CN107764289A - 用于提高旋转变压器数字转换器的准确度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

公开了提高旋转变压器数字转换器的准确度的方法、装置、系统和制品。示例性方法和装置将第一感应信号502与第一阈值信号122进行比较906以确定第一零交叉信号920，将第二感应信号504与所述第一阈值信号122进行比较908以确定第二零交叉信号922，将诱导信号110与所述第一阈值信号122进行比较以确定第三零交叉信号914，将所述第一感应信号502与第二阈值信号924b进行比较910以确定第一零交叉确认信号926，所述第一零交叉确认信号用于指示何时使用所述第一零交叉信号来确定所述诱导信号与所述第一感应信号或所述第二感应信号中的至少一项之间的相位差；以及将所述第二感应正弦信号504与所述第二阈值信号924a,b进行比较以确定第二零交叉确认信号928，所述第二零交叉确认信号用于指示何时使用所述第二零交叉信号来确定所述相位差。

Description

用于提高旋转变压器数字转换器的准确度的方法和装置

相关申请

本专利要求于2016年8月18日提交的题为“METHODS AND APPARATUS TO INCREASERESOLVER-TO-DIGITAL CONVERTER ACCURACY(用于提高旋转变压器数字转换器的准确度的方法和装置)”的美国临时申请序列号62/376,797的权益，并且由此通过引用以其全文结合在此。

技术领域

本公开总体上涉及电机测量，更具体地涉及用于提高旋转变压器数字转换器的准确度的方法和装置。

背景技术

近年来，旋转变压器已被用作电机的角位置传感器。旋转变压器数字转换器(“RDC”，resolver-to-digital converter)处理旋转变压器的模拟输出信号，并将模拟信号转换为数字信号。当模拟信号接近共模(common-mode)时，噪声或其他干扰可能会对信号象限的检测产生负面影响。在一些示例中，信号象限的准确检测提高旋转变压器数字转换器的准确度。

附图说明

图1A是电机轴上的示例性旋转变压器传感器的图解。

图1B是作为图1A的旋转变压器传感器的输入而施加的正弦信号和图1A的旋转变压器传感器的对应的正弦信号输出的图形表示。

图2A是以图1A的旋转变压器传感器的正弦信号输出作为输入的示例性旋转变压器数字转换器的图解。

图2B是图2A的旋转变压器数字转换器的示例性实现方式的图解。

图3是图1A-图1B的正弦信号可以存在的笛卡尔坐标和示例性象限的图解。

图4是与图3的示例性象限相关联的正弦波的图形表示。

图5A是具有示例性激励器信号调节器的示例性旋转变压器数字转换器的图解。

图5B是图5A的旋转变压器数字转换器的示例性实现方式的图解。

图6是图5的示例性激励器信号调节器的框图。

图7A是图6的、用于确定图5的正弦信号的零交叉(zero-cross)的零交叉检测器的示例性实现方式的图解。

图7B是图6的、用于确定图5的正弦信号的相位差的相位差检测器的示例性实现方式的图解。

图8是图7A的示例性零交叉检测器的输入和输出信号的图形表示。

图9是图6的、用于确定图5的正弦信号的零交叉以及确定在确定相位差时是否使用所确定的零交叉的零交叉检测器的示例性实现方式的图解。

图10是图6的、用于基于图9的零交叉检测器的输出来确定相位差的相位差检测器的示例性实现方式的图解。

图11是图9的示例性零交叉检测器的输入和输出信号的图形表示。

图12是图9的示例性零交叉检测器和图10的示例性相位差检测器的输入和输出信号的图形表示。

图13是表示用于实现图9的示例性零交叉检测器的示例性方法的流程。

图14是表示可以被执行以实现图10的示例性相位差检测器的示例性计算机可读指令的流程图。

图15是可以执行图13的方法和/或图14的示例性计算机可读指令以实现图9的示例性零交叉检测器和/或图10的示例性相位差检测器的示例性处理器平台。

附图并不是按比例的。在任何可能的情况下，相同的参考号将贯穿(一个或更多个)附图和附随的书面描述使用来指代相同或相似的部分。

具体实施方式

为了确定电机的在任何给定时刻的相对和绝对角位置，使用旋转变压器传感器。旋转变压器传感器100通常包括转子102和定子104。转子102附接至电机轴106上，并且当电机转动时旋转。定子104包围转子102，并且当转子102转动时保持静止。图1A的示例性旋转变压器传感器100包括机械地安装在转子102上的第一绕组108。第一绕组108由激励器正弦信号110(例如，正弦波)驱动。在一些示例中，集成电路(IC)产生受激的正弦信号110。示例性激励器正弦信号110是根据方程1进行定义的：

sin(ω*t)

式中ω＝激励频率，单位弧度/秒；t＝时间，单位秒

方程1

虽然本公开涉及正弦信号，但是信号可以替代地是其他周期性波形、非周期性波形、和/或其组合。

图1A的示例性旋转变压器传感器100还包括机械地安装在定子104上的第二绕组112和第三绕组114。在图1A所展示的示例中，第二绕组112设置在距第三绕组114的九十度旋转处(例如，绕组的纵向轴线彼此垂直)。当第一绕组108被激励器正弦信号110(例如，诱导正弦信号)驱动时，在第二绕组112中感应到第一输出正弦信号116，并且在第三绕组114中感应到第二输出正弦信号118。在一些示例中，基于绕组112、114的实际位置的九十度旋转，第一输出正弦信号116和第二输出正弦信号118相对于彼此相移90度。例如，假定激励器正弦信号110是正弦波，则第一输出正弦信号116是正弦波，而第二输出正弦信号118是余弦波(例如cos(x)＝sin(90-x))。

当转子102转动时，转子位置角120(例如，θ)相对于第二绕组112和第三绕组114改变，从而根据方程2和方程3改变第二绕组112和第三绕组114的输出正弦信号。由方程1的示例性激励器正弦信号110感应的示例性第一输出正弦信号116在方程2中示出：

sin(θ)*sin(ω*t)

方程2

由方程1的示例性激励器正弦信号110感应的示例性第二输出正弦信号118在方程3中示出：

cos(θ)*sin(ω*t)

方程3

如以上参照图1A所述，第一输出正弦信号116和第二输出正弦信号118都由激励器正弦信号110感应。在图1B所展示的示例中，激励器正弦信号110被定义为sin(ω*t)＝sin(2π*fc*t)。在一些示例中，激励器正弦信号110包括形成激励器信号110的纵轴的直流(DC)偏移(例如，常数)。在一些示例中，由于感应电压是AC(交流)的，所以IC在116和118上施加DC电压，这在本文中被称为共模参考信号122。

在图1B所展示的示例中，共模参考信号122(例如，DC偏移)为零，第一输出正弦信号116被定义为sin(θ)*sin(ω*t)＝sin((2π*P*N*t)/60，而第二输出正弦信号118被定义为cos(θ)*sin(ω*t)＝cos((2π*P*N*t)/60。如本文所使用的，fc是激励频率(例如，fc＝ω/2π赫兹)，P是电机极数，N是每分钟电机的转数(例如，RPM)，并且t是时间(例如，以秒为单位)。

在利用执行旋转/角运动的各种控制系统的旋转变压器的许多应用(诸如例如全电动车辆(EV)或工业机器人应用)中，重要的是确定转子位置角120(例如，θ)。为了确定转子位置角120(例如，θ)，示例性第一输出信号116和/或示例性第二输出信号118被放大，被解调以去除激励器正弦信号，并且被处理以提取角和速度信息。例如，如图2A-图2B所展示的，将第一输出正弦信号116和第二输出正弦信号118作为输入施加到示例性RDC环路200。通过使用假定角(例如，Φ)并重复RDC环路200直至确定转子位置角120(例如，θ)，RDC环路200尝试确定转子位置角120(例如θ)。在一些示例中，假定角(例如，Φ)被任意选择(例如，初始角)。在一些示例中，假定角(例如，Φ)是RDC环路200的先前输出。

在图2A的所展示的示例中，激励器正弦信号110被施加到示例性旋转变压器传感器100，以引起第一输出正弦信号116和第二输出正弦信号118。第一输出正弦信号116由放大器202a放大，而第二输出正弦信号118由放大器202b放大。例如，第一输出正弦信号116(例如，sin(θ)*sin(ω*t))由放大器202a放大K倍。放大器202a的输出是第一放大正弦信号204(例如，K*sin(θ)*sin(ω*t)))。第二输出正弦信号118(例如，cos(θ)*sin(ω*t))由放大器202b放大K倍。放大器202b的输出是第二放大正弦信号206(例如，K*cos(θ)*sin(ω*t))。

放大器202a的输出和放大器202b的输出耦合至信号路径调节器208的输入。示例性信号路径调节器208另外接收第一假定正弦信号210(例如，cos(Φ)))和第二假定正弦信号212(例如，sin(Φ)))作为输入。在图2A的所展示的示例中，第一假定正弦信号210和第二假定正弦信号212由正弦查询表214输出。在一些示例中，正弦查询表214基于预定值(例如，0)和/或基于RDC环路200的先前重复来标识假定角(例如，Φ)，并且确定假定角的正弦和/或余弦。在一些示例中，各种角的正弦和余弦值被存储在正弦查询表214中，而不是基于假定角来计算。示例信号路径调节器208使用任何数量的调节技术来基于第一放大正弦信号204、第二放大正弦信号206、第一假定正弦信号210和第二假定正弦信号212而输出调制信号216(例如K*sin(θ-Φ)*sin(ω*t))。

