[發明專利]一種單芯片軸角信號至串行數字信號轉換電路

有效

• 申請號: 201310514163.7
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN103532556A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 楊波;張永浩;徐磊
• 申請（專利權）人: 連云港杰瑞電子有限公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 連云港潤知專利代理事務所 32255
• 代理人: 劉喜蓮

技術領域

本發明屬于軸角信號轉換集成電路方法領域，特別是涉及一種單芯片軸角信號至串行數字信號轉換電路。?

背景技術

現有技術中，軸角（自整角機/旋轉變壓器）至數字信號轉換電路，通常使用自整角機/旋轉變壓器-數字集成電路轉換電路，該電路主要存在以下缺陷：?

1、外圍參數復雜，根據不同的轉速和頻率要求設計不同轉換參數，調試困難；

2、輸出模式單一，都是并行數據，沒有使用在工業上應用較多的串行數據模式；

3、輸入信號在經過正弦乘法電路后直接用ADC進行細分，與正弦信號擬合度較差，產生原理性的誤差，造成轉換精度偏低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種應用外圍電路簡單，轉換信號適用性好，輸出串行數據適應工業上應用的單芯片軸角信號至串行數字信號轉換電路。?

本發明所要解決的技術問題是通過以下的方法方案來實現的。本發明是一種單芯片軸角信號至串行數字信號轉換器，其特點是：該轉換器由多功能信號變換輸入電路、高6位正弦乘法電路、低6位正弦擬合電路、敏解調電路、內置參數積分電路、壓控振蕩電路、加減計數電路和串并轉換輸出電路組成；并采用0、-5V、5V的多電位CMOS工藝將上述電路集成實現在芯片上；自整角機、旋轉變壓器模式的輸入信號模擬角θ在多功能信號變換輸入電路中轉換成低電壓的正弦信號sinθ余弦信號cosθ輸入高6位正弦乘法電路，再經低6位正弦擬合電路后一個誤差信號Ｋsin(θ-φ)，在經過相敏解調電路、內置參數積分電路、壓控振蕩電路和加減計數電路產生數字角φ，最后數字角φ在高6位正弦乘法電路，和低6位正弦擬合電路中與模擬角θ比較組成的一個閉環回路，尋找sin（θ-φ）的零點；當這一過程完成時，數字控制電路的數字角φ等于信號輸入軸角θ，最后輸出數字角φ；并通過串并轉換輸出電路轉換為串行碼形式；其中：θ是自整角機的軸角；K是變比。?

本發明轉換器可實現頻率3KHz~20KHz，轉速≤500rps軸角信號轉換。?

本發明所要解決的方法方案來可以通過以下的方法方案來進一步實現。以上所述的轉換器，其特點是，輸入軸角信號（自整角機/旋轉變壓器）可以通過多功能信號變換輸入電路的外圍電路結構轉化為輸入的角度三角函數值?和，再進行角度轉化。?

本發明所要解決的方法方案來可以通過以下的方法方案來進一步實現。以上所述的轉換器，其特點是，高6位正弦乘法電路通過開關選擇信號，和比例放大電路，將角度變化量（0o~360o）分解到（0o~5.625o），角度三角函數值和轉化為值為和（其中n=0、1、2、....、63。）的輸出信號，再輸入低6位正弦擬合電路。并且采用開關電容分壓原理，適合于CMOS工藝的實現。?

本發明所要解決的方法方案來可以通過以下的方法方案來進一步實現。以上所述的轉換器，其特點是，低6位正弦擬合電路再次將輸入角度變化量由（0o~5.625o）細分到（0~0.087890625），達到所需的12位分辨率。其不對分段電阻進行均分，而是采用正弦擬合的方法，使各段電阻值RK如下公式所示：?

其中。使其在分壓組合中各個電阻和等于正弦函數，從原理上消除誤差，如下公式所示：

。

最后再通過運放將轉換后的信號輸出到相敏解調電路。?

本發明所要解決的方法方案來可以通過以下的方法方案來進一步實現。以上所述的轉換器，其特點是，相敏解調電路通過輸入激磁信號RH和RL進行比較，產生參考方波輸入正負選擇開關。為正運放電路工作在同向傳輸模式，為負運放電路工作在逆向傳輸模式，對由交流誤差放大電路輸出的信號Vac進行正負翻轉，從而實現信號Vac由交流信號轉換為直流饅頭波信號，從而實現相敏轉換，并將直流饅頭波信號輸入到內置參數積分電路。?

本發明所要解決的方法方案來可以通過以下的方法方案來進一步實現。以上所述的轉換器，其特點是，內置參數積分電路將電路元件Cb，Cb/10，Rb，R1，Rv集成入芯片中，從而在使用中無需設置積分電路元件而可以直接使用。?

本發明所要解決的方法方案來可以通過以下的方法方案來進一步實現。以上所述的轉換器，其特點是，積分信號通過壓控振蕩電路和可逆計數電路最終轉化的數字角度可以通過串并轉換輸出電路，變化為串行碼輸出。?

與現有技術相比，本發明轉換器的顯著優點為：其外圍電路簡單、輸出數字信號適應性強，可適用多種軸角信號模式的轉換方式，轉換精度高。它采用低6位正弦擬合電路與正弦信號完全擬合，消除原理性的誤差。它體積小、可靠性高。?