初稿双速轴角数字转换器粗精组合系统的硬件实现

卢艳窦志源文绍光

双速轴角数字转换器粗精组合系统的硬件实现

新型的双速轴角数字转换器粗精组合系统

双速轴角数字转换器粗精系统的纠错电路

（确定名称！）

摘要：

本发明是专门针对双速轴角数字转换器粗精组合系统，采用纯硬件电路实现编码纠错的一种简洁，快速，准确的方法，其特征在于，双速旋变变压器直接输入到粗精轴角数字转换器（RDC）中,分别得到粗精数据，将粗精数据通过速比组合在一起时，通过纠错电路实现粗精数据的纠错，再与精数据组合通过三态锁存构成双速轴角数字转换器粗精组合系统的数字输出。粗精组合时的纠错问题是双速轴角数字转换器粗精组合系统的一个关键问题。纠错电路通过数字电路实现粗精数据的纠错，再与精数据组合通过三态锁存构成双速轴角数字转换器粗精组合系统的数字输出，使能控制端控制有效位数据输出的输出状态。

权利要求书

1.一种新型的双速轴角数字转换器粗精组合系统，包括双速旋变变

压器，粗、精轴角数字转换器，三态锁存器，其特征在于：它还包括纠错电路；所述新型的双速轴角数字转换器粗精组合系统的信号传递过程：所述双速旋变变压器直接输入到粗、精轴角数字转换器中,分别得到粗、精数据，将该粗、精数据通过速比组合在一起后，通过所述纠错电路实现粗、精数据的纠错，该被纠错的粗、精数据再与所述精数据组合通过所述三态锁存器构成双速轴角数字转换器粗精组合系统的数字输出，所述速比的传速比为：2n，n为所述粗、精数据的位数，为正整数（？？）。

2.如权利要求1所述新型的双速轴角数字转换器粗精组合系统，其

特征在于：所述粗轴角数字转换器输出粗数据的位数必须大于n+2位，2n为传速比，精轴角数字转换器输出粗数据（？？）的位数为要求整体双速轴角数字转换器粗精组合系统的输出位数减去n位。

3.如权利要求1所述新型的双速轴角数字转换器粗精组合系统，其

特征在于：所述的纠错电路由六输入反相器、双四输入或非门、n位全加器组成；纠错处理的过程为：所述粗数据的第n+1位

C n+1、粗数据的第n+2位C n+2、精数据的第1位F1、精数据的

第2位F2通过六输入反相器中的四个反相器得到粗数据的第n+1位C n+1的反相信号、粗数据的第n+2位C n+2的反相信号、精数据的第1位F1的反相信号、精数据的第2位F2的反相信号；所述粗数据的第n+1位C n+1的反相信号、粗数据的第n+2位C n+2的反相信号和精数据的第1位F1、精数据的第2位F2通过双四输入或非门中的一个或非门，得到+1信号；所述粗数据的第n+1位C n+1、粗数据的第n+2位C n+2、精数据的第1位F1的反相信号、精数据的第2位F2的反相信号，通过双四输入或非门中的另一个或非门，得到-1信号；所述的+1信号接入n位全加器的输入进位端，实现对粗数据的+1操作，所述的-1信号接入n位加法器，与n位粗数据的每一位进行全加，实现对粗数据的-1操作，最后得到n位数据为双速轴角数字转换器粗精组合系统高n位数据，实现对粗精数据的纠错处理。所述速比的传速比为

2n；纠错电路通过数字电路将粗数据的前n+2位,，2n为传速比，双速轴角数字转换器粗精组合系统后端的所有低位数据都由精数据组成。双速轴角数字转换器粗精组合系统的所有有效位数据的输出，通过纠错电路得到的双速轴角数字转换器粗精组合系统高n位数据和精数据组合，通过三态锁存器得到，使能控制端控制有效位数据输出的输出状态。（整理带下划线部分的内容，使其符合实际的技术方案！）

说明书

（确定名称！）

技术领域

本发明涉及轴角数字转换器的技术领域，特别是双速轴角数字转换器粗精组合系统。

背景技术

轴角数字转换电路广泛的应用于高精度数控系统，如机器人控制工业控制武器火力控制及惯性导航领域。随着数控系统精度要求的提高，系统所需的轴角测试精度要求越来越高，这就有了双速轴角数字转换电路。

双速轴角数字电路的设计思想为，采用粗精组合的方法，将两个旋转变压器与变速机构连接在一起，其中一个旋转变压器与被测轴之间以旋转变压器工作时，精轴带动粗轴转动。粗精组合的思想是利用传速比放大，然后继续测量来达到提高精度的目的。

目前，双速轴角数字转换器粗精组合的纠错处理多采用ROM 芯片、微处理器实现，由于采用ROM芯片时，需要大量的ROM芯片，不能实现小型化；微处理器程序顺序执行，执行速度必然不快。发明内容

本发明提供一种实现编码纠错处理的纯硬件电路，以解决目前

粗精组合系统纠错处理无法实现小型化和高速度的问题。

为此，所采用的技术方案为：一种新型的双速轴角数字转换器粗精组合系统，包括双速旋变变压器，粗、精轴角数字转换器，三态锁存器，它还包括纠错电路；所述新型的双速轴角数字转换器粗精组合系统的信号传递过程：所述双速旋变变压器直接输入到粗、精轴角数字转换器中，分别得到粗、精数据，将该粗、精数据通过速比组合在一起后，通过所述纠错电路实现粗、精数据的纠错，该被纠错的粗、精数据再与所述精数据组合通过所述三态锁存器构成双速轴角数字转换器粗精组合系统的数字输出，所述速比的传速比为：2n，n为所述粗、精数据的位数，为正整数（？？）。

更进一步的，所述粗轴角数字转换器输出粗数据的位数必须大于n+2位，2n为传速比，精轴角数字转换器输出粗数据（？？）的位数为要求整体双速轴角数字转换器粗精组合系统的输出位数减去n位。

