JP5540183B2 - Method for synchronous detection of amplitude modulation signal and rotation signal processor - Google Patents

Method for synchronous detection of amplitude modulation signal and rotation signal processor Download PDF

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Description

本発明は、回転検出器から出力された第1及び第2振幅変調信号からデジタル角度出力を得る信号処理過程で、振幅変調信号の同期検波を行う振幅変調信号の同期検波方法及び回転信号処理器であって、特に、搬送波位相成分又は反転搬送波位相成分の信号レベルの切り替りタイミングに同期して位相調節極性信号を取り込んで励磁位相基準として用いるように構成することで、同期検波への位相差の影響を小さく抑えることができ、同期検波の精度を向上できるようにするための新規な改良に関するものである。   The present invention relates to an amplitude modulation signal synchronous detection method and a rotation signal processor for performing synchronous detection of an amplitude modulation signal in a signal processing process for obtaining a digital angle output from first and second amplitude modulation signals output from a rotation detector. In particular, the phase difference to the synchronous detection is obtained by adopting the phase adjustment polarity signal in synchronization with the switching timing of the signal level of the carrier phase component or the inverted carrier phase component and using it as the excitation phase reference. The present invention relates to a new improvement that can suppress the influence of the above and reduce the accuracy of synchronous detection.

従来用いられていたこの種の振幅変調信号の同期検波方法及び回転信号処理器としては、例えば非特許文献1等に示されている構成を挙げることができる。図14は、従来のトラッキング方式の回転信号処理器100を示すブロック図である。図において、例えばレゾルバ等の回転検出器1には、励磁用増幅器2を介して励磁信号源3が接続されている。励磁信号源3からの励磁信号sinωt(電圧信号)は、前記励磁用増幅器2によって増幅されて、前記回転検出器1に印加されている。なお、説明の便宜上、励磁信号sinωtの振幅を1とするが、実際には任意の係数が乗算される。回転検出器1の励磁コイル(図示せず)は前記励磁信号sinωtによって励磁される。励磁信号sinωtは入力角度θによって振幅変調され、回転検出器1の出力コイル(図示せず)からは、第1振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α)と第2振幅変調信号cosθ・sin(ωt−α)とが回転信号として出力される。なお、αは、回転検出器1自体及びセンサケーブル等によって生じる位相差(位相ずれ/位相誤差)を示している。   As a synchronous detection method and a rotation signal processor of this type of amplitude modulation signal used conventionally, for example, the configuration shown in Non-Patent Document 1 or the like can be cited. FIG. 14 is a block diagram showing a conventional rotation signal processor 100 of the tracking system. In the figure, an excitation signal source 3 is connected to a rotation detector 1 such as a resolver via an excitation amplifier 2. An excitation signal sinωt (voltage signal) from the excitation signal source 3 is amplified by the excitation amplifier 2 and applied to the rotation detector 1. For convenience of explanation, the amplitude of the excitation signal sin ωt is set to 1, but actually an arbitrary coefficient is multiplied. An excitation coil (not shown) of the rotation detector 1 is excited by the excitation signal sinωt. The excitation signal sin ωt is amplitude-modulated by the input angle θ, and from the output coil (not shown) of the rotation detector 1, a first amplitude modulation signal sin θ · sin (ωt−α) and a second amplitude modulation signal cos θ · sin ( ωt−α) is output as a rotation signal. Α indicates a phase difference (phase shift / phase error) caused by the rotation detector 1 itself, the sensor cable, and the like.

回転検出器1の出力端子には、回転信号処理器100(R/D変換器)が接続されている。この回転信号処理器100は、第1及び第2乗算器101,102と、減算器103と、同期検波手段104と、ループ内増幅器107と、電圧制御発振器109と、カウンタ110と、P−ROM111とから構成されている。また、回転信号処理器100は、全体として制御偏差εを零とする負帰還制御系(トラッキング・ループ)を形成している。   A rotation signal processor 100 (R / D converter) is connected to the output terminal of the rotation detector 1. The rotation signal processor 100 includes first and second multipliers 101 and 102, a subtractor 103, synchronous detection means 104, an in-loop amplifier 107, a voltage controlled oscillator 109, a counter 110, and a P-ROM 111. It consists of and. The rotation signal processor 100 forms a negative feedback control system (tracking loop) in which the control deviation ε is zero as a whole.

前記第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α),cosθ・sin(ωt−α)は、前記第1及び第2乗算器101,102と前記減算器103との信号処理を経て振幅変調信号f(θ)・sin(ωt−α)に変換される。なお、この例では、振幅変調信号f(θ)・sin(ωt−α)はsin(θ−φ)・sin(ωt−α)となるが、周知のように、信号処理の方法によりf(θ)は任意に変形される。   The first and second amplitude modulation signals sinθ · sin (ωt−α) and cosθ · sin (ωt−α) are subjected to signal processing by the first and second multipliers 101 and 102 and the subtractor 103. It is converted into an amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt−α). In this example, the amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt−α) becomes sin (θ−φ) · sin (ωt−α). θ) is arbitrarily modified.

同期検波手段104は、励磁信号sinωtを用いて振幅変調信号f(θ)・sin(ωt−α)の同期検波を行い、同期検波信号f(θ)・|sin(ωt−α)|を得る。この同期検波信号f(θ)・|sin(ωt−α)|は、前述したトラッキング・ループの制御偏差εとなる。   The synchronous detection means 104 performs synchronous detection of the amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt−α) using the excitation signal sinωt to obtain the synchronous detection signal f (θ) · | sin (ωt−α) |. . The synchronous detection signal f (θ) · | sin (ωt−α) | becomes the control deviation ε of the tracking loop described above.

前記電圧制御発振器109は、制御偏差εの大きさに応じた周波数のパルス信号dφ/dtを出力する。前記カウンタ110は、前記パルス信号dφ/dtのパルスをカウントすることでデジタル角度出力φを出力する。このデジタル角度出力φは、回転検出器1の入力角度θに相当するデジタル信号である。デジタル角度出力φは、前記P−ROM111に入力され、前記P−ROM111でsinφ,cosφに変換される。このsinφ,cosφは、前記第1及び第2乗算器101,102にフィードバックされて、前記第1及び第2乗算器101,102での信号処理に用いられる。   The voltage controlled oscillator 109 outputs a pulse signal dφ / dt having a frequency corresponding to the magnitude of the control deviation ε. The counter 110 outputs a digital angle output φ by counting the pulses of the pulse signal dφ / dt. This digital angle output φ is a digital signal corresponding to the input angle θ of the rotation detector 1. The digital angle output φ is input to the P-ROM 111 and converted into sin φ and cos φ by the P-ROM 111. The sin φ and cos φ are fed back to the first and second multipliers 101 and 102 and used for signal processing in the first and second multipliers 101 and 102.

日本電機工業会技術資料JEM−187(平成5年12月20日 社団法人 日本電機工業会 発行)の10頁の解説図1Figure 1 on page 10 of JEM-187 (issued by the Japan Electrical Manufacturers' Association, December 20, 1993)

上記のような従来構成では、励磁信号sinωtを用いて振幅変調信号f(θ)・sin(ωt−α)の同期検波を行うので、位相差αが無視できない値として存在し、正確な同期検波を行う際の支障となっている。   In the conventional configuration as described above, the synchronous detection of the amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt−α) is performed using the excitation signal sin ωt. Therefore, the phase difference α exists as a value that cannot be ignored, and accurate synchronous detection is performed. It has become an obstacle when doing.

位相差αが大きくなると、回転信号処理器100において等価的にトラッキング・ループのループゲインが低下することになり、結果的にダイナミック特性が劣化してしまう。このため、従来処理器では、位相差αの許容範囲を例えば±10°以下等と設定して、この許容範囲内で使用するように規定している。また、位相差αを検出し、励磁信号sinωtの位相を、搬送波sin(ωt−α)の位相と一致させるか、又は前記許容範囲内に入るように、外部回路で調整している。しかしながら、位相差αの許容範囲は、実用に支障をきたすほど狭いため、位相差αの調整が非常に煩雑である。   When the phase difference α increases, the loop gain of the tracking loop is equivalently reduced in the rotation signal processor 100, and as a result, the dynamic characteristics deteriorate. For this reason, in the conventional processor, the allowable range of the phase difference α is set to ± 10 ° or less, for example, and is defined to be used within this allowable range. Further, the phase difference α is detected, and the phase of the excitation signal sin ωt is adjusted by an external circuit so as to coincide with the phase of the carrier wave sin (ωt−α) or fall within the allowable range. However, since the allowable range of the phase difference α is so narrow as to impede practical use, the adjustment of the phase difference α is very complicated.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、同期検波への位相差の影響を小さく抑えることができ、同期検波の精度を向上できる振幅変調信号の同期検波方法及び回転信号処理器を提供することである。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the influence of the phase difference on the synchronous detection, and to improve the accuracy of the synchronous detection. To provide a synchronous detection method and a rotation signal processor.

本発明に係る振幅変調信号の同期検波方法は、励磁信号源からの励磁信号sinωtにより励磁された回転検出器から出力される第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α),cosθ・sin(ωt−α)からデジタル角度出力φを得る信号処理過程で生じる振幅変調信号f(θ)・sin(ωt−α)を励磁位相基準により同期検波を行う振幅変調信号の同期検波方法であって、αは回転検出器自体及びセンサケーブルによって生じる位相差であり、第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α),cosθ・sin(ωt−α)から搬送波位相成分ωt−α又は反転搬送波位相成分−(ωt−α)を抽出するとともに、励磁信号sinωtに対して位相が90°進んだ信号sin(ωt+90°)の極性を示す位相調節極性信号ωt+90°を搬送波位相成分ωt−α又は反転搬送波位相成分−(ωt−α)の信号レベルの切り替りタイミングに同期して取り込んで励磁位相基準として用いる。 In the synchronous detection method of the amplitude modulation signal according to the present invention, the first and second amplitude modulation signals sinθ · sin (ωt−α), cosθ output from the rotation detector excited by the excitation signal sinωt from the excitation signal source. An amplitude modulation signal synchronous detection method in which the amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt-α) generated in the signal processing process for obtaining the digital angle output φ from sin (ωt−α) is synchronously detected based on the excitation phase reference. Where α is a phase difference generated by the rotation detector itself and the sensor cable, and the carrier phase component ωt− is obtained from the first and second amplitude modulation signals sinθ · sin (ωt−α) and cosθ · sin (ωt−α). The phase adjustment polarity signal ω indicating the polarity of the signal sin (ωt + 90 °) whose phase is advanced by 90 ° with respect to the excitation signal sin ωt while extracting α or the inverted carrier phase component − (ωt−α). t + 90 ° is acquired in synchronization with the signal level switching timing of the carrier phase component ωt-α or the inverted carrier phase component − (ωt−α) and used as the excitation phase reference.