在图2A的所展示的示例中，调制信号216和激励器正弦信号110是解调器218的输入。解调器218从调制信号216中去除激励器正弦信号110以输出解调信号220(例如，K*sin(θ-Φ))，在本文中也称为误差电压。解调信号220是控制环路222的输入。在一些示例中，控制环路222是具有负反馈的II型控制环路。负反馈环路的目的是将解调信号220(例如，误差电压)连续地驱动而非常接近于零。控制环路222输出输出角224(例如，Φ)。在一些示例中，当解调信号220(例如，误差电压)接近零(例如，)时，控制环路222输出转子位置角120(图1)(例如，)或转子位置角120的相移版(例如，等)。例如，根据三角恒等式，如果则

控制环路222的输出角224是正弦查询表214的输入。在一些示例中，输出角224变成假定角(例如，Φ)用于RDC环路200的后续重复。例如，正弦查询表214输出输出角224的余弦作为第一假定正弦信号210以及输出输出角224的正弦作为第二假定正弦信号212。将第一假定正弦信号210和第二假定正弦信号212输入到信号路径调节器208，由此完成RDC环路200。

在操作中，RDC环路200通过产生输出角224(例如，Φ)来跟踪转子位置角120(例如，θ)，所述输出角224(例如，Φ)被送入正弦查询表214中用于随后与转子位置角120(例如，θ)比较。重复RDC环路200，直到解调信号220或误差电压(例如，K*sin(θ-Φ))接近零。当解调信号220接近零时，RDC环路200被锁定，并且RDC环路200的输出与转子位置角120相关联(例如，θ＝Φ、Φ+π,Φ+2π等)。

图2B展示了作为RDC环路226的图2A的RDC环路200的示例性实现方式。在图2B的所展示的示例中，激励器正弦信号110被施加到示例性旋转变压器传感器100，以引起第一输出正弦信号116和第二输出正弦信号118。第一输出正弦信号116由放大器202a放大，而第二输出正弦信号118由放大器202b放大。例如，第一输出正弦信号116(例如，sin(θ)*sin(ω*t))由放大器202a放大K倍。放大器202a的输出是第一放大正弦信号204(例如，K*sin(θ)*sin(ω*t)))。第二输出正弦信号118(例如，cos(θ)*sin(ω*t))由放大器202b放大K倍。放大器202b的输出是第二放大正弦信号206(例如，K*cos(θ)*sin(ω*t))。图2A的信号路径调节器208的示例性实现方式包括第一乘法器228a和第二乘法器228b。放大器202a的输出耦合至第一乘法器228a的输入，并且放大器202b的输出耦合至第二乘法器228b的输入。

第一乘法器228a另外接收第一假定正弦信号210(例如，cos(Φ)))作为输入，并且第二乘法器228b另外接收第二假定正弦信号212(例如，sin(Φ)))作为输入。结合上述描述，RDC环路226使用假定正弦信号(例如，使用假定角的正弦曲线)结合第一和第二输出正弦信号以确定转子位置角120(例如，θ)。在图2B的所展示的示例中，第一假定正弦信号210(例如，cos(Φ)))是由第一数模转换器230a从第一数字假定正弦信号232转换的模拟信号。第一数模转换器230a使用任何数模转换技术将数字假定正弦信号232转换成第一假定正弦信号210(例如，cos(Φ))。在图2B的所展示的示例中，第二假定正弦信号212(例如，sin(Φ)))是由第二数模转换器230b从第二数字假定正弦信号234转换的模拟信号。第二数模转换器230b使用任何数模转换技术将第二数字假定正弦信号234转换成第二假定正弦信号212(例如，sin(Φ))。

第一数字假定正弦信号232和第二数字假定正弦信号234由正弦查询表214输出。在一些示例中，正弦查询表214基于预定值(例如，0)和/或基于RDC环路226的先前重复来标识假定角(例如，Φ)，并且确定假定角的正弦和/或余弦。在一些示例中，各种角的正弦和余弦值被存储在正弦查询表214中，而不是基于假定角来计算。

在一些示例中，所述假定正弦信号是第一和第二输出正弦信号的互补正弦曲线。例如，当第一输出正弦信号116是sin(θ)*sin(ω*t)时，第一假定正弦信号210是cos(Φ)(例如，余弦是正弦的互补)。类似地，当第二输出正弦信号116是cos(θ)*sin(ω*t)时，第二假定正弦信号210是sin(Φ)(例如，正弦是余弦的互补)。正弦查询表214产生互补的正弦曲线(例如，cos(Φ))，并且是用于第一和第二输出正弦信号的sin(Φ))以确定sin(θ-Φ)。如方程4所示，sin(θ-Φ)是通过从sin(θ)与cos(Φ)的乘积中减去cos(θ)与sin(Φ)的乘积来确定的：

sin(θ-Φ)＝sin(θ)*cos(Φ)-cos(θ)*sin(Φ)

方程4

因此，示例性第一乘法器228a输出放大的正弦信号204(例如，K*sin(θ)*sin(ω*t))与第一假定正弦信号210(例如，cos(Φ)))的乘积以获得K*sin(θ)*cos(Φ)*sin(ω*t)。示例性第二乘法器228b输出放大的第二正弦信号206(例如，K*cos(θ)*sin(ω*t)))与第二假定正弦信号212(例如，sin(Φ))的乘积以获得K*cos(θ)*sin(Φ)*sin(ω*t)。第一和第二乘法器228a、228b的输出耦合至差分比较器236的输入。差分比较器236输出第一乘法器228a的输出(例如，K*sin(θ)*cos(Φ)*sin(ω*t))与第二乘法器228b的输出(例如，K*cos(θ)*sin(Φ)*sin(ω*t))之间的差。基于方程4中的三角恒等式，差分比较器236输出调制信号216(例如，K*sin(θ-Φ)*sin(ω*t))。

在图2B的所展示的示例中，调制信号216和激励器正弦信号110是解调器218的输入。解调器218从调制信号216中去除激励器正弦信号110以输出解调信号220(例如，K*sin(θ-Φ))，在本文中也称为误差电压。解调信号220是控制环路222的输入。在一些示例中，控制环路222是具有负反馈的II型控制环路。负反馈环路的目的是将解调信号220(例如，误差电压)连续地驱动而非常接近于零。控制环路222输出输出角224(例如，Φ)。在一些示例中，当解调信号220(例如，误差电压)接近零(例如，)时，控制环路222输出转子位置角120(图1)(例如，)或转子位置角120的相移版(例如，等)。例如，根据三角恒等式，如果则

控制环路222的输出角224是正弦查询表214的输入。在一些示例中，输出角224变成假定角(例如，Φ)用于RDC环路226的后续重复。例如，正弦查询表214输出输出角224的余弦作为第一数字假定正弦信号232以及输出输出角224的正弦作为第二数字假定正弦信号234。第一数模转换器230a将数字假定正弦信号232转换成第一假定正弦信号210，并且第二数模转换器230b将第二数字假定正弦信号234转换成第二假定正弦信号212。第一假定正弦信号210被输入到第一乘法器228a以便与第一放大正弦信号204相乘，并且第二假定正弦信号212被输入到第二乘法器228b以便与第二放大正弦信号206相乘。

在操作中，RDC环路226通过产生输出角224(例如，Φ)来跟踪转子位置角120(例如，θ)，所述输出角224(例如，Φ)被送入正弦查询表214中用于随后与转子位置角120(例如，θ)比较。重复RDC环路226，直到解调信号220或误差电压(例如，K*sin(θ-Φ))接近零。当解调信号220接近零时，RDC环路200被锁定，并且RDC环路226的输出与转子位置角120相关联(例如，θ＝Φ、Φ+π,Φ+2π等)。

在一些示例中，当激励器正弦信号110行进通过本质上具有高感应性的旋转变压器传感器100绕组时(图1A)(例如，当激励器正弦信号110被施加到第一绕组108并且感应耦合至第二绕组112和第三绕组114时)，产生相位差。例如，激励器正弦信号110行进通过第一绕组108并且感应耦合至第三绕组114所花费的时间导致相位差，如方程5所示：

cos(θ)*sin(ω*t+A)

其中“A”是相位差。例如，相位差通常是正的，这意味着存在相位滞后，但是也可能具有相位超前。

方程5

在一些示例中，将相位差转入由图2A的差分比较器222和/或图2B的信号路径调节器234输出的调制信号216(例如，K*sin(θ-Φ)*sin(ω*t+A)))中。在一些这样的示例中，当输入到示例性解调器226时，调制信号216与激励器正弦信号110(例如，sin(ω*t))异相。然而，如果存在这样的相位差，则难以用激励器正弦信号110对调制信号216进行解调。如本文所公开的，示例性方法和装置确定由差分比较器222输出的调制信号216与激励器正弦信号110之间的相位差(例如，A)，并且基于所确定的相位差来调整示例性激励器正弦信号110。经调整的激励器正弦信号110用于对调制信号216进行解调。