所述的纠错电路由六输入反相器、双四输入或非门、n位全加器组成；纠错处理的过程为：所述粗数据的第n+1位C n+1、粗数据的第n+2位C n+2、精数据的第1位F1、精数据的第2位F2通过六输入反相器中的四个反相器得到粗数据的第n+1位C n+1的反相信号、粗数据的第n+2位C n+2的反相信号、精数据的第1位F1的反相信号、精数据的第2位F2的反相信号；所述粗数据的第n+1位C n+1的反相信号、粗数据的第n+2位C n+2的反相信号和精数据的第1位F1、精数据的第2位F2通过双四输入或非门中的一个或非门，得到+1信号；所述粗数据的第n+1位C n+1、粗数据的第n+2位C n+2、精数据的第1位F1的

反相信号、精数据的第2位F2的反相信号，通过双四输入或非门中的另一个或非门，得到-1信号；所述的+1信号接入n位全加器的输入进位端，实现对粗数据的+1操作，所述的-1信号接入n位加法器，与n位粗数据的每一位进行全加，实现对粗数据的-1操作，最后得到n位数据为双速轴角数字转换器粗精组合系统高n位数据，实现对粗精数据的纠错处理。其中传速比为2n。纠错电路通过数字电路将粗数据的前n+2位,，2n为传速比，双速轴角数字转换器粗精组合系统后端的所有低位数据都由精数据组成。双速轴角数字转换器粗精组合系统的所有有效位数据的输出，通过纠错电路得到的双速轴角数字转换器粗精组合系统高n位数据和精数据组合，通过三态锁存器得到，使能控制端控制有效位数据输出的输出状态。

本发明公开了在双速轴角数字转换电路中，实现编码纠错处理的一种纯硬件电路，完全克服了目前双速轴角数字转换器粗精组合系统体积大，速度慢的不足。达到纠错处理简洁，快速，准确的目的。附图说明

图1本发明双速轴角数字转换器粗精组合系统原理框图；

图2 本发明粗、精RDC的工作原理框图；

图3本发明的纠错电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步的描述。

一种新型的双速轴角数字转换器粗精组合系统，包括双速旋变变压器，粗、精轴角数字转换器，三态锁存器，它还包括纠错电路；所

述新型的双速轴角数字转换器粗精组合系统的信号传递过程：所述双速旋变变压器直接输入到粗、精轴角数字转换器中,分别得到粗、精数据，将该粗精数据通过速比组合在一起后，通过所述纠错电路实现粗、精数据的纠错，该被纠错的粗、精数据再与所述精数据组合通过所述三态锁存器构成双速轴角数字转换器粗精组合系统的数字输出，参考图1。

其中，所述粗轴角数字转换器输出粗数据的位数必须大于n+2位，2n为传速比，精轴角数字转换器输出粗数据（？？）的位数为要求整体双速轴角数字转换器粗精组合系统的输出位数减去n位。

所述的双速旋转变压器给整个系统提供信号源，主要包括：粗旋变信号CS1、CS2、CS3、CS4，参考信号RL、RH，精旋变信号FS1、F S2、FS3、FS4，参考图1。

参考图2，所述的粗、精轴角数字转换器（RDC）的内部电路是一致的，下面以粗RDC为例，详述其工作原理。具体为：参考信号RL、RH分别接粗RDC的RL、RH，通过参考电压放大器，控制后端的相敏解调器；粗旋变信号CS1、CS2、CS3、CS4，分别接粗RDC 的S1、S2、S3、S4，通过输入信号放大器，产生正弦信号V1和余弦信号V2：

V1=kEoS inωt S inθ

V2= kEoS inωt C osθ

其中θ是信号输入角度。

这两个信号与后端可逆计数器的数字角输出Φ在高速正余弦乘法

器中相乘，即V1乘以CosΦ，V2乘以SinΦ，得到：

kEoS inωt S inθCosΦ

kEoS inωt C osθSinΦ

这两个信号经误差放大器相减得到：

kEoS inωt（S inθCosΦ-C osθSinΦ）

即：kEoS inωt Sin（θ-Φ）

经过相敏解调器、积分器、压控振荡器和可逆计数器组成一个闭环回路，使得Sin（θ-Φ）趋近于零。当这一过程完成后，可逆计数器的输出字（？？）状态（Φ）在转换器的额定精度范围内等于信号输入角度θ。

旋变信号通过正余弦乘法器得到当前测试的角度与可逆计数器当前角度的误差值，经过误差放大和受参考信号控制的相敏检波器（与图2相一致的话，应该是解调器？），得到与该误差值成正比的脉动直流误差信号，该信号再进入有源滤波器（可是图2中的积分器？）并控制压控振荡器，向可逆计数器输出脉冲，直到测试的角度与可逆计数器当前角度相等为止，可逆计数器停止计数，数字输出就代表测试的角度。

参考图3，所述的纠错电路由六输入反相器、双四输入或非门、n位全加器组成；纠错处理的过程为：所述粗数据的第n+1位C n+1、粗数据的第n+2位C n+2、精数据的第1位F1、精数据的第2位F2通过六输入反相器中的四个反相器得到粗数据的第n+1位C n+1的反相信号、粗数据的第n+2位C n+2的反相信号、精数据的第1位F1的反相

信号、精数据的第2位F2的反相信号；所述粗数据的第n+1位C n+1的反相信号、粗数据的第n+2位C n+2的反相信号和精数据的第1位F1、精数据的第2位F2通过双四输入或非门中的一个或非门，得到+1信号；所述粗数据的第n+1位C n+1、粗数据的第n+2位C n+2、精数据的第1位F1的反相信号、精数据的第2位F2的反相信号，通过双四输入或非门中的另一个或非门，得到-1信号；所述的+1信号接入n位全加器的输入进位端，实现对粗数据的+1操作，所述的-1信号接入n位全加器，与n位粗数据的每一位进行全加，实现对粗数据的-1操作，最后得到n位数据为双速轴角数字转换器粗精组合系统高n 位数据，实现对粗精数据的纠错处理，传速比为2n。纠错电路通过数字电路将粗数据的前n+2位，双速轴角数字转换器粗精组合系统后端的所有低位数据都由精数据组成。双速轴角数字转换器粗精组合系统的所有有效位数据的输出，通过纠错电路得到的双速轴角数字转换器粗精组合系统高n位数据和精数据组合，通过三态锁存器得到，使能控制端控制有效位数据输出的输出状态。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许改动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