また、本発明に係る振幅変調信号の同期検波方法は、励磁信号源からの励磁信号sinωtが電流アンプに入力され、電流アンプからの励磁電流sinωtにより励磁された回転検出器から出力される第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt+90°−α),cosθ・sin(ωt+90°−α)からデジタル角度出力φを得る信号処理過程で生じる振幅変調信号f(θ)・sin(ωt+90°−α)を励磁位相基準により同期検波を行う振幅変調信号の同期検波方法であって、αは回転検出器自体及びセンサケーブルによって生じる位相差であり、第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt+90°−α),cosθ・sin(ωt+90°−α)から搬送波位相成分ωt+90°−α又は反転搬送波位相成分−(ωt+90°−α)を抽出するとともに、励磁信号sinωtに対して位相が180°進んだ信号sin(ωt+180°)の極性を示す位相調節極性信号ωt+180°を搬送波位相成分ωt+90°−α又は反転搬送波位相成分−(ωt+90°−α)の信号レベルの切り替りタイミングに同期して取り込んで励磁位相基準として用いる。 In the synchronous detection method of the amplitude modulation signal according to the present invention, the excitation signal sin ωt from the excitation signal source is input to the current amplifier, and is output from the rotation detector excited by the excitation current sin ωt from the current amplifier. Amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt + 90 ° −) generated in the signal processing for obtaining the digital angle output φ from the second amplitude modulation signal sinθ · sin (ωt + 90 ° −α) and cos θ · sin (ωt + 90 ° −α). α) is a method for synchronous detection of an amplitude modulation signal in which synchronous detection is performed based on the excitation phase reference, where α is a phase difference generated by the rotation detector itself and the sensor cable, and the first and second amplitude modulation signals sinθ · sin ( ωt + 90 ° −α), cos θ · sin (ωt + 90 ° −α), and carrier phase component ωt + 90 ° −α or inverted carrier phase component − (ωt + 90 ° −α). The phase adjustment polarity signal ωt + 180 ° indicating the polarity of the signal sin (ωt + 180 °) whose phase is advanced by 180 ° with respect to the excitation signal sin ωt is extracted and the carrier phase component ωt + 90 ° -α or the inverted carrier phase component- (ωt + 90 °- Captured in synchronization with the signal level switching timing of α) and used as the excitation phase reference.

本発明に係る回転信号処理器は、励磁信号源からの励磁信号sinωtにより励磁された回転検出器から出力される第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α),cosθ・sin(ωt−α)からデジタル角度出力φを得る信号処理過程で生じる振幅変調信号f(θ)・sin(ωt−α)を励磁位相基準により同期検波する回転信号処理器であって、αは回転検出器自体及びセンサケーブルによって生じる位相差であり、第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α),cosθ・sin(ωt−α)から搬送波位相成分ωt−α又は反転搬送波位相成分−(ωt−α)を抽出するとともに、励磁信号sinωtに対して位相が90°進んだ信号sin(ωt+90°)の極性を示す位相調節極性信号ωt+90°を搬送波位相成分ωt−α又は反転搬送波位相成分−(ωt−α)の信号レベルの切り替りタイミングに同期して取り込んで励磁位相基準として出力する励磁位相基準抽出手段と、励磁位相基準抽出手段に接続され、励磁位相基準抽出手段から入力された励磁位相基準を用いて振幅変調信号f(θ)・sin(ωt−α)の同期検波を行う同期検波手段とを備える。 The rotation signal processor according to the present invention includes first and second amplitude modulation signals sin θ · sin (ωt−α), cos θ · sin () output from a rotation detector excited by an excitation signal sin ωt from an excitation signal source. Rotation signal processor for synchronously detecting the amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt-α) generated in the signal processing process for obtaining the digital angle output φ from ωt-α) based on the excitation phase reference, where α is the rotation detection Phase difference caused by the sensor itself and the sensor cable, from the first and second amplitude modulation signals sin θ · sin (ωt−α) and cos θ · sin (ωt−α), the carrier phase component ωt-α or the inverted carrier phase component− (Ωt−α) is extracted, and the phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° indicating the polarity of the signal sin (ωt + 90 °) whose phase is advanced by 90 ° with respect to the excitation signal sinωt is used as a carrier phase component. An excitation phase reference extraction unit that captures and outputs as an excitation phase reference in synchronization with the signal level switching timing of t-α or inverted carrier phase component- (ωt-α), and is connected to the excitation phase reference extraction unit. And synchronous detection means for performing synchronous detection of the amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt−α) using the excitation phase reference input from the phase reference extraction means.

また、励磁位相基準抽出手段には、抽出信号選択部が設けられており、抽出信号選択部には、デジタル角度出力φに基づく信号であって、90°,45°の重み付けがされた角度信号φ2,φ3と、第1振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α)が変換された信号であって、0°≦θ<180°の場合に同相となり、180°≦θ<360°の場合に逆相となる周波数ωt−αのパルス列であるデジタル信号SINと、第2振幅変調信号cosθ・sin(ωt−α)が変換された信号であって、0°≦θ<90°,270°≦θ<360°の場合に同相となり、90°≦θ<270°の場合に逆相となる周波数ωt−αのパルス列であるデジタル信号COSとが入力され、抽出信号選択部は、角度信号φ2,φ3を用いて入力角度θの象限を判定し、判定した入力角度θの象限に応じて、デジタル信号SIN,COSのいずれか一方を抽出信号として出力することで、振幅が大きい第1振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α)又は第2振幅変調信号cosθ・sin(ωt−α)から、搬送波位相成分ωt−αを角周波数ω、位相遅れαのパルス列として抽出する。
また、励磁位相基準抽出手段には、位相同期化部が設けられており、位相同期化部には、抽出信号選択部からの抽出信号とクロックとを入力とし、抽出信号の立ち上がり及び立ち下がりのタイミングを検出して、クロックの1周期分のパルスを同期タイミング信号として出力する同期タイミング信号生成部と、同期タイミング信号生成部からの同期タイミング信号と位相調節極性信号ωt+90°とを入力とし、同期タイミング信号の立ち上がるタイミングで位相調節極性信号ωt+90°を取り込んで、取り込んだ位相調節極性信号ωt+90°を励磁位相基準として出力する位相調節極性信号取込部とが含まれている。
また、同期検波手段は、励磁位相基準を用いて復調用スイッチの極性切替を行うことで、振幅変調信号f(θ)・sin(ωt−α)の同期検波を行い、同期検波信号f(θ)・|sin(ωt−α)|を出力する。
Further, the excitation phase reference extraction means is provided with an extraction signal selection unit, and the extraction signal selection unit is a signal based on the digital angle output φ and weighted by 90 ° and 45 °. φ2 and φ3 and the first amplitude modulation signal sinθ · sin (ωt−α) are converted signals and are in phase when 0 ° ≦ θ <180 °, and when 180 ° ≦ θ <360 ° A signal obtained by converting a digital signal SIN, which is a pulse train having a frequency ωt-α having an opposite phase, and the second amplitude modulation signal cos θ · sin (ωt-α), and 0 ° ≦ θ <90 °, 270 ° ≦ A digital signal COS, which is a pulse train having a frequency ωt−α, which is in phase when θ <360 ° and is in reverse phase when 90 ° ≦ θ <270 °, is input to the extraction signal selection unit. Use φ3 to determine the quadrant of the input angle θ, Depending on the quadrant of the angle θ, one of the digital signals SIN and COS is output as an extraction signal, so that the first amplitude modulation signal sinθ · sin (ωt−α) or the second amplitude modulation signal cosθ · The carrier phase component ωt-α is extracted from sin (ωt−α) as a pulse train having an angular frequency ω and a phase delay α.
Further, the excitation phase reference extraction means is provided with a phase synchronization unit, and the phase synchronization unit receives an extraction signal and a clock from the extraction signal selection unit, and rises and falls of the extraction signal. A synchronization timing signal generator that detects timing and outputs a pulse of one clock cycle as a synchronization timing signal, and a synchronization timing signal from the synchronization timing signal generator and a phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° are input, And a phase adjustment polarity signal fetching unit that takes in the phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° at the timing when the timing signal rises and outputs the fetched phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° as an excitation phase reference.
The synchronous detection means performs synchronous detection of the amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt−α) by switching the polarity of the demodulation switch using the excitation phase reference, and the synchronous detection signal f (θ ) · | Sin (ωt−α) |

また、本発明に係る回転信号処理器は、励磁信号源からの励磁信号sinωtが電流アンプに入力され、電流アンプからの励磁電流sinωtにより励磁された回転検出器から出力された第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt+90°−α),cosθ・sin(ωt+90°−α)からデジタル角度出力φを得る信号処理過程で生じる振幅変調信号f(θ)・sin(ωt+90°−α)を励磁位相基準により同期検波する回転信号処理器であって、αは回転検出器自体及びセンサケーブルによって生じる位相差であり、第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt+90°−α),cosθ・sin(ωt+90°−α)から搬送波位相成分ωt+90°−α又は反転搬送波位相成分−(ωt+90°−α)を抽出するとともに、励磁信号sinωtに対して位相が180°進んだ信号sin(ωt+180°)の極性を示す位相調節極性信号ωt+180°を搬送波位相成分ωt+90°−α又は反転搬送波位相成分−(ωt+90°−α)の信号レベルの切り替りタイミングに同期して取り込んで励磁位相基準として出力する励磁位相基準抽出手段と、励磁位相基準抽出手段に接続され、励磁位相基準抽出手段から入力された励磁位相基準を用いて振幅変調信号f(θ)・sin(ωt+90°−α)の同期検波を行う同期検波手段とを備える。 In the rotation signal processor according to the present invention, the excitation signal sin ωt from the excitation signal source is input to the current amplifier, and the first and second output from the rotation detector excited by the excitation current sin ωt from the current amplifier. The amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt + 90 ° −α) generated in the signal processing process for obtaining the digital angle output φ from the amplitude modulation signal sinθ · sin (ωt + 90 ° −α) and cos θ · sin (ωt + 90 ° −α). The rotation signal processor performs synchronous detection based on the excitation phase reference, wherein α is a phase difference generated by the rotation detector itself and the sensor cable, and the first and second amplitude modulation signals sinθ · sin (ωt + 90 ° −α), cosθ Extracting carrier phase component ωt + 90 ° -α or inverted carrier phase component-(ωt + 90 ° -α) from sin (ωt + 90 ° -α) and exciting signal The phase adjustment polarity signal ωt + 180 ° indicating the polarity of the signal sin (ωt + 180 °) whose phase is advanced by 180 ° with respect to sin ωt is the signal level of the carrier phase component ωt + 90 ° -α or the inverted carrier phase component- (ωt + 90 ° -α). An excitation phase reference extraction unit that takes in synchronization with the switching timing and outputs it as an excitation phase reference, and an amplitude modulation signal f connected to the excitation phase reference extraction unit and using the excitation phase reference input from the excitation phase reference extraction unit And (θ) · sin (ωt + 90 ° −α) synchronous detection means for performing synchronous detection.

