數(shù)字轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及轉(zhuǎn)換器，具體地，涉及一種數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在控制領(lǐng)域中，為了適應(yīng)計(jì)算機(jī)的信息處理和控制，需要將自整角機(jī)/旋轉(zhuǎn) 變壓器輸出的交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。目前國(guó)內(nèi)外的其它角度測(cè)量方法尚存在缺點(diǎn)。 例如美國(guó)的一種名為SDC/RDC1740的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，采用BiMOS技術(shù)，使用了微型變壓器，高速 數(shù)字SIN/C0S乘法器，誤差放大器，相敏解調(diào)器，積分器，壓控振蕩器，可逆計(jì)數(shù)器，使得外 圍電路復(fù)雜，成本高，算法復(fù)雜。中國(guó)的自整角機(jī)/旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字轉(zhuǎn)換器的技術(shù)：有的采 用BiMOS工藝的高壓集成電路，如專利申請(qǐng)?zhí)枮?01010126443. 7,名稱為"單芯片的自整角 機(jī)/旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換方法"的專利中，采用可修調(diào)固態(tài)控制變壓器電路、高通濾波電 路、相敏解調(diào)電路、交流誤差放大電路、二階積分電路、壓控振蕩電路、計(jì)數(shù)電路和電平轉(zhuǎn)換 電路等組成，存在輸入信號(hào)的幅度較小，轉(zhuǎn)換精度低、電連結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穩(wěn)定性差，輸出數(shù)據(jù)功 能單一，固態(tài)控制變壓器電路采用開關(guān)電容技術(shù)，具有開關(guān)噪聲等一系列不足，且不能在實(shí) 時(shí)跟蹤系統(tǒng)等高精度要求的場(chǎng)合中應(yīng)用，不利于角度測(cè)量及控制領(lǐng)域中的推廣使用。有的 采用單片機(jī)代替復(fù)雜電路的采集技術(shù)，如專利申請(qǐng)?zhí)枮?01320276915,名稱為"一種自整角 機(jī)/旋轉(zhuǎn)變壓器的數(shù)字轉(zhuǎn)換器電路"的專利中，采用隔離放大器與A/D轉(zhuǎn)換器電連接，A/D 轉(zhuǎn)換器與微控制器電連接；微控制器作為整個(gè)電路的核心，控制A/D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)，并讀取 A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)，及對(duì)讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而得出自整角機(jī)/旋轉(zhuǎn)變壓器軸角信號(hào)的 數(shù)字角，此方案雖然簡(jiǎn)化了硬件電路，降低了成本，但是在采集速度和精度上做出了讓步， 微控制器STC12的采集和處理速度速度受到自身性能的限制，難以達(dá)到高速、高精度場(chǎng)合 的使用要求。
[0003] 因此，需要迫切的解決上述問題，提供一種轉(zhuǎn)換速度高、電路簡(jiǎn)單、成本低、精度 高、可靠性強(qiáng)的自整角機(jī)/旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字轉(zhuǎn)換器。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的目的是提供一種數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該數(shù)字轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便進(jìn)行軸 角的轉(zhuǎn)換。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器包括：隔離放大 器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列，其中，所述隔離放大器，用于對(duì)輸入的模擬信號(hào) 進(jìn)行隔離和放大；
[0006] 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器被配置成連接于所述隔離放大器，將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信 號(hào)；
[0007] 所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列被配置成連接于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，以接受并存儲(chǔ)所述 數(shù)字信號(hào)，且處理得到軸角。
[0008] 優(yōu)選地，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為AD7606-4,且所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列處理 模塊型號(hào)為EP4CE10F17C8N。
[0009] 優(yōu)選地，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列的E5端口連接于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的片選信 號(hào)端口。
[0010] 優(yōu)選地，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的CONVSTA端口和CONVSTB端口連接于所述現(xiàn)場(chǎng)可編程 邏輯門陣列的F7端口。
[0011] 優(yōu)選地，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的第三引腳連接于所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列的第P14 引腳；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的第四引腳連接于所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列的第P15引腳；所述 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的第五引腳連接于所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列的第P16引腳。
[0012] 優(yōu)選地，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列的M7端口連接于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的讀信號(hào) 端口。