在一些示例中，确定调制信号216与激励器正弦信号110之间的相位差“A”取决于调制信号216的象限。在一些示例中，第一和第二输出正弦信号116、118的符号可以用于在给定时刻标识调制信号216的象限。本文公开的示例性方法和装置确定了正确标识调制信号216与激励器正弦信号110之间的相位差“A”的象限。图3展示了示例性象限I 302、示例性象限II 304、示例性象限III 306和示例性象限IV 308的笛卡尔坐标300。象限I 302与大于0度且小于90度(例如，π/2弧度)的角相关联，象限II 304与大于90度且小于180度(例如，π弧度)的角相关联，象限III 306与大于180度且小于270度(例如，3π/2弧度)的角相关联，并且象限IV 308与大于270度且小于360度(例如，2π)的角相关联。

图4是示例正弦波402的一部分的示例性曲线图400。如图4所展示的，sin(60°)的值(例如sin(π/3)＝0.8666)与sin(120°)的值(例如，sin(2π/3)＝0.8666)相同，但是由sin(60°)和sin(120°)表示的点位于不同的象限(例如，分别为象限I 302和象限II 304)。因此，当sinω*t+A)＝0.8666时，ω*t+A可以等于π/3弧度(例如，60度)或2π/3弧度(例如，120度)。类似地，sin(0°)的值(例如sin(0)＝0)与sin(180°)的值(例如，sin(π)＝0)相同，但是由sin(0°)和sin(180°)表示的点位于不同的象限(例如，分别为象限I 302和象限II 304)。在确定调制信号216与激励器正弦信号110之间的相位差“A”中，知道象限是很重要的。

如上所述，第一和第二输出正弦信号116、118的符号可以用于标识调制信号216在给定时刻的象限。例如，如表1所解释的，在象限I 402中正弦和余弦都为正，在象限II 404中正弦为正而余弦为负，在象限III 406中正弦为负并且余弦为负，并且在象限IV 408中正弦为负而余弦为正。

象限	正弦符号	余弦符号
			I	正	正
II	正	负
			III	负	负
IV	负	正

表1

因此，如果第一输出正弦信号116和第二输出正弦信号118都为正，则调制信号216在象限I 302中，并且在0度与90度(例如，0与π/2弧度)之间。如果第一输出正弦信号116为正而第二输出正弦信号118为负，则调制信号216在象限II 304中，并且在90度与180度(例如，π/2与π弧度)之间。如果第一输出正弦信号116为负并且第二输出正弦信号118为负，则调制信号216在象限III 306中，并且在180度与270度(例如，π与3π/2弧度)之间。如果第一输出正弦信号116为负而第二输出正弦信号118为正，则调制信号216在象限IV 308中，并且在270度与360度(例如，3π/2与2π弧度)之间。

在象限边缘附近(例如，在π/2、π、3π/2、2π处)，正弦波或余弦波接近共模参考信号122。如上所述，共模参考信号122是与接地(例如，0伏)的(DC)电压偏移(例如，常数)。在一些示例中，共模参考信号122是接地，并且正弦和余弦波在象限的边缘附近接近接地(例如，cos(π/2)＝0，sin(π)＝0，cos(3π/2)＝0，sin(2π)＝0)。当正弦波和余弦波接近共模参考信号122时，噪声和其他干扰可以产生信号变化，因为这种噪声或其他干扰的振幅大于正弦波和余弦波的相对振幅。例如，噪声或其他干扰可以导致正弦波和余弦波的振幅在象限边界转变期间在共模参考信号122(例如，0)之上和之下波动。即使在第一输出正弦信号116和第二输出正弦信号118接近共模参考信号122的情况下，本文公开的示例也确定了调制信号216与激励器正弦信号110之间的相位差“A”。一旦确定了正确的相位差，则可以调节激励器正弦信号110并将其用于对调制信号216进行解调。

图5A是确定调制信号与激励器信号之间的相位差“A”的RDC环路500的框图。在图5A所展示的示例中，将激励器正弦信号110作为诱导正弦信号施加到示例性旋转变压器传感器100。如上所述，当激励器正弦信号110行进通过旋转变压器传感器100时，发生相位差。第一相移正弦信号502和第二相移正弦信号504由示例性旋转变压器传感器100输出并输入到RDC环路500中。第一相移正弦信号502由放大器506a放大，而第二相移正弦信号504由放大器506b放大。例如，第一相移正弦信号502(例如，sin(θ)*sin(ω*t+A))由放大器506a放大K倍。放大器506a的输出是第一放大正弦信号508(例如，K*sin(θ)*sin(ω*t+A)))。第二相移正弦信号504(例如，cos(θ)*sin(ω*t)+A)由放大器506b放大K倍。放大器506b的输出是第二放大正弦信号510(例如，K*cos(θ)*sin(ω*t+A)。放大器506a的输出和放大器506b的输出耦合至信号路径调节器512的输入。示例性信号路径调节器512另外接收第一假定正弦信号514(例如，cos(Φ)))和第二假定正弦信号516(例如，sin(Φ)))作为输入。第一假定正弦信号514和第二假定正弦信号516由正弦查询表518输出。示例信号路径调节器512使用任何数量的调节技术来基于第一相移正弦信号502、第二相移正弦信号504、第一假定正弦信号514和第二假定正弦信号516而输出调制信号520(例如K*sin(θ-Φ)*sin(ω*t+A))。

在图5A的示例中，调制信号520是解调器522的输入。与图2A-图2B的解调器218相反，图5A-图5B的解调器522具有经调整的激励器正弦信号524(例如，包括相位差“A”)作为输入，而不是激励器正弦信号110。如上所述，难以用激励器正弦信号110来对相移调制信号进行解调。因此，激励器信号调节器526对激励器正弦信号110(例如，sin(ω*t)))进行调整，以产生经调整的激励器正弦信号524(例如，sin(ω*t+A)))。为了确定激励器正弦信号110与调制信号520之间的相位差“A”，激励器信号调节器526测量激励器正弦信号110与第一和第二相移正弦信号502、504之间的一个或多个相位差。此外，激励器信号调节器526使用第一和第二相移正弦信号502、504的符号结合一个或更多个相位差来确定激励器正弦信号110与调制信号520之间的相位差“A”。

在图5A的所展示的示例中，激励器信号调节器526接收激励器正弦信号110、共模参考信号122、第一相移正弦信号502和第二相移正弦信号504作为输入，并且将经调整的激励器正弦信号524输出到解调器522。解调器522从调制信号520中去除经调整的激励器正弦信号524以输出解调信号528(例如，K*sin(θ-Φ))，在本文中也称为误差电压。解调信号528是控制环路530的输入。与结合图2A的示例性RDC环路200和图2B的RDC环路226所描述的类似，控制环路530输出输出角532(例如，Φ)。

图5B展示了作为RDC环路534的图5A的RDC环路500的示例性实现方式。在图5B展示的示例中，将激励器正弦信号110作为诱导正弦信号施加到示例性旋转变压器传感器100。如上所述，当激励器正弦信号110行进通过旋转变压器传感器100时，发生相位差。第一相移正弦信号502和第二相移正弦信号504由示例性旋转变压器传感器100输出并输入到RDC环路534中。第一相移正弦信号502由放大器506a放大，而第二相移正弦信号504由放大器506b放大。例如，第一相移正弦信号502(例如，sin(θ)*sin(ω*t+A))由放大器506a放大K倍。放大器506a的输出是第一放大正弦信号508(例如，K*sin(θ)*sin(ω*t+A)))。第二相移正弦信号504(例如，cos(θ)*sin(ω*t)+A)由放大器506b放大K倍。放大器506b的输出是第二放大正弦信号510(例如，K*cos(θ)*sin(ω*t+A))。图5A的信号路径调节器512的示例实现方式包括第一乘法器536a和第二乘法器536b。放大器506a的输出耦合至第一乘法器536a的输入，并且放大器506b的输出耦合至第二乘法器536b的输入。

第一乘法器536a另外接收第一假定正弦信号514(例如，cos(Φ)))作为输入，而第二乘法器536b另外接收第二假定正弦信号516(例如，sin(Φ)))作为输入。在图5B的所展示的示例中，第一假定正弦信号514(例如，cos(Φ)))是由第一数模转换器538a从第一数字假定正弦信号540转换的模拟信号。第一数模转换器538a使用任何数模转换技术将数字假定正弦信号540转换成第一假定正弦信号514(例如，cos(Φ))。在一些示例中，第二假定正弦信号516(例如，sin(Φ)))是由第二数模转换器538b从第二数字假定正弦信号542转换的模拟信号。第二数模转换器538b使用任何数模转换技术将第二数字假定正弦信号542转换成第二假定正弦信号516(例如，sin(Φ))。第一数字假定正弦信号540和第二数字假定正弦信号542由正弦查询表518输出。

