一种用于旋变‑数字转换的参考同步电路的制作方法

本发明涉及一种用于旋变-数字转换的参考同步电路。

背景技术：

在传统跟踪式旋变-数字转换中，一般采用相敏解调电路将轴角误差计算的交流角度误差信号转换为直流误差信号，该直流误差信号经过积分校正环节后输出转速信号，控制VCO输出脉冲，可逆计数器对脉冲计数，反馈给角度误差计算电路并输出数字化角度。基于这种传统跟踪式旋变-数字转换方法已有混合集成模块产品和模拟(或数字)单芯片旋变-数字转换电路产品，这些产品中相敏解调电路参考均为旋变励磁输入，由于旋变为机电类传感器，内部正弦，余弦线圈均为感性负载，会导致SIN，COS信号相比于参考REF相位会超前，导致相敏解调产生误差，在高精度角度测量中该误差已不能忽视，传统做法是在SIN，COS信号输入单芯片电路之前通过一个RC电路进行相位滞后校正，因电阻电容值的匹配精度及温度特性问题，该方法理论上可行，实际补偿精度无法量化、电阻电容匹配会引入误差、温度特性差、实际操作性差等问题。

技术实现要素：

本发明要解决的主要技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于旋变-数字转换的参考同步电路，无需外接RC相位滞后校正电路，同时能够有效提高角度检测精度。

本发明的技术解决方案是：一种用于旋变-数字转换的参考同步电路，包括控制传输电路、多路选择器以及比较器；

控制传输电路接收旋变产生的正弦信号和余弦信号以及旋变数字角度信号的高三位，旋变数字角度信号的高三位对旋变产生的正弦信号和余弦信号进行逻辑控制后，向多路选择器输出A，B两路信号；

多路选择器通过同步功能使能端接收外部输入的同步功能使能信号，并在同步功能使能信号有效时向比较器输出旋变励磁参考信号REF_H和REF_L，在同步功能使能信号无效时向比较器输出A，B两路信号；

比较器比较两路输入信号的大小，输出同步参考信号REF，用于相敏解调。

所述控制传输电路包括或非门、第一二选一选择器、第二二选一选择器、第三二选一选择器以及第一二选一选择器；

旋变产生的正弦信号同时与第一二选一选择器和第二二选一选择器的一个输入端连接，第一二选一选择器的另一个输入端与旋变产生的余弦信号连接，第二二选一选择器的另一个输入端接地，第一二选一选择器的输出端同时与第三二选一选择器和第四二选一选择器的一个输入端连接，第三二选一选择器和第四二选一选择器的另一个输入端均与第二二选一选择器的输出端连接，第三二选一选择器的输出端用于输出A路信号，第四二选一选择器的输出端用于输出B路信号；

或非门的一个输入端连接旋变数字角度信号的BIT2，另一个输入端连接旋变数字角度信号的BIT3，或非门的输出端与第一二选一选择器的选择端连接，旋变数字角度信号的BIT1同时与第三二选一选择器和第四二选一选择器的选择端连接，旋变数字角度信号的BIT2与第二二选一选择器的选择端连接，其中BIT1、BIT2、BIT3为旋变数字角度信号的高三位。

所述旋变数字角度信号的高三位对旋变产生的正弦信号和余弦信号进行逻辑控制的方式为：

当旋变数字角度信号的高三位为000时，A选择正弦信号，B选择地信号；

当旋变数字角度信号的高三位为001时，A选择余弦信号，B选择地信号；

当旋变数字角度信号的高三位为010时，A选择正弦信号，B选择余弦信号；

当旋变数字角度信号的高三位为011时，A选择正弦信号，B选择余弦信号；

当旋变数字角度信号的高三位为100时，A选择地信号，B选择余弦信号；

当旋变数字角度信号的高三位为101时，A选择地信号，B选择正弦信号；

当旋变数字角度信号的高三位为110时，A选择余弦信号，B选择正弦信号；

当旋变数字角度信号的高三位为111时，A选择余弦信号，B选择正弦信号。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明无需外接RC相位滞后校正电路，通过同步功能使能端即可控制是否采用内部参考同步功能，克服了外部RC相位校正的不足，易于嵌入单芯片旋变-数字转换电路中。

(2)本发明能够为相敏解调输出与COS同步的参考信号REF，从而有效提高角度检测精度，满足高精度测角应用要求，且通过使能控制可以兼容传统单芯片旋变-数字转换电路。

(3)本发明无需外接RC相位滞后校正电路，可节省外围元件，省去繁琐费时的相位调试环节，方便应用。

附图说明

图1为本发明框图；

图2为嵌入参考同步电路的旋变-数字转换电路框图；

图3为参考相位误差产生原理图；

图4为参考同步原理图；

图5为控制传输电路实现图

具体实施方式

下面就结合附图对本发明做进一步介绍。

如图3所示，为传统相敏解调因参考相位误差而引入解调误差，312信号超前311输入信号，其对应的解调信号分别为316与315，315是真实的解调信号，而316信号明显发生畸变，引入了误差。高精度(如16bit分辨率)旋变-数字转换电路必需考虑参考信号相位引入的解调误差，该参考相位误差可以导致1～10个LSB的角度转换误差。