[0013] 通過上述實(shí)施方式，本實(shí)用新型的數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠得到更為精確化的數(shù)字角，且 本轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整個(gè)系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列為處理單元，利用其內(nèi)部豐富 的邏輯單元，乘法器，存儲(chǔ)器等，可極大的簡(jiǎn)化電路，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列的高速性 能，也可使系統(tǒng)的適應(yīng)性提升到高端應(yīng)用場(chǎng)合。系統(tǒng)的單元模塊化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)潔、高效、性能穩(wěn) 定，數(shù)據(jù)更為精確。
[0014] 本實(shí)用新型的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 附圖是用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與下面 的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中：
[0016] 圖1是說(shuō)明本實(shí)用新型的一種【具體實(shí)施方式】的數(shù)字轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處 所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。
[0018] 本實(shí)用新型提供一種數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括：隔離放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和 現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列，其中，所述隔離放大器，用于對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行隔離和放大；
[0019] 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器被配置成連接于所述隔離放大器，將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字 信號(hào)；
[0020] 所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列被配置成連接于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，以接受并存儲(chǔ)所述 數(shù)字信號(hào)，且處理得到軸角。
[0021] 通過上述實(shí)施方式，本實(shí)用新型的數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠得到更為精確化的數(shù)字角，且 本轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整個(gè)系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列為處理單元，利用其內(nèi)部豐富 的邏輯單元，乘法器，存儲(chǔ)器等，可極大的簡(jiǎn)化電路，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列的高速性 能，也可使系統(tǒng)的適應(yīng)性提升到高端應(yīng)用場(chǎng)合。系統(tǒng)的單元模塊化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)潔、高效、性能穩(wěn) 定，數(shù)據(jù)更為精確。
[0022] 以下結(jié)合附圖1對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明，接下來(lái)用自整角機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓 器舉例進(jìn)行具體的說(shuō)明。
[0023] 需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型中自整角機(jī)/旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的信號(hào)電壓及參考電壓 送至隔離放大器，隔離放大器對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行隔離，以保護(hù)后續(xù)電路，隔離放大器輸出的 信號(hào)輸送到A/D轉(zhuǎn)換器，由現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列發(fā)出信號(hào)以后，A/D轉(zhuǎn)換器開始對(duì)三路模 擬電壓同時(shí)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成以后，A/D轉(zhuǎn)換器向現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列發(fā)出信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)可編 程邏輯門陣列讀取A/D輸出的數(shù)字信號(hào)并存到內(nèi)部RAM存儲(chǔ)區(qū)，A/D停止轉(zhuǎn)換，現(xiàn)場(chǎng)可編程 邏輯門陣列進(jìn)行處理，得到軸角0的正、余弦值，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列第一次處理A/D轉(zhuǎn) 換器變換的信號(hào)時(shí)，通過查表初步得出數(shù)字角巾，與0很接近，再經(jīng)過反查表得出sin(i)， (3〇8巾，并與8；[110，008 0交叉相乘相減，可得到精度較高的軸角：0=巾+八<|)，第一次 查表得到一個(gè)角度值以后，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列在以后對(duì)數(shù)據(jù)的處理中，把上次所得角 度作為本次的（})，巾的正、余弦值與本次待計(jì)算的角0的正、余弦值交叉相乘相減，作為 八小，提高了計(jì)算速度。
[0024]在該種實(shí)施方式中，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器（A/D轉(zhuǎn)換器）的型號(hào)為AD7606-4,且所述現(xiàn) 場(chǎng)可編程邏輯門陣列處理模塊型號(hào)為EP4CE10F17C8N，本實(shí)用新型的隔離放大器主要作用 是對(duì)其輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行隔離，并按照一定的比例放大。在這個(gè)隔離、放大的過程中要保 證輸出的信號(hào)失真要小，線性度、精度、帶寬、隔離耐壓等參數(shù)都要達(dá)到使用要求。另外高電 壓干擾等會(huì)通過不同的耦合方式進(jìn)入測(cè)量控制系統(tǒng)，影響測(cè)控精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以 在A/D的數(shù)據(jù)采集端口接入隔離放大器，對(duì)信號(hào)的輸入和輸出進(jìn)行電氣隔離。本設(shè)計(jì)采用 的隔離放大器型號(hào)為is〇122,可滿足設(shè)計(jì)要求。
