一種高精度的數(shù)字移相器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種高精度的數(shù)字移相器，尤其適用于鎖定放大器參考通道的信號方 波移相。
【背景技術(shù)】
[0002] 移相器的主要功能是對傳輸信號的相位進(jìn)行調(diào)整。在基于相關(guān)原理的微弱信號檢 測系統(tǒng)中，相敏檢測器是核屯、部件；相敏檢測器的輸出不但取決于輸入信號的幅度，還取決 于輸入信號與參考信號的相位差。為了準(zhǔn)確無誤的從背景噪聲中檢測出有用的微弱信號， 該就要求參考通道的移相器具有移相連續(xù)可調(diào)、精度高的特點。
[0003] 公知的純模擬式移相器雖然可W實現(xiàn)連續(xù)移相，但線性差、精度較低；傳統(tǒng)的數(shù)字 移相器主要由PIN開關(guān)二極管或鐵氧體器件實現(xiàn)，設(shè)計簡單易于實現(xiàn)，但移相精度不高；典 型的數(shù)字移相器大都由DDS技術(shù)設(shè)計而成，要么采用專用的DDS巧片，要么直接運用DSP或 FPGA巧片構(gòu)成數(shù)字移相器電路，能實現(xiàn)高精度的移相，并且移相角度連續(xù)可調(diào)，但是硬件成 本過高，軟件實現(xiàn)復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy，難W實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有數(shù)字移相器存在的上述不足，提供一種失 真度小、電路簡單可靠的高精度的數(shù)字移相器，應(yīng)用于鎖定放大器的參考通道中、實現(xiàn)0~ 180°的連續(xù)移相。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] 一種高精度的數(shù)字移相器，包括微控制器、D/A轉(zhuǎn)換器、方波/S角波變換器、數(shù)模 轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路和比較器，所述微控制器的輸出端分別與D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端、數(shù) 模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路的復(fù)位端口連接，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端與比較器的反相輸入端連 接，方波/=角波變換器的輸出端同時與數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路的輸入端W及比較器 的同相輸入端連接，比較器的輸出端與微控制器的外部中斷（邊沿觸發(fā)中斷）管腳連接，數(shù) 模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路的輸出端連接至D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓端口。
[0007] 按上述方案，所述的微控制器采用支持邊沿觸發(fā)的處理器。
[000引按上述方案，所述的D/A轉(zhuǎn)換器采用帶片外參考電壓的DAC巧片。
[0009] 按上述方案，所述方波/=角波變換器采用有源積分電路，該電路由電阻、電容和 運算放大器組成，運算放大器的同相輸入端經(jīng)電阻R3接地，運算放大器的反相輸入端分別 與電阻R1、電阻R2、電容C的一端連接，電阻R2、電容C的另一端接至運算放大器的輸出端。
[0010] 按上述方案，待移相方波頻率為所述有源積分電路的下限頻率的10倍W上（方波 /=角波轉(zhuǎn)換過程中積分不能達(dá)到飽和，即=角波的峰值要小于方波的峰值，W此保證轉(zhuǎn)換 的精度和減小失真度）。
[0011] 按上述方案，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路采用由集成采樣保持器構(gòu)成的電路 或帶有記憶電容的峰值保持電路。
[0012] 按上述方案，所述由集成采樣保持器構(gòu)成的電路至少包括集成采樣保持器、記憶 電容化、n電路，集成采樣保持器經(jīng)記憶電路化接地，集成采樣保持器的IN腳接方波/ = 角波變換器的輸出端，集成采樣保持器的OUT腳接D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓端口，集成采樣保 持器的LOGIC引腳為采樣/保持控制引腳，微控制器的復(fù)位信號輸出端經(jīng)口電路與LOGIC 引腳連接。
[0013] 按上述方案，所述帶有記憶電容的峰值保持電路包括第一比較器A1、二極管D1、 二極管D2、記憶電容化、晶體管BG、第二比較器A2,第一比較器A1的同相輸入端接至方波/ S角波變換器的輸出端，第一比較器A1的反相輸入端分別接至二極管D1的陽極、D/A轉(zhuǎn)換 器的參考電壓端口，二極管D1的陰極與第一比較器A1的輸出端及二極管D2的陽極連接， 二極管D2的陰極經(jīng)記憶電容化、晶體管BG連接后接地，微控制器的復(fù)位信號輸出端與晶體 管BG的基極連接；記憶電容化的一端還連接至第二比較器A2的同相輸入端，第二比較器 A2的反相輸入端與第二比較器的輸出端連接且接至D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓端口。