示例性第一乘法器536a输出放大后的正弦信号508(例如，K*sin(θ)*sin(ω*t+A))与第一假定正弦信号514(例如，cos(Φ)))的乘积以获得K*sin(θ)*cos(Φ)*sin(ω*t+A)。示例性第二乘法器536b输出放大后的第二正弦信号510(例如，K*cos(θ)*sin(ω*t+A)))与第二假定正弦信号516(例如，sin(Φ))的乘积以获得K*cos(θ)*sin(Φ)*sin(ω*t+A)。第一和第二乘法器536a、536b的输出耦合至差分比较器544的输入。差分比较器544输出第一乘法器536a的输出(例如，K*sin(θ)*cos(Φ)*sin(ω*t+A))与第二乘法器536b的输出(例如，K*cos(θ)*sin(Φ)*sin(ω*t+A))之间的差。基于方程4中的三角恒等式，差分比较器544输出调制信号520(例如，K*sin(θ-Φ)*sin(ω*t+A))。

在图5B的所展示的示例中，调制信号520是解调器522的输入。与图2的解调器226相反，图5的解调器522具有经调整的激励器正弦信号524(例如，包括相位差“A”)作为输入，而不是激励器正弦信号110。如上所述，难以用激励器正弦信号110来对相移调制信号进行解调。因此，激励器信号调节器526对激励器正弦信号110(例如，sin(ω*t)))进行调整，以产生经调整的激励器正弦信号524(例如，sin(ω*t+A)))。为了确定激励器正弦信号110与调制信号520之间的相位差“A”，激励器信号调节器526测量激励器正弦信号110与第一和第二相移正弦信号502、504之间的一个或更多个相位差。此外，激励器信号调节器526使用第一和第二相移正弦信号502、504的符号结合一个或更多个相位差来确定激励器正弦信号110与调制信号520之间的相位差“A”。

在图5B的所展示的示例中，激励器信号调节器526接收激励器正弦信号110、共模参考信号122、第一相移正弦信号502和第二相移正弦信号504作为输入，并且将经调整的激励器正弦信号524输出到解调器522。解调器522从调制信号520中去除经调整的激励器正弦信号524以输出解调信号528(例如，K*sin(θ-Φ))。解调信号528是控制环路530的输入。与结合图2A的示例性RDC环路200、示例性RDC环路226和/或示例性RDC环路500的描述类似，控制环路530输出输出角532(例如，Φ)。

在图5A的示例性RDC环路500和/或图5B的示例性RDC环路542与图2A的示例性RDC环路200和/或图2B的示例性RDC环路234之间存在相似性。为了简洁起见，这里不再重复描述类似的结构。相反，感兴趣的读者参考图2A-图2B的上述讨论，以获得对结构的全面和有效的讨论。

图6是图5A-图5B的激励器信号调节器526的示例性实现方式的图解。图6的激励器信号调节器526包括零交叉检测器600、相位差检测器602以及激励器调整器604。在一些示例中，使用硬件来实现图6的激励器信号调节器526。例如，零交叉检测器600、示例性相位差检测器602和/或示例性激励器调整器可以包括一个或更多个比较器、多路复用器或其他逻辑电路。在一些示例中，使用由计算设备(诸如例如图15的处理器平台1500)执行的计算机可读指令来实现图6的激励器信号调节器526。

示例性零交叉检测器600接收激励器正弦信号110、共模参考信号122、第一相移正弦信号502和第二相移正弦信号504作为输入并输出一个或更多个零交叉信号，如结合图7和/或图9进一步描述的。基于零交叉信号，示例性相位差检测器602确定激励器正弦信号110与第一和第二相移正弦信号502、504之间的一个或更多个相位差，并且输出调制信号520与激励器正弦信号110之间的相位差。示例性激励器调整器604接收激励器正弦信号110、调制信号520与激励器正弦信号110之间的相位差“A”、第一相移正弦信号502和第二相移正弦信号504作为输入。示例性激励器调整器604基于使用第一相移正弦信号502(例如，基于表1)和第二相移正弦信号504的零交叉检测器600的符号来确定调制信号520与激励器正弦信号110之间的相位差“A”的象限。示例性激励器调整器604基于(1)调制信号520与激励器正弦信号110之间的相位差“A”和(2)相位差的象限来调整馈送到解调器522的激励器正弦信号110以输出经调整的激励器正弦信号524。

图7A是示例性零交叉检测器700的图解。在一些示例中，零交叉检测器700是零交叉检测器600(图6)的示例性实现方式。如本文所公开的，零交叉是正弦信号与纵轴(例如，共模参考信号122)交叉的点。示例性零交叉检测器700确定示例性激励器正弦信号110、第一相移正弦信号502、和示例性第二相移正弦信号504中的零交叉以便确定示例性激励器正弦信号110与示例性第一相移正弦信号502之间的相位差以及示例性激励器正弦信号110与示例性第二相移正弦信号504之间的相位差。示例性零交叉检测器700对示例性激励器正弦信号110、共模参考信号122、示例性第一相移正弦信号502和示例性第二相移正弦信号504进行操作；所有这些作为输入被接收。在一些示例中，共模参考信号122为零。在一些示例中，共模参考信号122是不同的恒定DC偏移电压。图7A的示例性零交叉检测器700包括示例性第一放大器702a、示例性第二放大器702b、示例性第一比较器704、示例性第二比较器706以及示例性第三比较器708。

示例性第一比较器704确定示例性激励器正弦信号110的零交叉。第一比较器704对作为输入接收到的示例性激励器正弦信号110和共模参考信号122进行比较，并且输出参考零交叉信号710。在一些示例中，第一比较器704可以不包括在图7的示例性零交叉检测器700中。在这样的示例中，参考零交叉信号710可以由产生示例性正弦信号110的IC来确定。

在一些示例中，当示例性激励器正弦信号110超过共模参考信号122时，激励器零交叉信号710是高值(例如，数字一或“真”)，而当示例性激励器正弦信号110没有超过共模参考信号122时，激励器零交叉信号710是低值(例如，数字零或“假”)。在一些示例中，当示例性激励器正弦信号110超过共模参考信号122时，激励器零交叉信号710是低值(例如，数字零或“假”)，而当示例性激励器正弦信号110没有超过共模参考信号122时，激励器零交叉信号710是高值(例如，数字一或“真”)。当激励器零交叉信号710从表示激励器信号110高于共模参考信号122的值转换到表示激励器信号110低于共模参考信号122的值时，或当激励器零交叉信号710从表示激励器信号110低于共模参考信号122的值转换到表示激励器信号110高于共模参考信号122的值时，示例性第一比较器704标识示例性激励器正弦信号110中的零交叉。

示例性第一放大器702a放大第一相移正弦信号502，而示例性第二放大器702b放大第二相移正弦信号504。例如，第一相移正弦信号502(例如，sin(θ)*sin(ω*t+A))被输入到第一放大器702a中，第一放大器702a输出放大后的第一输出正弦信号712(例如，K*sin(θ)*sin(ω*t+A))。示例性第二相移正弦信号504(例如，cos(θ)*sin(ω*t+A))被输入到第二放大器702b中，第二放大器702b输出放大后的第二输出正弦信号714(例如，K*cos(θ)*sin(ω*t+A))。在一些示例中，经由一个或更多个运算放大器(例如，运算放大器)来实现第一放大器702a和第二放大器702b。

示例性第二比较器706确定示例性放大后的第一输出正弦信号712的零交叉。第二比较器706对作为输入接收到的示例性放大后的第一输出正弦信号712和共模参考信号122进行比较，并且输出第一输出正弦零交叉信号716。在一些示例中，当示例性放大后的第一输出正弦信号712超过共模参考信号122时，第一输出正弦零交叉信号716是高值(例如，数字一或“真”)，而当示例性放大的第一输出正弦信号712没有超过共模参考信号122时，第一输出正弦零交叉信号716是低值(例如，数字零或“假”)。在一些示例中，当示例性放大后的第一输出正弦信号712超过共模参考信号122时，第一输出正弦零交叉信号716是低值(例如，数字零或“假”)，而当示例性放大后的第一输出正弦信号712没有超过共模参考信号122时，第一输出正弦零交叉信号716是高值(例如，数字一或“真”)。

当第一输出正弦零交叉信号716从表示示例性放大后的第一输出正弦信号712高于共模参考信号122的值转变成表示示例性放大后的第一输出正弦信号712低于共模参考信号122的值时，或当第一输出正弦零交叉信号716从表示示例性放大后的第一输出正弦信号712低于共模参考信号122的值转变成表示示例性放大后的第一输出正弦信号712高于共模参考信号122的值时，示例性第二比较器706标识示例性放大后的第一输出正弦信号712中的零交叉。

示例性第三比较器708确定示例性放大后的第二输出正弦信号714的零交叉。第三比较器708对作为输入接收到的示例性放大后的第二输出正弦信号714和共模参考信号122进行比较，并且输出第二输出正弦零交叉信号718。在一些示例中，当示例性放大后的第二输出正弦信号714超过共模参考信号122时，第二输出正弦零交叉信号718是高值，而当示例性放大后的第二输出正弦信号714没有超过共模参考信号122时，第二输出正弦零交叉信号718是低值。在一些示例中，当示例性放大后的第二输出正弦信号714超过共模参考信号122时，第二输出正弦零交叉信号718是低值，而当示例性放大后的第二输出正弦信号714没有超过共模参考信号122时，第二输出正弦零交叉信号718是高值。