图1

VEL S3

图2

六输入反相器

双四输入

或非门n位全加器C

图3

旋变数字转换器常见问题解答

旋变数字转换器常见问题解答编写人CAST (HM) 版本号V1.0_Draft ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 本报告为Analog Devices Inc. (ADI) 中国技术支持中心专用，ADI可以随时修改本报告而不用通知任何使用本报告的人员。如有任何问题请与china.support@https://www.360docs.net/doc/9317120776.html,联系。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------

目录 1 ADI公司旋变数字转换器产品概述 (2) 2 RDC原理和主要参数指标 (4) 2.1 旋转变压器 (4) 2.2 RDC的原理 (6) 2.3 RDC的绝对位置和速度输出 (7) 3 应用中的常见问题 (8) 3.1 RDC接口的相关问题 (8) 3.1.1 AD2S12xx系列集成励磁信号的RDC，如何提高励磁驱动能力 (8) 3.1.2 对于旋变的输出，也就是RDC的正余弦输入信号，应如何保护以确保系统精度 (9) 3.2 RDC性能相关的问题 (10) 3.2.1 AD2S12xx系列的串行时钟频率最高为多少 (10) 3.2.2 外部时钟是如何影响跟踪速率的 (10) 3.2.3 AD2S8x系列RDC的数字端口的逻辑电平是多少 (10) 3.2.4 RDC产品的一些相关指标参数的来源 (10) 3.3 RDC调试和应用中的相关问题 (11) 3.3.1 RDC上电和控制时序方面有哪些注意点 (11) 3.3.2 ADI的RDC是否适用于较低转速的应用 (12) 3.3.3 如果手头没有旋变或电机，我们能不能测试或验证RDC的功能 (12) 3.3.4 测量时如何降低外部噪声干扰 (12) 3.3.5 使用RDC中的故障检测指示需要注意的问题 (12) 3.3.6 如果旋变不是单极的，应如何应用RDC实现正确转换 (13) 3.3.7 能否实现两片RDC同步输出励磁信号 (13) 3.3.8 多旋变系统中，用多路器切换旋变需要注意些什么 (13) 3.3.9 如果系统中已有参考激励，则应该用什么型号的RDC，AD2S12xx系列是否合适... (13) 3.3.10 ADI有没有完整的伺服电机控制系统的解决方案 (14) 3.3.11 如果是高电压激励信号（如100V），有什么解决方案 (14) 3.3.12 AD2S8x系列RDC输出时的控制信号INHIBIT、ENABLE和BYTE SELECT应如何使用 (14)

(完整版)外文翻译--模拟与数字转换器-精品

模拟与数字转换器前面我们已经提到，人们在模拟转换器、信号调节器和A/D转换器等的使用上已经积累了大量的经验。因此，目前大部分的系统自然都采用这些技术。然而，还有很大一部分测量方法实质是数字的，在个别的测量仪中使用这些方法时，需要用到一些积分电路，如频率计数和计时电路等来提供指示输出。另外，如果把这种转换器和电脑相连的话，就可以省去一些器材；因为很多有积分电路执行的工作可以由计算机程序代为执行。柯林斯把在控制和测量系统中处理的信号分为以下几类：（1）模拟式。尽管系统的被测数最初通过传感器得到的是模拟信号，然后通过设计或采用原有的方法将模拟形式的信号转换成电模拟信号。（2）数字码式。产生的信号是并行的数字信号，每一位的基数权重由预先编定的号码系统决定。在本书中这些仪器称作直接数字转换器。（3）数字式。其中的函数是指测量参数时用到的量度标准，如对重复信号取平均值。这些仪器在后来称为频域转换器。特别地，一些模拟转换器适合用一些特别的技术来把模拟量转换成数字输出。其中最通用的方法是同步法和相似仪器的方法，即产生载波频率的调制输出的方法。在用作普通的模拟量输出仪器时，输出量必须经过解调。解调后输出的是直流信号，支流信号的大小和方向描述了转换器运动元件的偏移。虽然使用传统的A/D转换技术可以用来产生数字信号，在提供高精度时采用这些新技术将同步输出直接变为数字输出，比用A/D转换方法更快。直接数字转换器实际上用得很少，因为在自然现象中很少有那种由温度变化、压力变化等因素作用而产生的可测量的离散的变化量。在普通的仪器系统中使用直接数字转换器有如下优点（即使在完成安装时不使用计算机）：（1）容易产生、处理和存储信号，如打控带、磁带等；（2）高精度和高分辨率的需要；（3）高介数字信号对外部噪声的抗干扰性；（4）在简化数据描述时的人机工程学优势（例如：数字读出器能避免读刻度或图表时的判度错误）。在直接数字转换器中最能起作用的发展是轴编码器。轴编码器在机床和飞行系统中被广泛应用。利用这些设备能达到很高的精度和分辨率，而且这些设备能进行激动连接，给出任何可测量物理偏移的直接数字输出。这类系统通常的缺点是仪器的惯性及编码器限制了相应的速度，因而也限制了操作频率。频域转换器在线系统（测量量较少时）有着特殊的地位。因为计算机能担当

轴角位置数模转换器RDC设计原理

1 概述轴角位置模数转换器（Resolver-Digital-Converter, RDC）是一个低成本具有12位分辨率的单片跟踪式轴角位置模数转换器主要应用有，马达控制、机床控制、机器人控制、过程控制、动力转向控制、集成启动/发电控制及电动车动力驱动控制 1.1I/O接口 Input: 差分模拟输入 sin/sinlo. Cos/coslo. Output:1）绝对位置和速度输出：并行和串行12-位数据增量编码器仿真输出（1024脉冲/转）可编程正旋振荡器输出（DDS） 1.2主要技术指标 1000RPS最大跟踪速率，12为分辨率可编程正旋振荡器输出（10、12、15、20KHz) 角度跟踪精度可达22角分小尺寸：44脚- LQFP封装图中线圈A与线圈B互相垂直。如果将线圈C输入正弦电压，并旋转线圈C，那么在线圈A与线圈B中将感应出两个电压， V A = KE C Sin θ V B = KE C Cos θ where E C = E I Sinωt; K是旋转变压器的变比 So that V A = K E I Sinωt Sin θ (SIN) V B = K E I Sinωt Cos θ (COS)

