[發(fā)明專利]諧波校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法、誤差諧波分量系數(shù)計算系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112904261A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱劍宇;陸游
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳麥歌恩科技有限公司
• 主分類號: G01R35/02
• 分類號: G01R35/02
• 代理公司: 上海金盛協(xié)力知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31242
• 代理人: 王松

本發(fā)明揭示了一種諧波校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法、誤差諧波分量系數(shù)計算系統(tǒng)及方法，所述諧波校準(zhǔn)系統(tǒng)包括差分器、第一混頻器、第二混頻器、第一積分單元、第二積分單元、正弦諧波系數(shù)獲取模塊、余弦諧波系數(shù)獲取模塊以及諧波校準(zhǔn)模塊；諧波校準(zhǔn)模塊分別連接所述正弦諧波系數(shù)獲取模塊及余弦諧波系數(shù)獲取模塊，從原始角度信號中消除誤差諧波分量，得到校準(zhǔn)后的角度信號。本發(fā)明提出的諧波校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法、誤差諧波分量系數(shù)計算系統(tǒng)及方法，可消除各種諧波誤差，提高檢測的精確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種諧波校準(zhǔn)系統(tǒng)，尤其涉及一種可用于角度傳感器的諧波校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法、誤差諧波分量系數(shù)計算系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

磁傳感器是把磁場、電流、應(yīng)力應(yīng)變、溫度、光等外界因素引起敏感元件磁性能變化轉(zhuǎn)換成電信號，以這種方式來檢測相應(yīng)物理量的器件。磁傳感器的應(yīng)用十分廣泛，已在國民經(jīng)濟、國防建設(shè)、科學(xué)技術(shù)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用，其中角度傳感器、編碼器等產(chǎn)品是磁傳感技術(shù)的重要組成部分。圖1所示為磁角度傳感器和編碼器芯片的典型應(yīng)用，磁鐵放置于芯片正上方：旋轉(zhuǎn)磁鐵，芯片的輸出跟隨鐵磁的旋轉(zhuǎn)角度。

圖2所示為磁角度傳感器和編碼器的典型系統(tǒng)框圖，其中：磁敏單元-X和磁敏單元-Y為兩個相互正交的惠斯通電橋，分別用來檢測X方向和Y方向的磁場強度，并轉(zhuǎn)化為電壓信號(Vx/Vy)；然后將信號放大、濾波(Vxp/Vyp)、模數(shù)轉(zhuǎn)換(Dx/Dy)，送入數(shù)字信號處理模塊CORDIC；CORDIC根據(jù)Dx/Dy的值,計算出磁場角度。根據(jù)磁敏單元的物理特性，可以得到如下表達式：

其中，α為待測角度，θ為實測角度。

在實際應(yīng)用中，磁敏單元和信號處理電路的參數(shù)(如靈敏度、失調(diào)、一致性等)受制造工藝波動、應(yīng)用環(huán)境變化、老化等影響，會產(chǎn)生非理想效應(yīng)。如下：

其中，b_x、b_y為直流失調(diào)誤差(DC offset)，k為幅值失配誤差(amplitudemismatch)，β為正交誤差。通過簡單的數(shù)學(xué)推導(dǎo)可以得到：利用公式(2)計算出的角度值θ與實際的角度值α之間的誤差e可以用公式(4)來近似表達。

可以看到，直流失調(diào)誤差會產(chǎn)生一次諧波誤差，幅值失配誤差和正交誤差會產(chǎn)生二次諧波誤差。

除此以外，磁鐵的非理想性(包括充磁非均勻性、磁軸心偏移等等)也會產(chǎn)生諧波誤差，并且諧波誤差的階數(shù)和磁鐵的對極數(shù)相關(guān)，對極數(shù)越多諧波誤差的階數(shù)也越高。

有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計一種新的諧波校準(zhǔn)方式，以便克服現(xiàn)有諧波校準(zhǔn)方式存在的上述至少部分缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種諧波校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法、誤差諧波分量系數(shù)計算系統(tǒng)及方法，可消除各種諧波誤差，提高檢測的精確度。

為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，采用如下技術(shù)方案：

一種諧波校準(zhǔn)系統(tǒng)，所述諧波校準(zhǔn)系統(tǒng)包括：

差分器，用以產(chǎn)生差分信號；

第一混頻器，其輸入端連接差分器，用以將標(biāo)準(zhǔn)正弦信號及差分信號混頻；

第二混頻器，其輸入端連接差分器，用以將標(biāo)準(zhǔn)余弦信號及差分信號混頻；

第一積分單元，其輸入端連接所述第一混頻器的輸出端，對第一混頻器輸出的信號進行積分；

第二積分單元，其輸入端連接所述第二混頻器的輸出端，對第二混頻器輸出的信號進行積分；