本實用新型涉及R/D轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度零位偏置調(diào)整R/D轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)：

R/D轉(zhuǎn)換器主要將模擬的位置信號（旋轉(zhuǎn)變壓器信號）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，廣泛應(yīng)用于航天、航空、船舶、兵器、電子等軍民電子系統(tǒng)中。由于旋轉(zhuǎn)變壓器零位存在誤差，旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的正、余弦信號不完全對稱，使用R/D轉(zhuǎn)換器時轉(zhuǎn)換精度將變差，甚至超出要求范圍，不滿足某些需要高精度采集的場合。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種高精度零位偏置調(diào)整R/D轉(zhuǎn)換器，可將輸入的不對成正、余弦信號進行零位偏置調(diào)整，轉(zhuǎn)換成最高16的并行二進制輸出，滿足航天、航空、船舶、兵器等高精度的角度位置控制系統(tǒng)使用。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案：

一種高精度零位偏置調(diào)整R/D轉(zhuǎn)換器，包括第一信號處理電路、第二信號處理電路、第一帶通濾波電路、鑒相電路、積分濾波、壓控振蕩器、三態(tài)鎖存可逆計數(shù)器、偏置調(diào)整電路和第二帶通濾波電路，所述第一信號處理電路和第二信號處理電路的輸入端為旋轉(zhuǎn)變壓器的信號輸入端，第一信號處理電路的輸出端經(jīng)相位自適應(yīng)電路與鑒相電路的輸入端相連，第二信號處理電路的輸出端依次經(jīng)扇區(qū)函數(shù)發(fā)生器及誤差形成電路、第一帶通濾波電路與鑒相電路的輸入端相連，鑒相電路的輸出端經(jīng)積分濾波電路與壓控振蕩器的輸入端相連，壓控振蕩器的輸出端與三態(tài)鎖存可逆計數(shù)器的輸入端相連，三態(tài)鎖存可逆計數(shù)器的輸出端為數(shù)字信號的輸出端，所述扇區(qū)函數(shù)發(fā)生器及誤差形成電路與三態(tài)鎖存可逆計數(shù)器交互連接，所述第二帶通濾波電路的輸入端與壓控振蕩器的輸出端相連，所述偏置調(diào)整電路的輸出端與積分濾波電路的輸入端相連。

所述的高精度零位偏置調(diào)整R/D轉(zhuǎn)換器，所述第一信號處理電路包括第一信號轉(zhuǎn)換電路、第一信號隔離電路，第二信號處理電路包括第二信號轉(zhuǎn)換電路、第三信號轉(zhuǎn)換電路和第二信號隔離電路，所述第一信號轉(zhuǎn)換電路、第二信號轉(zhuǎn)換電路和第三信號轉(zhuǎn)換電路的輸入端為旋轉(zhuǎn)變壓器的信號輸入端，第一信號轉(zhuǎn)換電路的輸出端經(jīng)第一信號隔離電路與相位自適應(yīng)電路的輸入端相連，第二信號轉(zhuǎn)換電路和第三信號轉(zhuǎn)換電路的輸出端經(jīng)第二信號隔離電路與扇區(qū)函數(shù)發(fā)生器及誤差形成電路的輸入端相連。

所述的高精度零位偏置調(diào)整R/D轉(zhuǎn)換器，所述第一信號轉(zhuǎn)換電路、第二信號轉(zhuǎn)換電路和第三信號轉(zhuǎn)換電路分別由運算放大器Q1、Q2、Q3構(gòu)成，所述運算放大器Q1的輸入端與旋轉(zhuǎn)變壓器的激磁信號相連，其輸出端與第一信號隔離電路相連，所述運算放大器Q2的輸入端與旋轉(zhuǎn)變壓器的正弦信號相連，運算放大器Q3的輸入端與旋轉(zhuǎn)變壓器的余弦信號相連，運算放大器Q2和運算放大器Q3的輸出端與第二信號隔離電路相連，所述運算放大器Q3的反向輸入端依次經(jīng)電阻R9、R13與其輸出端相連。

所述的高精度零位偏置調(diào)整R/D轉(zhuǎn)換器，所述偏置調(diào)整電路包括電阻R16、R17、R18，所述電阻R16的一端與R17相連，電阻R16和電阻R17的另一端與電源相連，電阻R18的一端與積分濾波電路的輸入端相連，其另一端連接于電阻R16和電阻R17之間的節(jié)點處。

