[发明专利]高精度单芯片数字信号到轴角信号的转换方法

权利要求书

1.一种高精度单芯片数字信号到轴角信号的转换方法，其特征在于：实现该方法的电路由参考变压器、线性DA电路、三角函数曲线拟合电路、非线性分段比例电路、正负信号选择电路、功率驱动电路和数字接口电路组成；并采用兼容多电压的高压CMOS工艺将上述电路集成在单个芯片上；线性DA电路由高精度12位权电阻网络D/A转换电路组成，三角函数曲线拟合电路和非线性分段比例电路由精密电阻网络组成；参考变压器和功率驱动电路是由运放和可调外围电阻电路组成；

转换电路分为正负选择电路，非线性分段比例电路和线性DA电路；转换电路依据三角函数正、余弦两角和与差数字表达式将数字角θ在90度内分解为高4位角α和低12位角β，低12位角β控制线性DA电路，高4位角α控制非线性分段比例电路，90°、180°信号控制正负选择电路，最终合成为16位全角度；实现完成0°~360°范围内的辨率16位、精度1LSB～2LSB的低压正余弦信号输出；

参考变压器接收参考信号经过转换电压后依次发往线性DA电路、三角函数曲线拟合电路、非线性分段比例电路、正负信号选择电路，同时数字接口电路发送的16位数字角度量也发往往线性DA电路、非线性分段比例电路和正负信号选择电路，组合后产生正余弦信号发送给功率放大电路进行功率、幅值放大，最终完成数字角φ转换为模拟角θ，实现高精度数字信号到轴角信号的转换；θ= 90°×n+α+β， n=0、1、2或3。

2.根据权利要求1所述的转换方法，其特征在于：参考信号通过参考变压器的外围电阻，将外围的0~115V的输入电压转换为2V的输入电压。

3.根据权利要求1所述的转换方法，其特征在于：

由线性DA电路对输入的变压后的参考信号Vref进行线性分解，将其分成角度β的线性近似的正弦信号sinβ和sin（11.25°-β）并输出，且0°<β<11.25°；

由三角函数曲线拟合电路对线性DA电路输出的线性近似的正弦信号进行三角函数曲线拟合；将β角的误差较大的线性近似的三角函数转化为误差较小有理多项式近似                                               以提高转换精度，并且分别输出近似拟合后的sinβ、sin（11.25°-β）信号；

在非线性分段比例电路对角度α进行非线性分段，11.25°<α<90°； sinβ划分为经5个电阻分压，为cos（11.25°+22.5°*n）·sinβ，n=0、1、2或3；sin（11.25°-β）经4个电阻分压，依次为cos（22.5°*n）· sin（11.25°-β），n=0、1、2、3、4）；后经过选择开过拟合成三角函数信号sin（α+β）和cos（α+β）；

在正负信号选择电路中由180°，90°信号对非线性分段比例电路的信号sin（α+β）和cos（α+β）进行正负选择，最终完成0°~360°范围内的数字角φ转换为模拟角θ的数字信号到轴角低压信号转换。

4.根据权利要求1所述的转换方法，其特征在于：由转换电路输出低压正余弦信号，经过功率驱动电路变成大功率输出，并且其输出电压根据外围电阻的比值在2V~10V调整。