用MATLAB的SIMULIK模块构造出两信号的波形如下图所示意图2：调制后的高频SIN/COS波形图

如果我们用 Va 乘以Cos φ，Vb 乘以Sin φ，并将它们在一个减误差放大器中相减，从而产生= K E I Sin ωt Sin θ Cos φ ? K E I Sin ωt Cos θ Sin φ 生角φ，使Ve 变成0。基本上，我们会设计一个电路，此图4：系统的设计框图了实现输入信号的幅值匹配调整以及高频滤波。见下图： V E = K E I Sin ωt Sin (θ ?φ ) 我们会设计一个电路来产电路是一个带有相位感应检测器、积分器及电压控制型振荡器的闭环系统，它使Sin (θ ?φ )趋向于零。其数字输出，在一定的精确度上，与旋转变压器轴的夹角大致相同。图4是轴角位置模数转换器的框图。 1.4 几个主要电路的实现输入buffer 电路：目的：为5：对应的PSPICE 仿真波形如图6 图5：输入BUFFER 电路

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一种旋转变压器测角系统的数字标定及补偿方法 26 收稿日期:2006-11-22改稿日期:2006-12-12 基金项目: 十五航空支撑技术预研项目(418010501-3) 一种旋转变压器-RDC 测角系统的数字标定及补偿方法李声晋,周奇勋,卢刚 (西北工业大学,陕西西安710072) 摘要:针对旋转型直接驱动伺服电机转轴角位置精密测量,采用了由旋转变压器-RDC 构成的高精度测角系统,介绍了测角系统的硬件构成和RDC 及其相关参数的选择。为提高测角系统的精度与可靠性,提出了一种数字标定方法,根据对标定曲线的分析得到了RDC 的突跳误差和旋转变压器的交轴误差,并提出了采用软件消除和补偿误差的措施。实验结果表明,通过数字标定和误差补偿后的测角系统精度达到3角分。关键词:旋转变压器;数字转换器;测角系统;数字标定;误差补偿中图分类号:T M 383.2 文献标识码:A 文章编号:1004-7018(2007)06-0026-03 D igit al Ca libration and Co m pensation M et hod for Angle M easure Syste m Based on R esolver-RDC LI Sheng -ji n ,Z HOU Q i -xun,LU Gang (No rthw estern Po lytechn ica lU niversity ,X ia 'n 710072,Ch i n a) Abstract :A k i nd of high prec ise angu lar measure m ent syste m based on reso lver-RDC for m easuri ng revo lv i ng and d i rec t-dri v ing servo m oto r w as used .T he angular m easurement syste m schem e was i n troduced .T he feature of reso l ve r and RDC and the cho i ce of the ir co rre lati ve para m eter we re proposed also .To enhance m easure precisi on and reliab ili ty ,a kind o f d i g ita l ca li bration w as presented .A fter analyzi ng the cu rve o f cali brati on ,t he leap erro r of RDC and t he o rt hogona l error o f reso l ver we re educed t he error compensati on m ethod by so ft w are w as i ntroduced .Exper i m ents verifyed t he angular m easure m en t syste m s 'prec i sion w as achieved 3m i nute o f arc . K ey word s :resolver ;reso lver to dig ital converter(RDC);ang l e m easure sy stem;dig ital ca li b ration ;erro r compensati on 0引言高性能无齿轮减速式(也称直接驱动)旋转伺服系统的关键之一是如何精确测量伺服电机输出轴的角度位置,常用的测角度传感器有绝对式光栅编码器、霍尔传感器和旋转变压器。绝对式光栅编码器直接将转轴角度转换成数字信号,应用简单方便,但因环境适应性、价格等因素致使难以广泛应用;霍尔传感器结构简单,但难以达到高精度角度测量要求而受到限制;旋转变压器因结构可靠、实时性好、环境适应性强等优点而广泛应用于高精度伺服系统中[1,2]。旋转变压器的输出包含位置信息的模拟量,需处理成相应的数字信号才能与DSP 等数字伺服控制器联接 [3,4] ,本伺服系统采用正余弦旋转变压器和AD 公司的数字转换器构成测角系统。测角系统的测量精度主要由旋转变压器的测量精度和RDC 的转换精度决定,影响正余弦旋转变压器测量精度的主要因素为旋转变压器存在正余弦函数误差和交轴误差,而这两项误差由于受到加工工艺的限制、磁性材料非线性特性和装配精度的影响,在一定程度上很难得到较大的改善[5] ,而且所加工的同一批旋转变压器具有非常相近的误差特性。针对这一特点,本文提出了一种数字标定方法,通过数字标定不但可以分析旋转变压器的误差特性,计算两对极旋转变压器在180!机械角位置每一处的角度误差,而且可以测量RDC 在转换过程中由于受到干扰而产生的误差。根据数字标定结果,本文最后介绍了采用软件消除RDC 转换误差与补偿旋转变压器测角误差的方法,并且通过实验验证了数字标定和误差补偿后的测角系统测量精度可提高到3角分,可广泛应用于精密伺服系统中。 1测角系统的硬件构成 1.1旋转变压器工作原理所涉及伺服系统在机械结构上具有180!对称性,选用两对极分装式无刷型正-余弦旋转变压器可以唯一定位180!机械角位置,能满足系统绝对定位要求。旋转变压器内部使用一套电磁式环形变压器代替普通的电刷滑环,消除了无线电干扰,提高了工作寿命和可靠性[6,7] 。其工作原理如图1所示。将旋转变压器与伺服电机同轴安装,在旋转变压器定子绕组R 1R 3加入一定幅值和频率的激励信