当第二输出正弦零交叉信号718从表示示例性放大后的第二输出正弦信号714高于共模参考信号122的值转变成表示示例性放大后的第二输出正弦信号714低于共模参考信号122的值时，或当第二输出正弦零交叉信号718从表示示例性放大后的第二输出正弦信号714低于共模参考信号122的值转变成表示示例性放大后的第二输出正弦信号714高于共模参考信号122的值时，示例性第三比较器708标识示例性放大后的第二输出正弦信号714中的零交叉。

在一些示例中，激励器零交叉信号710、第一输出正弦零交叉信号716和第二输出正弦零交叉信号718是示例性相位差检测器720的输入，如结合图7B进一步描述的。图7B的示例性相位差检测器720包括示例性第一正弦相位差测量器722、示例性第二正弦相位差测量器724以及示例性相位差选择器726。在一些示例中，示例性第一正弦相位差测量器722测量由激励器零交叉信号710标识的第一零交叉与由第一输出正弦零交叉信号716所标识的第二零交叉之间经过的第一时间。在一些示例中，第二正弦相位差测量器724测量由激励器零交叉信号710标识的第一零交叉与由第二输出正弦零交叉信号718所标识的第三零交叉之间经过的第二时间。

第一和第二经过时间分别对应于(1)示例性激励器正弦信号110与相应的示例性放大后的第一输出正弦信号712之间的相位差以及(2)示例性激励器正弦信号110与示例性放大后的第二输出正弦信号714之间的相位差。在一些示例中，示例性相位差选择器726确定两个相位差中的较低者(例如，min(第一经过时间，第二经过时间))是调制信号520(例如，由图5A的信号路径调节器512输出或由图5B的差分比较器544输出)与激励器正弦信号110之间的相位差“A”。在一些示例中，示例性相位差选择器726确定两个相位差中的较高者(例如，max(第一经过时间，第二经过时间))是差分比较器512输出的调制信号520与激励器正弦信号110之间的相位差“A”。

当示例性放大后的第一输出正弦信号712和示例性放大后的第二输出正弦信号714相对大于共模参考信号122时，图7A的示例性零交叉检测器700和图7B的示例性相位差检测器720提供准确的零交叉和准确的相位差。然而，当示例性放大后的第一输出正弦信号712和/或示例性放大后的第二输出正弦信号714相对靠近共模参考信号122时，温度变化、系统性偏移、偏移漂移、噪声等其他干扰因素可能导致第二比较器706和/或第三比较器708的输出输出误报(false positive)零交叉，如图8进一步所示。

图8是第一相移正弦信号502、第二相移正弦信号504、激励器正弦信号110、第一输出正弦零交叉信号716(例如，第二比较器706的输出)、第二输出正弦零交叉信号718和激励器零交叉信号710(例如，示例性零交叉检测器700的输入和输出)的示例图形表示800。如图8所展示的，第一相移正弦信号502在第一时间802接近共模参考信号122(例如，零)。当第一相移正弦信号502接近共模参考信号122时，示例性比较器706(图7)确定误报零交叉。当存在噪声和其他干扰时，误报或漏报(false negative)零交叉的概率较高。例如，如果第一相移正弦信号502的振幅为-0.01且共模参考信号122的振幅为0.00，则噪声或其他干扰可能导致第一相移正弦信号502的振幅变为0.01(例如，变化0.02)，这样将会导致第二比较器706指示零交叉。

在图8所展示的情况下，在第一时间802处，第一相移正弦信号502的振幅非常接近共模参考信号122的信号电平，并且第二比较器706在时间806处做出错误的决策。围绕共模参考信号122的这种信号变化导致第二比较器706错误地标识零交叉。这样当在此周期在系统中存在噪声和其他干扰时进一步加重了多重零交叉。例如，当第一相移正弦信号502的振幅最初低于共模参考信号122时，第二比较器706在第二时间804处输出低值(例如，0)。然而，在第三时间806处，第二比较器706输出高值(例如，1)，表示第一相移正弦信号502的振幅高于共模参考信号122。然后，在第四时间808处，第二比较器706再次输出低值(例如，0)，表示第一相移正弦信号502的振幅低于共模参考信号122。第二比较器706错误地指示在第三时间806处发生零交叉。

基于在第三时间806时的错误零交叉，示例性激励器正弦信号110与示例性第一相移正弦信号502之间的计算出的相位差810(例如，基于错误的零交叉的相位差728)相对较小(例如1)。相比之下，当第一相移正弦信号502远大于或远小于共模参考信号122时，计算出的相位差812(例如，基于正确的零交叉的相位差728)相对较大(例如，223)。由于示例性激励器正弦信号110与示例性第一相移正弦信号502之间的相位差810是基于错误的零交叉，所以不应该用于确定调制信号520与激励器正弦信号110之间的相位差“A”。

本文公开的示例性方法和装置避免了由于共模参考信号122周围的信号变化而标识错误的零交叉，使得调制信号520与激励器正弦信号110之间的相位差“A”更准确。图9展示了根据本公开的教导构造的图6的零交叉检测器600的示例性实现方式。示例性零交叉检测器600确定示例性激励器正弦信号110中的零交叉、示例性第一相移正弦信号502和示例性第二相移正弦信号504以便确定示例性激励器正弦信号110与示例性第一相移正弦信号502之间的相位差、以及示例性激励器正弦信号110与示例性第二相移正弦信号504之间的相位差，即使在存在共模参考信号122周围的信号变化的情况下。如图9所展示的，示例性零交叉检测器600接收示例性激励器正弦信号110、共模参考信号122、示例性第一相移正弦信号502和示例性第二相移正弦信号504作为输入。在一些示例中，共模参考信号122为零或恒定的DC偏移电压。示例性零交叉检测器600包括示例性第一放大器902a、示例性第二放大器902b、示例性第一比较器904、示例性第二比较器906、示例性第三比较器908、示例性第一窗口比较器910和示例性第二窗口比较器912。

类似于图7A的零交叉检测器700，示例性第一比较器904确定示例性激励器正弦信号110的零交叉。第一比较器904对作为输入接收到的示例性激励器正弦信号110和共模参考信号122进行比较，并且输出参考零交叉信号914。可以存在或不存在比较器904。因为在IC内产生sin(ωt)，所以其输出914可以间接推断而不使用904。当激励器正弦信号616(在图9中未示出616)从表示激励器信号110高于共模参考信号122的值转换到表示激励器信号110低于共模参考信号122的值时，或当激励器零交叉信号616从表示激励器信号110低于共模参考信号122的值转换到表示激励器信号110高于共模参考信号122的值时，示例性第一比较器904标识示例性激励器正弦信号110中的零交叉。

示例性第一放大器902a放大第一相移正弦信号502，而示例性第二放大器902b放大第二相移正弦信号504。例如，第一相移正弦信号502(例如，sin(θ)*sin(ω*t+A))被输入到第一放大器902a中，第一放大器902a输出放大后的第一输出正弦信号916(例如，K*sin(θ)*sin(ω*t+A))。示例性第二相移正弦信号504(例如，cos(θ)*sin(ω*t+A))被输入到第二放大器902b中，第二放大器902b输出放大的第二输出正弦信号918(例如，K*cos(θ)*sin(ω*t+A))。在一些示例中，经由一个或更多个运算放大器(例如，运算放大器)来实现第一放大器902a和第二放大器902b。

图9的示例性第二比较器906确定示例性放大后的第一输出正弦信号916的零交叉。第二比较器906对作为输入接收到的示例性放大后的第一输出正弦信号916和共模参考信号122进行比较，并且输出第一输出正弦零交叉信号920。在一些示例中，当示例性放大后的第一输出正弦信号916超过共模参考信号122时，第一输出正弦零交叉信号920是高值(例如，数字一或“真”)，而当示例性放大的第一输出正弦信号916没有超过共模参考信号122时，第一输出正弦零交叉信号920是低值(例如，数字零或“假”)。在一些示例中，当示例性放大后的第一输出正弦信号916超过共模参考信号122时，第一输出正弦零交叉信号920是低值(例如，数字零或“假”)，而当示例性放大后的第一输出正弦信号916没有超过共模参考信号122时，第一输出正弦零交叉信号920是高值(例如，数字一或“真”)。

当第一输出正弦零交叉信号920从表示示例性放大后的第一输出正弦信号916高于共模参考信号122的值转变成表示示例性放大后的第一输出正弦信号916低于共模参考信号122的值时，或当第一输出正弦零交叉信号920从表示示例性放大后的第一输出正弦信号916低于共模参考信号122的值转变成表示示例性放大后的第一输出正弦信号916高于共模参考信号122的值时，示例性第二比较器906标识示例性放大后的第一输出正弦信号916中的零交叉。

图9的示例性第三比较器908确定示例性放大后的第二输出正弦信号918的零交叉。第三比较器908对作为输入接收到的示例性放大后的第二输出正弦信号918和共模参考信号122进行比较，并且输出第二输出正弦零交叉信号922。在一些示例中，当示例性放大后的第二输出正弦信号918超过共模参考信号122时，第二输出正弦零交叉信号922是高值，并且当示例性放大后的第二输出正弦信号918没有超过共模参考信号122时，第二输出正弦零交叉信号922是低值。在一些示例中，当示例性放大后的第二输出正弦信号918超过共模参考信号122时，第二输出正弦零交叉信号922是低值，而当示例性放大后的第二输出正弦信号918没有超过共模参考信号122时，第二输出正弦零交叉信号922是高值。