所述的高精度零位偏置調(diào)整R/D轉(zhuǎn)換器，所述第二帶通濾波電路包括運算放大器Q4，所述運算放大器Q4的同相輸入端與壓控振蕩器相連，其反向輸入端經(jīng)兩并聯(lián)的電容C1和電阻R14與其輸出端相連，且反向輸入端經(jīng)電阻R15接地。

由上述技術(shù)方案可知本實用新型可對輸入旋轉(zhuǎn)變壓器信號的不對稱性進行調(diào)節(jié)和補償，有效的糾正正余弦信號由于外部環(huán)境帶來的偏差，提高了輸出精度；同時，可以有效地進行零位誤差的補償，通過電路工作原理將誤差信號進行偏置調(diào)整，提高了電路輸出精度，為系統(tǒng)安全提供了保障。

附圖說明

圖1是本實用新型的電路框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明：

如圖1所示，本實施例的高精度零位偏置調(diào)整R/D轉(zhuǎn)換器，包括第一信號處理電路1、第二信號處理電路2、第一帶通濾波電路5、鑒相電路6、積分濾波7、壓控振蕩器9、三態(tài)鎖存可逆計數(shù)器8、偏置調(diào)整電路和第二帶通濾波電路，第一信號處理電路1和第二信號處理電路2的輸入端為旋轉(zhuǎn)變壓器的信號輸入端，第一信號處理電路1的輸出端經(jīng)相位自適應(yīng)電路3與鑒相電路6的輸入端相連，第二信號處理電路2的輸出端依次經(jīng)扇區(qū)函數(shù)發(fā)生器及誤差形成電路4、第一帶通濾波電路5與鑒相電路6的輸入端相連，鑒相電路6的輸出端經(jīng)積分濾波電路7與壓控振蕩器9的輸入端相連，壓控振蕩器9的輸出端與三態(tài)鎖存可逆計數(shù)器8的輸入端相連，三態(tài)鎖存可逆計數(shù)器8的輸出端為數(shù)字信號的輸出端，扇區(qū)函數(shù)發(fā)生器及誤差形成電路4與三態(tài)鎖存可逆計數(shù)器8交互連接，第二帶通濾波電路的輸入端與壓控振蕩器9的輸出端相連，偏置調(diào)整電路的輸出端與積分濾波電路7的輸入端相連。

第一信號處理電路1包括第一信號轉(zhuǎn)換電路、第一信號隔離電路，第二信號處理電路2包括第二信號轉(zhuǎn)換電路、第三信號轉(zhuǎn)換電路和第二信號隔離電路。第一信號轉(zhuǎn)換電路、第二信號轉(zhuǎn)換電路和第三信號轉(zhuǎn)換電路的輸入端為旋轉(zhuǎn)變壓器的信號輸入端，第一信號轉(zhuǎn)換電路的輸出端經(jīng)第一信號隔離電路11與相位自適應(yīng)電路3的輸入端相連，第二信號轉(zhuǎn)換電路和第三信號轉(zhuǎn)換電路的輸出端經(jīng)第二信號隔離電路21與扇區(qū)函數(shù)發(fā)生器及誤差形成電路4的輸入端相連。

第一信號轉(zhuǎn)換電路、第二信號轉(zhuǎn)換電路和第三信號轉(zhuǎn)換電路分別由運算放大器Q1、Q2、Q3構(gòu)成，運算放大器Q1的輸入端與旋轉(zhuǎn)變壓器的激磁信號RL、RH相連，其輸出端與第一信號隔離電路相連，運算放大器Q2的輸入端與旋轉(zhuǎn)變壓器的正弦信號S1、S3相連，運算放大器Q3的輸入端與旋轉(zhuǎn)變壓器的余弦信號S2、S4相連，運算放大器Q2和運算放大器Q3的輸出端與第二信號隔離電路相連，運算放大器Q3的反向輸入端依次經(jīng)電阻R9、R13與其輸出端相連。第一信號轉(zhuǎn)換電路、第二信號轉(zhuǎn)換電路和第三信號轉(zhuǎn)換電路的作用是根據(jù)不同用戶旋轉(zhuǎn)變壓器的使用差異而造成的信號輸出阻抗不同，實現(xiàn)高阻抗輸入，同時將輸入的模擬信號電壓隔離轉(zhuǎn)換為兩路精密正交信號VS和VC。相位自適應(yīng)電路3由激磁輸入進行信號的處理和調(diào)整，可以提高激磁信號的精確性和穩(wěn)定性。