[0014] 本發(fā)明的工作原理；待移相方波接入方波/=角波變換器，給定待移相方波的移 相角a至微控制器；待移相方波由方波/=角波變換器轉(zhuǎn)換成與之同步的=角波，該= 角波作為比較器的同相輸入端的輸入信號，比較器反相輸入端的輸入信號由微控制器控制 D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓提供，其中D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓由數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電 路鎖定的=角波峰值來給定；比較器輸出的移相方波反饋給微控制器的外部中斷管腳，由 移相方波的上下邊沿觸發(fā)中斷模塊；微控制器在上下邊沿中斷控制中，根據(jù)給定的移相角 a，改變D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓，該模擬電壓與比較器同相輸入端的S角波比較，實現(xiàn) 對待移相方波移相a角度。
[0015] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有W下主要優(yōu)點；移相精度高、失真度小，能實現(xiàn)連續(xù)移 相，電路結(jié)構(gòu)簡單，硬件成本低，控制操作靈活，易于實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明高精度的數(shù)字移相器的結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)圖中對應(yīng)各點的波形；
[001引圖3是方波/S角波變換器的電路圖；
[0019] 圖4是基于集成采樣保持器的數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖5是基于精密檢波的數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖6是微控制器中斷的控制流程圖；
[0022] 圖7是比較器的電路圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0024] 參照圖1所示，本發(fā)明所述的高精度的數(shù)字移相器，包括微控制器、D/A轉(zhuǎn)換器、方 波/=角波變換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路和比較器，所述微控制器的輸出端分別與 D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端、數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路的復(fù)位端口扣rst)連接，D/A轉(zhuǎn)換器的輸 出端與比較器的反相輸入端連接，方波/=角波變換器的輸出端同時與數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓 形成電路的輸入端W及比較器的同相輸入端連接，比較器的輸出端與微控制器的外部中斷 (邊沿觸發(fā)中斷）管腳連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路的輸出端連接至D/A轉(zhuǎn)換器的參考 電壓端口（化ef)。
[0025]a點待移相方波經(jīng)方波/S角波變換器轉(zhuǎn)換成與之同步的b點S角波。根據(jù)不同 的移相角a，微控制器給出對應(yīng)的數(shù)字量
In為D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)） 去驅(qū)動D/A轉(zhuǎn)換器，由D/A轉(zhuǎn)換器輸出模擬電壓（d點）與b點S角波比較，得到所需移相 方波的上升沿，該邊沿反饋給微控制器的中斷管腳并觸發(fā)中斷。在中斷服務(wù)程序中，將D/A 轉(zhuǎn)換的數(shù)字量data更新（data= 2n-data)，D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓（d'點）與b點S 角波比較，得到方波的第二個邊沿下降沿，該下降沿同樣反饋給微控制器的中斷管腳并觸 發(fā)中斷，在中斷服務(wù)程序中，將D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量用表達(dá)式
昏次更新。D/A 轉(zhuǎn)換器根據(jù)該值轉(zhuǎn)換出的對應(yīng)的模擬電壓（d點），再與b點=角波比較，得到下一個周期方 波的第一個邊沿（上升沿）。該過程周而復(fù)始，直至得到所需的e點移相方波信號。該e點 移相方波形成過程中，模擬電壓td'的電壓值分別為：
(其中化ef為D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓，由數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路鎖定S角波的峰值電 壓提供）。
[0026] 結(jié)構(gòu)原理圖對應(yīng)各點的波形如圖2所示。波形圖I為a點待移相方波，波形圖II 為經(jīng)方波/=角波轉(zhuǎn)換電