当第二输出正弦零交叉信号922从表示示例性放大后的第二输出正弦信号918高于共模参考信号122的值转变成表示示例性放大后的第二输出正弦信号918低于共模参考信号122的值时，或当第二输出正弦零交叉信号922从表示示例性放大后的第二输出正弦信号918低于共模参考信号122的值转变成表示示例性放大后的第二输出正弦信号918高于共模参考信号122的值时，示例性第三比较器908标识示例性放大后的第二输出正弦信号918中的零交叉。

图9的示例性第一窗口比较器910将示例性放大后的第一输出正弦信号916与第一阈值924a和第二阈值924b进行比较，并输出与比较结果相对应的第一输出正弦确认信号926。第一阈值924a和第二阈值924b可以是可配置的(例如，可编程的)。在一些示例中，第一阈值924a是共模参考信号122加上百分之二十，并且第二阈值924是共模参考信号122减去百分之二十(例如，±1.2*共模，±0.2，如果共模为零)。

将示例性放大后的第一输出正弦信号916与第一阈值924a和第二阈值924b进行比较有助于确定示例性放大后的第一输出正弦信号916何时将接近共模(例如，在可能发生错误的零交叉指示的情况下)。例如，当示例性放大后的第一输出正弦信号916的振幅在第一阈值924a与第二阈值924b之间持续阈值时间量时，第一窗口比较器910输出低值(例如，0)。在一些示例中，阈值时间量对应于示例性放大后的第一输出正弦信号916的周期(例如，一个波循环的持续时间)。在一些示例中，当示例性放大后的第一输出正弦信号916接近共模参考信号122时，示例性放大后的第一输出正弦信号916的振幅在第一阈值924a与第二阈值924b之间持续阈值时间量。在这种示例中，当示例性放大后的第一输出正弦信号916接近共模参考信号时，第一输出正弦确认信号926用低值(例如，0)进行标识。如结合图10进一步讨论的，当第一输出正弦确认信号926低(例如，0)时，本文所述的示例性方法和装置忽略第二输出正弦零交叉信号920。

图9的示例性第二窗口比较器912将示例性放大后的第二输出正弦信号918与第一阈值924a和第二阈值924b进行比较，并输出与比较结果相对应的第二输出正弦确认信号928。将示例性放大后的第二输出正弦信号918与第一阈值924a和第二阈值924b进行比较有助于确定示例性放大后的第二输出正弦信号918何时将接近共模参考信号122。例如，当示例性放大后的第二输出正弦信号918的振幅在第一阈值924a与第二阈值924b之间持续阈值时间量时，第二窗口比较器912输出低值(例如，0)。在一些示例中，当示例性放大后的第二输出正弦信号918接近共模参考信号122时，示例性放大后的第二输出正弦信号918的振幅在第一阈值924a与第二阈值924b之间持续阈值时间量。在这样的示例中，当示例性放大后的第二输出正弦信号918接近共模参考信号122时，第二输出正弦确认信号928用低值(例如，0)进行标识。如结合图10进一步讨论的，当第一输出正弦确认信号926为低(例如，0)时忽略第一输出正弦零交叉信号920，而当第二输出正弦确认信号928为低(例如，0)时忽略第二输出正弦零交叉信号922。

图10是展示了图6的相位差检测器602的示例性实现方式的框图。示例性相位差检测器602包括示例性第一正弦相位差测量器1000、示例性第二正弦相位差测量器1002以及示例性相位误差选择器1004。在图10的所展示的示例中，第一正弦相位差测量器1000的输出和第二正弦相位差测量器1002的输出耦合至相位误差选择器1004的输入。

示例性第一正弦相位差测量器1000接收示例性激励器零交叉信号914和示例性第一输出正弦零交叉信号920作为输入。示例性第一正弦相位差测量器1000确定当示例激励器零交叉信号914从第一值转变到第二值(例如，从高到低或从低到高)时与当示例性第一输出正弦零交叉信号920从第一值转变到第二值(例如，零交叉)时之间的第一时间差。例如，第一正弦相位差测量器1000确定示例性激励器零交叉信号914从第一值转变到第二值时的第一时间，确定第一输出正弦零交叉信号920从第一值转变到第二值时的第二时间，并且从第二时间中减去第一时间。在一些示例中，第一时间是诸如例如零的参考时间，并且第二时间等于第一时间差。示例性第一正弦相位差测量器1000基于第一时间差来确定第一相移正弦信号502与激励器参考信号110之间的相位差“A”。例如，方程6展示了基于时间差确定相位差的示例性方程：

式中ω＝角频率 单位弧度/秒

Δt＝时间差 单位秒

方程6

图10的示例性第二正弦相位差测量器1002接收示例性激励器零交叉信号914作为输入和示例性第二输出正弦零交叉信号922作为输入。示例性第二正弦相位差测量器1002确定当示例性激励器零交叉信号914从第一值转变到第二值(例如，零交叉)时与当示例性第二输出正弦零交叉信号922从第一值转变到第二值(例如，零交叉)时之间的第二时间差。示例性第二正弦相位差测量器1002基于第二时间差来确定第二相移正弦信号504与激励器参考信号110之间的相位差“A”。

示例性相位误差选择器1004接收第一正弦相位差测量器1000的输出、第二正弦相位差测量器1002的输出、示例性第一输出正弦确认信号926和示例性第二输出正弦确认信号928作为输入。示例性相位误差选择器1004基于示例性第一输出正弦确认信号926和示例性第二输出正弦确认信号928来选择第一正弦相位差测量器1000的输出和/或第二正弦相位差测量器1002的输出。在一些示例中，相位误差选择器1004是多路复用器。

例如，当示例性第一输出正弦确认信号926为高而示例性第二输出正弦确认信号928为低时，示例性相位误差选择器1004选择第一正弦相位差测量器1000的输出作为相位差1006。在一些示例中，相位差1006表示调制信号520与激励器正弦信号110之间的相位差“A”。在这种示例中，相位误差选择器1004忽略第二正弦相位差测量器1002的输出。

当示例性第一输出正弦确认信号926为低而示例性第二输出正弦确认信号928为高时，示例性相位误差选择器1004选择第二正弦相位差测量器1002的输出作为相位差1006，并且忽略第一正弦相位差测量器1000的输出。

在一些示例中，当示例性第一输出正弦确认信号926为高并且示例性第二输出正弦确认信号928为高时，示例性相位误差选择器1004选择第一正弦相位差测量器1000的输出或第二正弦相位差测量器1002的输出中的最低的一项作为相位差1006。在一些示例中，当示例性第一输出正弦确认信号926为高并且示例性第二输出正弦确认信号928为高时，示例性相位误差选择器1004选择第一正弦相位差测量器1000的输出或第二正弦相位差测量器1002的输出中的最高的一项作为相位差1006。本文公开的示例性方法和装置被设计成使得示例性第一输出正弦确认信号926和示例性第二输出正弦确认信号928不同时均为零。然而，在这种情况下，可能产生错误信号以表示错误状态。

图11是第一相移正弦信号502、第二相移正弦信号504、激励器正弦信号110、第一输出正弦零交叉信号920(例如，第二比较器906的输出)、第二输出正弦零交叉信号922、激励器零交叉信号914、第一输出正弦确认信号926(例如，第一窗口比较器910的输出)、第二输出正弦确认信号928(例如，第二窗口比较器912的输出)、和/或更普遍地示例性零交叉检测器600的输入和输出的示例图形表示1100。

如图11所展示的，在第一位置1102处，示例性第一输出正弦确认信号926是低值(例如，0)。在一些示例中，当第一输出正弦确认信号926为低值时，相位差检测器602忽略第一正弦相位差测量器1000的输出。在第二位置1104处，示例性第二输出正弦确认信号928是低值(例如，0)。在一些示例中，当第二输出正弦确认信号928时，相位差检测器602忽略第二正弦相位差测量器1002的输出。在图11的所展示的示例中，第一位置1102对应于第一相移正弦信号502接近共模参考信号122的时间，并且第二位置1104对应于第二相移正弦信号504接近共模参考信号122的时间。因此，相位差检测器602忽略与接近共模参考信号122的第一相移正弦信号502或第二相移正弦信号504相关联的任何误差。

图12是第一相移正弦信号502、第二相移正弦信号504、激励器正弦信号110、第二输出正弦零交叉信号920、第一输出正弦零交叉信号922、激励器零交叉信号914、第一输出正弦确认信号928和第二输出正弦确认信号926的示例图形表示1200。在图12的所展示的示例中，第二相移正弦信号504在第一时间1202接近共模参考信号122。当第二相移正弦信号504接近共模参考信号122时，第二输出正弦确认信号926在位置1204处为低值(例如，0)，并且第二输出正弦零交叉信号920在位置1206错误地标识零交叉。如本文所公开的，零交叉的这种错误标识将导致错误计算的相位差。然而，如图12所展示的，计算正确的相位差1208，因为第一正弦相位差测量器1000的输出被示例性相位误差选择器1004忽略(图10)。因此，相位差1208被用作调制信号520与激励器正弦信号110之间的相位差“A”。

