CN102879017B - 双速轴角数字转换器粗精组合系统 - Google Patents

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Abstract

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，该新型的双速轴角数字转换器粗精组合系统其特征在于，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。

Description

双速轴角数字转换器粗精组合系统
技术领域
本发明涉及轴角数字转换器技术领域，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，即RDC，三态锁存器，以及后端的数字输出，该数字输出由使能控制端控制有效位数据输出的输出状态；它还包括纠错电路；所述双速轴角数字转换器粗精组合系统的信号传递过程：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所述三态锁存器构成所述双速轴角数字转换器粗精组合系统后端的数字输出。
所述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：所述由粗轴角数字转换器中得到的粗数据的第n+1位Cn+1 、第n+2位Cn+2、由精轴角数字转换器中得到的精数据的第1位F1、第2位F2通过所述六输入反相器中的四个反相器得到粗数据的第n+1位Cn+1和第n+2位Cn+2的反相信号、精数据的第1位F1、第2位F2的反相信号；所述粗数据的第n+1位Cn+1、第n+2位Cn+2的反相信号和精数据的第1位F1、第2位F2通过所述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Cn+1及第n+2位Cn+2与精数据的第1位F1、第2位F2的反相信号，通过所述双四输入或非门中的另一个或非门，得到-1信号；所述的+1信号接入所述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信号接入所述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位数据为所述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，所述粗、精轴角数字转换器的速比为2n， n取正整数。
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，精轴角数字转换器输出精数据的位数为要求所述双速轴角数字转换器粗精组合系统的输出位数减去n位。
本发明公开了在双速轴角数字转换器粗精组合系统中，实现编码纠错处理的一种纯硬件电路，该双速轴角数字转换器粗精组合系统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，即RDC，三态锁存器，以及后端的数字输出，该数字输出由使能控制端控制有效位数据输出的输出状态；它还包括纠错电路；所述双速轴角数字转换器粗精组合系统的信号传递过程：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，被纠错的数据再与精数据组合通过所述三态锁存器构成所述双速轴角数字转换器粗精组合系统后端的数字输出。参考图1。
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、FS2、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=kEoSinωtSinθ
V2= kEoSinωtCosθ
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：
kEoSinωtSinθCosΦ
kEoSinωtCosθSinΦ
这两个信号经误差放大器相减得到：
kEoSinωt（SinθCosΦ-CosθSinΦ）
即：kEoSinωtSin（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，可逆计数器的输出控制字状态（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：所述由粗轴角数字转换器中得到的粗数据的第n+1位Cn+1 、第n+2位Cn+2、由精轴角数字转换器中得到的精数据的第1位F1、第2位F2通过所述六输入反相器中的四个反相器得到粗数据的第n+1位Cn+1、第n+2位Cn+2的反相信号、精数据的第1位F1、第2位F2的反相信号；所述粗数据的第n+1位Cn+1、第n+2位Cn+2的反相信号和精数据的第1位F1、第2位F2通过所述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Cn+1及第n+2位Cn+2与精数据的第1位F1、第2位F2的反相信号，通过所述双四输入或非门中的另一个或非门，得到-1信号；所述的+1信号接入所述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信号接入所述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位数据为所述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，所述粗、精轴角数字转换器的速比为2n， n取正整数。
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，精轴角数字转换器输出精数据的位数为要求所述双速轴角数字转换器粗精组合系统的输出位数减去n位。
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。

Claims (2)

1.一种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，即RDC，三态锁存器，以及后端的数字输出，该数字输出由使能控制端控制有效位数据输出的输出状态；其特征在于：它还包括纠错电路；所述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，被纠错的数据再与精数据组合通过所述三态锁存器构成所述双速轴角数字转换器粗精组合系统后端的数字输出；所述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：由粗轴角数字转换器中得到的粗数据的第n+1位Cn+1 、第n+2位Cn+2、由精轴角数字转换器中得到的精数据的第1位F1、第2位F2通过所述六输入反相器中的四个反相器得到粗数据的第n+1位Cn+1和第n+2位Cn+2的反相信号、精数据的第1位F1、第2位F2的反相信号；所述粗数据的第n+1位Cn+1、第n+2位Cn+2的反相信号和精数据的第1位F1、第2位F2通过所述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Cn+1及第n+2位Cn+2与精数据的第1位F1、第2位F2的反相信号，通过所述双四输入或非门中的另一个或非门，得到-1信号；所述的+1信号接入所述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信号接入所述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位数据为所述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，所述粗、精轴角数字转换器的速比为2n， n取正整数。
2.如权利要求1所述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，精轴角数字转换器输出精数据的位数为要求所述双速轴角数字转换器粗精组合系统的输出位数减去n位。
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