模拟数字转换器的基本原理

模拟数字转换器的基本原理我们处在一个数字时代,而我们的视觉、听觉、感觉、嗅觉等所感知的却是一个模拟世界。如何将数字世界与模拟世界联系在一起,正是模拟数字转换器(ADC)和数字模拟转换器(DAC)大显身手之处。任何一个信号链系统,都需要传感器来探测来自模拟世界的电压、电流、温度、压力等信号。这些传感器探测到的信号量被送到放大器中进行放大,然后通过ADC把模拟信号转化为数字信号,经过处理器、DSP或FPGA信号处理后,再经由DAC还原为模拟信号。所以ADC和DAC在信号链的框架中起着桥梁的作用,即模拟世界与数字世界的一个接口。信号链系统概要一个信号链系统主要由模数转换器ADC、采样与保持电路和数模转换器DAC组成,见图1。DAC,简单来讲就是数字信号输入,模拟信号输出,即它是一种把数字信号转变为模拟信号的器件。以理想的4 bit DAC为例,其输入有bit0 到bit3,其组合方式有16种。使用R-2R梯形电阻的4bit DAC在假定Vbit0到Vbit3都等于1V时,R-2R间的四个抽头电压有四种,分别为V1到V4。采样保持电路也叫取样保持电路,它的定义是指将一个电压信号从模拟转换成数字信号时需要保持稳定性直到完成转换工作。它有两个阶段,一个是zero phase,一个是compare phase。采样保持电路的比较器通常要求其offset比较小,这样才能使ADC的精度更好。通常在比较器的后面需要放置一个锁存器,其目的是为了保持稳定性。在采样电压快速变化时,需要用到具有FET开关的采样与保持电路。当FET开关导通时,输入电压保存在某个位置如C1中,当开关关断时,电压仍保持在该位置中进行锁存,直到下一个采样脉冲的到来。 ADC与DAC在功用上正好相反,它是模拟信号输入,数字信号输出,是一个混合信号器件。模数转换器ADC ADC按结构分有很多种,按其采样速度和精度可分为：多比较器快速（Flash）ADC; 数字跃升式（Digital Ramp）ADC; 逐次逼近ADC; 管道ADC;

精密旋变数字转换器测量角位置和速度

精密旋变数字转换器测量角位置和速度作者：Jakub Szymczak、Shane O’Meara、Johnny S. Gealon和Christopher Nelson De La Rama 简介旋变器和机电传感器可用来精确测量角位置，以可变耦合变压器的方式工作，其初级绕组和两个次级绕组之间的磁耦合量根据旋转部件（转子）位置而改变；转子通常安装在电机轴上。旋变器可部署在工业电机控制、伺服器、机器人、混合动力和全电动汽车中的动力系统单元以及要求提供精确轴旋转的其他许多应用中。旋变器在这些应用中可以长期耐受严苛条件，是恶劣环境下军用系统的完美选择。标准旋变器的初级绕组位于转子上，两个次级绕组位于定子上。而另一方面，可变磁阻旋变器的转子上无绕组，其初级和次级绕组均在定子上，但转子的凸极（裸露极点）将次级正弦变化耦合至角位置。图1显示经典和可变磁阻旋变器。图1. 经典旋变器与可变磁阻旋变器如等式1所示，当正弦信号激励初级绕组R1 – R2时，在次级绕组上会产生一个感应信号。耦合至次级绕组的信号大小与相对于定子的转子位置成函数关系，其衰减系数称为旋变器转换比。由于次级绕组机械错位90°，两路正弦输出信号彼此间的相位相差90°。旋变器输入和输出电压之间的关系如等式2和等式3所示。等式2为正弦信号，等式3为余弦信号。 (1) (2) (3) 其中，θ是轴角，ω是激励信号频率，E0是激励信号幅度，T 是旋变器转换比。两路输出信号由轴角的正弦和余弦信号调制。激励信号以及正弦和余弦输出信号的图示如图2所示。正弦信号在90°和270°时具有最大幅度，余弦信号在0°和180°时具有最大幅度。图2. 旋变器电气信号示意图旋变器传感器有一组独特的参数，在设计时应予以考虑。最重要的电气参数以及相关的典型规格汇总在表1中。表1. 旋变器关键参数电气参数典型范围单位说明输入电压3–7 V rms 建议施加在旋变器初级绕组R1 – R2的激励信号幅度输入频率50–20,000 Hz 建议施加在旋变器初级绕组R1 – R2的激励信号频率转换比0.2–1.0 V/V 初级和次级绕组信号幅度比输入阻抗100–500 ?旋变器输入阻抗相移±25 度施加在初级绕组(R1 – R2)上的激励信号和次级绕组(S3 – S1, S2 – S4)上的正弦/余弦信号之间的相移极点对1–3 每次机械旋转的电气旋转数

数字-模拟音频转换器

引言尊敬的客户：您好！非常感谢您购买本公司的产品。为了实现产品的最佳效果和保证安全，请您在对产品进行连接、操作、调试前仔细阅读本手册。此手册请予以保留，以备将来查阅。本公司所生产的HDMI转换器、切换器、网线延长器、矩阵、分配器等系列产品，其设计之目的是为了让您的影音设备使用起来更便捷，更舒适，更高效，更节能。这款音频转换器可以把四路SPDIF信号（2路光纤+2路同轴）信号自由切换到一路光纤信号输出，同时将LPCM格式的数字音频转换成立体声模拟音频输出。可广泛用于DVD播放机、蓝光机、网络播放器、高清播放器、PS2、PS3、Xbox360、PC等数字音频转换输出。本公司所生产设备为以下应用提供解决方案：如对噪声、传输距离及安全有限制的场所、数据中心控制、信息分配、会议室演示以及教学环境和公司培训场所。真诚服务是我们的理念，顾客满意是我们的宗旨。本公司将以最优惠的价格提供给客户最好的产品，并竭诚为客户提供优质服务。产品简介产品特点： ●4路SPDIF（2路光纤+2路同轴）数字音频输入，自由切换到一路光纤输出，同时转换成 1路L/R模拟音频输出和1路耳机输出 ●采用192KHz/24bit DAC音频转换芯片 ●光纤输出支持杜比AC3、DTS、THX、 HDCD、LPCM等数字音频格式 ●支持LPCM数字音频格式转换成模拟音频输出 ●自动检测识别输入数字音频信号格式，非LPCM音频输入时模拟输出自动静音 ●音频输入状态指示。当无音频输入或者输入错误数据时，对应通道指示灯开始闪烁 ●一键切换输入源及电源待机，操作方便快捷 ●耳机放大输出，能直接驱动3.5mm插头通用耳机 ●高品质音质，低噪音 ●断电记忆功能，重新开机后自动切换到上次使用信号通道 ●使用DC5V/1A外置电源适配器供电

