本發(fā)明屬于角度傳感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種角度傳感器，尤其涉及一種角度傳感器信號處理電路；同時，本發(fā)明還涉及一種角度傳感器信號處理電路的處理方法。

背景技術(shù)：

磁性角度傳感器廣泛應(yīng)用于工業(yè)、汽車、家電、機器人等領(lǐng)域，可以用來檢測各種機械結(jié)構(gòu)(如汽車的方向盤、電機中的轉(zhuǎn)子等)轉(zhuǎn)動的角度信息。典型的磁性角度傳感器由x軸和y軸的磁場角度感應(yīng)元件、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號處理單元組成，如圖1所示。其中，磁場角度感應(yīng)元件在外界磁場旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生兩路正交的正余弦信號x和y。該信號經(jīng)過放大器放大后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字化的正余弦信號。數(shù)字處理單元通常使用cordic算法計算出角度值θ。

圖2顯示了一種常用的傳統(tǒng)設(shè)計，即用兩路逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器(sar-adc)和實現(xiàn)cordic算法的數(shù)字電路組成的正余弦信號處理電路。其中，逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器由一個比較器、一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器和逐次逼近邏輯單元組成。其中數(shù)模轉(zhuǎn)換器一般采用開關(guān)電容電路實現(xiàn)。輸入信號和反饋信號的減法運算一般嵌入在開關(guān)電容電路中實現(xiàn)。數(shù)模轉(zhuǎn)換器需要提供固定的參考電壓vref。此參考電壓vref同時也是逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器(sar-adc)的參考電壓。cordic算法的核心思想其實也是通過多次迭代逐次逼近來得到準(zhǔn)確的角度值。然而，現(xiàn)有的信號處理電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，且功耗較大。

有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計一種新的信號處理電路，以便克服現(xiàn)有信號處理電路存在的上述缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種角度傳感器信號處理電路，可簡化整個信號處理系統(tǒng)，節(jié)省硬件資源、減少面積和功耗。

此外，本發(fā)明還提供一種角度傳感器信號處理電路的處理方法，可簡化整個信號處理系統(tǒng)，節(jié)省硬件資源、減少面積和功耗。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種角度傳感器信號處理電路，所述角度傳感器信號處理電路包括：第一采樣保持單元、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二采樣保持單元、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器、比較器、逐次逼近式cordic邏輯電路；

所述第一采樣保持單元、第二采樣保持單元分別連接正余弦模擬信號；第一采樣保持單元與第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接，第二采樣保持單元與第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接；第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接比較器，比較器連接逐次逼近式cordic邏輯電路；逐次逼近式cordic邏輯電路分別連接第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器；

所述第一采樣保持單元、第二采樣保持單元通過采樣保持電路后分別作為兩路數(shù)模轉(zhuǎn)換器的參考電壓；第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入還包括逐次逼近式cordic邏輯電路的第一數(shù)字輸出xn；第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入還包括逐次逼近式cordic邏輯電路的第二數(shù)字輸出yn；

所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的參考電壓和數(shù)字輸出存在乘法關(guān)系，即第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出為x*yn，第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出為y*xn；x和y分別為第一采樣保持單元、第二采樣保持單元輸入的正余弦模擬信號；

逐次逼近式cordic邏輯電路的具體實現(xiàn)方法如下：

步驟s1、設(shè)置初始角度值為θ0＝0°，其所對應(yīng)的矢量坐標(biāo)值(x0，y0)即為(1,0)；

步驟s2、根據(jù)下面的公式對θn和(xn，yn)，n＝1,2,3，…，進(jìn)行迭代；其中加減符號的選擇根據(jù)比較器的輸出結(jié)果來決定；當(dāng)比較器輸出0，即x*yn-1<y*xn-1時，xn減少，yn增大，角度值θn增加；反之亦反；

步驟s3、迭代n次后，θ＝θn即為最終計算得到的角度值；其與實際的輸入角度值之間的誤差取決于迭代的次數(shù)n。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，當(dāng)需要更高的精度時，取增加n的值。

一種上述的角度傳感器信號處理電路的處理方法，其特征在于，所述處理方法包括如下步驟：

步驟s1、設(shè)置初始角度值為θ0＝0°，其所對應(yīng)的矢量坐標(biāo)值(x0，y0)即為(1,0)；

步驟s2、根據(jù)下面的公式對θn和(xn，yn)，n＝1,2,3，…，進(jìn)行迭代；其中加減符號的選擇根據(jù)比較器的輸出結(jié)果來決定；當(dāng)比較器輸出0，即x*yn-1<y*xn-1時，xn減少，yn增大，角度值θn增加；反之亦反；

步驟s3、迭代n次后，θ＝θn即為最終計算得到的角度值；其與實際的輸入角度值之間的誤差取決于迭代的次數(shù)n。

現(xiàn)有的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和cordic都用是通過逐次逼近來完成的，就可能存在一種改良的設(shè)計將兩者結(jié)合起來，達(dá)到簡化整個信號處理系統(tǒng)，節(jié)省硬件資源、減少面積和功耗的目的。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提出的角度傳感器信號處理電路，可簡化整個信號處理系統(tǒng)，節(jié)省硬件資源、減少面積和功耗。

