[实用新型]高精度正余弦旋转变压器的模拟实现结构

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，特别涉及一种高精度正余弦旋转变压器的模拟实现结构。

背景技术

随着最近几年内伺服系统、火炮系统等对角度或角速度高精度采集的要求，正余弦旋转变压器由于其采样精度高，结构简单，被广泛应用在对高精度角度或角速度的采集系统中，其使用越来越广，而且对其参数要求更是趋于多样化。

正余弦旋转变压器作为角度或角速度的传感器，其输入参考信号一般都是正弦信号，该输入参考信号为正余弦旋转变压器的激磁信号，通过正余弦旋转变压器内部变压器结构输出正余弦信号，输出的正余弦的电压幅值与输入角度成一定比例关系。为了读取正余弦旋转变压器输出的模拟量，就需要后级接解调模块，将其输出的模拟量转换为数字量，实现对正余弦旋转变压器的输入角度的解调。在研发和生产正余弦旋转变压器解调模块时，需要提供对应的正余弦旋转变压器，由于系统对采集角度的高精度要求，对应的高精度正余弦旋转变压器成本往往很高，对设计后级解调模块提供不太现实，同时加上高精度正余弦旋转变压器的多样化，迫切的需要在研发或生产解调模块时，采用一种设备完成对各种高精度正余弦旋转变压器的模拟。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高精度正余弦旋转变压器的模拟实现结构，一方面基于FPGA，采用DDS技术，实现对高精度正余弦旋转变压器输入参考信号的模拟；另一方面是利用高精度的模拟乘法器以及象限选择开关，实现对高精度正余弦旋转变压器输出正余弦信号的模拟。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高精度正余弦旋转变压器的模拟实现结构，包括参考信号生成模块和正余弦信号生成模块，其中：

所述参考信号生成模块包括：

存储有一个周期正弦波数据的ROM；

与该ROM连接的用于产生ROM地址的计数器；

与该ROM输出连接的用于数模转换的DAC；

以及与该DAC输出连接的用于进行差分放大形成参考信号的运放；

所述正余弦信号生成模块包括：

与所述参考信号连接的DAC乘法器，其输出为第一象限正余弦信号；

以及，与所述的第一象限正余弦信号连接的四象限切换电路，其输出为360°正余弦信号。

所述参考信号生成模块选用AD公司的AD9954，有源晶振选用32.768M，使输出正弦波的频率调节精度达到1Hz；AD9954的20脚、21脚输出两路正弦波电流信号，在电阻R₄₈、R₅₁上还原成电压信号，经差分放大合成一个信号，作为参考信号。

所述四象限切换电路由模拟开关ADG433和其外围运放器件构成。

与现有技术相比，本发明针对在角度或角速度采集系统中广泛使用的正余弦旋转变压器，要求采集精度大于16位，实现对该高精度正余弦旋转变压器的模拟。其优点在于：

1、采用DDS，结合高分辨的DAC，实现对高精度正余弦旋转变压器输入参考信号的模拟。

2、根据正余弦旋变变压器输出信号的特点以及角度采集精度选择合理的DAC模拟乘法器。

3、基于FPGA，采用DAC模拟乘法器，在第一象限内实现对旋转变压器正余弦信号的模拟输出。

4、采用象限选择技术，实现对360度输出模拟信号的输出。

本发明高精度正余弦旋转变压器可在在研发和测试系统中替代机械的高精度正余弦旋转变压器，同时还可以根据实际使用参数随时对正余弦旋转变压器进行调整，给前期研发和测试带来很多便利。

附图说明

图1为本实用新型高精度正余弦旋转变压器模拟实现结构框图。

图2为本实用新型参考信号产生电路的DDS原理介绍。

图3为本实用新型基于AD9954的参考信号电路。

图4为本实用新型经比较后的正弦信号和余弦波形。

图5为本实用新型用DAC的乘法器实现的正余弦信号V_sin和V_cos的幅值因子sinθ和cosθ功能图。

图6为本实用新型sin(ωt)×sinθ和sin(ωt)×cosθ四象限切换线路图。

图7为本实用新型DAC乘法器实现sin(ωt)×sinθ和sin(ωt)×cosθ的线路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。