一種單芯片軸角信號(hào)至串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是單芯片軸角信號(hào)至串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器，由多功能信號(hào)變換輸入電路，高6位正弦乘法電路、低6位正弦擬合電路，敏解調(diào)電路、內(nèi)置參數(shù)積分電路、壓控振蕩電路、加減計(jì)數(shù)電路，串并轉(zhuǎn)換輸出電路組成。并采用0、-5V、5V的多電位CMOS工藝將上述電路集成實(shí)現(xiàn)在芯片上?？蓪?shí)現(xiàn)頻率3KHz～20KHz，轉(zhuǎn)速≤500rps軸角信號(hào)轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字信號(hào)。本發(fā)明轉(zhuǎn)換器應(yīng)用外圍電路簡單，轉(zhuǎn)換信號(hào)適用性好，輸出串行數(shù)據(jù)適應(yīng)工業(yè)上應(yīng)用。采用低6位正弦擬合電路與正弦信號(hào)完全擬合，消除原理性的誤差，轉(zhuǎn)換精度高。體積小、可靠性高、適用多種軸角模式的轉(zhuǎn)換方式。
【專利說明】一種單芯片軸角信號(hào)至串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于軸角信號(hào)轉(zhuǎn)換集成電路方法領(lǐng)域，特別是涉及一種單芯片軸角信號(hào)至串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，軸角(自整角機(jī)/旋轉(zhuǎn)變壓器)至數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，通常使用自整角機(jī)/旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字集成電路轉(zhuǎn)換電路，該電路主要存在以下缺陷:
1、外圍參數(shù)復(fù)雜，根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速和頻率要求設(shè)計(jì)不同轉(zhuǎn)換參數(shù)，調(diào)試?yán)щy；
2、輸出模式單一，都是并行數(shù)據(jù)，沒有使用在工業(yè)上應(yīng)用較多的串行數(shù)據(jù)模式；
3、輸入信號(hào)在經(jīng)過正弦乘法電路后直接用ADC進(jìn)行細(xì)分，與正弦信號(hào)擬合度較差，產(chǎn)生原理性的誤差，造成轉(zhuǎn)換精度偏低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應(yīng)用外圍電路簡單，轉(zhuǎn)換信號(hào)適用性好，輸出串行數(shù)據(jù)適應(yīng)工業(yè)上應(yīng)用的單芯片軸角信號(hào)至串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下的方法方案來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明是一種單芯片軸角信號(hào)至串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)是:該轉(zhuǎn)換器由多功能信號(hào)變換輸入電路、高6位正弦乘法電路、低6位正弦擬合電路、敏解調(diào)電路、內(nèi)置參數(shù)積分電路、壓控振蕩電路、加減計(jì)數(shù)電路和串并轉(zhuǎn)換輸出電路組成；并采用O、-5V、5V的多電位CMOS工藝將上述電路集成實(shí)現(xiàn)在芯片上；自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器模式的輸入信號(hào)模擬角Θ在多功能信號(hào)變換輸入電路中轉(zhuǎn)換成低電壓的正弦信號(hào)sin0余弦信號(hào)cos Θ輸入高6位正弦乘法電路，再經(jīng)低6位正弦擬合電路后一個(gè)誤差信號(hào)K sin( θ -φ)，在經(jīng)過相敏解調(diào)電路、內(nèi)置參數(shù)積分電路、壓控振蕩電路和加減計(jì)數(shù)電路產(chǎn)生數(shù)字角Φ，最后數(shù)字角Φ在高6位正弦乘法電路，和低6位正弦擬合電路中與模擬角Θ比較組成的一個(gè)閉環(huán)回路,尋找sin (Θ-Φ)的零點(diǎn)；當(dāng)這一過程完成時(shí)，數(shù)字控制電路的數(shù)字角Φ等于信號(hào)輸入軸角Θ，最后輸出數(shù)字角Φ ;并通過串并轉(zhuǎn)換輸出電路轉(zhuǎn)換為串行碼形式；其中:Θ是自整角機(jī)的軸角在是變比。
[0005]本發(fā)明轉(zhuǎn)換器可實(shí)現(xiàn)頻率3ΚΗζ~20ΚΗζ，轉(zhuǎn)速≤500rps軸角信號(hào)轉(zhuǎn)換。
[0006]本發(fā)明所要解決的方法方案來可以通過以下的方法方案來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。以上所述的轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)是，輸入軸角信號(hào)(自整角機(jī)/旋轉(zhuǎn)變壓器)可以通過多功能信號(hào)變換輸入
電路的外圍電路結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為輸入的角度三角函數(shù)值sia0和c?sG，再進(jìn)行角度轉(zhuǎn)化。
[0007]本發(fā)明所要解決的方法方案來可以通過以下的方法方案來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。以上所述的轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)是，高6位正弦乘法電路通過開關(guān)選擇信號(hào)，和比例放大電路，將
角度變化量(0°~360° )分解到(0°~5.625°),角度三角函數(shù)值sin6和cosQ轉(zhuǎn)化為值為sm (Θ - B * 5.625)和 sin (Θ-Cb-1)* 5.625 > (其中 n=0、l、2、____、63。)的輸出信號(hào)，再輸入低6位正弦擬合電路。并且米用開關(guān)電容分壓原理，適合于CMOS工藝的實(shí)現(xiàn)。
