本發(fā)明屬于角度傳感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種角度傳感器，尤其涉及一種角度傳感器信號(hào)處理電路；同時(shí)，本發(fā)明還涉及一種角度傳感器信號(hào)處理電路的處理方法。

背景技術(shù)：

磁性角度傳感器廣泛應(yīng)用于工業(yè)、汽車(chē)、家電、機(jī)器人等領(lǐng)域，可以用來(lái)檢測(cè)各種機(jī)械結(jié)構(gòu)(如汽車(chē)的方向盤(pán)、電機(jī)中的轉(zhuǎn)子等)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度信息。典型的磁性角度傳感器由x軸和y軸的磁場(chǎng)角度感應(yīng)元件、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號(hào)處理單元組成，如圖1所示。其中，磁場(chǎng)角度感應(yīng)元件在外界磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生兩路正交的正余弦信號(hào)x和y。該信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器放大后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字化的正余弦信號(hào)。數(shù)字處理單元通常使用cordic算法計(jì)算出角度值θ。

圖2顯示了一種常用的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，即用兩路逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器(sar-adc)和實(shí)現(xiàn)cordic算法的數(shù)字電路組成的正余弦信號(hào)處理電路。其中，逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器由一個(gè)比較器、一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和逐次逼近邏輯單元組成。其中數(shù)模轉(zhuǎn)換器一般采用開(kāi)關(guān)電容電路實(shí)現(xiàn)。輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的減法運(yùn)算一般嵌入在開(kāi)關(guān)電容電路中實(shí)現(xiàn)。數(shù)模轉(zhuǎn)換器需要提供固定的參考電壓vref。此參考電壓vref同時(shí)也是逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器(sar-adc)的參考電壓。cordic算法的核心思想其實(shí)也是通過(guò)多次迭代逐次逼近來(lái)得到準(zhǔn)確的角度值。然而，現(xiàn)有的信號(hào)處理電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，且功耗較大。

有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計(jì)一種新的信號(hào)處理電路，以便克服現(xiàn)有信號(hào)處理電路存在的上述缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種角度傳感器信號(hào)處理電路，可簡(jiǎn)化整個(gè)信號(hào)處理系統(tǒng)，節(jié)省硬件資源、減少面積和功耗。

此外，本發(fā)明還提供一種角度傳感器信號(hào)處理電路的處理方法，可簡(jiǎn)化整個(gè)信號(hào)處理系統(tǒng)，節(jié)省硬件資源、減少面積和功耗。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種角度傳感器信號(hào)處理電路，所述角度傳感器信號(hào)處理電路包括：第一采樣保持單元、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二采樣保持單元、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器、比較器、逐次逼近式cordic邏輯電路；

所述第一采樣保持單元、第二采樣保持單元分別連接正余弦模擬信號(hào)；第一采樣保持單元與第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接，第二采樣保持單元與第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接；第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接比較器，比較器連接逐次逼近式cordic邏輯電路；逐次逼近式cordic邏輯電路分別連接第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器；

所述第一采樣保持單元、第二采樣保持單元通過(guò)采樣保持電路后分別作為兩路數(shù)模轉(zhuǎn)換器的參考電壓；第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入還包括逐次逼近式cordic邏輯電路的第一數(shù)字輸出xn；第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入還包括逐次逼近式cordic邏輯電路的第二數(shù)字輸出yn；

所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的參考電壓和數(shù)字輸出存在乘法關(guān)系，即第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出為x*yn，第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出為y*xn；x和y分別為第一采樣保持單元、第二采樣保持單元輸入的正余弦模擬信號(hào)；

逐次逼近式cordic邏輯電路的具體實(shí)現(xiàn)方法如下：

步驟s1、設(shè)置初始角度值為θ0＝0°，其所對(duì)應(yīng)的矢量坐標(biāo)值(x0，y0)即為(1,0)；

步驟s2、根據(jù)下面的公式對(duì)θn和(xn，yn)，n＝1,2,3，…，進(jìn)行迭代；其中加減符號(hào)的選擇根據(jù)比較器的輸出結(jié)果來(lái)決定；當(dāng)比較器輸出0，即x*yn-1<y*xn-1時(shí)，xn減少，yn增大，角度值θn增加；反之亦反；