初稿双速轴角数字转换器粗精组合系统的硬件实现

卢艳窦志源文绍光双速轴角数字转换器粗精组合系统的硬件实现新型的双速轴角数字转换器粗精组合系统双速轴角数字转换器粗精系统的纠错电路（确定名称！）摘要：本发明是专门针对双速轴角数字转换器粗精组合系统，采用纯硬件电路实现编码纠错的一种简洁，快速，准确的方法，其特征在于，双速旋变变压器直接输入到粗精轴角数字转换器（RDC）中,分别得到粗精数据，将粗精数据通过速比组合在一起时，通过纠错电路实现粗精数据的纠错，再与精数据组合通过三态锁存构成双速轴角数字转换器粗精组合系统的数字输出。粗精组合时的纠错问题是双速轴角数字转换器粗精组合系统的一个关键问题。纠错电路通过数字电路实现粗精数据的纠错，再与精数据组合通过三态锁存构成双速轴角数字转换器粗精组合系统的数字输出，使能控制端控制有效位数据输出的输出状态。

权利要求书 1.一种新型的双速轴角数字转换器粗精组合系统，包括双速旋变变压器，粗、精轴角数字转换器，三态锁存器，其特征在于：它还包括纠错电路；所述新型的双速轴角数字转换器粗精组合系统的信号传递过程：所述双速旋变变压器直接输入到粗、精轴角数字转换器中,分别得到粗、精数据，将该粗、精数据通过速比组合在一起后，通过所述纠错电路实现粗、精数据的纠错，该被纠错的粗、精数据再与所述精数据组合通过所述三态锁存器构成双速轴角数字转换器粗精组合系统的数字输出，所述速比的传速比为：2n，n为所述粗、精数据的位数，为正整数（？？）。

2.如权利要求1所述新型的双速轴角数字转换器粗精组合系统，其特征在于：所述粗轴角数字转换器输出粗数据的位数必须大于n+2位，2n为传速比，精轴角数字转换器输出粗数据（？？）的位数为要求整体双速轴角数字转换器粗精组合系统的输出位数减去n位。 3.如权利要求1所述新型的双速轴角数字转换器粗精组合系统，其特征在于：所述的纠错电路由六输入反相器、双四输入或非门、n位全加器组成；纠错处理的过程为：所述粗数据的第n+1位 C n+1、粗数据的第n+2位C n+2、精数据的第1位F1、精数据的第2位F2通过六输入反相器中的四个反相器得到粗数据的第n+1位C n+1的反相信号、粗数据的第n+2位C n+2的反相信号、精数据的第1位F1的反相信号、精数据的第2位F2的反相信号；所述粗数据的第n+1位C n+1的反相信号、粗数据的第n+2位C n+2的反相信号和精数据的第1位F1、精数据的第2位F2通过双四输入或非门中的一个或非门，得到+1信号；所述粗数据的第n+1位C n+1、粗数据的第n+2位C n+2、精数据的第1位F1的反相信号、精数据的第2位F2的反相信号，通过双四输入或非门中的另一个或非门，得到-1信号；所述的+1信号接入n位全加器的输入进位端，实现对粗数据的+1操作，所述的-1信号接入n位加法器，与n位粗数据的每一位进行全加，实现对粗数据的-1操作，最后得到n位数据为双速轴角数字转换器粗精组合系统高n位数据，实现对粗精数据的纠错处理。所述速比的传速比为

数字转换器

数字—模拟转换器（DAC ）原理研究一．内容描述： D/A 转换器通常是把加权值与二进制码的各比特相对应的电压或者电流，按二进制码进行相加，从而得到模拟信号的方法。产生加权电压和电流的方法有使用负载电阻的方法和使用梯形电阻网络的方法。二，原理描述本次实验主要以三位转换器为主要的研究对象。先对其原理进行分析，如下图所示为建立的电路图：建立的仿真电路图：假设输入的数字为D 2D 1D 0=001，即D 0=1时，此时只有一个开关接至电压源，其他的均接地，T 型电阻网络的等效电路： 2 2122 V 0 k Ω1k Ω 1k Ω 2k Ω 2k Ω2k Ω 2k Ω 2V s V s V s

根据戴维南等效电路，每等效一次电压源的值都缩小为原来的一半。下图为其等效电路图的演化过程： =》 =》由于输出端开路则V0= 32 3 2s V ，同理当输入数字分别为010，100时即D 1， D 2分别单独

接至参考电压源V s ，根据上述方法，可求得D/A 转换器的输出电压分别为 V 0= 32?22s V , V 0=32?2 Vs ,对于任意输入的数字信号D 2D 1D 0，根据叠加定理，可求得D/A 转换器的输出电压为：V 0= D 0?32?32s V + D 1?32?2 2s V ,+ D 2?32?2 Vs = 32?32 1 ?V D D D )222(001122++s 三进行仿真实验： 1. 下图为建立的仿真电路图。首先手动观察V0的值的变化：Di=1:开关接Vs Di=0:开关接地进行仿真实验得到的结果建立表格得：二进制数 000 100 101 010 011 001 110 111 电压值（v ） 0 1.0 5.0 2.0 6.0 4.0 3.0 7.0 输出矩形波时的仿真电路图：

数字模拟转换器

数字模拟转换器 DAC 电脑对声音这种信号不能直接处理，先把它转化成电脑能识别的数字信号，就要用到声卡中的DAC（数字/模拟转换），它把声音信号转换成数字信号，要分两步进行，采样和转换。即数／模转装换器，一种将数字信号转换成模拟信号的装置。DAC的位数越高，信号失真就越小。声音也更清晰稳定。DAC格式是英文Digital Audio Compress的简称，是北京豪杰纵横网络技术有限公司（以超级解霸的成功开发而闻名），凭借自己多年积累的音频编码技术，独创自然声学模型，开发出的专业级音频压缩格式，超高音质，并且具有很好的定位能力。传统的音频压缩技术，基于人耳听觉模型，这种理论的依据是在一定的频率附近，大声音压过小声音，从而可以删去小声音；如一声巨响会让你听不到其他声音。事实上，人听不到小的声音，但可以分辨出这个小的声音，细听还是有的。所以DAC创造了自己的自然声学模型，保证了所有声音的分辨感觉。DAC 格式具有以下特点：支持AC-3、DTS同一级别的高质量音频压缩算法；支持频率从22K-1M；支持通道数从1-32通道，包括5.1和7.1；支持16位到32位；每通道独立编码，无干扰、串扰问题；每通道位率为75、100、120、150Kbps

