一种旋转变压器数字转换器及其积分电路的制作方法_2

文档序号:9237816阅读:来源:国知局
和所述第一切换开关SI,所述第二电容C2的另一端分别连接所述第二电容R2的另一端和所述第二切换开关S2。
[0029]所述第二组件包括:第三电阻R3、第三电容C3和第四电容C4,所述第三电阻R3的一端连接第三电容C3的一端,所述第三电容C3的另一端分别连接第四电容C4的一端和所述第一切换开关SI,所述第四电容C4的另一端和所述第三电阻R3的另一端均与所述第二切换开关S2连接。
[0030]该积分电路对旋转变压器模拟角度和对应数字角度的误差进行处理,将其转换成速度电压VEL,进而控制压控振荡器产生计数频率,使16位可逆计数器进行计数,最后得到精确的数字角度,实现对旋转变压器角度的准确跟踪。分辨率控制模块决定旋转变压器数字转换器的转换精度,实际上就是可逆计数器的计数位数,当旋转变压器以固定转速旋转且分辨率切换时,模数角度误差变大,经该积分电路产生新的速度电压VEL,改变计数频率。[0031 ] 在上述实施例中,更为具体的,所述第一切换开关SI包括:第一开关Tl、第二开关T2、第三开关T3和第四开关T4,所述第二切换开关S2包括:第七开关T7、第八开关T8、第九开关T9和第十开关T10,所述增益调节运放包括:电平转移模块、第五开关T5、第六开关T6、第二运算放大器U2、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6,其中:
[0032]误差信号ERROR与第一电阻Rl的另一端连接,所述第一运算放大器Ul的输出为速度电压VEL,本发明中的第一开关Tl?第十开关TlO均由PMOS和NMOS组成的传输门来实现的,这可以大大减小其导通阻抗,从而减少信号传输时间。第一开关Tl、第四开关T4、第八开关T8、第九开关T9的PMOS栅端接SHIFT(切换)信号,第一开关Tl、第四开关T4、第八开关T8、第九开关T9的NMOS栅端接SHIFT信号的反相信号SHIFTN。第二开关T2、第三开关T3、第七开关T7、第十开关TlO的PMOS栅端接SHIFT信号的反相信号SHIFTN,第二开关T2、第三开关T3、第七开关T7、第十开关TlO的NMOS栅端接SHIFT信号,第一开关Tl的一端连接所述第二开关T2的一端,第一运算放大器Ul的反相输入端分别与第一开关Tl的一端、第二开关T2的一端连接,第一开关Tl的另一端和第三开关T3的一端连接,第三开关T3的另一端接地,同时第一开关Tl的另一端和第三开关T3的一端均与第三电容C3的另一端和第四电容C4的一端连接,第三电阻R3的另一端和第四电容C4的另一端均与第九开关T9的一端连接,第九开关T9的另一端与第一运算放大器Ul的输出端连接,第二开关T2的另一端与第四开关T4的一端连接,第四开关T4的另一端接地,第二开关T2的另一端和第四开关T4的一端均与第一电容Cl的另一端、第二电容C2的一端连接,第二电阻R2的另一端和第二电容C2的另一端均与第七开关T7的一端连接,第七开关T7的另一端与第一运算放大器Ul的输出端连接;优选地,第一组件和第二组件中的电容电阻选用同样的值。
[0033]第一运算放大器Ul的输出端与第六电阻R6的一端连接,第六电阻R6的另一端与第二运算放大器U2的正相输入端连接,第四电阻R4的一端与第二运算放大器U2的反相输入端连接,第四电阻R4的另一端与第二运算放大器U2的输出端连接,形成反馈,第五开关T5的PMOS栅端接电平转移模块的输出信号CTL1N,NMOS栅端接电平转移模块的输出信号CTL1,第六开关T6的PMOS栅端接电平转移模块的输出信号CTL2N,NM0S栅端接电平转移模块的输出信号CTL2,第二运算放大器U2的正相输入端与第六开关T6的一端连接,第二运算放大器U2的反相输入端与第五开关T5的一端连接,第六开关T6另一端与第五开关T5的另一端连接且均与第五电阻R5的一端连接,第五电阻R5的另一端接地,第二运算放大器U2的输出端、第八开关T8的一端与第十开关TlO的一端连接在一起,第八开关T8的另一端分别与第一组件中第二电阻R2的另一端、第二电容C2的另一端连接,第十开关TlO的另一端分别与第二组件中第三电阻R3的另一端、第四电容C4的另一端连接;第二运算放大器U2与第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6共同组成放大电路,对速度电压VEL进行运算,其增益由第五开关T5和第六开关T6的通断状态决定。