[0008]本發(fā)明所要解決的方法方案來可以通過以下的方法方案來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。以上所述的轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)是，低6位正弦擬合電路再次將輸入角度變化量由(0°~5.625° )細(xì)分到(0-0.087890625)，達(dá)到所需的12位分辨率。其不對(duì)分段電阻進(jìn)行均分，而是采用正弦擬合的方法，使各段電阻值RK如下公式所示:
【權(quán)利要求】
1.一種單芯片軸角信號(hào)至串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:該轉(zhuǎn)換器由多功能信號(hào)變換輸入電路、高6位正弦乘法電路、低6位正弦擬合電路、敏解調(diào)電路、內(nèi)置參數(shù)積分電路、壓控振蕩電路、加減計(jì)數(shù)電路和串并轉(zhuǎn)換輸出電路組成；并采用O、-5V、5V的多電位CMOS工藝將上述電路集成實(shí)現(xiàn)在芯片上；自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器模式的輸入信號(hào)模擬角Θ在多功能信號(hào)變換輸入電路中轉(zhuǎn)換成低電壓的正弦信號(hào)sin Θ余弦信號(hào)cos Θ輸入高6位正弦乘法電路，再經(jīng)低6位正弦擬合電路后一個(gè)誤差信號(hào)K sin( θ - φ)，在經(jīng)過相敏解調(diào)電路、內(nèi)置參數(shù)積分電路、壓控振蕩電路和加減計(jì)數(shù)電路產(chǎn)生數(shù)字角Φ，最后數(shù)字角Φ在高6位正弦乘法電路，和低6位正弦擬合電路中與模擬角Θ比較組成的一個(gè)閉環(huán)回路，尋找sin ( θ -φ )的零點(diǎn)；當(dāng)這一過程完成時(shí)，數(shù)字控制電路的數(shù)字角Φ等于信號(hào)輸入軸角Θ，最后輸出數(shù)字角Φ ;并通過串并轉(zhuǎn)換輸出電路轉(zhuǎn)換為串行碼形式；其中:Θ是自整角機(jī)的軸角；1(是變比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單芯片軸角信號(hào)至串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述的多功能信號(hào)變換輸入電路，主要有兩個(gè)內(nèi)部運(yùn)放組成，其接口分別為SIN，S+，S-和C0S，C+, C-;同在外部連接轉(zhuǎn)換電阻電路將輸入軸角信號(hào)角度Θ轉(zhuǎn)換為角度三角函數(shù)值和，輸入電路內(nèi)部進(jìn)行轉(zhuǎn)換；外部連接電阻分為兩種模式，即自整角機(jī)模式和旋轉(zhuǎn)變壓器模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單芯片軸角信號(hào)至串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述的高6位正弦乘法電路通過開關(guān)選擇信號(hào)和比例放大電路，將角度變化量0°~360°分解到0°~5.625°，角度三角函數(shù)值sin◎和 cose 轉(zhuǎn)化為值為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單芯片軸角信號(hào)至串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述的低6位正弦擬合電路再次將輸入角度變化量由0°~5.625°細(xì)分到O~0.087890625，達(dá)到所需的12位分辨率；其不對(duì)分段電阻進(jìn)行均分，而是采用正弦擬合的方法，使各
段電阻值RK如下公式所示:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單芯片軸角信號(hào)至串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:所述的相敏解調(diào)電路通過輸入激磁信號(hào)RH和RL進(jìn)行比較，產(chǎn)生參考方波輸入正負(fù)選擇開關(guān)， 為正運(yùn)放電路工作在同向傳輸模式，為負(fù)運(yùn)放電路工作在逆向傳輸模式，對(duì)由交流誤差放大電路輸出的信號(hào)Vac進(jìn)行正負(fù)翻轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)Vac由交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流饅頭波信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)相敏轉(zhuǎn)換，并將直流饅頭波信號(hào)輸入到內(nèi)置參數(shù)積分電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單芯片軸角信號(hào)至串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:內(nèi)置參數(shù)積分電路將電路元件Cb，Cb/10, Rb，Rl,Rv集成入芯片中，從而在使用中無需設(shè)置積分電路元件而可以直接使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單芯片軸角信號(hào)至串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:積分信號(hào)通過壓控振蕩電路和可逆計(jì)數(shù)電路最終轉(zhuǎn)化的數(shù)字角度可以通過串并轉(zhuǎn)換輸出電路，變化為串行 碼輸出。
【文檔編號(hào)】H03M1/12GK103532556SQ201310514163
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】楊波, 張永浩, 徐磊 申請(qǐng)人:連云港杰瑞電子有限公司