等等。计算效率：采用100MHZ的PDA，完全能够实时解码播放高质量的44KHZ以上音乐，CPU占用50%左右。DAC格式具有以下优势：低码率时DAC压缩的大小与MP3差不多，但声音不发沙，定位感依然存在，与原始无损压缩相比只是会发现截止频率以上的声音有些小差别；中等码率时DAC音质与AC-3差不多，截止频率越过了人耳的范围，从仪器中可以测出；高码率时DAC音质与CD的差别是人耳几乎分辨不出来，只能从仪器中的波形进行比较才能分出差别；DAC的效率绝对不会发沙，因为它不删去频率，它不认为人耳听不到；也不会发闷，因为它不针对低质量的音频进行处理。标准确定标准的确定要让市场应用说了算DAC在数字家庭中，可以用于建立高质量的电影院级数码音响系统及其处理。由于计算效率高，占用CPU少，DAC还可以支持互联网高质量音频实时传送和编解码的需求。豪杰公司DAC格式的推出，填补国内空白，节约外汇资金，对我国音频产业推动作用不可小视。DAC格式的推广目标就是要使DAC逐步成为音频编码的市场标准之一。“世上本没有路，走的人多了也就成了路”。标准也是这样，用的人多了才能成为标准，市场应用是检验标准成功与否的关键。标准并不唯一，就音频编码来说，MP3、WMA都可以称为市场标

使用HMC5883L-3轴数字罗盘传感器计算航向角

使用HMC5883L -3轴数字罗盘传感器计算航向角 ——中北大学：马政贵图1 HMC5883L 的电路图 HMC5883L -3轴数字罗盘采用IIC 总线接口，内含12位AD 转换器，能在8Ga 的磁场中实现5mGa 的分辨率。 1. HMC5883L 的初始化： HMC5883L 的磁场默认测量范围为 1.3Ga ，由于地磁场强度大约是0.5-0.6Ga ，故使用默认的量程即可，此外还需进行采样平均数、数据输出速率、测量模式的初始化配置即可。 /******************************************************************************* 功能：对HMC5883L 进行初始化参数：无返回值：无 *******************************************************************************/ void HMC5883_Init(void) { HMC_GPIO_Config(); //GPIO 配置 HMC_I2C_Write(0x00,0x78); //（配置寄存器A ）采样平均数8；数据输出速率75Hz ；正常测量配置模式 HMC_I2C_Write(0x02,0x00); //（模式寄存器）连续测量模式 } 备注：void HMC_I2C_Write(u8 address,u8 data)为寄存器写入函数，第一个参数 address ±±

为要写入的寄存器地址，第二个参数data 为要写入寄存器的值。 2. HMC5883L 自测： HMC5883L -3轴数字罗盘内含自测模式。 HMC_I2C_Write(0x00,0x79); //（配置寄存器A ）采样平均数8；数据输出速率75Hz ；正偏压自测模式 HMC_I2C_Write(0x02,0x01); //（模式寄存器）单一测量模式通过将配置寄存器A 的最低位（MS1和MS0）从00更改为01，然后再配置为单一测量模式，即可进入自测模式。自测模式下会在内部创建一个标准的自测磁场，从而支持传感器的比例因子校准。标准磁场的理论值与实际测量值的比值，即可得出传感器的比例因子： calibration[0] = fabs(951.0 / Compass_Data[0]); calibration[1] = fabs(951.0 / Compass_Data[1]); calibration[2] = fabs(886.0 / Compass_Data[2]); 其中，calibration[n]为比例因子，Compass_Data[n]为罗盘的原始数据，951是自测模式下在X 、Y 轴的标准输出值，886是自测模式下在Z 轴的标准输出值。 3. HMC5883L 的硬磁失真校正及倾角补偿： HMC5883L -3轴数字罗盘在工作过程中，由于不可避免的受周围电磁场的干扰，如电路走线、其他电子器件工作时的电磁干扰等，从而造成罗盘XYZ 轴测得的地磁场强度发生不同程度的偏移变形。一般我们将干扰的影响分为硬磁失真和软磁失真两类，从影响效果上来看，硬磁失真会造成磁场输出曲线图的圆心偏移，而软磁失真会把理论上为圆形的地磁场拉伸为椭圆。前期的标定过程中，只对硬磁失真进行了校正，通过分别绕每个轴旋转360°，求另外两个轴的最大值和最小值的和的平均值作为零点偏移量，从而使圆心回到原点: offset[n] = -(max[n]+min[n])/2; // calculate offsets MagVec[n] = (Compass_Data[n]*calibration[n]+offset[n]); 其中，offset[n]为零点偏移量，MagVec[n]为最终用于计算的罗盘数据。图2 电子罗盘三维数学模型此外，由于罗盘不是一直处于水平位置，因此需要使用姿态角（横滚角和俯仰角）对罗盘进行倾角补偿，根据矢量三角形，有: Head_X = Head_X*cos(pitch)+Head_Y*sin(roll)*sin(pitch)-Head_Z*cos(roll)*sin(pitch); Head_Y = Head_Y*cos(roll)+Head_Z*sin(roll); 4. 航向角计算：可使用反三角函数atanf()进行航向角度的计算，需要注意的是，因为角度的4个象限（atanf()返回值为），为了使航向角的范围为0~360°，需要进行不同象限下的相应转换处理。 ±2/π