步驟s3、迭代n次后，θ＝θn即為最終計(jì)算得到的角度值；其與實(shí)際的輸入角度值之間的誤差取決于迭代的次數(shù)n。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，當(dāng)需要更高的精度時(shí)，取增加n的值。

一種上述的角度傳感器信號(hào)處理電路的處理方法，其特征在于，所述處理方法包括如下步驟：

步驟s1、設(shè)置初始角度值為θ0＝0°，其所對(duì)應(yīng)的矢量坐標(biāo)值(x0，y0)即為(1,0)；

步驟s2、根據(jù)下面的公式對(duì)θn和(xn，yn)，n＝1,2,3，…，進(jìn)行迭代；其中加減符號(hào)的選擇根據(jù)比較器的輸出結(jié)果來(lái)決定；當(dāng)比較器輸出0，即x*yn-1<y*xn-1時(shí)，xn減少，yn增大，角度值θn增加；反之亦反；

步驟s3、迭代n次后，θ＝θn即為最終計(jì)算得到的角度值；其與實(shí)際的輸入角度值之間的誤差取決于迭代的次數(shù)n。

現(xiàn)有的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和cordic都用是通過(guò)逐次逼近來(lái)完成的，就可能存在一種改良的設(shè)計(jì)將兩者結(jié)合起來(lái)，達(dá)到簡(jiǎn)化整個(gè)信號(hào)處理系統(tǒng)，節(jié)省硬件資源、減少面積和功耗的目的。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提出的角度傳感器信號(hào)處理電路，可簡(jiǎn)化整個(gè)信號(hào)處理系統(tǒng)，節(jié)省硬件資源、減少面積和功耗。

與傳統(tǒng)信號(hào)處理電路結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明提出的逐次逼近式cordic處理電路減少了以下的電路模塊：一個(gè)比較器，兩個(gè)逐次逼近邏輯模塊(sarlogic)，原cordic邏輯電路中的數(shù)字乘法器。上述電路模塊的減少不僅可以減小整個(gè)設(shè)計(jì)的電路面積，還可以降低系統(tǒng)功耗。新系統(tǒng)中的兩路采樣保持電路一般有運(yùn)算放大器電路實(shí)現(xiàn)，似乎在原系統(tǒng)中沒(méi)有，但實(shí)際上傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的vref參考電壓一樣需要由運(yùn)放組成的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)。所以，最終并未增加新的電路模塊。

本發(fā)明提出的逐次逼近式cordic處理電路的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是減少了整個(gè)系統(tǒng)的延時(shí)。在如圖2所示的原有系統(tǒng)中，正余弦模擬信號(hào)x和y首先要通過(guò)sar-adc轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)cordic算法計(jì)算出角度值。而在新的系統(tǒng)中(如圖3所示)，正余弦模擬信號(hào)直接參與cordic運(yùn)算。原來(lái)的兩次迭代簡(jiǎn)化成了一次迭代，所以延時(shí)比原來(lái)減少了一半。

在運(yùn)算精度方面，新系統(tǒng)與原系統(tǒng)相當(dāng)。精度都主要取決于迭代的次數(shù)n和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的匹配精度。

附圖說(shuō)明

圖1為一種典型的磁性角度傳感器系統(tǒng)框圖。

圖2為現(xiàn)有由兩路逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器和cordic處理單元組成的角度傳感器電路。

圖3為逐次逼近式cordic電路的電路示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。

實(shí)施例一

請(qǐng)參閱圖3，本發(fā)明揭示了一種角度傳感器信號(hào)處理電路，所述角度傳感器信號(hào)處理電路包括：第一采樣保持單元、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二采樣保持單元、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器、比較器、逐次逼近式cordic邏輯電路；

所述第一采樣保持單元、第二采樣保持單元分別連接正余弦模擬信號(hào)；第一采樣保持單元與第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接，第二采樣保持單元與第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接；第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接比較器，比較器連接逐次逼近式cordic邏輯電路；逐次逼近式cordic邏輯電路分別連接第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器；