虽然在图9中展示了实现示例性零交叉检测器600的示例性方式并且在图10中示出了实现示例性相位差检测器602的示例性方式，但是图9-图10中所展示的元件、过程和/或设备中的一项或更多项可以以任何其他方式组合、分割、重新排列、省略、消除和/或实现。进一步地，示例性第一放大器902a、示例性第二放大器902b、示例性第一比较器904、示例性第二比较器906、示例性第三比较器908、示例性第一窗口比较器910、示例性第二窗口比较器912、图9的示例性零交叉检测器600、示例性第一正弦相位差测量器1000、示例性第二正弦相位差测量器1002、示例相位误差选择器1004、和/或图9的示例性相位差检测器602可以由硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合来实现。因此，例如，示例性第一放大器902a、示例性第二放大器902b、示例性第一比较器904、示例性第二比较器906、示例性第三比较器908、示例性第一窗口比较器910、示例性第二窗口比较器912、图9的示例性零交叉检测器600、示例性第一正弦相位差测量器1000、示例性第二正弦相位差测量器1002、示例相位误差选择器1004和/或图9的示例性相位差检测器602可以由一个或更多个模拟或数字电路、逻辑电路、可编程处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)和/或现场可编程逻辑器件(FPLD)来实现。当阅读用于涵盖纯粹的软件和/或固件实现方式的本专利的任何装置或系统权利要求时，示例性第一放大器902a、示例性第二放大器902b、示例性第一比较器904、示例性第二比较器906、示例性第三比较器908、示例性第一窗口比较器910、示例性第二窗口比较器912、图9的示例性零交叉检测器600、示例性第一正弦相位差测量器1000、示例性第二正弦相位差测量器1002、示例性相位误差选择器1004、和/或图9的示例相位差检测器602中的至少一项在此被明确定义为包括有形计算机可读存储设备或存储软件和/或固件的存储盘，诸如存储器、数字通用盘(DVD)、光盘(CD)、蓝光碟等。更进一步地，图9的示例性零交叉检测器600和/或图10的示例性相位差检测器602可以包括一个或更多个元件、过程和/或器件，除了或代替图9-图10中展示的元件、过程和/或器件以外，和/或可以包括所展示的元件、过程和器件中的任何或全部中的多于一者。

代表用于实现图9的示例性零交叉检测器600的方法的处理流程在图13中示出。代表用于实现图10的示例性相位差检测器602的示例性机器可读指令的流程图在图14中示出。在本示例中，机器可读指令包括用于由处理器(诸如在以下结合图15讨论的示例处理器平台1500中示出的处理器1512)执行的程序。程序可以体现在被存储在有形计算机可读存储介质(如CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、数字通用光盘(DVD)、蓝光碟或与处理器1512相关联的存储器)上的软件，但是整个程序和/或其部分可以可替代地由设备而不是处理器1512来执行和/或体现在固件或专用硬件中。进一步地，尽管参照图13-图14所示的流程图描述了示例性方法，但是可以可替代地使用用于实现图9的示例性零交叉检测器600和图10的示例性相位差检测器602的许多其他方法。例如，可以改变框的执行顺序和/或可以改变、消除或组合所描述的框中的一些框。

如以上所提及的，可以使用存储在有形计算机可读存储介质如(信息被存储在其中持续任何时长(例如，长期、永久地、短暂片刻、暂时地缓冲、和/或高速缓存信息)的)硬盘驱动器、闪存存储器、只读存储器(ROM)、光盘(CD)、数字多功能盘(DVD)、缓存、随机存取存储器(RAM)和/或任何其他存储设备或存储盘)上的经编码的指令(例如计算机和/或机器可读指令)来实现图14的示例性过程。如在此所使用的，术语有形计算机可读存储介质被明确定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘并且排除传播的信号和传输介质。如在此所使用的，术语“有形计算机可读存储介质”和“有形机器可读存储介质”可互换使用。此外或可替代地，可以使用存储在非瞬态计算机和/或机器可读介质诸如(信息可被存储在其中持续任何时长(例如，长期、永久地、短暂片刻、暂时地缓冲、和/或高速缓存信息)的)硬盘驱动器、闪存、只读存储器、光盘、数字通用盘、高速缓存、随机存取存储器和/或任何其他存储设备或存储盘)上的编码指令(例如，计算机和/或机器可读指令)实现图14的示例性过程。如在此所使用的，术语“非瞬态计算机可读介质”被明确定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储光盘并且排除传播的信号和传输介质。如在此所使用的，当短语“至少”被用作权利要求前序部分中的过渡术语时，其与术语“包括(comprising)”是开放式的相同方式是开放式的。包括(comprising)以及“包括(comprise)”的所有其他变型明确定义为是开放式术语。包含(including)以及“包含(include)”的所有其他变型也被定义为开放式术语。相比之下，术语组成(consisting)和/或组成(consist)的其他形式被定义为封闭式术语。

图13的处理流程1300在框1302处开始。在框1302处，示例性第一放大器902a(图9)放大第一相移正弦信号502，而示例性第二放大器902b放大第二相移正弦信号504。在框1304处，示例性第一比较器904(图9)将示例性激励器正弦信号110与示例性共模参考信号122进行比较，以确定示例性激励器正弦信号110中的零交叉。在框1306处，示例性第二比较器906(图9)将示例性放大后的第一输出正弦信号916与示例性共模参考信号122进行比较，以确定示例性放大后的第一输出正弦信号916中的零交叉。在框1308处，示例性第三比较器908(图9)将示例性放大后的第二输出正弦信号918与示例共模参考信号122进行比较，以确定示例性放大后的第二输出正弦信号918中的零交叉。

在方框1310处，示例性第一窗口比较器910(图9)将示例性放大后的第一输出正弦信号916与第一阈值924a和第二阈值924b进行比较，以确定示例性放大后的第一输出正弦信号916位于第一阈值924a与第二阈值924b之间的窗口。在框1312处，示例性第二窗口比较器912(图9)将示例性放大后的第二输出正弦信号918与第一阈值924a和第二阈值924b进行比较，以确定示例性放大后的第二输出正弦信号918位于第一阈值924a与第二阈值924b之间的窗口。此后，示例处理流程1300停止。

在图14中展示了用于实现图10的示例性相位差检测器602的示例性过程1400。示例性过程在框1402处开始。在框1402处，示例性第一正弦相位差测量器1000(图10)基于第一输出正弦零交叉信号920和激励器零交叉信号914来确定示例性第一相移正弦信号502与示例性激励器正弦信号110之间的第一相位差。在框1404处，示例性第二正弦相位差测量器1002(图10)基于第二输出正弦零交叉信号922和激励器零交叉信号914来确定示例性第二相移正弦信号504与示例性激励器正弦信号110之间的第二相位差。

在框1406处，示例性相位误差选择器1004(图10)基于926来确定示例性放大后的第一输出正弦信号916是否在第一阈值924a与第二阈值924b之间。如果示例性放大后的第一输出正弦信号916不在第一阈值924a与第二阈值924b之间(框1406：否)，则可以利用示例性放大后的第一输出正弦信号916来确定调制信号520与激励器正弦信号110之间的相位差“A”并控制进行到框1408。

在框1408处，示例性相位误差选择器1004(图10)基于第二输出正弦确认信号928来确定示例性放大后的第二输出正弦信号918是否在第一阈值924a与第二阈值924b之间。如果示例性放大后的第二输出正弦信号918在第一阈值924a与第二阈值924b之间(框1408：是)，则示例性放大后的第二输出正弦信号918正在接近共模参考信号122，并且不被用于确定调制信号520与激励器正弦信号110之间的相位差“A”，并且控制行进到框1410。在框1410处，示例性相位误差选择器906选择第一相位差(例如，在框1402处确定的)作为调制信号520与激励器正弦信号110之间的相位差“A”。此后，示例性程序1400停止。

如果示例性放大后的第一输出正弦信号916在第一阈值924a与第二阈值924b之间(框1406：是)，则示例性放大后的第一输出正弦信号916正在接近共模参考信号122，并且不被用于确定调制信号520与激励器正弦信号110之间的相位差“A”，并且控制进行到框1412。在框1412处，示例性相位误差选择器1004选择第二相位差(例如，在框1404处确定的)作为调制信号520与激励器正弦信号110之间的相位差“A”。此后，示例性程序1400停止。

如果示例性放大后的第二输出正弦信号918不在第一阈值924a与第二阈值924b之间(框1408：否)，则可以利用示例性放大后的第二输出正弦信号918来确定调制信号520与激励器正弦信号110之间的相位差“A”并控制进行到框1414。在框1414处，示例性相位误差选择器1004选择第一相位差(例如，在框1402处确定的)或第二相位差(例如，在框1404处确定的)中的最低的一项作为调制信号520与激励器正弦信号110之间的相位差“A”。此后，示例性程序1400停止。

图15是能够执行图13-图14的方法来实现图9的示例性零交叉检测器600和/或图10的示例性相位差检测器602的示例性处理器平台1500的框图。处理器平台1500可以是例如服务器、个人计算机、移动设备(例如，蜂窝电话、智能电话、平板，诸如iPad^TM)、个人数字助理(PDA)或任何其他类型的计算设备。

所展示的示例的处理器平台1500包括处理器1512。所展示的示例的处理器1512是硬件。例如，处理器1512可以由来自任何所期望的系列或制造商的一个或更多个集成电路、逻辑电路、微处理器或控制器来实现。

