CN108667460A - 一种旋变数字转换器转换精度测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋变数字转换器转换精度测试方法，包括：使用波形发生器模拟出旋转变压器的正弦调制信号、余弦调制信号和参考信号并输入到被测旋变数字转换器；抓取被测旋变数字转换器的输出数字信号，使用传统ADC静态参数测试方法进对所述被测旋变数字转换器的输出数字信号进行解算，获得测试结果。本发明利用任意波形发生器模拟出旋转变压器的正余弦角度调制输出信号和参考信号输入到被测旋变数字转换器，并使用一套相对应的旋变数字转换器输出转换角度精度的解算方法，实现了旋变数字转换器的转换精度的精确测试，且测试过程高效可靠。

Description

一种旋变数字转换器转换精度测试方法

技术领域

本发明涉及电子设备测试技术领域，特别是指一种旋变数字转换器转换精度测试方法。

背景技术

旋变数字转换器(RDC：Resolver-to-Digital Converter)一般用于自整角机和旋转变压器作为前端的测角系统中。所述自整角机是利用自整步特性将转角变为交流电压或由交流电压变为转角的感应式微型电机，一般用作测量角度的位移传感器，以实现角度信号的远距离传输、变换、接收和指示。所述旋转变压器是一种电磁式传感器，又称同步分解器，是一种测量角度用的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，由定子和转子组成。

所述自整角机和旋转变压器均采用单绕组转子，转子在固定定子内部旋转产生一定角度关系的励磁信号，再由角度转换器对两路含有一定相位的励磁信号与一路参考基准信号进行相敏检波，从而得到转子旋转的角度。但若要对角度转换器进行批量检测筛选，若利用自整角机或旋转变压器搭建测试环境，测试人员无法控制其旋转过程中的速度、角度等因素，所述角度转换器在实际工作过程中的转换精度很难精确测试，无法满足测试要求。所以依靠现有技术测试的方法无法完成对角度转换器的转换精度的检测筛选。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种旋变数字转换器转换精度测试方法，实现对旋变数字转换器的转换精度的精确测试。

基于上述目的，本发明提供了一种旋变数字转换器转换精度测试方法，包括：

使用波形发生器模拟出旋转变压器的正弦调制信号、余弦调制信号和参考信号并输入到被测旋变数字转换器；

抓取被测旋变数字转换器的输出数字信号，使用传统模数转换器静态参数测试方法进对所述被测旋变数字转换器的输出数字信号进行解算，获得测试结果。

在一些实施方式中，所述正弦调制信号和所述余弦调制信号的表达式为：

其中，V为调制信号幅值电压；为ω为信号频率。

在一些实施方式中，所述参考信号的表达式为：

V_ref＝V'sinωt

其中，V'为参考信号幅值电压。

在一些实施方式中，还包括：

对所述正弦调制信号和所述余弦调制信号进行0°至360°全码角度测试，将所述正弦调制信号和所述余弦调制信号的每一位的角度转换均采集多次。

在一些实施方式中，所述测试结果包括：角度精度和失码。

从上面所述可以看出，本发明提供的旋变数字转换器转换精度测试方法，利用任意波形发生器模拟出旋转变压器的正余弦角度调制输出信号和参考信号输入到被测旋变数字转换器，并使用一套相对应的旋变数字转换器输出转换角度精度的解算方法，实现了旋变数字转换器的转换精度的精确测试，且测试过程高效可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有旋变数字转换器工作原理图；

图2为本发明实施例的旋变数字转换器转换精度测试方法流程图；

图3(a)为本发明实施例正弦调制信号示意图；

图3(b)为本发明实施例余弦调制信号示意图；

图3(c)为本发明实施例参考信号示意图；

图4为本发明实施例RDC输出角度转换数字量示意图；

图5为本发明实施例被测RDC的输出采样示意图；

图6为本发明实施例失码测试曲线；

图7为本发明实施例角度精度测试曲线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

参考图1，为现有旋变数字转换器工作原理图。旋变数字转换器中的输入在经过隔离、降压和信号模式转换之后，输入信号中的角度信息以对幅度为2Vac的SIN和COS信号为载体，由RDC将其转换为数字信号输出。所述Vac为交流电压。

本发明实施例提供了一种旋变数字转换器转换精度测试方法。参考图2为本发明实施例的旋变数字转换器转换精度测试方法流程图。

所述旋变数字转换器转换精度测试方法，包括以下步骤：

步骤101、使用波形发生器模拟出旋转变压器的正弦调制信号、余弦调制信号和参考信号并输入到被测旋变数字转换器。

本步骤中，配置RDC的外围电路，满足器件手册规定的基准频率、最大跟踪速率、带宽等测试条件。

本发明实施例中，使用利用ATE(Automatic Test Equipment，自动化测试设备)中的任意波形发生器模拟出两路输入信号和一路参考信号让被测RDC输出所需的数字信息以供进行后续的参数解算。其中，第一路为正弦调制信号；第二路为余弦调制信号；第三路为标准正弦参考信号。前两路输入信号需包括所有0～2π对应的角度信息。

ATE同时建立包含时间t和被测角度θ两个变量的所述模拟输入信号，且这两路信号相位一致，频率与被测RDC外部电路设置的动态性能相适应且角度转速也必须低于被测RDC的最大跟踪速率，以保证能够进行全码测试。