所述第一采樣保持單元、第二采樣保持單元通過(guò)采樣保持電路后分別作為兩路數(shù)模轉(zhuǎn)換器的參考電壓；第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入還包括逐次逼近式cordic邏輯電路的第一數(shù)字輸出xn；第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入還包括逐次逼近式cordic邏輯電路的第二數(shù)字輸出yn；

所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的參考電壓和數(shù)字輸出存在乘法關(guān)系，即第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出為x*yn，第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出為y*xn；x和y分別為第一采樣保持單元、第二采樣保持單元輸入的正余弦模擬信號(hào)；

逐次逼近式cordic邏輯電路的具體實(shí)現(xiàn)方法如下：

步驟s1、設(shè)置初始角度值為θ0＝0°，其所對(duì)應(yīng)的矢量坐標(biāo)值(x0，y0)即為(1,0)；

步驟s2、根據(jù)下面的公式對(duì)θn和(xn，yn)，n＝1,2,3，…，進(jìn)行迭代；其中加減符號(hào)的選擇根據(jù)比較器的輸出結(jié)果來(lái)決定；當(dāng)比較器輸出0，即x*yn-1<y*xn-1時(shí)，xn減少，yn增大，角度值θn增加；反之亦反；

步驟s3、迭代n次后，θ＝θn即為最終計(jì)算得到的角度值；其與實(shí)際的輸入角度值之間的誤差取決于迭代的次數(shù)n。當(dāng)需要更高的精度時(shí)，取增加n的值。

本發(fā)明還揭示一種上述的角度傳感器信號(hào)處理電路的處理方法，其特征在于，所述處理方法包括如下步驟：

步驟s1、設(shè)置初始角度值為θ0＝0°，其所對(duì)應(yīng)的矢量坐標(biāo)值(x0，y0)即為(1,0)；

步驟s2、根據(jù)下面的公式對(duì)θn和(xn，yn)，n＝1,2,3，…，進(jìn)行迭代；其中加減符號(hào)的選擇根據(jù)比較器的輸出結(jié)果來(lái)決定；當(dāng)比較器輸出0，即x*yn-1<y*xn-1時(shí)，xn減少，yn增大，角度值θn增加；反之亦反；

步驟s3、迭代n次后，θ＝θn即為最終計(jì)算得到的角度值；其與實(shí)際的輸入角度值之間的誤差取決于迭代的次數(shù)n。

綜上所述，本發(fā)明提出的角度傳感器信號(hào)處理電路，可簡(jiǎn)化整個(gè)信號(hào)處理系統(tǒng)，節(jié)省硬件資源、減少面積和功耗。

與傳統(tǒng)信號(hào)處理電路結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明提出的逐次逼近式cordic處理電路減少了以下的電路模塊：一個(gè)比較器，兩個(gè)逐次逼近邏輯模塊(sarlogic)，原cordic邏輯電路中的數(shù)字乘法器。上述電路模塊的減少不僅可以減小整個(gè)設(shè)計(jì)的電路面積，還可以降低系統(tǒng)功耗。新系統(tǒng)中的兩路采樣保持電路一般有運(yùn)算放大器電路實(shí)現(xiàn)，似乎在原系統(tǒng)中沒(méi)有，但實(shí)際上傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的vref參考電壓一樣需要由運(yùn)放組成的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)。所以，最終并未增加新的電路模塊。

本發(fā)明提出的逐次逼近式cordic處理電路的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是減少了整個(gè)系統(tǒng)的延時(shí)。在如圖2所示的原有系統(tǒng)中，正余弦模擬信號(hào)x和y首先要通過(guò)sar-adc轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)cordic算法計(jì)算出角度值。而在新的系統(tǒng)中(如圖3所示)，正余弦模擬信號(hào)直接參與cordic運(yùn)算。原來(lái)的兩次迭代簡(jiǎn)化成了一次迭代，所以延時(shí)比原來(lái)減少了一半。

在運(yùn)算精度方面，新系統(tǒng)與原系統(tǒng)相當(dāng)。精度都主要取決于迭代的次數(shù)n和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的匹配精度。

這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說(shuō)明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對(duì)這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其它變形和改變。