角度提取电路、方法及芯片技术

本发明专利技术属于传感信号处理技术领域，具体公开了一种角度提取电路、方法及芯片。该角度提取电路包括：模数转换器，用于接收电压信号，并对电压信号进行模数转换，电压信号中包含角度感应器输出的角度信息；信号发生器，用于产生调制信号和参考信号，其中，调制信号用于调制电压信号，以获得已调信号；滤波器，第一已调信号和第二已调信号相加后输入到滤波器中，以提取角度信息；相位比对单元，接收信号发生器输出的参考信号和滤波器的输出信号，对比参考信号和输出信号，以获取输出信号相对参考信号的相位差。本发明专利技术计算过程简单，并且大大减少了计算过程所需要的硬件资源。计算过程所需要的硬件资源。计算过程所需要的硬件资源。

【技术实现步骤摘要】
角度提取电路、方法及芯片


[0001]本专利技术属于传感信号处理
，尤其涉及一种角度提取电路、方法及芯片。
技术背景
[0002]利用霍尔原理制造的霍尔角度传感器中，霍尔元件在电场力的作用下从基准位置开始旋转，其转过的角度θ是霍尔角度传感器需要输出的内容。在现有的成熟技术中，通常运用CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer，坐标旋转数字计算机)算法来计算该角度的值。该方法基于角度θ的正切(tan)值在一定区间内与1/2的n次方相等的预设(即公式tanα
i
＝2
‑
i
)，使用一系列固定的角度值，通过逐级累加的方法来得到霍尔角度传感器转过的角度θ的值。最后，为了去除部分噪声，CORDIC算法还要进行一次滤波。
[0003]但是相对来说，该方法的计算过程还是比较复杂，需要使用大量存储器记录用于查表指令的表格数据，相应的数字系统也比较复杂，所消耗的资源比较多。对于芯片制造来说，消耗的资源越多，意味着芯片的小型化越困难。为了降低角度计算的难度，亟需一种更节省资源，且计算精度能保持现有水准的角度计算方法。

