[發(fā)明專利]一種高精度數(shù)字到解算轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410068480.5
• 申請(qǐng)日: 2014-02-27
• 公開（公告）號(hào): CN103795416B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅佳亮;奚志林;陳大科;夏偉;朱明鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 連云港杰瑞電子有限公司
• 主分類號(hào): H03M1/66
• 分類號(hào): H03M1/66
• 代理公司: 連云港潤(rùn)知專利代理事務(wù)所32255
• 代理人: 劉喜蓮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是屬于專用集成電路設(shè)計(jì)（ASIC）領(lǐng)域，特別是一種高精度數(shù)字到解算轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

同步/解算-數(shù)字轉(zhuǎn)換器與數(shù)字-解算轉(zhuǎn)換器是現(xiàn)代軸角電子變換技術(shù)中的兩大核心器件，可分別將軸角類模擬信號(hào)（同步Synchro或解算Resolver）實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換成數(shù)字角度信號(hào)和將數(shù)字角度信號(hào)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換成軸角類模擬信號(hào)，廣泛應(yīng)用于航天、航空、雷達(dá)、火控及工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。而這兩大類轉(zhuǎn)換器采用的集成電路則是其真正的核心。

目前國(guó)內(nèi)外已有同步/解算-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的專用集成電路，但是數(shù)字-解算轉(zhuǎn)換器的專用集成電路領(lǐng)域國(guó)內(nèi)是完全空白，而國(guó)外的數(shù)字-解算轉(zhuǎn)換器則采用自制的多片集成電路和元器件組裝的方式，其內(nèi)部采用的集成電路并沒有任何公開的技術(shù)文檔和對(duì)外銷售，對(duì)于其技術(shù)和組裝模式難以仿制。國(guó)內(nèi)研制的數(shù)字-解算轉(zhuǎn)換器體積大、分立器件多、分辨率僅為12位和14位，最高的靜態(tài)角精度為4角分。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種高精度、低溫漂的數(shù)字到解算轉(zhuǎn)換器，它能用少數(shù)的外圍器件，實(shí)現(xiàn)數(shù)字到解算信號(hào)的轉(zhuǎn)換，其精度高、溫漂低、同時(shí)有一定的電流驅(qū)動(dòng)能力。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明是一種高精度數(shù)字到解算轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)是：該轉(zhuǎn)換器由電壓基準(zhǔn)源、參考源、高精度正余弦函數(shù)擬合器、高精度D/A轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)鎖存器組成，實(shí)現(xiàn)將16位數(shù)字信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換為解算信號(hào)；

所述的數(shù)據(jù)鎖存器與高精度正余弦函數(shù)擬合器、高精度D/A轉(zhuǎn)換器三者互相連接，數(shù)據(jù)鎖存器將外部輸入的16位數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為高精度正余弦函數(shù)擬合器和高精度D/A轉(zhuǎn)換器需要的控制信號(hào)，控制兩者內(nèi)部的開關(guān)，并提供鎖存功能；高精度D/A轉(zhuǎn)換器將高精度正余弦函數(shù)擬合器提供的高4位解算模擬信號(hào)作為參考信號(hào)，數(shù)據(jù)鎖存器提供的控制信號(hào)做為數(shù)字量，進(jìn)行線性D/A轉(zhuǎn)換，生成低12位的解算模擬信號(hào)并反饋給高精度正余弦函數(shù)擬合器；

高精度正余弦函數(shù)擬合器將外部輸入的參考信號(hào)依據(jù)數(shù)據(jù)鎖存器提供的開關(guān)信號(hào)，產(chǎn)生高4位解算模擬信號(hào)，并結(jié)合高精度D/A轉(zhuǎn)換器反饋的低12位解算模擬信號(hào)，擬合成16位解算模擬信號(hào)；

電壓基準(zhǔn)源和參考源與高精度正余弦函數(shù)擬合器和高精度D/A轉(zhuǎn)換器相連，為其內(nèi)部的運(yùn)算放大器和其他模擬電路提供溫漂小的偏置電流。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題還可以通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。以上所述的高精度數(shù)字到解算轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)是：該轉(zhuǎn)換器采用單片集成的方式，在外部?jī)H用少量調(diào)試電阻或者精密電阻網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)字至解算信號(hào)的變換；采用函數(shù)替代法，用運(yùn)算放大器運(yùn)算組合擬合高精度正余弦函數(shù)輸出；采用星型連接優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方法，消除連接導(dǎo)線電阻對(duì)高精度正余弦函數(shù)擬合器的精度和溫度漂移影響；采用高性能運(yùn)算放大器，減少電路因負(fù)載、信號(hào)擺幅、零位失調(diào)因素產(chǎn)生的各類失真失調(diào)；采用溫度補(bǔ)償?shù)碾娏骰鶞?zhǔn)源，實(shí)現(xiàn)低溫漂。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題還可以通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。以上所述的高精度數(shù)字到解算轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)是：該轉(zhuǎn)換器采用BiCMOS或者BCDMOS工藝，用單片集成的方式，把分立器件數(shù)字到解算功能用單芯片或者加上部分外圍器件實(shí)現(xiàn)；在精度需求低時(shí)，所有功能模塊用單片實(shí)現(xiàn)，如12位精度以下；在精度需求高時(shí)，將高精度正余弦函數(shù)擬合器中的精密電阻網(wǎng)絡(luò)、高精度D/A轉(zhuǎn)換器的精密電阻網(wǎng)絡(luò)放置在專用集成電路外部來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題還可以通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。以上所述的高精度數(shù)字到解算轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)是：該轉(zhuǎn)換器采用函數(shù)替代法，用運(yùn)算放大器運(yùn)算組合擬合高精度正余弦函數(shù)輸出；其高精度正余弦函數(shù)擬合器由高4位粗分電路、K函數(shù)替代電路、正余弦加減電路構(gòu)成；高4位粗分電路采用精密電阻分壓、反相與高4位控制的控制開關(guān)的多路信號(hào)選取，得到R_fsinα和R_fcosα兩路高4位解算模擬信號(hào)；K函數(shù)替代電路和正余弦加減電路用線性函數(shù)K′替代三角函數(shù)K得到R_fsin（α+β）和R_fcos（α+β）的近似值，即實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)字到解算的轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題還可以通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。以上所述的高精度數(shù)字到解算轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)是：該轉(zhuǎn)換器采用高性能運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)技術(shù)得到高增益、大共模工作范圍和具有AB類擴(kuò)展輸出結(jié)構(gòu)以及低零位失調(diào)的運(yùn)算放大器，實(shí)現(xiàn)精密計(jì)算和低失真失調(diào)。