本発明の振幅変調信号の同期検波方法及び回転信号処理器によれば、励磁信号sinωtに対して位相が90°進んだ信号sin(ωt+90°)の極性を示す位相調節極性信号ωt+90°を搬送波位相成分ωt−α又は反転搬送波位相成分−(ωt−α)の信号レベルの切り替りタイミングに同期して取り込んで励磁位相基準として用いるので、搬送波位相成分ωt−αと励磁信号sinωtの位相ωtとの位相差αが90°未満である場合に搬送波位相成分ωt−αを励磁位相基準として用い、位相差αが90°以上である場合に反転搬送波位相成分−(ωt−α)を励磁位相基準として用いることができ、常に励磁位相基準と振幅変調信号f(θ)・sin(ωt−α)との間の位相差を零とすることができる。これにより、同期検波への位相差αの影響を小さく抑えることができ、同期検波の精度を向上できる。   According to the synchronous detection method and the rotation signal processor of the amplitude modulation signal of the present invention, the phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° indicating the polarity of the signal sin (ωt + 90 °) whose phase is advanced by 90 ° with respect to the excitation signal sinωt Since it is taken in synchronization with the signal level switching timing of the component ωt-α or the inverted carrier phase component- (ωt-α) and used as the excitation phase reference, the carrier phase component ωt-α and the phase ωt of the excitation signal sin ωt When the phase difference α is less than 90 °, the carrier phase component ωt-α is used as the excitation phase reference, and when the phase difference α is 90 ° or more, the inverted carrier phase component − (ωt−α) is used as the excitation phase reference. The phase difference between the excitation phase reference and the amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt−α) can always be zero. As a result, the influence of the phase difference α on the synchronous detection can be kept small, and the accuracy of the synchronous detection can be improved.

また、本発明の振幅変調信号の同期検波方法及び回転信号処理器によれば、励磁信号sinωtに対して位相が180°進んだ信号sin(ωt+180°)の極性を示す位相調節極性信号ωt+180°を搬送波位相成分ωt+90°−α又は反転搬送波位相成分−(ωt+90°−α)の信号レベルの切り替りタイミングに同期して取り込んで励磁位相基準として用いるので、励磁信号sinωtに対する搬送波位相成分ωt+90°−αの位相の進みが180°未満である場合に搬送波位相成分ωt+90°−αを励磁位相基準として用い、励磁信号sinωtに対する搬送波位相成分ωt+90°−αの位相の進みが180°以上である場合に反転搬送波位相成分−(ωt+90°−α)を励磁位相基準として用いることができ、常に励磁位相基準と振幅変調信号f(θ)・sin(ωt+90°−α)との間の位相差を零とすることができる。これにより、同期検波への位相差90°−αの影響を小さく抑えることができ、同期検波の精度を向上できる。   Further, according to the synchronous detection method and the rotation signal processor of the amplitude modulation signal of the present invention, the phase adjustment polarity signal ωt + 180 ° indicating the polarity of the signal sin (ωt + 180 °) whose phase is advanced by 180 ° with respect to the excitation signal sin ωt. The carrier phase component ωt + 90 ° −α or the inverted carrier phase component − (ωt + 90 ° −α) is captured in synchronization with the switching timing of the signal level and used as the excitation phase reference. The carrier phase component ωt + 90 ° -α is used as the excitation phase reference when the phase advance of the carrier wave is less than 180 °, and is inverted when the phase advance of the carrier phase component ωt + 90 ° -α with respect to the excitation signal sin ωt is 180 ° or more. The carrier phase component-(ωt + 90 ° -α) can be used as the excitation phase reference, The phase difference between the modulated signal f (θ) · sin (ωt + 90 ° -α) can be zero. As a result, the influence of the phase difference of 90 ° -α on the synchronous detection can be reduced, and the accuracy of the synchronous detection can be improved.

これらの同期検波方法及び回転信号処理器では、同期検波における位相差αの影響を小さく抑えることで、トラッキング・ループのループゲインの低下をより確実に防止でき、ダイナミック特性の劣化をより確実に防止できる。また、位相差αを用いての励磁信号sinωtの位相調整も不要にできる。
また、より簡潔な回路で信号処理を実現でき、回路規模を小さく押さえることができる。また、モノリシックIC化に際してチップ面積を小さく抑えることが可能となり、信頼性が高く、小型かつ低価格な商品化(量産)を実現できる。
In these synchronous detection methods and rotation signal processors, the effect of phase difference α in synchronous detection is suppressed to a small level, so that the loop gain of the tracking loop can be prevented more reliably and the deterioration of dynamic characteristics is more reliably prevented. it can. Further, the phase adjustment of the excitation signal sin ωt using the phase difference α can be made unnecessary.
Further, signal processing can be realized with a simpler circuit, and the circuit scale can be reduced. In addition, when the monolithic IC is made, the chip area can be kept small, and commercialization (mass production) with high reliability, small size, and low price can be realized.

本発明の実施の形態1による振幅変調信号の同期検波方法を実施するための回転信号処理器の要部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part of the rotation signal processor for implementing the synchronous detection method of the amplitude modulation signal by Embodiment 1 of this invention. 図1の励磁位相基準抽出手段を詳細に示すブロック図である。It is a block diagram which shows the excitation phase reference | standard extraction means of FIG. 1 in detail. 図2のデジタル信号SIN,COSを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the digital signals SIN and COS of FIG. 図2の抽出信号選択部の論理回路を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a logic circuit of an extraction signal selection unit in FIG. 2. 図4の角度信号φ2,φ3と抽出信号との関係を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between angle signals φ2 and φ3 of FIG. 4 and an extraction signal. 図2の位相同期化部の論理回路を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a logic circuit of a phase synchronization unit in FIG. 2. 位相差αが90°未満である場合の図6の論理回路における各信号を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows each signal in the logic circuit of FIG. 6 when phase difference (alpha) is less than 90 degrees. 位相差αが90°以上である場合の図6の論理回路における各信号を示すタイムチャートである。7 is a time chart showing each signal in the logic circuit of FIG. 6 when the phase difference α is 90 ° or more. 図1の同期検波手段を具体的に示す回路図である。It is a circuit diagram which shows concretely the synchronous detection means of FIG. 本発明の実施の形態2による振幅変調信号の同期検波方法を実施するための回転信号処理器の要部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part of the rotation signal processor for implementing the synchronous detection method of the amplitude modulation signal by Embodiment 2 of this invention. 図10の回転検出器の励磁方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the excitation method of the rotation detector of FIG. 励磁信号sinωtに対する搬送波位相成分ωt+90°−αの位相の進みが180°未満である場合の図10の励磁位相基準を示すタイムチャートである。11 is a time chart showing the excitation phase reference of FIG. 10 when the advance of the phase of the carrier wave phase component ωt + 90 ° −α with respect to the excitation signal sin ωt is less than 180 °. 励磁信号sinωtに対する搬送波位相成分ωt+90°−αの位相の進みが180°以上である場合の図10の励磁位相基準を示すタイムチャートである。11 is a time chart showing the excitation phase reference of FIG. 10 when the advance of the phase of the carrier wave phase component ωt + 90 ° −α with respect to the excitation signal sin ωt is 180 ° or more. 従来のトラッキング方式の回転信号処理器を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the rotation signal processor of the conventional tracking system.

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1による振幅変調信号の同期検波方法を実施するための回転信号処理器の要部を示すブロック図である。なお、図1の回転信号処理器の全体としての構成は、従来の回転信号処理器(図14参照)と同様であるので、実施の形態の構成の説明に図14を援用する。また、従来処理器と同一又は同等部分については同一の符号を用いて説明する。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a main part of a rotation signal processor for carrying out a synchronous detection method of an amplitude modulation signal according to Embodiment 1 of the present invention. The entire configuration of the rotation signal processor of FIG. 1 is the same as that of the conventional rotation signal processor (see FIG. 14), and therefore FIG. 14 is used to describe the configuration of the embodiment. The same or equivalent parts as those of the conventional processor will be described using the same reference numerals.

図1において、励磁位相基準抽出手段115には、第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α),cosθ・sin(ωt−α)と、デジタル角度出力φと、励磁極性信号ωtと、位相調節極性信号ωt+90°とが入力されている。   In FIG. 1, the excitation phase reference extraction means 115 includes first and second amplitude modulation signals sin θ · sin (ωt−α), cos θ · sin (ωt−α), a digital angle output φ, and an excitation polarity signal ωt. And a phase adjustment polarity signal ωt + 90 °.

第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α)は、回転検出器1(レゾルバぞ)からの回転信号であり、励磁信号源3から回転検出器1に入力された励磁信号sinωtが回転検出器1により入力角度θで振幅変調された信号である。αは、回転検出器1自体及びセンサケーブル等により生じる位相差(位相ずれ/位相誤差)を示している。   The first and second amplitude modulation signals sinθ · sin (ωt−α) are rotation signals from the rotation detector 1 (resolver), and the excitation signal sinωt input to the rotation detector 1 from the excitation signal source 3 is The signal is amplitude-modulated by the rotation detector 1 at the input angle θ. α indicates a phase difference (phase shift / phase error) caused by the rotation detector 1 itself, the sensor cable, and the like.

デジタル角度出力φは、周知のように、第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α),cosθ・sin(ωt−α)を信号処理することにより得られたデジタル信号であり、回転検出器1の入力角度θに相当する。   As is well known, the digital angle output φ is a digital signal obtained by performing signal processing on the first and second amplitude modulation signals sin θ · sin (ωt−α), cos θ · sin (ωt−α), This corresponds to the input angle θ of the rotation detector 1.

励磁極性信号ωtは、回転検出器1に入力される励磁信号sinωtの極性を示す信号であり、0°≦ωt<180°の場合にHレベルとなり、180°≦ωt<360°の場合にLレベルとなるデジタル信号である。この励磁極性信号ωtは、コンパレータに励磁信号sinωtが導入されることで得られるものであり、角周波数ωのパルス列である。   The excitation polarity signal ωt is a signal indicating the polarity of the excitation signal sin ωt input to the rotation detector 1, and becomes H level when 0 ° ≦ ωt <180 °, and L when 180 ° ≦ ωt <360 °. It is a digital signal that becomes a level. The excitation polarity signal ωt is obtained by introducing the excitation signal sin ωt to the comparator, and is a pulse train having an angular frequency ω.