模拟信号到数字信号转换器

K部分模拟信号到数字信号转换器 K.1 摘要本章介绍了模拟信号到数字信号转换器电路板并包括介绍一个元件分布的丝网印层面。其电路图可在总电路图集中找到；而元件表可在第七章中找到。模拟信号到数字信号的转换称为“A／D”或A到D转换。A／D转换器位于中心控制组合中。 ———————————————————————————————————————K.2 电路工作基本原理从模拟输入板来的模拟音频信号进入A／D转换板，在这里信号被转换为12位数字音频信号，此功能由A／D转换集成块完成。其转换的速率为1.2到2.5微秒，主要取决于发射机载波频率。A／D转换过程是与发射载波RF信号同步的，因此PA模块的开关过程是在发射载波RF驱动器过零处进行的。来自A／D转换器的数字音频信号存贮在锁存器中。锁存器的输出信号送至调制编码板，在编码板上信号被用来打开PA模块。锁存器输出也送入音频信号重现电路和在A／D板上的大台阶同步电路。重现的音频信号送入在控制器板(A38)上的包络误差电路。大台阶同步信号送“Dither”振荡器，其位于模拟信号输入电路板。下面的说明请参阅模拟信号到数字信号转换电路板的电路图集(图839－7855－177)。参阅第五章使用维护手册，作为调整和印制板维护操作过程参考。参阅第四章全系统原理说明，来了解发射机音频和数字音频部分的总体说明和有关框图。 ———————————————————————————————————————K.3 电路说明 K.3.1 转换PA采样为A／D编码脉冲(T1，U29，Q9) 有两路RF采样信号输入到A／D转换器板。一路是RF分配器(A15)来的在J3－1和J3－2上的分配器采样频率输入信号。另一路是从输出合成器来的输出采样频率信号在J8－1和J8－2。作为这个采样的输入网络是一个R－C－L网络，它在525kHz处提供一个固定90°相移。跳转插头P11A－P11B允许不连接这个采样。 PA模块必须在RF驱动信号过零点时进行开关控制过程。在调制信号期间这个时间定位需要稍有移动尤其是对发射机载波频率的低频端，因此射频RF驱动信号和被90°相移的RF 输出其叠加在一起。两个信号矢量在R62迭加。其结果在有调制时输出有约＋／－15°的相移值(在等宽的低端)。射频RF输入送入宽带环形RF变压器T1的初级绕组。电阻R18和L－C网络及有关器件由针式双列直插开关S1部分选择提供可调整的，频率指定的相移(参阅在第五章中调谐和频率改变操作过程，及有关设置S1的使用维护信息)。斯密特触发器U12C转换射频RF信号为TTL电平脉冲。二极管CR14和CR15使斯密特触发器的输入信号限制在＋0.7和＋4.3V之间。 K.3.2 频率分配器(U29，Q9) 在TP6的频率输出是RF输入频率(从J3的1脚)，如果跳转插头插入在JP10的5脚和6脚之间。在TP6输出的是RF输入频率的一半如果跳转插头插在1脚和2脚之间。跳转插头插入3脚和4脚之间在TP6输出的是RF输入频率的三分之一。跳转插头的位置取决于发射机工作频率。请参阅有关A／D转换器的电路图注释或频率

3.8、时间数字转换器TDC

3.8时间数字转换器TDC（Time to Digital Convert） -------高精度短时间间隔测量技术与方法---时间间隔的测量技术，尤其是高精度的时间间隔（皮秒1ps=10E-12s量级）的测量技术意义重大，不论是电信通讯，芯片设计和数字示波器（Digital Oscilloscope）等工程领域，还是原子物理、天文观测等理论研究，以及激光测距、卫星定位等航天军事技术领域都离不开高精度的时间间隔测量技术。时间间隔测量分辨率和精度与其应用环境有很大关系。在日常生活中，精确到分钟的测时精度已能满足人们的普通需要了，但现代军事、通讯、导航等领域对时间精确度的要求越来越高。1秒的测时误差会导致大海中的舰船偏离航线数百米，1微秒的测时误差会导致航天飞机不能安全返航。精密时间间隔测量是高精度激光脉冲测距、超声波测距和雷达测距的物理基础。测量波束在测距仪器和被测目标之间往返的时间间隔与距离成正比，测距精度直接由时间间隔测量精度决定。激光测距、雷达测距和超声波测距在军事、航天、航空、冶金等方面都有着广泛应用。军事上对打击目标的精确测距是精确打击的基础，提高时间间隔测量的分辨率，就意味着有效提高制导、引爆的精确度；在航空航天领域，飞行器通过精确测量波束往返所需的时间间隔来进行导航和高度标定等，飞行过程对时间间隔测量精度和实时性要求更为苛刻，实时精确地测量时间间隔，可以保障飞行器的安全飞行。综上所述，精密时间间隔测量技术在航空、航天、精确制导以及核物理等领域有着广泛的应用，是导航、空间技术、通讯、工业生产、电力等应领域不可缺少的关键技术。精密时间间隔测量对测控技术在工业、国防及学技术的进步方面起到了举足轻重的作用。各学科的发展前沿，对时间、率电子测量技术的发展提出了越来越高的要求，研究微小时间间隔的测量法，进一步提高时间、频率测量分辨率，是当今科技高速发展所亟待解决课题。这方面所取得的新技术及成果，将会产生巨大的经济效益。 3.8.1时间间隔测量方法的分类时间间隔直接测量方法有脉冲计数法、延迟时间内插法等；间接测量方法有时间电压变换(TDC)、游标时间内插法和脉冲宽度压缩时间内插法等。

数字-模拟转换器(DAC)原理研究

电路分析专题研讨报告数字-模拟转换器(DAC)原理研究摘要：数模转换就是将离散的数字量转换为连接变化的模拟量，实现该功能的电路或器件称为数模转换电路，通常称为D/A转换器或DAC。我们分析了D/A转换的原理，以三位转换器为主要的研究对象，利用Multisim对输出信号进行了仿真。成绩评定： 10221062

数字-模拟转换器(DAC)原理研究一．内容描述： D/A 转换器通常是把加权值与二进制码的各比特相对应的电压或者电流，按二进制码进行相加，从而得到模拟信号的方法。产生加权电压和电流的方法有使用负载电阻的方法和使用梯形电阻网络的方法。二．实验原理：如图可作为研究DA 转换电路的模型，其中开关20，21，22 分别与三位二进制数相对应。当某位二进制数为“1”时开关接入相应电压Vs ，为“0”时开关接地。利用叠加定理和等效分析证明运放输出电压与3 位二进制数字成比例。即其中：012D D D 用来控制电路图中得三个开关。（从右往左依次是 012D D D ）证明：当J1接左端，J2、J3接右端时，即D0=1，D1=D2=0；分析等效电路

逐步简化电路如下：进一步等效最终等效电路：

从而同理：当J2接左端，J1、J3接右端时，分析等效电路，得当J3接左端，J1、J2接右端时，即D2=1，D0=D1=0，分析等效电路，得 ?) V s=12D x ?因此，U1=1/12 V s V U2=1/6V s U3=1/3V s ? =D0 =2D1 =22D2 由线性电路的叠加原理，得三．仿真过程：（1）输入电压001，V0=1V