扇區(qū)函數(shù)發(fā)生器和誤差形成電路4采用扇區(qū)折線技術(shù)和線性近似法形成交流誤差函數(shù)電壓，該電路形成的交流誤差量的適時性和正確性，決定了整個電路的轉(zhuǎn)換精度。內(nèi)部跟蹤環(huán)電路設(shè)計時通過有源濾波器，串聯(lián)一個積分器后，通過鑒相電路6使回路成為二階無差度，即靜態(tài)和速度誤差為零的伺服回路，使得閉環(huán)系統(tǒng)具有足夠高的靈敏度和穩(wěn)定性。

雙極性壓控振蕩器9是采用電荷平衡法原理以及恒流源技術(shù)設(shè)計的軸角轉(zhuǎn)換器專用電路。電路把輸入的直流電壓，按設(shè)計的比例轉(zhuǎn)換為電路工作頻率的脈沖信號，同時輸出一個邏輯電平，指示輸入的直流電壓的極性。雙極性壓控振蕩器9是整個電路能否連續(xù)正常跟蹤的關(guān)鍵。

三態(tài)可逆鎖存計數(shù)器8由兩只八位可逆計數(shù)鎖存器采用級聯(lián)方式工作，同時低八位計數(shù)器可通過選擇端口SC1、SC2，變換2、4、6、8位計數(shù)的功能，實現(xiàn)電路具有分辨率10、12、14、16可編程的技術(shù)要求。

偏置調(diào)整電路包括電阻R16、R17、R18，電阻R16的一端與R17相連，電阻R16和電阻R17的另一端與電源相連，電阻R18的一端與積分濾波電路的輸入端相連，其另一端連接于電阻R16和電阻R17之間的節(jié)點處。

第二帶通濾波電路包括運算放大器Q4，運算放大器Q4的同相輸入端與壓控振蕩器相連，其反向輸入端經(jīng)電容C1和電阻R14并聯(lián)組成的第二帶通濾波電路與其輸出端相連，且反向輸入端經(jīng)電阻R15接地，放大器Q4的輸出端外接負載電路。

本實施例的高精度零位偏置調(diào)整R/D轉(zhuǎn)換器的實現(xiàn)方法，包括以下步驟：

S1：第一信號處理電路1將旋轉(zhuǎn)變壓器產(chǎn)生的激勵信號進行信號放大和濾除干擾后送入相位自適應(yīng)電路3，經(jīng)相位自適應(yīng)電路3將輸入的激磁信號電壓與輸入的正余弦信號電壓進行相位和象限上的信號統(tǒng)一，并同時輸入至鑒相電路6進行分解；

S2：第二信號處理電路2將旋轉(zhuǎn)變壓器產(chǎn)生兩路隨角度變化的正弦信號和余弦信號進行交流信號放大，并經(jīng)第一帶通濾波器5濾除干擾后送入扇區(qū)函數(shù)發(fā)生器及誤差形成電路4；

S3：扇區(qū)函數(shù)發(fā)生器及誤差形成電路4將兩路正余弦信號分解為所需精度的電壓信號，并將該電壓信號進行交流放大及濾除干擾后發(fā)送給鑒相電路6；

S4：鑒相電路6將得到的交流全波信號轉(zhuǎn)換成半波信號，該半波信號經(jīng)過積分電路運算后得到直流電平，并經(jīng)過壓控振蕩電路9產(chǎn)生的脈沖和計數(shù)方向信號進入三態(tài)鎖存可逆計數(shù)器8，經(jīng)三態(tài)鎖存可逆計數(shù)器8產(chǎn)生數(shù)字角信號，輸出數(shù)字角度。

本實施例的高精度零位偏置調(diào)整R/D轉(zhuǎn)換器采用三次調(diào)整，一次是余弦增益調(diào)節(jié)，通過R13阻值調(diào)整，實現(xiàn)對旋變的正余弦信號輸出的固有偏差進行補償，提高測量精度；二是偏置調(diào)節(jié)，為了保證輸入角度信號與數(shù)字信號相等時積分器輸出為零，消除積分器的輸入失調(diào)以及偏置電流引起壓控振蕩器9輸出信號的漂移，通過R16、R17、R18構(gòu)成偏置調(diào)整，保證當(dāng)輸入角度為零時，輸出數(shù)字角度也為零。同時積分器輸出為零；三是信號波形處理和比例調(diào)整，通過R14、R15、C1、運算放大器Q4構(gòu)成帶通濾波，通過運放及比例電阻進行增益調(diào)整，即調(diào)整阻容參數(shù)，消除高頻分量，提高信號質(zhì)量，減少模擬信號輸出紋波，提升輸出信號電壓一致性。提高信號質(zhì)量，微調(diào)信號幅度，實現(xiàn)輸出信號電壓的高精度變換。

以上所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本實用新型權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。