位相調節極性信号ωt+90°は、励磁信号sinωtに対して位相が90°進んだ信号sin(ωt+90°)の極性を示す信号であり、0°≦ωt<90°及び270°≦ωt<360°の場合にHレベルとなり、90°≦ωt<270°の場合にLレベルとなるデジタル信号である。この位相調節極性信号ωt+90°を得る方法としては、例えば、sinωtをアナログ回路又は微分回路(OPアンプ回路等)で90°シフトさせてコンパレートする方法、CRフィルタを角周波数ωでカットオフになるようにして2段つなげた回路を通してから極性を反転させる方法等を挙げることができる。また、ωt及びωt+90°をデジタル的に生成し、ωtよりsinωtを作成しても、位相調節極性信号ωt+90°を容易に得ることができる。なお、90°は位相ずれ許容の境界であるため、厳密に90°ずらす必要はなく、おおよその値でよい。   The phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° is a signal indicating the polarity of the signal sin (ωt + 90 °) whose phase is advanced by 90 ° with respect to the excitation signal sin ωt, and 0 ° ≦ ωt <90 ° and 270 ° ≦ ωt <360 °. In this case, the digital signal is H level, and is L level when 90 ° ≦ ωt <270 °. As a method for obtaining the phase adjustment polarity signal ωt + 90 °, for example, sin ωt is shifted by 90 ° with an analog circuit or a differential circuit (an OP amplifier circuit or the like), and the CR filter is cut off at an angular frequency ω. Thus, there can be mentioned a method of inverting the polarity after passing through a circuit connected in two stages. Further, even if ωt and ωt + 90 ° are generated digitally and sin ωt is generated from ωt, the phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° can be easily obtained. Since 90 ° is a phase shift allowable boundary, it is not necessary to shift 90 ° strictly, and an approximate value may be used.

励磁位相基準抽出手段115は、これら第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α),cosθ・sin(ωt−α)と、デジタル角度出力φと、励磁極性信号ωtと、位相調節極性信号ωt+90°とに基づいて、励磁位相基準116を生成する。励磁位相基準116に関しては、後に詳細に説明する。   The excitation phase reference extraction unit 115 adjusts the first and second amplitude modulation signals sin θ · sin (ωt−α), cos θ · sin (ωt−α), the digital angle output φ, the excitation polarity signal ωt, and the phase adjustment. An excitation phase reference 116 is generated based on the polarity signal ωt + 90 °. The excitation phase reference 116 will be described in detail later.

励磁位相基準抽出手段115には、同期検波手段104が接続されている。同期検波手段104には、例えば減算器103(図14参照)からの振幅変調信号f(θ)・sin(ωt−α)が入力されている。図14の例では、振幅変調信号f(θ)・sin(ωt−α)は、sin(θ−φ)・sin(ωt−α)となるが、周知のように、採用される信号処理の方式によりf(θ)は任意に変形される。   A synchronous detection means 104 is connected to the excitation phase reference extraction means 115. For example, the amplitude detection signal f (θ) · sin (ωt−α) from the subtractor 103 (see FIG. 14) is input to the synchronous detection means 104. In the example of FIG. 14, the amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt−α) is sin (θ−φ) · sin (ωt−α). F (θ) is arbitrarily changed by the method.

後に詳しく説明するが、同期検波手段104は、励磁位相基準抽出手段115から入力された励磁位相基準116を用いて、振幅変調信号f(θ)・sin(ωt−α)の同期検波を行うことで、同期検波信号f(θ)・|sin(ωt−α)|を出力する。この同期検波信号f(θ)・|sin(ωt−α)|は、回転信号処理器のトラッキング・ループの制御偏差εであり(図14参照)、回転信号処理器は制御偏差εを零とする処理を行うことで、デジタル角度出力φを得る。   As will be described in detail later, the synchronous detection means 104 performs synchronous detection of the amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt−α) using the excitation phase reference 116 input from the excitation phase reference extraction means 115. Then, the synchronous detection signal f (θ) · | sin (ωt−α) | is output. This synchronous detection signal f (θ) · | sin (ωt−α) | is the control deviation ε of the tracking loop of the rotation signal processor (see FIG. 14), and the rotation signal processor sets the control deviation ε to zero. By performing the processing, the digital angle output φ is obtained.

次に、図2は図1の励磁位相基準抽出手段115を詳細に示すブロック図であり、図3は図2のデジタル信号SIN,COSを示す説明図である。図2において、励磁位相基準抽出手段115には、角度信号生成部120と、抽出信号選択部121と、位相同期化部122とが設けられている。   2 is a block diagram showing in detail the excitation phase reference extraction means 115 of FIG. 1, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing the digital signals SIN and COS of FIG. In FIG. 2, the excitation phase reference extraction unit 115 is provided with an angle signal generation unit 120, an extraction signal selection unit 121, and a phase synchronization unit 122.

角度信号生成部120は、例えばFPGA等により構成されており、デジタル角度出力φに基づいて角度信号φ2,φ3を生成する。この角度信号φ2,φ3は、後に図を用いて説明するが、各々90°,45°の重み付けがされた2値のデジタル信号である。なお、一般的にはデジタル角度出力φは、絶対値として扱われており、その分解能に基づくビット数で構成された2進パラレル・デジタル信号であるため、特別に角度信号生成部120を設けなくとも、上位から2ビット目及び3ビット目がφ2及びφ3に相当する。   The angle signal generation unit 120 is configured by, for example, an FPGA or the like, and generates angle signals φ2 and φ3 based on the digital angle output φ. The angle signals φ2 and φ3, which will be described later with reference to the drawings, are binary digital signals weighted by 90 ° and 45 °, respectively. In general, the digital angle output φ is handled as an absolute value, and is a binary parallel digital signal composed of the number of bits based on the resolution, so that the angle signal generator 120 is not specially provided. In both cases, the second and third bits from the top correspond to φ2 and φ3.

第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α),cosθ・sin(ωt−α)は、第1及び第2コンパレータ125,126を通されることでデジタル信号SIN,COSに変換される。図3に示すように、デジタル信号SINは、全体として0°≦θ<180°の場合に同相となり、180°≦θ<360°の場合に逆相となる信号である。同様に、デジタル信号COSは、全体として0°≦θ<90°,270°≦θ<360°の場合に同相となり、90°≦θ<270°の場合に逆相となる信号である。周知のように、振幅変調信号の搬送波成分の角周波数ωは、変調成分の角周波数θよりも十分に大きい。図3に示すように、デジタル信号SIN,COSは、周波数ωt−αのパルス列がHレベル,Lレベルと変化される信号である。つまり、デジタル信号SIN,COSには、搬送波位相成分ωt−αが保持されている。   The first and second amplitude modulation signals sinθ · sin (ωt−α) and cosθ · sin (ωt−α) are converted into digital signals SIN and COS by passing through the first and second comparators 125 and 126. The As shown in FIG. 3, the digital signal SIN as a whole is a signal having the same phase when 0 ° ≦ θ <180 ° and having a reverse phase when 180 ° ≦ θ <360 °. Similarly, the digital signal COS is a signal that is in phase when 0 ° ≦ θ <90 ° and 270 ° ≦ θ <360 ° as a whole, and is in reverse phase when 90 ° ≦ θ <270 °. As is well known, the angular frequency ω of the carrier component of the amplitude modulation signal is sufficiently larger than the angular frequency θ of the modulation component. As shown in FIG. 3, the digital signals SIN and COS are signals in which the pulse train of the frequency ωt−α is changed between the H level and the L level. That is, the digital signal SIN, COS holds the carrier phase component ωt-α.

抽出信号選択部121には、デジタル信号SIN,COSに変換された状態の第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α),cosθ・sin(ωt−α)と、角度信号φ2,φ3に変換された状態のデジタル角度出力φとが入力されている。   The extracted signal selection unit 121 includes first and second amplitude modulation signals sinθ · sin (ωt−α), cosθ · sin (ωt−α) converted into digital signals SIN and COS, and an angle signal φ2, The digital angle output φ converted to φ3 is input.

この抽出信号選択部121は、後述する論理回路により、デジタル角度出力φに基づいて、第1振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α)及び第2振幅変調信号cosθ・sin(ωt−α)から、振幅が大きいいずれか一方を選択する。また、抽出信号選択部121は、選択した第1振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α)又は第2振幅変調信号cosθ・sin(ωt−α)から搬送波位相成分ωt−α又は反転搬送波位相成分−(ωt−α)を抽出する。反転搬送波位相成分−(ωt−α)は、搬送波位相成分ωt−αに対して極性が反転された(逆相の)信号である。   The extraction signal selection unit 121 uses a logic circuit, which will be described later, from the first amplitude modulation signal sin θ · sin (ωt−α) and the second amplitude modulation signal cos θ · sin (ωt−α) based on the digital angle output φ. Select one of the larger amplitudes. In addition, the extracted signal selection unit 121 generates a carrier phase component ωt-α or an inverted carrier phase component from the selected first amplitude modulation signal sinθ · sin (ωt−α) or second amplitude modulation signal cosθ · sin (ωt−α). -(Ωt-α) is extracted. The inverted carrier phase component − (ωt−α) is a signal whose polarity is inverted (reverse phase) with respect to the carrier phase component ωt−α.

位相同期化部122には、抽出信号選択部121からの抽出信号127と、励磁極性信号ωtと、位相調節極性信号ωt+90°と、クロック129とが入力されている。この位相同期化部122は、後述する論理回路により、搬送波位相成分ωt−α又は反転搬送波位相成分−(ωt−α)の信号レベルの切り替りタイミングに同期して位相調節極性信号ωt+90°を取り込む。また、位相同期化部122は、取り込んだ位相調節極性信号ωt+90°を励磁位相基準116として出力する。   The phase synchronization unit 122 receives the extraction signal 127 from the extraction signal selection unit 121, the excitation polarity signal ωt, the phase adjustment polarity signal ωt + 90 °, and the clock 129. The phase synchronization unit 122 captures the phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° in synchronization with the signal level switching timing of the carrier phase component ωt-α or the inverted carrier phase component − (ωt−α) by a logic circuit described later. . Further, the phase synchronization unit 122 outputs the acquired phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° as the excitation phase reference 116.

次に、図4は図2の抽出信号選択部121の論理回路を示す回路図であり、図5は図4の角度信号φ2,φ3と抽出信号127との関係を示す説明図である。図4に示すように、抽出信号選択部121の論理回路は、象限判定回路部130と抽出選択回路部131とから構成されている。象限判定回路部130は、角度信号φ2,φ3を入力とするXOR回路により構成されている。角度信号φ2,φ3は、前述したように90°,45°の重み付けがされた信号であり、図5に示すように入力角度θに応じてHレベル又はLレベルとなる。図4及び図5に示すように、象限判定回路部130は、入力角度θが90°変化する毎に出力レベルが変化する象限判定信号130aを出力する。   Next, FIG. 4 is a circuit diagram showing a logic circuit of the extraction signal selection unit 121 of FIG. 2, and FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the angle signals φ2 and φ3 and the extraction signal 127 of FIG. As shown in FIG. 4, the logic circuit of the extraction signal selection unit 121 includes a quadrant determination circuit unit 130 and an extraction selection circuit unit 131. The quadrant determination circuit unit 130 includes an XOR circuit that receives angle signals φ2 and φ3. The angle signals φ2 and φ3 are signals weighted by 90 ° and 45 ° as described above, and become H level or L level according to the input angle θ as shown in FIG. As shown in FIGS. 4 and 5, the quadrant determination circuit unit 130 outputs a quadrant determination signal 130 a whose output level changes every time the input angle θ changes by 90 °.

