[發明專利]一種旋轉變壓器到數字的差分轉換方法

有效

• 申請號: 201710561445.0
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107356268B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 楊波;陳大科;宋西鵬;朱林;顧天天;褚艷明;顏玲龍
• 申請（專利權）人: 連云港杰瑞電子有限公司
• 主分類號: G01D5/12
• 分類號: G01D5/12
• 代理公司: 連云港潤知專利代理事務所 32255
• 代理人: 劉喜蓮

1.一種單芯片旋轉變壓器信號-數字轉換方法，其特征在于：整體電路由差分固態變壓電路、差分轉換電路、相敏電路、積分電路、壓控振蕩電路和計數電路組成；

旋轉變壓器輸入的參考信號RH進入相敏、輸入的模擬角θ包括+SINθ、-SINθ、+COSθ、-COSθ四個信號輸入差分固態變壓電路后與數字角φ合成兩個誤差信號+sin(θ-φ)和-sin(θ-φ)，在經過差分轉換電路變為單路的sin（θ-φ）信號，再經過相敏電路、積分電路、壓控振蕩電路和計數電路產生數字角φ，最后數字角φ在差分固態變壓電路與模擬角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等于信號模擬角θ,最后輸出數字角φ；

其中φ是二進制角度分為D1~D16，D1對應180°、D2對應90°、……、D16對應0.0054931640625°;

差分轉換方法在轉換器受到外界干擾時，模擬角θ會產生突變時，+SINθ、-SINθ和+COSθ、-COSθ兩組信號會一起變化，通過差分電路轉換時會直接抵消，不引起精度變化；在高溫惡劣環境中，受環境應力影響，轉換誤差也會在差分電路中抵消；

差分固態變壓電路分為正差分固態變壓電路和負差分固態變壓電路，其中正差分固態變壓電路接收+SINθ、+COSθ信號，輸出+sin(θ-φ)信號，負差分固態變壓電路接收-SINθ、-COSθ信號，輸出-sin(θ-φ)信號；其中正差分固態變壓電路輸入Vin1口接入+SINθ信號、輸入Vin2端口接入+COSθ信號，經過與D1~D16數字角φ比較輸出Vout端口+sin(θ-φ) 信號；負差分固態變壓電路輸入Vin1端口接入-SINθ信號、輸入Vin2端口接入-COSθ信號，經過與D1~D16數字角φ比較輸出Vout端口-sin(θ-φ) 信號；

正分差分固態變壓電路和負差分差分固態變壓電路兩種電路結構相同，由方向選擇電路、比例切換電路、比例調整電阻R21~R28、DAC電路和數字控制電路組成；由D1~D6控制開關G1~G10，對比例切換電路的輸出比例進行控制；由D7~D16對DAC電路進行控制；在方向選擇電路中，當輸入控制信號K1為0時，輸出與輸入信號相同信號，Vout=Vin；當輸入控制信號K1為1時，輸出與輸入信號相反信號，Vout=-Vin；

比例調整電阻比例為：R21：R23=1：0.4141；R23：R24= 1：0.0824；R25：R26= 1：0.0196；R27：R28= 1：0.0048；

數字控制電路組成邏輯組成為：

比例切換電路由電阻，運放和開關組成；

Vin1、Vin2為輸入信號，Vout1、Vout2為輸出信號，K1~K4為開關信號;

AX1~ AX3為運放；RA1~ RA6為大小相等的內部電阻；RX1、RY1、RX2、RY2為外部比例調整電阻；電路輸入信號Vin1、Vin2通過電阻RA1、RA2變為u1=（Vin1+Vin2）/2，u1通過放大運放AX1和外部的比例調整電阻RX1、RY1，得到電壓u3=u1*（RX1+RY1）/RX1；Vin1、u3通過電阻RA3、RA4變為u2=（Vin1+u3）/2;

u3、Vin2通過電阻RA5、RA6變為u4=（u3+Vin2）/2；u5由開關K1~K3選擇Vin1，u3，Vin2，其中當K1=1，K2=0，K3=0時，u5=Vin1；當K1=0，K2=1，K3=0時，u5= u3；當K1=0，K2=0，K3=1時，u5=Vin2;

u6由開關K4選擇u2，u4；其中當K4=0時，u6=u2；當K4=1時，u6=u4；輸出信號Vout1= u5;

u6通過放大運放AX3和外部的比例調整電阻RX2、RY2，得到輸出信號Vout2=u6*（RX2+RY2）/RX2；

差分轉換電路由運放、電阻組成，將輸入的兩個誤差信號+sin(θ-φ)和-sin(θ-φ)變為單路的sin（θ-φ）；Vin1、Vin2為輸入信號，Vout為輸出信號，AY1為運放；RB1~RB4為電阻；其中RB1=RB2，RB3=RB4，RB1：RB3=2：1；輸出信號為Vout=RB3/RB1（Vin2-Vin1）=1/2（Vin2-Vin1）；輸入信號Vin2=+sin(θ-φ)，Vin1=-sin(θ-φ)，輸出Vout=1/2（Vin2-Vin1）得到：Vout=1/2*2sin(θ-φ)=sin(θ-φ)。