技术实现思路

[0004]为了解决上述的缺陷，本专利技术提出了一种角度提取电路，用于提取角度感应器输出的角度值，包括：。
[0005]第一模数转换器，用于接收第一电压信号，并对所述第一电压信号进行模数转换，所述第一电压信号中包含所述角度感应器输出的角度信息；
[0006]第二模数转换器，用于接收第二电压信号，并对所述第二电压信号进行模数转换，所述第二电压信号中包含所述角度感应器输出的角度信息；
[0007]信号发生器，用于产生调制信号和参考信号，其中，第一调制信号用于调制所述第一电压信号，以获得第一已调信号，第二调制信号用于调制所述第二电压信号，以获得第二已调信号；
[0008]滤波器，所述第一已调信号和所述第二已调信号相加后输入到所述滤波器中，以提取所述角度信息；
[0009]相位比对单元，接收所述信号发生器输出的所述参考信号和所述滤波器的输出信号，对比所述参考信号和所述输出信号，以获取所述输出信号相对所述参考信号的相位差。
[0010]上述的电路中，所述滤波器包括至少2级低通滤波器。
[0011]上述的电路中，所述滤波器为四级IIR(Infinite Impulse Response，无限冲击响应)滤波器。
[0012]上述的电路中，所述滤波器的特征函数为：
[0013]REG
n
＝k
×
REG
n
‑1+(1
‑
k)
×
new，
[0014]其中，REG
n
是所述滤波器当前输出的值，REG
n
‑1是所述滤波器的上一次的输出值，new是所述滤波器的输入值，k是控制系数。
[0015]上述的电路中，所述调制信号为方波。
[0016]上述的电路中，所述相位比对单元为相移计数器，所述相移计数器从所述参考信号的上升/下降沿开始计数，到所述滤波器的所述输出信号的上升/下降沿结束计数。
[0017]本专利技术还提出了一种角度提取方法，用于提取角度感应器输出的角度值，包括如下步骤：
[0018]模数转换步骤，将来自所述角度感应器的第一电压信号和第二电压信号转换为数字信号，其中，所述第一电压信号与所述第二电压信号中包含所述角度感应器输出的角度信息；
[0019]调制步骤，用第一调制信号和第二调制信号分别调制所述第一电压信号和所述第二电压信号，以获得第一已调信号和第二已调信号；
[0020]滤波步骤，所述第一已调信号和所述第二已调信号相加后进行滤波，以提取所述角度信息；
[0021]相位比对步骤，接收参考信号，对比所述参考信号和所述滤波步骤得到的输出信号，以获取所述输出信号相对所述参考信号的相位差。
[0022]上述的方法中，所述滤波步骤中，使用多级IIR滤波器进行滤波。
[0023]上述的方法中，所述多级递归滤波器的每一级滤波器的特征函数为：
[0024]REG
n
＝k
×
REG
n
‑1+(1
‑
k)
×
new，
[0025]其中，REG
n
是所述滤波器当前输出的值，REG
n
‑1是所述滤波器在上一次的输出值，new是所述滤波器的输入值，k是控制系数。
[0026]上述的方法中，所述第一调制信号和所述第二调制信号为方波。
[0027]相应地，本专利技术还提出了一种芯片，所述芯片包括角度感应单元，还包括信号处理单元，所述信号处理单元接收所述角度感应单元输出的角度信息并根据上述的方法从所述角度信息中提取出角度值。
[0028]与现有技术相比，本专利技术通过信号发生器提供同频的调制信号和参考信号，其中调制信号采用方波，参考信号采用正弦波或者余弦波。调制信号用于调制角度感应单元输出的角度信息，以输出包含角度信息的信号波形，该波形一般为阶梯波。经过多级IIR滤波去除方波中所携带的高频分量后得到标准的sin(t+θ)的波形，参考信号sin t(或者也可以是cos t)用于与滤波后的sin(t+θ)波形相比较，通过计数的方式得到sin(t+θ)相对sin t的延时(即相位差θ)，从而得到角度感应单元输出的角度信息。上述算法比较简单，在滤波器部分只需要采用移位和加法操作，在比较波形部分只需要简单计数器即可。并且，通过将调制信号sin t和cos t简化为同频的方波，调制部分省略了乘法过程，只需要加法器即可。因此本专利技术计算过程简单，并且大大减少了计算过程所需要的硬件资源。
[0029]此外，本专利技术在计算角度的过程中使用了多级滤波器，已起到了噪声滤除的作用，不要在计算结束后另外使用滤波器来过滤噪声，相对现有技术节省了一个步骤。
附图说明
[0030]图1为本专利技术一些实施例的硬件框图；
[0031]图2为图1中的感应单元的原理示意图；
[0032]图3a为本专利技术一些实施例的角度提取电路的示意框图；
[0033]图3b为将图3a所示的电路中的正弦/余弦信号替换为同频的方波的示意性框图；
[0034]图4为图3b所示的A、B、C、D、E五个位置处的波形的对照图；
[0035]图5为方波与标准正弦波的对照图；
[0036]图6
‑
10为图3b所示的四级滤波器的输出波形与参考波形Ref经四级滤波器分别滤波后的波形的对比图；
[0037]图11为本专利技术中通过计数获取角度θ的电路示意图。
具体实施例
[0038]为使本专利技术的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其他优点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种角度提取电路，用于提取角度感应器输出的角度值，其特征在于，包括：第一模数转换器，用于接收第一电压信号，并对所述第一电压信号进行模数转换，所述第一电压信号中包含所述角度感应器输出的角度信息；第二模数转换器，用于接收第二电压信号，并对所述第二电压信号进行模数转换，所述第二电压信号中包含所述角度感应器输出的角度信息；信号发生器，用于产生调制信号和参考信号，其中，第一调制信号用于调制所述第一电压信号，以获得第一已调信号，第二调制信号用于调制所述第二电压信号，以获得第二已调信号；滤波器，所述第一已调信号和所述第二已调信号相加后输入到所述滤波器中，以提取所述角度信息；相位比对单元，接收所述信号发生器输出的所述参考信号和所述滤波器的输出信号，对比所述参考信号和所述输出信号，以获取所述输出信号相对所述参考信号的相位差。2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述滤波器包括至少2级低通滤波器。3.如权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述滤波器为四级IIR(Infinite Impulse Response，无限冲击响应)滤波器。4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述滤波器的特征函数为：REG
n
＝k
×
REG
n
‑1+(1
‑
k)
×
new，其中，REG
n
是所述滤波器当前输出的值，REG
n
‑1是所述滤波器的上一次的输出值，new是所述滤波器的输入值，k是控制系数。5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述调制信号为方波。6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述相位比对单元为相移计数器，所述相移...

【专利技术属性】
技术研发人员：武建峰，钱振煌，
申请(专利权)人：泉州昆泰芯微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：