具体的，为使RDC进入正确的工作模式，其两路模拟输入信号需满足特定模式，其表达式为：

其中，V为调制信号幅值电压；为ω为信号频率。

同时，还需要一路参考信号作为相敏检波器对交流误差信号进行同步解调，该参考信号的表达式为：

V_ref＝V'sinωt

其中，V'为参考信号幅值电压。

进一步的，对所述正弦调制信号和所述余弦调制信号进行0°至360°全码角度测试，将所述正弦调制信号和所述余弦调制信号的每一位的角度转换均采集多次，在测试条件允许的情况下，应采集尽量多次。因为RDC可以转换0°至360°的输入信号的角度，对0°至360°进行全码角度测试可以全面的反应RDC在每一个角度点上的转换性能。

此外，由于RDC采用比率式跟踪方法，输出的数字角度只与输入的SIN和COS信号的比值有关，而与输入信号的绝对值无关。若两路正、余弦调制输入信号幅值不相等，两相信号幅值之间不是严格的正、余弦关系或两路信号之间存在差分相移，这些情况都将引起转换误差。为避免所述转换误差，在进行测试时应保证以下四个条件：1，正弦调制信号线和地之间的电阻比值与余弦调制信号线和地之间的电阻比值是相同的；2，降低正弦调制信号和余弦调制信号之间的耦合；3，正弦通道线和余弦通道线保证相同，减小额外相移；4，在ATE输出两路信号时，所述两路输入信号的时序严格保持一致。测试RDC的角度转换精度时需要连续动态的进行测试，这时基准参考信号和正、余弦输入信号之间的相移就会导致附加误差的产生。所以，虽然在构建基准参考信号即使不用考虑与正、余弦输入信号之间的幅值关系，但是必须要保证其余两路信号的时序相位一致。本实施例中，所述正弦调制信号、余弦调制信号和参考信号的波形图参考图3(a)、3(b)和3(c)所示。

步骤102、抓取被测旋变数字转换器的输出数字信号，使用传统模数转换器静态参数测试方法进对所述被测旋变数字转换器的输出数字信号进行解算，获得测试结果。

由于所述正弦调制信号和余弦调制信号波形的被测角度θ是线性变化设计的，所以被测RDC的输出角度转换数字量也是线性变化的，所述ATE抓取RDC的输出，如图4所示。

ATE抓取被测RDC输出之后，使用传统模数转换器(ADC：Analog-to-DigitalConverter)对静态参数的测试方法进行了RDC角度转换精度参数的解算，将被测RDC精度的精度参数：角度精度(INL)和失码(DNL)作为传统ADC的角度精度和失码参数进行计算，即线性斜波直方图法。具体的，被测RDC输出的数字码数据(一般为正码)，自动测试系统(ATE)通过数字板卡捕获被测RDC的数字输出数据并进行存储。运用测试系统中的数字系统对测试系统的数字引脚进行定义，定义用于提供数字控制信号的引脚和数字信号捕获区，从而在测试系统中建立数字通道，用于捕获所述被测RDC的数字输出信号向量；利用定义好的数字接收信号引脚的捕获频率，将RDC的数字输出信号捕获到测试系统的缓存中，通过测试程序让测试系统将缓存中的数据再传送到测试程序中指定的数组变量中，从而运用传统ADC静态参数的测试算法对数组变量中的数据进行计算得出角度转换精度和失码的性能参数值。

采用固定的采样频率对RDC的输出进行采样，由于RDC的芯片具有固定的转换速率，在转换时间内RDC的输出保持一定，每个角度点的转换结果也应大体相同，因此实际每个角度的转换代码发生数量统计后如图5所示。

在对ADC进行参数解算时要求刨除上下两端的两个代码点，而RDC的参数解算则不需要此步骤。所述传统ADC的转换精度参数的测试解算方法可以完全覆盖2的n次方个所有的转换代码，n为被测RDC的精度，以12为RDC为例，则有4096个。RDC对角度精度的测试结果单位以弧(acr)分(min)表示，所以在最后的结果判别上将弧分、角度和转换为LSB(leastsignificant bit，最低有效位数)。

图6和图7分别为失码(DNL)和角度精度(INL)的测试结果，满足角度-数字信号转换器的测试要求。

由上述实施例可见，本发明的旋变数字转换器转换精度测试方法，利用ATE三路任意波形发生器模拟出旋转变压器的正余弦角度调制输出信号和参考信号输入到被测RDC，并通过对0°至360°进行全码角度测试，将正、余弦调制信号每一位的角度转换都将采集尽量多次。采用比率式跟踪方法抓取RDC的输出，使用传统ADC对静态参数的测试方法进行了RDC角度转换精度参数的解算，实现对角度转换器的转换精度的精确测试，且测试过程高效可靠。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种旋变数字转换器转换精度测试方法，其特征在于，包括：

使用波形发生器模拟出旋转变压器的正弦调制信号、余弦调制信号和参考信号并输入到被测旋变数字转换器；

抓取被测旋变数字转换器的输出数字信号，使用传统模数转换器静态参数测试方法进对所述被测旋变数字转换器的输出数字信号进行解算，获得测试结果。

2.根据权利要求1所述的旋变数字转换器转换精度测试方法，其特征在于，所述正弦调制信号和所述余弦调制信号的表达式为：

其中，V为调制信号幅值电压；为ω为信号频率。

3.根据权利要求2所述的旋变数字转换器转换精度测试方法，其特征在于，所述参考信号的表达式为：

V_ref＝V'sinωt

其中，V'为参考信号幅值电压。

4.根据权利要求1所述的旋变数字转换器转换精度测试方法，其特征在于，还包括：

对所述正弦调制信号和所述余弦调制信号进行0°至360°全码角度测试，将所述正弦调制信号和所述余弦调制信号的每一位的角度转换均采集多次。

5.根据权利要求1所述的旋变数字转换器转换精度测试方法，其特征在于，所述测试结果包括：角度精度和失码。