针对现有高精度旋变-数字转换电路相敏解调参考相位存在误差而引入解调误差，导致角度检测精度下降，外部RC相位滞后同步又会带来引入误差等问题，本发明提出了一种用于旋变-数字转换的参考同步电路，无需外部RC相位校正电路，通过内部电路就可自动实现参考同步，用于对旋变-数字转换电路中核心的相敏解调模块提供精确的同步参考信号。

如图1所示，为本发明的框图，由控制传输电路111、多路选择器112以及比较器113组成，其中控制传输电路111是本发明的关键点，该部分实现了由旋变产生的正余弦信号恢复出同步参考信号。

控制传输电路111接收旋变产生的正弦信号和余弦信号(SIN，COS)以及旋变数字角度信号的高三位(BIT1，BIT2，BIT3)，通过数字角度高三位BIT1，BIT2，BIT3把数字角度划分为了8个区域，根据不同区域正弦信号SIN与余弦信号COS的符号及大小，确定A、B两路信号是SIN信号还是COS信号或模拟地信号，并输出给多路选择器。

控制传输电路111的具体控制逻辑为：

高三位数字量为000时，A选择SIN，B选择地信号；001时，A选择COS，B选择地信号；010时，A选择SIN，B选择COS；011时，A选择SIN，B选择COS；100时，A选择地信号，B选择COS，101时，A选择地信号，B选择SIN，110时，A选择COS，B选择SIN，111时，A选择COS，B选择SIN。

多路选择器112通过同步功能使能端(DSR)接收外部输入的同步功能使能信号，并在同步功能使能信号有效时向比较器113输出旋变励磁参考信号REF_H和REF_L，此时比较器的输入为励磁参考，兼容传统旋变-数字转换电路的用法。在同步功能使能信号无效时向比较器113输出A，B两路信号，此时比较器的输入为同步参考。

比较器113将接收的两路信号作为REF1和REF2，通过比较REF1和REF2的大小输出旋变励磁同步参考信号REF，用于产生相敏解调的同步参考。

如图5所示，为控制传输电路111的具体实现电路图，控制传输电路111包括或非门511、第一二选一选择器512、第二二选一选择器513、第三二选一选择器514以及第一二选一选择器515。旋变产生的正弦信号同时与第一二选一选择器512和第二二选一选择器513的一个输入端连接，第一二选一选择器512的另一个输入端与旋变产生的余弦信号连接，第二二选一选择器513的另一个输入端接地，第一二选一选择器512的输出端同时与第三二选一选择器514和第四二选一选择器515的一个输入端连接，第三二选一选择器514和第四二选一选择器515的另一个输入端均与第二二选一选择器513的输出端连接，第三二选一选择器514的输出端用于输出A路信号，第四二选一选择器515的输出端用于输出B路信号。

或非门511的一个输入端连接旋变数字角度信号的BIT2，另一个输入端连接旋变数字角度信号的BIT3，或非门511的输出端与第一二选一选择器512的选择端连接，旋变数字角度信号的BIT1同时与第三二选一选择器514和第四二选一选择器515的选择端连接，旋变数字角度信号的BIT2与第二二选一选择器513的选择端连接，其中BIT1、BIT2、BIT3为旋变数字角度信号的高三位。

该电路适合集成到模拟单芯片的旋变-数字转换电路中。对于数字实现的旋变-数字转换芯片，该部分亦可以采用C语言编程实现，也可以采用硬件描述语言描述，综合成门级网表实现，做成数字化的参考同步电路。根据图4原理，通过高三位数字角度来切换和控制COS、SIN、地信号(或0)，将其输出到A，B端，实现图4中描述的数字角度与传输控制的映射关系。

如图4所示，为控制传输电路111的基本原理。数字角度高三位将角度划分为8个区域，每个区域对应SIN、COS信号符号和大小不同，411代表了图1中控制传输电路111输出的A路信号，412代表了图1中控制传输电路111输出的B路信号，该信号经过图1中多路选择器112后作为REF1，REF2，即图1中比较器113的输入，而图4中的波形413就是旋变励磁同步参考信号，即图1中的输出REF。如在高三位数字量为000时，A选择SIN，B选择地信号；001时，A选择COS，B选择地信号；如图4依此类推。通过这样切换选择的A、B信号输入到比较器，就能恢复出与COS同步的相位信号。即通过旋变输出的COS、SIN，通过数字角度的高三位进行传输控制，就能恢复出同步参考信号。

本发明电路适用于基于印制板实现的旋变-数字转换电路，也适用于混合集成或单芯片集成的旋变-数字RDC集成电路

如图2所示，在传统跟踪式旋变-数字转换单芯片(或混合)集成电路产品原理框图中嵌入了本发明的参考同步电路211，将图1所示的实现原理加入到现有的旋变-数字转换电路中。只需加入一个外围管脚DSR(同步使能控制端)，便可通过内部电路实现自动同步。本发明可采用模拟电路实现，如图2所示，用于嵌入到模拟单芯片旋变-数字转换电路，SIN，COS为模拟量。本发明也可采用数字逻辑或程序算法实现，用于嵌入数字化单芯片旋变-数字转换电路，SIN，COS为数字量。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。