[0034]本发明中高电平VDD对应5V,低电平VSS对应-5V,GND对应0V,该积分电路在正负5V电源电压下工作。电平转移模块的输入信号是CTL,输出信号有CTL1、CTL1N、CTL2、CTL2N,其中,CTLl和CTLlN互为反相信号,用来控制第五开关T5通断;CTL2和CTL2N互为反相信号,用来控制第六开关T6通断。
[0035]CTL为5V时,输出CTLl为高电平,CTLlN为低电平,CTL2为低电平,CTL2N为高电平,第五开关T5导通、第六开关T6关断,第五电阻R5和第二运算放大器U2的反相输入端连接,此时第二运算放大器U2的正相输入端电压和速度电压VEL相等,输出为VEL(1+R4/R5),即将VEL放大到(1+R4/R5)倍。
[0036]CTL为OV时,CTLl为低电平,CTLlN为高电平,CTL2为低电平,CTL2N为高电平,第五开关T5和第六开关T6都关断,此时第二运算放大器U2的输出保持为VEL。
[0037]CTL为-5V时,CTLl为低电平,CTLlN为高电平,CTL2为高电平,CTL2N为低电平,第五开关T5关断,第六开关T6导通,第五电阻R5和第二运算放大器U2的正相输入端相连,其输出为:速度电压VEL经第六电阻R6和第五电阻R5的分压,即为VEL.R5/(R6+R5),将速度电压VEL缩小到R5/ (R6+R5)倍。
[0038]SHIFT和SHIFTN互为反相信号,SHIFT为高电平时,SHIFTN为低电平,此时第二开关T2、第三开关T3、第七开关T7、第十开关TlO导通,第一开关Tl、第四开关T4、第八开关T8、第九开关T9关断,第一运算放大器Ul的反相输入端与速度电压VEL之间连接第一组件,第二运算放大器U2的输出端与地之间连接第二组件;SHIFT为低电平时,SHIFTN为高电平,此时第二开关T2、第三开关T3、第七开关T7、第十开关TlO关断,第一开关Tl、第四开关T4、第八开关T8、第九开关T9导通,第一运算放大器Ul的反相输入端与速度电压VEL之间连接第二组件,第二运算放大器U2的输出端与地之间连接第一组件。
[0039]如图1所示,本发明还提供一种旋转变压器数字转换器,上述实施例提供的积分电路连接压控振荡器,所述压控振荡器连接可逆计数器,所述可逆计数器连接固态控制变压器,所述固态控制变压器连接旋转变压器的输出端,所述分辨率控制模块分别连接固态控制变压器和可逆计数器。优选地,该可逆计数器为16位可逆计数器,具体的,第一运算放大器的输出端和增益调节运放的输入端均连接该压控振荡器。
[0040]该旋转变压器数字转换器的分辨率可达16位,通过分辨率控制模块可对旋转变压器数字转换器的分辨率进行调节,具体有10位、12位、14位和16位,对于旋转变压器以固定转速工作,不同分辨率对应的VEL不同,分辨率越高,速度电压VEL的电压越高,所以当旋转变压器数字转换器在不同分辨率之间切换时,速度电压VEL的电压也会变化,旋转变压器数字转换器由低分辨率切换为相邻位数高分辨率时,速度电压VEL将会变为低分辨率对应速度电压VEL的4倍,旋转变压器数字转换器由高分辨率切换为相邻位数低分辨率时,速度电压VEL将会变为高分辨率对应速度电压VEL的1/4,若没有增益调节运放和第二组件,速度电压VEL达到稳定会很缓慢,产生的误差信号ERROR也会很大,增益调节运放和第二组件的引入就是为了使速度电压VEL快速达到稳定并减小误差信号ERROR。所述第二运算放大器U2的增益有3种,是针对相邻位数分辨率切换进行设计的,由低分辨率切换为相邻高分辨率时,第二运算放大器U2的增益设计为4倍,由高分辨率切换为相邻低分辨率时,增益设计为1/4,另一种增益是1,第二运算放大器U2输出保持
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