[0025]在本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】中，A/D轉(zhuǎn)換器具有4通道，內(nèi)置16位轉(zhuǎn)換精度，雙 極性輸入，同步采樣ADC。A/D轉(zhuǎn)換器的片選信號(hào)由現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列的E5 口輸出的 信號(hào)控制；A/D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端CONVSTA和CONVSTB短接在一起，并由現(xiàn)場(chǎng)可 編程邏輯門陣列的F7輸出的信號(hào)口控制；對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器的讀信號(hào)由現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣 列的M7端控制；A/D轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字信號(hào)送至現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列的R3~R10和L9~ L16 口；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器（A/D轉(zhuǎn)換器）的第三引腳連接于所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列的第 P14引腳；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的第四引腳連接于所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列的第P15引腳；所 述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的第五引腳連接于所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列的第P16引腳。
[0026] 其中，需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型的現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列處理模塊型號(hào)為 EP4CE10F17C8N。為Altera公司生產(chǎn)的第四代現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列產(chǎn)品，具有10320個(gè) 邏輯單元LE，414KBits嵌入式存儲(chǔ)器，23個(gè)嵌入式18x18乘法器，2個(gè)通用PLL，10個(gè)全局 時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)，8個(gè)用戶I/O塊。
[0027]再本實(shí)用新型中，涉及的主要計(jì)算方法可以包括：，需要說(shuō)明的是，以下各式中， ?是激勵(lì)信號(hào)的角頻率，0為自整角機(jī)/旋轉(zhuǎn)變壓器的軸角。
[0028] 各種自整角機(jī)輸出電壓幅度雖然不同，但是其數(shù)學(xué)關(guān)系是一致的，選擇一款軍工 中使用的自整角機(jī)，把s3端作為公共端，其信號(hào)電壓和參考電壓分別為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該轉(zhuǎn)換器包括：隔離放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和現(xiàn)場(chǎng)可編 程邏輯門陣列，其中，所述隔離放大器，用于對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行隔離和放大； 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器被配置成連接于所述隔離放大器，將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列被配置成連接于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，以接受并存儲(chǔ)所述數(shù)字 信號(hào)，且處理得到軸角。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為 AD7606-4,且所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列處理模塊型號(hào)為EP4CE10F17C8N。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列的E5 端口連接于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的片選信號(hào)端口。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的CONVSTA端口和 C0NVSTB端口連接于所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列的F7端口。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的第三引腳連接 于所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列的第P14引腳；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的第四引腳連接于所述現(xiàn)場(chǎng) 可編程邏輯門陣列的第P15引腳；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的第五引腳連接于所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯 門陣列的第P16引腳。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列的M7 端口連接于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的讀信號(hào)端口。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括：隔離放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列，其中，所述隔離放大器，用于對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行隔離和放大；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器被配置成連接于所述隔離放大器，將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列被配置成連接于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，以接受并存儲(chǔ)所述數(shù)字信號(hào)，且處理得到軸角。該數(shù)字轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便進(jìn)行軸角的轉(zhuǎn)換。
【IPC分類】G05B19-042
【公開號(hào)】CN204515404
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520042420
【發(fā)明人】席光榮, 李改有, 楊姜, 何麗君
【申請(qǐng)人】安徽師范大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月21日