抽出選択回路部131は、2つのAND回路と1つのOR回路とから構成されている。各AND回路は、デジタル信号SIN,COSと象限判定信号130aとを入力としている。この抽出選択回路部131は、入力角度θが90°変化する毎に、デジタル信号SIN,COSのいずれか一方を抽出信号127として出力する回路である。   The extraction / selection circuit unit 131 is composed of two AND circuits and one OR circuit. Each AND circuit receives the digital signals SIN and COS and the quadrant determination signal 130a as inputs. The extraction selection circuit unit 131 is a circuit that outputs one of the digital signals SIN and COS as the extraction signal 127 every time the input angle θ changes by 90 °.

換言すると、象限判定回路部130からの象限判定信号130aに応じて抽出選択回路部131が出力選択することで、振幅が大きいと判定された第1振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α)又は第2振幅変調信号cosθ・sin(ωt−α)から、周波数ωt−αのパルス列として搬送波位相成分ωt−α又は反転搬送波位相成分−(ωt−α)を抽出している。すなわち、抽出信号選択部121は、入力角度θの象限に拘わらず、確実に抽出信号127を出力できるように構成されている。なお、この抽出信号選択部121の論理回路は、第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α),cosθ・sin(ωt−α)の搬送波成分の位相にずれが生じていないことを前提に構成されている。   In other words, the first selection signal sinθ · sin (ωt−α) or the first amplitude modulation signal that is determined to have a large amplitude by the extraction selection circuit unit 131 selecting the output in accordance with the quadrant determination signal 130a from the quadrant determination circuit unit 130 or The carrier phase component ωt-α or the inverted carrier phase component − (ωt−α) is extracted from the second amplitude modulation signal cos θ · sin (ωt−α) as a pulse train of the frequency ωt−α. That is, the extraction signal selection unit 121 is configured to reliably output the extraction signal 127 regardless of the quadrant of the input angle θ. Note that the logic circuit of the extracted signal selection unit 121 does not cause a shift in the phase of the carrier component of the first and second amplitude modulation signals sin θ · sin (ωt−α) and cos θ · sin (ωt−α). It is configured on the assumption.

次に、図6は、図2の位相同期化部122の論理回路を示す回路図である。
また、図7は、位相差αが90°未満である場合の図6の論理回路における各信号を示すタイムチャートであり、(a)はωtに対してωt−αが進んでいる状態を示し、(b)はωtに対してωt−αが遅れている状態を示している。
さらに、図8は、位相差αが90°以上である場合の図6の論理回路における各信号を示すタイムチャートであり、(a)はωtに対してωt−αが進んでいる状態を示し、(b)はωtに対してωt−αが遅れている状態を示している。
Next, FIG. 6 is a circuit diagram showing a logic circuit of the phase synchronization unit 122 of FIG.
FIG. 7 is a time chart showing each signal in the logic circuit of FIG. 6 when the phase difference α is less than 90 °, and (a) shows a state in which ωt−α is advanced with respect to ωt. , (B) shows a state in which ωt−α is delayed with respect to ωt.
Further, FIG. 8 is a time chart showing each signal in the logic circuit of FIG. 6 when the phase difference α is 90 ° or more, and (a) shows a state in which ωt−α is advanced with respect to ωt. , (B) shows a state in which ωt−α is delayed with respect to ωt.

図6に示すように、位相同期化部122の論理回路は、同期タイミング信号生成部140、位相調節極性信号取込部141、及び機能切替スイッチ部142によって構成されている。   As shown in FIG. 6, the logic circuit of the phase synchronization unit 122 includes a synchronization timing signal generation unit 140, a phase adjustment polarity signal take-in unit 141, and a function changeover switch unit 142.

同期タイミング信号生成部140は、2つのDタイプ・フリップフロップと1つのXOR回路から構成されており、図2の抽出信号選択部121からの抽出信号127と、クロック129とを入力としている。2つのDタイプ・フリップフロップは、直列に接続され、ともにクロック129を動作クロックとして使用している。このため、1段目のDタイプ・フリップフロップの出力と2段目のDタイプ・フリップフロップの出力とは、クロック129の1周期分だけ発生タイミングがずれている。XOR回路は、上述の2つのDタイプ・フリップフロップの出力を入力としている。すなわち、同期タイミング信号生成部140は、図7及び図8に示すように抽出信号127の立ち上がり及び立ち下がりのタイミング(搬送波位相成分ωt−α又は反転搬送波位相成分−(ωt−α)の信号レベルの切り替りタイミング)を検出して、同期タイミング信号140aとしてクロック129の1周期分のパルスを出力する回路である。   The synchronization timing signal generation unit 140 includes two D-type flip-flops and one XOR circuit, and receives the extraction signal 127 from the extraction signal selection unit 121 and the clock 129 in FIG. The two D-type flip-flops are connected in series, and both use the clock 129 as an operation clock. Therefore, the output timing of the output of the first-stage D-type flip-flop and the output of the second-stage D-type flip-flop are shifted by one cycle of the clock 129. The XOR circuit has the outputs of the two D-type flip-flops as inputs. That is, as shown in FIGS. 7 and 8, the synchronization timing signal generator 140 generates the signal level of the rising and falling timings of the extraction signal 127 (carrier phase component ωt-α or inverted carrier phase component− (ωt−α)). Is a circuit that outputs a pulse corresponding to one cycle of the clock 129 as the synchronization timing signal 140a.

位相調節極性信号取込部141は、1つのDタイプ・フリップフロップにより構成されており、同期タイミング信号生成部140からの同期タイミング信号140aと位相調節極性信号ωt+90°とを入力としている。位相調節極性信号取込部141は、同期タイミング信号140aの立ち上がるタイミングで位相調節極性信号ωt+90°を取り込んで、取り込んだ位相調節極性信号ωt+90°を励磁位相基準116として出力する。すなわち、位相調節極性信号取込部141は、搬送波位相成分ωt−α又は反転搬送波位相成分−(ωt−α)の信号レベルの切り替りタイミングに同期して位相調節極性信号ωt+90°を取り込んだものを励磁位相基準116として出力する。   The phase adjustment polarity signal fetch unit 141 is configured by one D-type flip-flop, and receives the synchronization timing signal 140a from the synchronization timing signal generation unit 140 and the phase adjustment polarity signal ωt + 90 °. The phase adjustment polarity signal capturing unit 141 captures the phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° at the rising timing of the synchronization timing signal 140 a and outputs the captured phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° as the excitation phase reference 116. In other words, the phase adjustment polarity signal capturing unit 141 captures the phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° in synchronization with the switching timing of the signal level of the carrier phase component ωt-α or the inverted carrier phase component − (ωt−α). Is output as the excitation phase reference 116.

ここで、図7に示すように、搬送波位相成分ωt−αと励磁信号sinωtの位相ωtとの位相差αが90°未満である場合には、搬送波位相成分ωt−α(抽出信号127)の極性と位相調節極性信号ωt+90°の極性とが同じときに、同期タイミング信号140aが立ち上がる。これに対して、図8に示すように、位相差αが90°以上である場合には、反転搬送波位相成分−(ωt−α)(抽出信号127)の極性と位相調節極性信号ωt+90°の極性とが同じときに、同期タイミング信号140aが立ち上がる。すなわち、位相差αが90°未満である場合に搬送波位相成分ωt−αが励磁位相基準116として用いられ、位相差αが90°以上である場合に反転搬送波位相成分−(ωt−α)が励磁位相基準116として用いられる。   Here, as shown in FIG. 7, when the phase difference α between the carrier phase component ωt-α and the phase ωt of the excitation signal sin ωt is less than 90 °, the carrier phase component ωt-α (extracted signal 127) When the polarity and the polarity of the phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° are the same, the synchronization timing signal 140a rises. On the other hand, as shown in FIG. 8, when the phase difference α is 90 ° or more, the polarity of the inverted carrier phase component − (ωt−α) (extracted signal 127) and the phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° When the polarities are the same, the synchronization timing signal 140a rises. That is, when the phase difference α is less than 90 °, the carrier phase component ωt-α is used as the excitation phase reference 116, and when the phase difference α is 90 ° or more, the inverted carrier phase component-(ωt-α) is Used as excitation phase reference 116.

ここで、位相差αが90°以上である場合に、反転搬送波位相成分−(ωt−α)を励磁位相基準116として用いるのは、sin(ωt−α)=−sin(ωt+180°−α)より、α≦−90°又は90°≦αであるならば、−90°≦180°−α≦90°の関係と見なすことができ、位相差は逆相から見れば90°未満と考えることができるからである。位相差αが90°以上の場合に反転搬送波位相成分−(ωt−α)を励磁位相基準116として用いると、角度データ(デジタル角度信号φ)が入力角度θに対して180°反転したデータであると判定され、データを180°反転させるようにループを機能させることができる。   Here, when the phase difference α is 90 ° or more, the inverted carrier phase component − (ωt−α) is used as the excitation phase reference 116 because sin (ωt−α) = − sin (ωt + 180 ° −α). Therefore, if α ≦ −90 ° or 90 ° ≦ α, it can be regarded as a relationship of −90 ° ≦ 180 ° −α ≦ 90 °, and the phase difference is considered to be less than 90 ° when viewed from the opposite phase. Because you can. If the inverted carrier phase component − (ωt−α) is used as the excitation phase reference 116 when the phase difference α is 90 ° or more, the angle data (digital angle signal φ) is data obtained by inverting the input angle θ by 180 °. It is determined that there is, and the loop can function to invert the data by 180 °.

図6に戻り、機能切替スイッチ部142は、位相同期化部122全体の機能を無効にするか否かを切り替えるためのスイッチである。すなわち、位相調節極性信号取込部141の出力を励磁位相基準116として出力するか、従来と同様に励磁極性信号ωtを励磁位相基準116として出力するかを切り替えるためのスイッチである。これは、運用システムの電源投入時(起動時)やレゾルバ断線復帰時等の過渡状態において、位相同期化部122が正常に機能しないことも想定されるためであり、その回避策として設けられたものである。すなわち、通常時は、位相調節極性信号取込部141の出力が励磁位相基準116として出力される。   Returning to FIG. 6, the function changeover switch unit 142 is a switch for switching whether to invalidate the function of the entire phase synchronization unit 122. That is, it is a switch for switching whether to output the output of the phase adjustment polarity signal capturing unit 141 as the excitation phase reference 116 or to output the excitation polarity signal ωt as the excitation phase reference 116 as in the conventional case. This is because the phase synchronization unit 122 is assumed not to function normally in a transient state such as when the operation system is turned on (at startup) or when the resolver is disconnected, and is provided as a workaround. Is. That is, in the normal state, the output of the phase adjustment polarity signal capturing unit 141 is output as the excitation phase reference 116.