所展示的示例的处理器1512包括本地存储器1513(例如，缓存)。所展示的示例的处理器1512经由总线1518与包括易失性存储器1514和非易失性存储器1516的主存储器通信。易失性存储器1514可以由同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存储存储器(DRAM)、RAMBUS动态随机存取存储器(RDRAM)和/或任何其他类型的随机存取存储器设备实现。非易失性存储器1516可以由闪存和/或任何其他期望类型的存储器设备实现。对主存储器1514、1516的访问由存储器控制器控制。

所展示的示例的处理器平台1500还包括接口电路1520。接口电路1520可以由任何类型的接口标准(如以太网接口、通用串行总线(USB)和/或PCI总线接口)来实现。

在所展示的示例中，一个或更多个输入设备1522连接至接口电路1520。(一个或更多个)输入设备1522准许用户将数据和命令输入到处理器1512中。(一个或更多个)输入设备可以由例如音频传感器、麦克风、照相机(静物或视频)、键盘、按键、鼠标、触摸屏、轨迹板(track-pad)、轨迹球(trackball)、等距点(isopoint)和/或语音识别系统来实现。

一个或更多个输出设备1524也连接至所展示的示例的接口电路1520。输出设备1024可由例如显示设备(例如发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、液晶显示器、阴极射线管显示器(CRT)、触摸屏、触觉输出设备、发光二极管(LED)、打印机和/或扬声器)来实现。因而，所展示的示例的接口电路1520典型地包括图形驱动器卡、图形驱动器芯片或图形驱动器处理器。

所展示的示例的接口电路1520还包括通信设备(如发射器、接收器、收发器、调制解调器和/或网络接口卡)以便经由网络1526(例如以太网连接、数字用户线(DSL)、电话线、同轴电缆、蜂窝电话系统等)促进与外部机器(例如任何种类的计算设备)的数据交换。

所展示的示例的处理器平台1500还包括用于存储软件和/或数据的一个或更多个大容量存储设备1528。这种大容量存储设备1528的示例包括软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、蓝光碟驱动器、RAID系统和数字多功能盘(DVD)驱动器。

图12的编码指令1532可以存储在大容量存储设备1528中、易失性存储器1514中、非易失性存储器1516中、和/或可移除有形计算机可读存储介质(诸如CD或DVD)上。

从前述内容可以理解，已经公开了示例性方法、装置和制品以，在即使由于信号接近共模参考信号而发生信号变化的情况下也能准确地确定激励器正弦信号与由旋转变压器数字电路调制的信号之间的相位差“A”。所确定的相位差用于对信号进行解调。可以对解调信号进行处理以恢复旋转变压器传感器测量的电机轴角。在利用执行旋转/角运动的各种控制系统的旋转变压器的全电动车辆(EV)或工业机器人应用中，电机轴角的准确确定是有帮助的。

虽然在此已经公开了某些示例性方法、装置和制品，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利覆盖合理地落入本专利的权利要求书的范围内的所有方法、装置、以及制品。

Claims (20)

1.一种用于提高旋转变压器数字转换器的准确度的装置，所述装置包括：

第一比较器，用于基于第一感应信号和第一阈值信号来确定第一零交叉信号；

第二比较器，用于基于第二感应信号和所述第一阈值信号来确定第二零交叉信号；

第三比较器，用于基于诱导信号和所述第一阈值信号来确定第三零交叉信号；

第四比较器，用于基于所述第一感应信号和第二阈值信号来确定第一零交叉确认信号，所述第一零交叉确认信号用于指示何时使用所述第一零交叉信号来确定所述诱导信号与所述第一感应信号或所述第二感应信号中的至少一项之间的相位差；以及

第五比较器，用于基于所述第二感应正弦信号和所述第二阈值信号来确定第二零交叉确认信号，所述第二零交叉确认信号用于指示何时使用所述第二零交叉信号来确定所述相位差。

2.如权利要求1所述的装置，进一步包括相位差选择器，所述相位差选择器用于基于所述第一、第二、第三、第四和第五比较器的输出来确定所述诱导正弦信号与所述第一感应正弦信号或所述第二感应正弦信号中的至少一项之间的所述相位差。

3.如权利要求2所述的装置，其中，所述相位差选择器用于：

当所述第一零交叉确认信号为高值时，基于所述第一零交叉信号来确定所述相位差；以及

当所述第二零交叉确认信号为高值时，基于所述第二零交叉信号来确定所述相位差。

4.如权利要求2所述的装置，其中，所述相位差选择器包括第一相位差测量器，所述第一相位差测量器用于基于所述第一零交叉信号和所述第三零交叉信号来确定第一潜在相位差。

5.如权利要求4所述的装置，其中，所述相位差选择器包括第二相位差测量器，所述第二相位差测量器用于基于所述第二零交叉信号和所述第三零交叉信号来确定第二潜在相位差。

6.如权利要求5所述的装置，其中，所述相位差选择器包括用于选择所述第一潜在相位差或所述第二潜在相位差中的至少一项的相位差选择器。

7.如权利要求6所述的装置，其中，所述相位差选择器用于基于所述第一零交叉确认信号和所述第二零交叉确认信号来选择所述第一潜在相位差或所述第二潜在相位差中的所述至少一项。

8.如权利要求1所述的装置，进一步包括解调器，所述解调器用于基于所述相位差来解调所述旋转变压器数字转换器的信号，以确定转子位置角。

9.一种用于提高旋转变压器数字转换器的准确度的方法，所述方法包括：

将第一感应信号与第一阈值信号进行比较以确定第一零交叉信号；

将第二感应信号与所述第一阈值信号进行比较以确定第二零交叉信号；

将诱导信号与所述第一阈值信号进行比较以确定第三零交叉信号；

将所述第一感应信号与第二阈值信号进行比较以确定第一零交叉确认信号，所述第一零交叉确认信号用于指示何时使用所述第一零交叉信号来确定所述诱导信号与所述第一感应信号或所述第二感应信号中的至少一项之间的相位差；以及

将所述第二感应正弦信号与所述第二阈值信号进行比较以确定第二零交叉确认信号，所述第二零交叉确认信号用于指示何时使用所述第二零交叉信号来确定所述相位差。

10.如权利要求9所述的方法，进一步包括：

当所述第一零交叉确认信号为高值时，基于所述第一零交叉信号来确定所述相位差；以及

当所述第二零交叉确认信号为高值时，基于所述第二零交叉信号来确定所述相位差。

11.如权利要求9所述的方法，进一步包括基于所述第一零交叉信号、所述第二零交叉信号、所述第三零交叉信号、所述第一零交叉确认信号和所述第二零交叉确认信号来确定所述诱导正弦信号与所述第一感应正弦信号或所述第二感应正弦信号中的至少一项之间的所述相位差。

12.如权利要求11所述的方法，进一步包括基于所述第一零交叉信号和所述第三零交叉信号来确定第一潜在相位差。

13.如权利要求12所述的方法，进一步包括基于所述第二零交叉信号和所述第三零交叉信号来确定第二潜在相位差。

14.如权利要求13所述的方法，其中，确定所述相位差包括选择所述第一潜在相位差或所述第二潜在相位差中的至少一项。

15.如权利要求14所述的方法，其中，选择所述第一潜在相位差或所述第二潜在相位差中的所述至少一项是基于所述第一零交叉确认信号和所述第二零交叉确认信号。

16.如权利要求9所述的方法，进一步包括基于所述相位差来解调所述旋转变压器数字转换器的信号，以确定转子位置角。

17.一种有形计算机可读存储介质，其包括指令，所述指令当被执行时使得机器至少：

将第一感应信号与第一阈值信号进行比较以确定第一零交叉信号；

将第二感应信号与所述第一阈值信号进行比较以确定第二零交叉信号；

将诱导信号与所述第一阈值信号进行比较以确定第三零交叉信号；

将所述第一感应信号与第二阈值信号进行比较以确定第一零交叉确认信号，所述第一零交叉确认信号用于指示何时使用所述第一零交叉信号来确定所述诱导信号与所述第一感应信号或所述第二感应信号中的至少一项之间的相位差；以及

将所述第二感应正弦信号与所述第二阈值信号进行比较以确定第二零交叉确认信号，所述第二零交叉确认信号用于指示何时使用所述第二零交叉信号来确定所述相位差。

18.如权利要求17所述的存储介质，进一步包括指令，所述指令在被执行时使所述机器：

当所述第一零交叉确认信号为高值时，基于所述第一零交叉信号来确定所述相位差；以及

当所述第二零交叉确认信号为高值时，基于所述第二零交叉信号来确定所述相位差。

19.如权利要求17所述的存储介质，进一步包括指令，所述指令在被执行时使所述机器：基于所述第一零交叉信号、所述第二零交叉信号、所述第三零交叉信号、所述第一零交叉确认信号和所述第二零交叉确认信号来确定所述诱导正弦信号与所述第一感应正弦信号或所述第二感应正弦信号中的至少一项之间的所述相位差。

20.如权利要求17所述的存储介质，进一步包括指令，所述指令在被执行时使所述机器：基于所述第一零交叉信号和所述第三零交叉信号来确定第一潜在相位差。