多通道高速转台测角信号处理系统技术方案

多通道高速转台测角信号处理系统，涉及一种高速转台增量测角信号处理系统，本发明专利技术为解决现有技术无法保证转台测角系统同时兼顾高速和高精度两方面需求的问题。本发明专利技术包括高细分转换电路模块、差分转单端及隔离电路模块、四倍细分及高速计数模块和比较输出模块；高细分转换电路模块将增量模拟信号转换成增量数字信号，然后进行高倍细分；差分转单端及隔离电路模块将正交数字差分信号转换成单端信号，并隔离输出；四倍细分及高速计数模块进行正交滤波、四倍细分、高速正交计数；比较输出模块设置比较值，将比较值与四倍细分及高速计数模块获得的计数数值进行比较，实现比较脉冲的输出。本发明专利技术用于高速转台。

【技术实现步骤摘要】
多通道高速转台测角信号处理系统
本专利技术涉及一种高速转台增量测角信号处理系统。
技术介绍
随着转台的应用需求及其设计制造技术的发展，转台的性能指标要求兼顾高速和高精度两方面的性能。为了达到高精度，必须对编码器输出的增量信号进行高倍细分，但是在高速状态下，高倍细分后的信号频率很高，需要高带宽的正交编码计数电路对其进行处理。常见的细分电路受输入信号频带限制，通常只能做到50倍细分，计数电路的带宽只能做到1M，远远不能满足需求。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有技术无法保证转台测角系统同时兼顾高速和高精度两方面需求的问题，提出的一种多通道高速转台测角信号处理系统。本专利技术所述的多通道高速转台测角信号处理系统，该处理系统包括高细分转换电路模块、差分转单端及隔离电路模块、四倍细分及高速计数模块和比较输出模块；高细分转换电路模块将增量编码器输出的增量模拟信号转换成增量数字信号，然后对增量数字信号进行高倍细分，输出正交数字差分信号；差分转单端及隔离电路模块将高细分转换电路模块输出的正交数字差分信号转换成单端信号，并对单端信号进行隔离输出；四倍细分及高速计数模块对差分转单端及隔离电路模块隔离输出的信号进行正交滤波，然后进行四倍细分，再进行高速正交计数，获得计数数值；比较输出模块设置比较值，将比较值与四倍细分及高速计数模块获得的计数数值进行比较，每个四倍细分及高速计数模块的计数器对应一个步长寄存器，每个计数周期计数器对应步长时发出一个高电平脉冲，实现比较脉冲的输出。本专利技术所述的多通道高速转台测角信号处理系统，高细分转换电路通过高速的外围电路首先对编码器输出的1vpp的模拟信号进行AD转换变成数字信号，然后对其进行高倍插值实现高倍细分，输出正交数字差分信号。计数板卡通过数字电路对正交数字差分信号转化成单端信号，并进行4倍频细分，然后通过高速的FPGA实现高速计数功能，同时与存储在比较寄存器的数值进行比较，实现比较脉冲输出。本专利技术通过测试脉冲之间的时间间隔，实现速度、精度和稳定性的测试，能够同时兼顾高速和高精度两个方面的需求。附图说明图1是本专利技术所述iC-TW28高集成度插补芯片的功能块图；图2是本专利技术所述信号细分电路对信号进行插值，实现对信号细分的原理图，图中，A表示增量编码器输出的一相方波脉冲信号，B表示增量编码器输出的另一相方波脉冲信号；图3是本专利技术所述将正交数字差分信号转换成单端信号的差分转单端电路图；图4是本专利技术所述对单端信号进行隔离输出的隔离电路图；图5是本专利技术所述四倍细分的时序图，ChA表示A路信号，ChB表示B路信号，CounterValue表示计数值；图6是本专利技术所述FPGA高速计数模块的原理框图；图7是本专利技术所述比较输出模块的电路图。具体实施方式具体实施方式一、本实施方式所述多通道高速转台测角信号处理系统，该处理系统包括高细分转换电路模块、差分转单端及隔离电路模块、四倍细分及高速计数模块和比较输出模块；高细分转换电路模块将增量编码器输出的增量模拟信号转换成增量数字信号，然后对增量数字信号进行高倍细分，输出正交数字差分信号；差分转单端及隔离电路模块将高细分转换电路模块输出的正交数字差分信号转换成单端信号，并对单端信号进行隔离输出；四倍细分及高速计数模块对差分转单端及隔离电路模块隔离输出的信号进行正交滤波，然后进行四倍细分，再进行高速正交计数，获得计数数值；比较输出模块设置比较值，将比较值与四倍细分及高速计数模块获得的计数数值进行比较，每个四倍细分及高速计数模块的计数器对应一个步长寄存器，每个计数周期计数器对应步长时发出一个高电平脉冲，实现比较脉冲的输出。本实施方式中，比较输出模块设置比较值，将比较值与四倍细分及高速计数模块获得的计数数值进行比较，满足条件时发出一个脉冲，通过测试脉冲之间的时间间隔，实现速度、精度和稳定性的测试。具体实施方式二、本实施方式是对具体实施方式一作进一步说明，高细分转换电路模块将增量编码器输出的增量模拟信号转换成增量数字信号，然后对增量数字信号进行高倍细分，测角信号处理系统获得高分辨率，分辨率通过拨码开关进行设置。本实施方式中，高细分转换电路模块将增量编码器输出的增量模拟信号转换成增量数字信号，然后对增量数字信号进行高倍细分，从而使测角信号处理系统获得高分辨率，同时，高细分转换电路模块输出高频率信号。具体实施方式三、本实施方式是对具体实施方式二作进一步说明，最高的高倍细分倍数为256。本实施方式中，分辨率随着对信号的细分而改变，细分倍数越高，分辨率越小。具体实施方式四、本实施方式是对具体实施方式一作进一步说明，高细分转换电路模块将增量编码器输出的增量模拟信号转换成增量数字信号，然后对增量数字信号进行高倍细分的具体过程为：采用信号细分电路，根据周期性测量信号的波形、振幅或者相位的变化规律，在一个周期内进行高倍插值，从而获得优于一个信号周期的更高的分辨率。本实施方式中，最多能够达到256倍细分。具体实施方式五、本实施方式是对具体实施方式一作进一步说明，高细分转换电路模块采用iC-TW28高集成度插补芯片，实现正弦、余弦、索引信号的差分输出。本实施方式中，iC-TW28高集成度插补芯片支持在串行配置模式下最高输出脉冲频率高达12MHz、在管脚配置模式下最高输出脉冲频率为6.25MHz，具有振幅、偏移量和相位误差的自动补偿功能，其功能块图如图1所示。细分电路对模拟信号中每个信号周期进行插值，从而实现对信号的细分，如图2所示，iC-TW28可以实现最高256倍细分。同时具有模拟信号自动校正、数字信号自动校正、自标定、信号幅度监测等功能。具体实施方式六、本实施方式是对具体实施方式一作进一步说明，差分转单端及隔离电路模块将高细分转换电路模块输出的正交数字差分信号转换成单端信号，并对单端信号进行隔离输出的具体过程为：采用差动线路接收器，将正交数字差分信号转换成单端信号，然后采用磁耦数字隔离器对单端信号进行隔离输出。本实施方式中，差动线路接收器采用SN75173。开关速率为10M，超过TIA/EIA-422-B标准，共模输入电压范围-12V到+12V，具有高输入阻抗特性。如图3和图4所示，差分转单端信号需要经过隔离器件输入到FPGA电路进行处理，采用数字隔离器ADUM3480。数字隔离器将高速CMOS与单芯片空芯变压器技术融为一体，具有优于光耦合器件和其它集成式s耦合器等替代器件的出色性能特征，脉冲宽度失真也随之减半。采用磁耦来完成隔离，磁耦具有速度高，瞬态抑制能力更强，体积更小，功耗更低，且单一芯片具有自带隔离电源，可靠性更高，寿命长，该隔离器件的频率高达25Mbps。具体实施方式七、下面结合图5说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一作进一步说明，四倍细分及高速计数模块对差分转单端及隔离电路模块隔离输出的信号进行正交滤波，然后进行四倍细分，再进行高速正交计数，获得计数数值的具体过程为：采用有限状态机实现正交数字滤波器对两路信号A路信号、B路信号进行滤波，在每个脉冲周期内，同时考虑A路信号、B路信号的上升沿和下降沿，两相信号共产生了四次变化，且每个跳变沿所对应的A路脉冲、B路脉冲电平都不相同，利用四次跳变沿变化信号实现光电编码器输出脉冲的四倍频和编码器旋转方向的判别，然后采用FPGA高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.多通道高速转台测角信号处理系统，其特征在于，该处理系统包括高细分转换电路模块、差分转单端及隔离电路模块、四倍细分及高速计数模块和比较输出模块；高细分转换电路模块将增量编码器输出的增量模拟信号转换成增量数字信号，然后对增量数字信号进行高倍细分，输出正交数字差分信号；差分转单端及隔离电路模块将高细分转换电路模块输出的正交数字差分信号转换成单端信号，并对单端信号进行隔离输出；四倍细分及高速计数模块对差分转单端及隔离电路模块隔离输出的信号进行正交滤波，然后进行四倍细分，再进行高速正交计数，获得计数数值；比较输出模块设置比较值，将比较值与四倍细分及高速计数模块获得的计数数值进行比较，每个四倍细分及高速计数模块的计数器对应一个步长寄存器，每个计数周期计数器对应步长时发出一个高电平脉冲，实现比较脉冲的输出。