次に、図9は、図1の同期検波手段104を具体的に示す回路図である。図において、同期検波手段104は、インバータ155と復調用スイッチ156とから構成された回路であり、励磁位相基準116の出力レベルに応じて復調用スイッチ156の極性切替を行うことで、振幅変調信号f(θ)・sin(ωt−α)の反転信号/非反転信号を出力するものである。すなわち、sin(ωt−α)が正の値をとる0°≦ωt−α<180°の範囲で非反転信号を出力し、sin(ωt−α)が負の値をとる180°≦ωt−α<360°の範囲で反転信号を出力することで、同期検波信号f(θ)・|sin(ωt−α)|を得る。これにより、より確実に同期検波を行うことができ、同期検波の精度を向上できる。   Next, FIG. 9 is a circuit diagram specifically showing the synchronous detection means 104 of FIG. In the figure, the synchronous detection means 104 is a circuit composed of an inverter 155 and a demodulation switch 156. By switching the polarity of the demodulation switch 156 in accordance with the output level of the excitation phase reference 116, an amplitude modulation signal An inverted / non-inverted signal of f (θ) · sin (ωt−α) is output. That is, a non-inverted signal is output in the range of 0 ° ≦ ωt−α <180 ° where sin (ωt−α) takes a positive value, and 180 ° ≦ ωt− where sin (ωt−α) takes a negative value. By outputting an inverted signal in the range of α <360 °, the synchronous detection signal f (θ) · | sin (ωt−α) | is obtained. Thereby, synchronous detection can be performed more reliably and the accuracy of synchronous detection can be improved.

このような本発明の振幅変調信号の同期検波方法及び回転信号処理器によれば、励磁信号sinωtに対して位相が90°進んだ信号sin(ωt+90°)の極性を示す位相調節極性信号ωt+90°を搬送波位相成分ωt−α又は反転搬送波位相成分−(ωt−α)の信号レベルの切り替りタイミングに同期して取り込んで励磁位相基準116として用いるので、搬送波位相成分ωt−αと励磁信号sinωtの位相ωtとの位相差αが90°未満である場合に搬送波位相成分ωt−αを励磁位相基準116として用い、位相差αが90°以上である場合に反転搬送波位相成分−(ωt−α)を励磁位相基準116として用いることができ、常に励磁位相基準と振幅変調信号f(θ)・sin(ωt−α)との間の位相差を零とすることができる。これにより、同期検波への位相差αの影響を小さく抑えることができ、同期検波の精度を向上できる。
また、同期検波における位相差αの影響を小さく抑えることで、トラッキング・ループのループゲインの低下をより確実に防止でき、ダイナミック特性の劣化をより確実に防止できる。また、位相差αを用いての励磁信号sinωtの位相調整も不要にできる。
さらに、より簡潔な回路で信号処理を実現でき、回路規模を小さく押さえることができる。また、モノリシックIC化に際してチップ面積を小さく抑えることが可能となり、信頼性が高く、小型かつ低価格な商品化(量産)を実現できる。
According to the synchronous detection method and the rotation signal processor of the amplitude modulation signal of the present invention, the phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° indicating the polarity of the signal sin (ωt + 90 °) whose phase is advanced by 90 ° with respect to the excitation signal sin ωt. Is used in synchronization with the signal level switching timing of the carrier phase component ωt-α or the inverted carrier phase component-(ωt-α) and used as the excitation phase reference 116, so that the carrier phase component ωt-α and the excitation signal sin ωt When the phase difference α with respect to the phase ωt is less than 90 °, the carrier phase component ωt-α is used as the excitation phase reference 116, and when the phase difference α is 90 ° or more, the inverted carrier phase component-(ωt-α) is used. Can be used as the excitation phase reference 116, and the phase difference between the excitation phase reference and the amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt−α) can always be zero. As a result, the influence of the phase difference α on the synchronous detection can be kept small, and the accuracy of the synchronous detection can be improved.
In addition, by suppressing the influence of the phase difference α in the synchronous detection to be small, it is possible to more reliably prevent the loop gain of the tracking loop from being lowered and to more reliably prevent the deterioration of the dynamic characteristics. Further, the phase adjustment of the excitation signal sin ωt using the phase difference α can be made unnecessary.
Furthermore, signal processing can be realized with a simpler circuit, and the circuit scale can be reduced. In addition, when the monolithic IC is made, the chip area can be kept small, and commercialization (mass production) with high reliability, small size, and low price can be realized.

また、抽出信号選択部121は、角度信号φ2,φ3を用いて入力角度θの象限を判定し、判定した入力角度θの象限に応じて、デジタル信号SIN,COSのいずれか一方を抽出信号127として出力することで、振幅が大きい第1振幅変調信号sinθ・sinωt−α又は第2振幅変調信号cosθ・sinωt−αから、搬送波位相成分ωt−αを周波数ωt−αのパルス列として抽出するので、より確実に搬送波位相成分ωt−αを抽出でき、より確実に同期検波の精度を向上できる。   Further, the extraction signal selection unit 121 determines the quadrant of the input angle θ using the angle signals φ2 and φ3, and extracts one of the digital signals SIN and COS according to the determined quadrant of the input angle θ. Since the carrier phase component ωt-α is extracted as a pulse train of the frequency ωt-α from the first amplitude modulation signal sinθ · sinωt-α or the second amplitude modulation signal cosθ · sinωt-α having a large amplitude. The carrier phase component ωt-α can be extracted more reliably, and the accuracy of synchronous detection can be improved more reliably.

さらに、同期タイミング信号生成部140は、抽出信号127の立ち上がり及び立ち下がりのタイミングを検出して、クロック129の1周期分のパルスを同期タイミング信号140aとして出力し、位相調節極性信号取込部141は、同期タイミング信号140aの立ち上がるタイミングで位相調節極性信号ωt+90°を取り込んで、取り込んだ位相調節極性信号ωt+90°を励磁位相基準116として出力するので、より確実に位相調節極性信号ωt+90°を搬送波位相成分ωt−α反転搬送波位相成分−(ωt−α)の信号レベルの切り替りタイミングに同期して取り込むことができ、より確実に同期検波の精度を向上できる。   Further, the synchronization timing signal generation unit 140 detects the rising and falling timings of the extraction signal 127, outputs a pulse for one cycle of the clock 129 as the synchronization timing signal 140a, and the phase adjustment polarity signal capturing unit 141. Captures the phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° at the rising timing of the synchronization timing signal 140a and outputs the captured phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° as the excitation phase reference 116, so that the phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° is more reliably transmitted to the carrier phase. The component ωt−α inverted carrier phase component− (ωt−α) can be captured in synchronization with the signal level switching timing, and the accuracy of synchronous detection can be improved more reliably.

さらにまた、同期検波手段104は、励磁位相基準116を用いて復調用スイッチ156の極性切替を行うことで、振幅変調信号fθ・sinωt−αの同期検波を行い、同期検波信号fθ・|sinωt−α|を出力するので、より確実に同期検波を行うことができ、より確実に同期検波の精度を向上できる。   Furthermore, the synchronous detection means 104 performs synchronous detection of the amplitude modulation signal fθ · sin ωt−α by switching the polarity of the demodulation switch 156 using the excitation phase reference 116, and the synchronous detection signal fθ · | sinωt−. Since α | is output, synchronous detection can be performed more reliably, and the accuracy of synchronous detection can be improved more reliably.

実施の形態2.
図10は、本発明の実施の形態2による振幅変調信号の同期検波方法を実施するための回転信号処理器の要部を示すブロック図であり、図11は、図10の回転検出器1の励磁方法を示す説明図である。
実施の形態1では、励磁信号源3からの励磁信号sinωtにより回転検出器1が励磁される態様を説明したが(図14参照)、図11に示すように、励磁信号源3からの励磁信号sinωtが電流アンプ200に入力されて、電流アンプ200からの励磁電流sinωtにより回転検出器1が励磁される場合もある。このとき、回転検出器1のインピーダンスがL負荷であると、回転検出器1の励磁位相(励磁電圧の位相)が励磁信号sinωtに対して90°進むことになり、回転検出器1から出力される第1及び第2振幅変調信号もsinθ・sin(ωt+90°−α),cosθ・sin(ωt+90°−α)となる。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 10 is a block diagram showing a main part of a rotation signal processor for implementing the synchronous detection method of an amplitude modulation signal according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a block diagram of the rotation detector 1 of FIG. It is explanatory drawing which shows the excitation method.
In the first embodiment, the mode in which the rotation detector 1 is excited by the excitation signal sin ωt from the excitation signal source 3 has been described (see FIG. 14), but as shown in FIG. 11, the excitation signal from the excitation signal source 3 In some cases, sinωt is input to the current amplifier 200, and the rotation detector 1 is excited by the excitation current sinωt from the current amplifier 200. At this time, if the impedance of the rotation detector 1 is L load, the excitation phase (excitation voltage phase) of the rotation detector 1 advances by 90 ° with respect to the excitation signal sinωt, and is output from the rotation detector 1. The first and second amplitude modulation signals are also sin θ · sin (ωt + 90 ° −α) and cos θ · sin (ωt + 90 ° −α).

このように電流アンプ200からの励磁電流sinωtにより回転検出器1が励磁される場合には、図10に示すように、励磁信号sinωtに対して位相が180°進んだ信号sin(ωt+180°)の極性を示す位相調節極性信号ωt+180°を励磁位相基準抽出手段115に入力するように構成する。なお、本実施の形態では、励磁極性信号はsinωt+90°の極性を示す信号となる。また、第1及び第2振幅変調信号から抽出される抽出信号もωt+90°−αとなる。   Thus, when the rotation detector 1 is excited by the excitation current sin ωt from the current amplifier 200, as shown in FIG. 10, the signal sin (ωt + 180 °) whose phase is advanced by 180 ° with respect to the excitation signal sin ωt. A phase adjustment polarity signal ωt + 180 ° indicating polarity is input to the excitation phase reference extraction means 115. In the present embodiment, the excitation polarity signal is a signal indicating a sin ωt + 90 ° polarity. The extracted signal extracted from the first and second amplitude modulation signals is also ωt + 90 ° −α.

次に、図12は、励磁信号sinωtに対する搬送波位相成分ωt+90°−αの位相の進みが180°未満である場合の図10の励磁位相基準116を示すタイムチャートであり、図13は、励磁信号sinωtに対する搬送波位相成分ωt+90°−αの位相の進みが180°以上である場合の図10の励磁位相基準116を示すタイムチャートである。   Next, FIG. 12 is a time chart showing the excitation phase reference 116 in FIG. 10 when the phase advance of the carrier phase component ωt + 90 ° −α is less than 180 ° with respect to the excitation signal sin ωt, and FIG. 11 is a time chart showing the excitation phase reference 116 of FIG. 10 when the advance of the phase of the carrier phase component ωt + 90 ° −α with respect to sin ωt is 180 ° or more.

