9和V*C0S9 ;其中将 0。~360。分为四个象限：[0。~90。）、[90。~180。）、[180。~270。）、[270。~ 360° );在[0° ~90° )象限输出 V*SIN(a+0)和 V*COS(a+0);在[90。~180。）象 限输出 V*SIN(a+0)和-V*COS(a+0);在[180° ~270° )象限输出-V*SIN(a+0)和 乂*(：〇3(€[+0);在[27〇。~36〇°)象限输出，*3預（€[+0)和，*(：〇3(€[+0) ;最终输出 转换后的模拟角V*SIN Θ和V*C0S Θ实现完成〇°~360°范围内的分辨率16位的正余弦 信号输出。
【专利摘要】一种单芯片数字-旋转变压器信号转换方法，实现该方法的电路由三角函数粗分发生电路、三角函数细分组合电路、线性DAC电路、象限选择电路和数字接口电路组成，并采用CMOS工艺将上述电路集成在单个芯片上；参考信号依次发往三角函数粗分发生电路、三角函数细分组合电路、线性DAC电路、象限选择电路，同时数字接口电路发送的16位数字角φ，发往上述的电路组合后产生正余弦信号，最终完成数字角φ转换为模拟角θ，实现高精度数字-轴角转换。本发明可以实现旋转变压器信号输出，且转换精度高，可扩展性强。
【IPC分类】G01D5/12
【公开号】CN105180973
【申请号】CN201510664399
【发明人】杨波
【申请人】连云港杰瑞电子有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年10月15日