【技术特征摘要】
1.多通道高速转台测角信号处理系统，其特征在于，该处理系统包括高细分转换电路模块、差分转单端及隔离电路模块、四倍细分及高速计数模块和比较输出模块；高细分转换电路模块将增量编码器输出的增量模拟信号转换成增量数字信号，然后对增量数字信号进行高倍细分，输出正交数字差分信号；差分转单端及隔离电路模块将高细分转换电路模块输出的正交数字差分信号转换成单端信号，并对单端信号进行隔离输出；四倍细分及高速计数模块对差分转单端及隔离电路模块隔离输出的信号进行正交滤波，然后进行四倍细分，再进行高速正交计数，获得计数数值；比较输出模块设置比较值，将比较值与四倍细分及高速计数模块获得的计数数值进行比较，每个四倍细分及高速计数模块的计数器对应一个步长寄存器，每个计数周期计数器对应步长时发出一个高电平脉冲，实现比较脉冲的输出。2.根据权利要求1所述的多通道高速转台测角信号处理系统，其特征在于，高细分转换电路模块将增量编码器输出的增量模拟信号转换成增量数字信号，然后对增量数字信号进行高倍细分，测角信号处理系统获得高分辨率，分辨率通过拨码开关进行设置。3.根据权利要求2所述的多通道高速转台测角信号处理系统，其特征在于，最高的高倍细分倍数为256。4.根据权利要求1所述的多通道高速转台测角信号处理系统，其特征在于，高细分转换电路模块将增量编码器输出的增量模拟信号转换成增量数字信...

【专利技术属性】
技术研发人员：章国江，赵辉，杨宝庆，马杰，陈松林，霍鑫，
申请(专利权)人：哈尔滨工大航博科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23