図12及び図13に示すように、位相調節極性信号ωt+180°は、励磁信号sinωtの位相ωtに対して180°位相が進んでおり、励磁信号sinωtに対して極性が反転された状態となっている。この実施の形態2においても、実施の形態1と同様に、図6に示す論理回路により、抽出信号127の立ち上がり及び立ち下がりのタイミングが検出され、同期タイミング信号140aの立ち上がるタイミングで位相調節極性信号ωt+180°が取り込まれる。   As shown in FIGS. 12 and 13, the phase adjustment polarity signal ωt + 180 ° is 180 degrees ahead of the phase ωt of the excitation signal sin ωt, and the polarity is inverted with respect to the excitation signal sin ωt. Yes. Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the logic circuit shown in FIG. 6 detects the rising and falling timings of the extraction signal 127, and the phase adjustment polarity signal at the rising timing of the synchronization timing signal 140a. ωt + 180 ° is captured.

図12に示すように、励磁信号sinωtに対する搬送波位相成分ωt+90°−αの位相の進み(90°−α)が180°未満である場合には、搬送波位相成分ωt+90°−α(抽出信号127)の極性と位相調節極性信号ωt+180°の極性とが同じときに、同期タイミング信号140aが立ち上がる。すなわち、当該位相進みが180°未満の場合には、搬送波位相成分ωt+90°−αが励磁位相基準116として用いられる。   As shown in FIG. 12, when the phase advance (90 ° -α) of the carrier phase component ωt + 90 ° -α with respect to the excitation signal sin ωt is less than 180 °, the carrier phase component ωt + 90 ° -α (extracted signal 127) And the phase adjustment polarity signal ωt + 180 ° have the same polarity, the synchronization timing signal 140a rises. That is, when the phase advance is less than 180 °, the carrier phase component ωt + 90 ° −α is used as the excitation phase reference 116.

これに対して、図13に示すように、励磁信号sinωtに対する搬送波位相成分ωt+90°−αの位相の進み(90°−α)が180°以上である場合には、反転搬送波位相成分−(ωt+90°−α)(抽出信号127)の極性と位相調節極性信号ωt+180°の極性とが同じときに、同期タイミング信号140aが立ち上がる。すなわち、当該位相進みが180°以上の場合には、反転搬送波位相成分−(ωt+90°−α)が励磁位相基準116として用いられる。   On the other hand, as shown in FIG. 13, when the phase advance (90 ° -α) of the carrier phase component ωt + 90 ° -α with respect to the excitation signal sin ωt is 180 ° or more, the inverted carrier phase component-(ωt + 90 When the polarity of (° -α) (extraction signal 127) and the polarity of the phase adjustment polarity signal ωt + 180 ° are the same, the synchronization timing signal 140a rises. That is, when the phase advance is 180 ° or more, the inverted carrier phase component − (ωt + 90 ° −α) is used as the excitation phase reference 116.

なお、位相の進みが180°未満であることは、位相の遅れが180°以上であることと同義であり、位相の進みが180°以上であることは、位相の遅れが180°未満であることと同義である。その他の構成は、実施の形態1と同様である。   Note that a phase advance of less than 180 ° is synonymous with a phase delay of 180 ° or more, and a phase advance of 180 ° or more means a phase delay of less than 180 °. It is synonymous with that. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

このような本発明の振幅変調信号の同期検波方法及び回転信号処理器によれば、励磁信号sinωtに対して位相が180°進んだ信号sin(ωt+180°)の極性を示す位相調節極性信号ωt+180°を搬送波位相成分ωt+90°−α又は反転搬送波位相成分−(ωt+90°−α)の信号レベルの切り替りタイミングに同期して取り込んで励磁位相基準116として用いるので、励磁信号sinωtに対する搬送波位相成分ωt+90°−αの位相の進みが180°未満である場合に搬送波位相成分ωt+90°−αを励磁位相基準116として用い、励磁信号sinωtに対する搬送波位相成分ωt+90°−αの位相の進みが180°以上である場合に反転搬送波位相成分−(ωt+90°−α)を励磁位相基準116として用いることができ、常に励磁位相基準116と振幅変調信号f(θ)・sin(ωt−α)との間の位相差を零とすることができる。これにより、同期検波への位相差90°−αの影響を小さく抑えることができ、同期検波の精度を向上できる。
また、実施の形態1の構成と同様に、同期検波における位相差αの影響を小さく抑えることで、トラッキング・ループのループゲインの低下をより確実に防止でき、ダイナミック特性の劣化をより確実に防止できる。また、位相差αを用いての励磁信号sinωtの位相調整も不要にできる。
さらに、実施の形態1の構成と同様に、より簡潔な回路で信号処理を実現でき、回路規模を小さく押さえることができる。また、モノリシックIC化に際してチップ面積を小さく抑えることが可能となり、信頼性が高く、小型かつ低価格な商品化(量産)を実現できる。
According to the synchronous detection method and the rotation signal processor of the amplitude modulation signal of the present invention as described above, the phase adjustment polarity signal ωt + 180 ° indicating the polarity of the signal sin (ωt + 180 °) whose phase is advanced by 180 ° with respect to the excitation signal sin ωt. Is taken in synchronization with the signal level switching timing of the carrier phase component ωt + 90 ° −α or the inverted carrier phase component − (ωt + 90 ° −α) and used as the excitation phase reference 116, so that the carrier phase component ωt + 90 ° with respect to the excitation signal sin ωt When the phase advance of -α is less than 180 °, the carrier phase component ωt + 90 ° -α is used as the excitation phase reference 116, and the phase advance of the carrier phase component ωt + 90 ° -α with respect to the excitation signal sin ωt is 180 ° or more. In this case, the inverted carrier phase component − (ωt + 90 ° −α) can be used as the excitation phase reference 116. Always the phase difference between the excitation phase reference 116 and the amplitude-modulated signal f (θ) · sin (ωt-α) can be zero. As a result, the influence of the phase difference of 90 ° -α on the synchronous detection can be reduced, and the accuracy of the synchronous detection can be improved.
In addition, as with the configuration of the first embodiment, by suppressing the influence of the phase difference α in the synchronous detection to be small, it is possible to more reliably prevent the loop gain of the tracking loop from being lowered, and to more reliably prevent the deterioration of the dynamic characteristics. it can. Further, the phase adjustment of the excitation signal sin ωt using the phase difference α can be made unnecessary.
Further, similarly to the configuration of the first embodiment, signal processing can be realized with a simpler circuit, and the circuit scale can be reduced. In addition, when the monolithic IC is made, the chip area can be kept small, and commercialization (mass production) with high reliability, small size, and low price can be realized.

1 回転検出器
3 励磁信号源
100 回転信号処理器
104 同期検波手段
115 励磁位相基準抽出手段
116 励磁位相基準
121 抽出信号選択部
122 位相同期化部
127 抽出信号
129 クロック
140 同期タイミング信号生成部
140a 同期タイミング信号
141 位相調節極性信号取込部
156 復調用スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotation detector 3 Excitation signal source 100 Rotation signal processor 104 Synchronous detection means 115 Excitation phase reference extraction means 116 Excitation phase reference 121 Extraction signal selection part 122 Phase synchronization part 127 Extraction signal 129 Clock 140 Synchronization timing signal generation part 140a Synchronization Timing signal 141 Phase adjustment polarity signal capturing section 156 Demodulation switch

Claims (7)

