[发明专利]一种单芯片内参考轴角转换电路与方法

摘要

本发明是一种内参考轴角到数字转换电路，该电路包括象限划分电路，象限划分电路依次与非线性DAC电路、线性DAC电路、相敏解调电路、积分电路、压控振荡电路和计数电路连接；该电路还包括内置参考电路，内置参考电路分别接入相敏解调电路和外部的旋转变压器；计数电路则分别与象限划分电路、非线性DAC电路和线性DAC电路连接。本发明还公开了一种内参考轴角到数字转换方法。本发明电路体积较小，分布比较集中，可以实现系统元件高密度安装。本发明电路及其转换方法可靠性好，集成度高，有效地提高了系统的可靠性与稳定性。

主权项

1.一种内参考轴角到数字转换的方法，其特征在于，实现该方法的电路包括象限划分电路，象限划分电路依次与非线性DAC电路、线性DAC电路、相敏解调电路、积分电路、压控振荡电路和计数电路连接；该电路还包括内置参考电路，内置参考电路分别接入相敏解调电路和外部的旋转变压器；计数电路则分别与象限划分电路、非线性DAC电路和线性DAC电路连接；内参考轴角到数字转换的方法具体如下：内置参考电路产生一个参考信号RH输入相敏解调电路和外部的旋转变压器，旋转变压器再产生一个轴角信号的模拟角θ，模拟角θ分为SINθ和COSθ两个信号，模拟角θ输入象限划分电路、非线性DAC电路和线性DAC电路后与数字角φ合成一个误差信号sin(θ‑φ)，在经过相敏解调电路、内置参数积分电路、压控振荡电路和计数电路产生数字角φ，数字角φ由二进制码BIT1~BIT16表示，其中BIT1代表180°权值，BIT1代表90°权值，…，BIT16代表0.0055°权值，最后数字角φ在象限划分电路、非线性DAC电路和线性DAC电路中与模拟角θ比较组成的一个闭环回路，寻找sin（θ‑φ）的零点；当这一过程完成时，数字控制电路的数字角φ等于信号输入轴角θ，最后输出数字角φ；非线性DAC电路将输入的两个相差90°的信号转换为两个相差2.8125º的信号，非线性DAC电路采用非线性拟合分段的方法对输入信号进行分段，电路中的各段电阻阻值Rk如下公式所示：其中k=1、2、…、32，使其在分压组合中各个电阻和等于正弦函数，从原理上消除误差，转换原理如下公式所示：最终输出SIN（θ‑2n*2.8125°）、SIN（θ‑（2n+1）*2.8125°），其中n=0、1、2、…、15；两个相差2.8125°的信号输入到线性DAC电路；再由线性DAC电路对信号进行BIT8~BIT16的9位细分，最终将转换的sin（θ‑φ）误差信号输出后端的相敏解调电路中；所述的内置参考电路分为置数寄存电路、小数分频电路和滤波驱动电路；象限划分电路对输入的模拟角θ进行象限选择，将输入的SINθ信号通过反相电路变化为‑SINθ信号，COSθ信号通过反相电路变化为‑COSθ信号，通过输入的数字角高两位BIT1与BIT2进行选择，其中在[0°，90°）区间，即BIT1=0、BIT2=0时，输出SINθ，‑COSθ；在[90°，180°）区间，即BIT1=0、BIT2=1时，输出‑SINθ，‑COSθ；在[180°，270°）区间，即BIT1=1、BIT2=0时，输出‑SINθ，COSθ；在[180°，270°）区间，即BIT1=1、BIT2=1时，输出SINθ，COSθ；最终输出SIN（θ‑2m*90）和SIN（θ‑（2m+1）*90），其中m=0、1、2、3；两个相差90°的信号输入到非线性DAC电路中；内置参考电路实现0、60Hz、400Hz、1KHz、2KHz、3KHz、4KHz、5KHz、6KHz、7KHz、8KHz、9KHz、10KHz、15KHz、20KHz的可编程频率；工作时由外部输入2.67MHz方波信号，同时设定置数寄存电路控制信号（FS0~FS3），置数寄存电路向小数分频电路内输入分频数值；通过小数分频电路对输入的2.67MHz方波信号进行除法分频输出达到设置频率的方波信号CLKout；方波信号CLKout通过带通滤波驱动电路得到完整的参考信号RH输出。