與傳統(tǒng)信號處理電路結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明提出的逐次逼近式cordic處理電路減少了以下的電路模塊：一個比較器，兩個逐次逼近邏輯模塊(sarlogic)，原cordic邏輯電路中的數(shù)字乘法器。上述電路模塊的減少不僅可以減小整個設(shè)計的電路面積，還可以降低系統(tǒng)功耗。新系統(tǒng)中的兩路采樣保持電路一般有運算放大器電路實現(xiàn)，似乎在原系統(tǒng)中沒有，但實際上傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的vref參考電壓一樣需要由運放組成的驅(qū)動電路驅(qū)動。所以，最終并未增加新的電路模塊。

本發(fā)明提出的逐次逼近式cordic處理電路的另一個優(yōu)點是減少了整個系統(tǒng)的延時。在如圖2所示的原有系統(tǒng)中，正余弦模擬信號x和y首先要通過sar-adc轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再通過cordic算法計算出角度值。而在新的系統(tǒng)中(如圖3所示)，正余弦模擬信號直接參與cordic運算。原來的兩次迭代簡化成了一次迭代，所以延時比原來減少了一半。

在運算精度方面，新系統(tǒng)與原系統(tǒng)相當(dāng)。精度都主要取決于迭代的次數(shù)n和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的匹配精度。

附圖說明

圖1為一種典型的磁性角度傳感器系統(tǒng)框圖。

圖2為現(xiàn)有由兩路逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器和cordic處理單元組成的角度傳感器電路。

圖3為逐次逼近式cordic電路的電路示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。

實施例一

請參閱圖3，本發(fā)明揭示了一種角度傳感器信號處理電路，所述角度傳感器信號處理電路包括：第一采樣保持單元、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二采樣保持單元、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器、比較器、逐次逼近式cordic邏輯電路；

所述第一采樣保持單元、第二采樣保持單元分別連接正余弦模擬信號；第一采樣保持單元與第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接，第二采樣保持單元與第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接；第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接比較器，比較器連接逐次逼近式cordic邏輯電路；逐次逼近式cordic邏輯電路分別連接第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器；

所述第一采樣保持單元、第二采樣保持單元通過采樣保持電路后分別作為兩路數(shù)模轉(zhuǎn)換器的參考電壓；第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入還包括逐次逼近式cordic邏輯電路的第一數(shù)字輸出xn；第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入還包括逐次逼近式cordic邏輯電路的第二數(shù)字輸出yn；

所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的參考電壓和數(shù)字輸出存在乘法關(guān)系，即第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出為x*yn，第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出為y*xn；x和y分別為第一采樣保持單元、第二采樣保持單元輸入的正余弦模擬信號；

逐次逼近式cordic邏輯電路的具體實現(xiàn)方法如下：

步驟s1、設(shè)置初始角度值為θ0＝0°，其所對應(yīng)的矢量坐標(biāo)值(x0，y0)即為(1,0)；

步驟s2、根據(jù)下面的公式對θn和(xn，yn)，n＝1,2,3，…，進(jìn)行迭代；其中加減符號的選擇根據(jù)比較器的輸出結(jié)果來決定；當(dāng)比較器輸出0，即x*yn-1<y*xn-1時，xn減少，yn增大，角度值θn增加；反之亦反；

步驟s3、迭代n次后，θ＝θn即為最終計算得到的角度值；其與實際的輸入角度值之間的誤差取決于迭代的次數(shù)n。當(dāng)需要更高的精度時，取增加n的值。

本發(fā)明還揭示一種上述的角度傳感器信號處理電路的處理方法，其特征在于，所述處理方法包括如下步驟：

步驟s1、設(shè)置初始角度值為θ0＝0°，其所對應(yīng)的矢量坐標(biāo)值(x0，y0)即為(1,0)；

步驟s2、根據(jù)下面的公式對θn和(xn，yn)，n＝1,2,3，…，進(jìn)行迭代；其中加減符號的選擇根據(jù)比較器的輸出結(jié)果來決定；當(dāng)比較器輸出0，即x*yn-1<y*xn-1時，xn減少，yn增大，角度值θn增加；反之亦反；

步驟s3、迭代n次后，θ＝θn即為最終計算得到的角度值；其與實際的輸入角度值之間的誤差取決于迭代的次數(shù)n。

綜上所述，本發(fā)明提出的角度傳感器信號處理電路，可簡化整個信號處理系統(tǒng)，節(jié)省硬件資源、減少面積和功耗。

與傳統(tǒng)信號處理電路結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明提出的逐次逼近式cordic處理電路減少了以下的電路模塊：一個比較器，兩個逐次逼近邏輯模塊(sarlogic)，原cordic邏輯電路中的數(shù)字乘法器。上述電路模塊的減少不僅可以減小整個設(shè)計的電路面積，還可以降低系統(tǒng)功耗。新系統(tǒng)中的兩路采樣保持電路一般有運算放大器電路實現(xiàn)，似乎在原系統(tǒng)中沒有，但實際上傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的vref參考電壓一樣需要由運放組成的驅(qū)動電路驅(qū)動。所以，最終并未增加新的電路模塊。

本發(fā)明提出的逐次逼近式cordic處理電路的另一個優(yōu)點是減少了整個系統(tǒng)的延時。在如圖2所示的原有系統(tǒng)中，正余弦模擬信號x和y首先要通過sar-adc轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再通過cordic算法計算出角度值。而在新的系統(tǒng)中(如圖3所示)，正余弦模擬信號直接參與cordic運算。原來的兩次迭代簡化成了一次迭代，所以延時比原來減少了一半。

在運算精度方面，新系統(tǒng)與原系統(tǒng)相當(dāng)。精度都主要取決于迭代的次數(shù)n和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的匹配精度。

這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進(jìn)行其它變形和改變。