励磁信号源(3)からの励磁信号sinωtにより励磁された回転検出器(1)から出力される第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α),cosθ・sin(ωt−α)からデジタル角度出力φを得る信号処理過程で生じる振幅変調信号f(θ)・sin(ωt−α)を励磁位相基準(116)により同期検波を行う振幅変調信号の同期検波方法であって、αは前記回転検出器(1)自体及びセンサケーブルによって生じる位相差であり、
前記第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α),cosθ・sin(ωt−α)から搬送波位相成分ωt−α又は反転搬送波位相成分−(ωt−α)を抽出するとともに、励磁信号sinωtに対して位相が90°進んだ信号sin(ωt+90°)の極性を示す位相調節極性信号ωt+90°を前記搬送波位相成分ωt−α又は前記反転搬送波位相成分−(ωt−α)の信号レベルの切り替りタイミングに同期して取り込んで前記励磁位相基準(116)として用いることを特徴とする振幅変調信号の同期検波方法。
Excitation signal source (3) from the excitation signal sinωt by the first and second amplitude modulation signals sin [theta · sin outputted from the excitation has been rotating detector (1) (ωt-α) , cosθ · sin (ωt-α ) Is a synchronous detection method of an amplitude modulation signal for performing synchronous detection of the amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt−α) generated in the signal processing process for obtaining the digital angle output φ from the excitation phase reference (116), α is the phase difference caused by the rotation detector (1) itself and the sensor cable,
A carrier phase component ωt-α or an inverted carrier phase component − (ωt−α) is extracted from the first and second amplitude modulation signals sinθ · sin (ωt−α) and cosθ · sin (ωt−α) and excited. The phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° indicating the polarity of the signal sin (ωt + 90 °) whose phase is advanced by 90 ° with respect to the signal sinωt is the signal level of the carrier phase component ωt-α or the inverted carrier phase component- (ωt-α). A method for synchronously detecting an amplitude-modulated signal, wherein the excitation phase reference (116) is used in synchronization with the switching timing.
励磁信号源(3)からの励磁信号sinωtが電流アンプ(200)に入力され、前記電流アンプ(200)からの励磁電流sinωtにより励磁された回転検出器(1)から出力される第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt+90°−α),cosθ・sin(ωt+90°−α)からデジタル角度出力φを得る信号処理過程で生じる振幅変調信号f(θ)・sin(ωt+90°−α)を励磁位相基準(116)により同期検波を行う振幅変調信号の同期検波方法であって、αは前記回転検出器(1)自体及びセンサケーブルによって生じる位相差であり、
前記第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt+90°−α),cosθ・sin(ωt+90°−α)から搬送波位相成分ωt+90°−α又は反転搬送波位相成分−(ωt+90°−α)を抽出するとともに、前記励磁信号sinωtに対して位相が180°進んだ信号sin(ωt+180°)の極性を示す位相調節極性信号ωt+180°を前記搬送波位相成分ωt+90°−α又は前記反転搬送波位相成分−(ωt+90°−α)の信号レベルの切り替りタイミングに同期して取り込んで前記励磁位相基準(116)として用いることを特徴とする振幅変調信号の同期検波方法。
Excitation signal sinωt from the exciting signal source (3) is input to the current amplifier (200), first and outputted from the current amplifier (200) the excitation current sinωt by the excitation has been rotation detector from (1) Amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt + 90 ° −α) generated in the signal processing process for obtaining the digital angle output φ from the second amplitude modulation signal sinθ · sin (ωt + 90 ° −α) and cos θ · sin (ωt + 90 ° −α). ) Is a synchronous detection method of an amplitude modulation signal in which synchronous detection is performed by the excitation phase reference (116), where α is a phase difference generated by the rotation detector (1) itself and the sensor cable,
The carrier phase component ωt + 90 ° -α or the inverted carrier phase component − (ωt + 90 ° −α) is extracted from the first and second amplitude modulation signals sinθ · sin (ωt + 90 ° −α) and cosθ · sin (ωt + 90 ° −α). In addition, the phase adjustment polarity signal ωt + 180 ° indicating the polarity of the signal sin (ωt + 180 °) whose phase is advanced by 180 ° with respect to the excitation signal sinωt is changed to the carrier phase component ωt + 90 ° -α or the inverted carrier phase component- (ωt + 90). A method for synchronously detecting an amplitude-modulated signal, which is used in synchronism with the switching timing of the signal level (° -α) and used as the excitation phase reference (116).
励磁信号源(3)からの励磁信号sinωtにより励磁された回転検出器(1)から出力される第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α),cosθ・sin(ωt−α)からデジタル角度出力φを得る信号処理過程で生じる振幅変調信号f(θ)・sin(ωt−α)を励磁位相基準(116)により同期検波する回転信号処理器であって、αは前記回転検出器(1)自体及びセンサケーブルによって生じる位相差であり、
前記第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α),cosθ・sin(ωt−α)から搬送波位相成分ωt−α及び反転搬送波位相成分−(ωt−α)を抽出するとともに、前記励磁信号sinωtに対して位相が90°進んだ信号sin(ωt+90°)の極性を示す位相調節極性信号ωt+90°を前記搬送波位相成分ωt−α又は前記反転搬送波位相成分−(ωt−α)の信号レベルの切り替りタイミングに同期して取り込んで前記励磁位相基準(116)として出力する励磁位相基準抽出手段(115)と、
前記励磁位相基準抽出手段(115)に接続され、前記励磁位相基準抽出手段(115)から入力された前記励磁位相基準(116)を用いて前記振幅変調信号f(θ)・sin(ωt−α)の同期検波を行う同期検波手段(104)と
を備えていることを特徴とする回転信号処理器。
Excitation signal source (3) from the excitation signal sinωt by the first and second amplitude modulation signals sin [theta · sin outputted from the excitation has been rotating detector (1) (ωt-α) , cosθ · sin (ωt-α ) Is a rotation signal processor for synchronously detecting the amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt−α) generated in the signal processing process for obtaining the digital angle output φ from the excitation phase reference (116), where α is the rotation The phase difference caused by the detector (1) itself and the sensor cable,
A carrier phase component ωt-α and an inverted carrier phase component − (ωt−α) are extracted from the first and second amplitude modulation signals sinθ · sin (ωt−α) and cosθ · sin (ωt−α), and The phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° indicating the polarity of the signal sin (ωt + 90 °) whose phase is advanced by 90 ° with respect to the excitation signal sinωt is the signal of the carrier phase component ωt-α or the inverted carrier phase component- (ωt-α). Excitation phase reference extraction means (115) for taking in synchronization with level switching timing and outputting as the excitation phase reference (116);
The amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt−α) is connected to the excitation phase reference extraction means (115) and uses the excitation phase reference (116) input from the excitation phase reference extraction means (115). And a synchronous detection means (104) for performing synchronous detection.
前記励磁位相基準抽出手段(115)には、抽出信号選択部(121)が設けられており、
前記抽出信号選択部(121)には、
前記デジタル角度出力φに基づく信号であって、90°,45°の重み付けがされた角度信号φ2,φ3と、
前記第1振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α)が変換された信号であって、0°≦θ<180°の場合に同相となり、180°≦θ<360°の場合に逆相となる周波数ωt−αのパルス列であるデジタル信号SINと、
前記第2振幅変調信号cosθ・sin(ωt−α)が変換された信号であって、0°≦θ<90°,270°≦θ<360°の場合に同相となり、90°≦θ<270°の場合に逆相となる周波数ωt−αのパルス列であるデジタル信号COSと
が入力され、
前記抽出信号選択部(121)は、
前記角度信号φ2,φ3を用いて入力角度θの象限を判定し、
判定した入力角度θの象限に応じて、前記デジタル信号SIN,COSのいずれか一方を抽出信号(127)として出力することで、振幅が大きい前記第1振幅変調信号sinθ・sin(ωt−α)又は前記第2振幅変調信号cosθ・sin(ωt−α)から、前記搬送波位相成分ωt−αを角周波数ω、位相遅れαのパルス列として抽出することを特徴とする請求項3記載の回転信号処理器。
The excitation phase reference extraction means (115) is provided with an extraction signal selection unit (121),
In the extraction signal selection unit (121),
A signal based on the digital angle output φ, which is weighted by 90 ° and 45 °, and angle signals φ2 and φ3;
The first amplitude modulation signal sin θ · sin (ωt−α) is a converted signal, and is in phase when 0 ° ≦ θ <180 ° and is out of phase when 180 ° ≦ θ <360 °. A digital signal SIN which is a pulse train of frequency ωt−α,
The second amplitude modulation signal cos θ · sin (ωt−α) is a converted signal, and is in phase when 0 ° ≦ θ <90 °, 270 ° ≦ θ <360 °, and 90 ° ≦ θ <270. And a digital signal COS, which is a pulse train having a frequency ωt−α that is in reverse phase in the case of °,
The extraction signal selection unit (121)
The quadrant of the input angle θ is determined using the angle signals φ2 and φ3,
Depending on the determined quadrant of the input angle θ, one of the digital signals SIN and COS is output as an extraction signal (127), whereby the first amplitude modulation signal sin θ · sin (ωt−α) having a large amplitude is output. 4. The rotation signal processing according to claim 3, wherein the carrier phase component ωt-α is extracted as a pulse train having an angular frequency ω and a phase delay α from the second amplitude modulation signal cos θ · sin (ωt-α). vessel.
前記励磁位相基準抽出手段(115)には、位相同期化部(122)が設けられており、
前記位相同期化部(122)には、
前記抽出信号選択部(121)からの抽出信号(127)とクロック(129)とを入力とし、前記抽出信号(127)の立ち上がり及び立ち下がりのタイミングを検出して、前記クロック(129)の1周期分のパルスを同期タイミング信号(140a)として出力する同期タイミング信号生成部(140)と、
前記同期タイミング信号生成部(140)からの前記同期タイミング信号(140a)と前記位相調節極性信号ωt+90°とを入力とし、前記同期タイミング信号(140a)の立ち上がるタイミングで前記位相調節極性信号ωt+90°を取り込んで、取り込んだ前記位相調節極性信号ωt+90°を前記励磁位相基準(116)として出力する位相調節極性信号取込部(141)と
が含まれていることを特徴とする請求項4記載の回転信号処理器。
The excitation phase reference extraction means (115) is provided with a phase synchronization unit (122),
In the phase synchronization unit (122),
The extraction signal (127) from the extraction signal selection unit (121) and the clock (129) are input, the rising and falling timings of the extraction signal (127) are detected, and 1 of the clock (129) is detected. A synchronization timing signal generation unit (140) that outputs a pulse for a period as a synchronization timing signal (140a);
The synchronization timing signal (140a) from the synchronization timing signal generator (140) and the phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° are input, and the phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° is obtained at the rising timing of the synchronization timing signal (140a). 5. The rotation according to claim 4, further comprising: a phase adjustment polarity signal capture unit (141) that captures and outputs the captured phase adjustment polarity signal ωt + 90 ° as the excitation phase reference (116). Signal processor.
前記同期検波手段(104)は、
前記励磁位相基準(116)を用いて復調用スイッチ(156)の極性切替を行うことで、前記振幅変調信号f(θ)・sin(ωt−α)の同期検波を行い、同期検波信号f(θ)・|sin(ωt−α)|を出力することを特徴とする請求項3から請求項5までのいずれか1項に記載の回転信号処理器。
The synchronous detection means (104)
By switching the polarity of the demodulation switch (156) using the excitation phase reference (116), the amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt−α) is synchronously detected, and the synchronous detection signal f ( The rotation signal processor according to any one of claims 3 to 5, wherein θ) · | sin (ωt-α) | is output.
励磁信号源(3)からの励磁信号sinωtが電流アンプ(200)に入力され、前記電流アンプ(200)からの励磁電流sinωtにより励磁された回転検出器(1)から出力された第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt+90°−α),cosθ・sin(ωt+90°−α)からデジタル角度出力φを得る信号処理過程で生じる振幅変調信号f(θ)・sin(ωt+90°−α)を励磁位相基準(116)により同期検波する回転信号処理器であって、αは前記回転検出器(1)自体及びセンサケーブルによって生じる位相差であり、
前記第1及び第2振幅変調信号sinθ・sin(ωt+90°−α),cosθ・sin(ωt+90°−α)から搬送波位相成分ωt+90°−α又は反転搬送波位相成分−(ωt+90°−α)を抽出するとともに、前記励磁信号sinωtに対して位相が180°進んだ信号sin(ωt+180°)の極性を示す位相調節極性信号ωt+180°を前記搬送波位相成分ωt+90°−α又は前記反転搬送波位相成分−(ωt+90°−α)の信号レベルの切り替りタイミングに同期して取り込んで前記励磁位相基準(116)として出力する励磁位相基準抽出手段(115)と、
前記励磁位相基準抽出手段(115)に接続され、前記励磁位相基準抽出手段(115)から入力された前記励磁位相基準(116)を用いて前記振幅変調信号f(θ)・sin(ωt+90°−α)の同期検波を行う同期検波手段(104)と
を備えていることを特徴とする回転信号処理器。
Excitation signal sinωt from the exciting signal source (3) is input to the current amplifier (200), first and outputted from the current amplifier excitation current sinωt by the excitation has been rotation detector from the (200) (1) Amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt + 90 ° −α) generated in the signal processing process for obtaining the digital angle output φ from the second amplitude modulation signal sinθ · sin (ωt + 90 ° −α) and cos θ · sin (ωt + 90 ° −α). ) Is a rotation signal processor that detects synchronously with an excitation phase reference (116), where α is a phase difference caused by the rotation detector (1) itself and the sensor cable,
The carrier phase component ωt + 90 ° -α or the inverted carrier phase component − (ωt + 90 ° −α) is extracted from the first and second amplitude modulation signals sinθ · sin (ωt + 90 ° −α) and cosθ · sin (ωt + 90 ° −α). In addition, the phase adjustment polarity signal ωt + 180 ° indicating the polarity of the signal sin (ωt + 180 °) whose phase is advanced by 180 ° with respect to the excitation signal sinωt is changed to the carrier phase component ωt + 90 ° -α or the inverted carrier phase component- (ωt + 90). An excitation phase reference extraction means (115) for taking in synchronization with the switching timing of the signal level at (° -α) and outputting as the excitation phase reference (116);
The amplitude modulation signal f (θ) · sin (ωt + 90 ° −) is connected to the excitation phase reference extraction means (115) and uses the excitation phase reference (116) input from the excitation phase reference extraction means (115). and a synchronous detection means (104) for performing synchronous detection of α).
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