[发明专利]一种高精度数字到解算转换器

说明书

技术领域

本发明是属于专用集成电路设计（ASIC）领域，特别是一种高精度数字到解算转换器。

背景技术

同步/解算-数字转换器与数字-解算转换器是现代轴角电子变换技术中的两大核心器件，可分别将轴角类模拟信号（同步Synchro或解算Resolver）实时转换成数字角度信号和将数字角度信号实时转换成轴角类模拟信号，广泛应用于航天、航空、雷达、火控及工业自动化领域。而这两大类转换器采用的集成电路则是其真正的核心。

目前国内外已有同步/解算-数字转换器的专用集成电路，但是数字-解算转换器的专用集成电路领域国内是完全空白，而国外的数字-解算转换器则采用自制的多片集成电路和元器件组装的方式，其内部采用的集成电路并没有任何公开的技术文档和对外销售，对于其技术和组装模式难以仿制。国内研制的数字-解算转换器体积大、分立器件多、分辨率仅为12位和14位，最高的静态角精度为4角分。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种高精度、低温漂的数字到解算转换器，它能用少数的外围器件，实现数字到解算信号的转换，其精度高、温漂低、同时有一定的电流驱动能力。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种高精度数字到解算转换器，其特点是：该转换器由电压基准源、参考源、高精度正余弦函数拟合器、高精度D/A转换器和数据锁存器组成，实现将16位数字信号输入转换为解算信号；

所述的数据锁存器与高精度正余弦函数拟合器、高精度D/A转换器三者互相连接，数据锁存器将外部输入的16位数字信号转化为高精度正余弦函数拟合器和高精度D/A转换器需要的控制信号，控制两者内部的开关，并提供锁存功能；高精度D/A转换器将高精度正余弦函数拟合器提供的高4位解算模拟信号作为参考信号，数据锁存器提供的控制信号做为数字量，进行线性D/A转换，生成低12位的解算模拟信号并反馈给高精度正余弦函数拟合器；

高精度正余弦函数拟合器将外部输入的参考信号依据数据锁存器提供的开关信号，产生高4位解算模拟信号，并结合高精度D/A转换器反馈的低12位解算模拟信号，拟合成16位解算模拟信号；

电压基准源和参考源与高精度正余弦函数拟合器和高精度D/A转换器相连，为其内部的运算放大器和其他模拟电路提供温漂小的偏置电流。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的高精度数字到解算转换器，其特点是：该转换器采用单片集成的方式，在外部仅用少量调试电阻或者精密电阻网络，实现高精度数字至解算信号的变换；采用函数替代法，用运算放大器运算组合拟合高精度正余弦函数输出；采用星型连接优化拓扑结构方法，消除连接导线电阻对高精度正余弦函数拟合器的精度和温度漂移影响；采用高性能运算放大器，减少电路因负载、信号摆幅、零位失调因素产生的各类失真失调；采用温度补偿的电流基准源，实现低温漂。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的高精度数字到解算转换器，其特点是：该转换器采用BiCMOS或者BCDMOS工艺，用单片集成的方式，把分立器件数字到解算功能用单芯片或者加上部分外围器件实现；在精度需求低时，所有功能模块用单片实现，如12位精度以下；在精度需求高时，将高精度正余弦函数拟合器中的精密电阻网络、高精度D/A转换器的精密电阻网络放置在专用集成电路外部来实现。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的高精度数字到解算转换器，其特点是：该转换器采用函数替代法，用运算放大器运算组合拟合高精度正余弦函数输出；其高精度正余弦函数拟合器由高4位粗分电路、K函数替代电路、正余弦加减电路构成；高4位粗分电路采用精密电阻分压、反相与高4位控制的控制开关的多路信号选取，得到R_fsinα和R_fcosα两路高4位解算模拟信号；K函数替代电路和正余弦加减电路用线性函数K′替代三角函数K得到R_fsin（α+β）和R_fcos（α+β）的近似值，即实现高精度数字到解算的转换。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的高精度数字到解算转换器，其特点是：该转换器采用高性能运算放大器设计技术得到高增益、大共模工作范围和具有AB类扩展输出结构以及低零位失调的运算放大器，实现精密计算和低失真失调。