路的b點(diǎn)=角波，波形圖III為經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換電壓形成電路的C點(diǎn) 參考電壓化ef的波形，波形圖IV為比較器輸出的移相a角度的e點(diǎn)移相方波。V。為待測(cè) 方波的幅值電壓，Vb為S角波的幅值電壓，Vg〉Vb保證轉(zhuǎn)換過(guò)程中積分不達(dá)到飽和。V。為移 相方波的幅值。Vd為d點(diǎn)模擬電壓，對(duì)應(yīng)D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)是點(diǎn)模擬電壓， 對(duì)應(yīng)D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)是2n-data。
[0027]本發(fā)明數(shù)字移相器的移相精度取決于D/A轉(zhuǎn)換器值A(chǔ)C)的分辨率n，即移相的角度 分辨率為180° /(2'n)，如分辨率12位的D/A轉(zhuǎn)換器，則步進(jìn)的最小角度為0.044°。
[002引如圖3所示，所述方波/S角波變換器采用有源積分器電路，該電路由電阻、電容 和運(yùn)算放大器組成，運(yùn)算放大器的同相輸入端經(jīng)電阻R3接地，運(yùn)算放大器的反相輸入端分 別與電阻R1、電阻R2、電容C的一端連接，電阻R2、電容C的另一端接至運(yùn)算放大器的輸出 端，圖中R2用來(lái)抑制運(yùn)算放大器的低頻增益和漂移影響。所述有源積分電路的下限頻率
'為了得到較好的線性度，待移相方波頻率為下限頻率fmi。的10倍W上。
[0029]所述數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路選用由集成采樣保持器構(gòu)成的電路或采用帶有 記憶電容構(gòu)成的電路，分別如圖4和圖5所示。集成采樣保持器可W選用LF198、LF298、 LF398等，W圖4所示的集成采樣保持器LF398為例，LF398的LOGIC引腳為采樣/保持控 審IJ引腳，該引腳為高電平時(shí)，巧片的輸出電壓跟蹤輸入；該引腳為低電平時(shí)巧片進(jìn)入保持狀 態(tài)。當(dāng)b點(diǎn)的S角波處于上升期，此時(shí)b點(diǎn)的電壓大于C點(diǎn)電壓，LOGIC上得到高電平，C點(diǎn) 的電壓等于b點(diǎn)的電壓；當(dāng)b點(diǎn)的S角波達(dá)到最大值即將趨于下降，此時(shí)的b點(diǎn)電壓小于 C點(diǎn)電壓，LOGIC為低電平，LF398將此刻的S角波峰值鎖住。當(dāng)復(fù)位信號(hào)端口扣rst)置1 時(shí)，解除封鎖在LF398輸出端的本次采樣峰值。圖5中，當(dāng)b點(diǎn)的電壓小于C點(diǎn)的電壓時(shí)，二 極管D2導(dǎo)通，二極管D1截止，第一比較器A1通過(guò)二極管D2對(duì)記憶電容化充電，使c點(diǎn)的 電壓跟蹤b點(diǎn)的電壓變化。當(dāng)b點(diǎn)的電壓大于C點(diǎn)的電壓時(shí)，二極管D1導(dǎo)通，二極管D2截 止，C點(diǎn)的電壓等于b點(diǎn)的電壓，保持住b點(diǎn)S角波的峰值。當(dāng)復(fù)位端口出現(xiàn)復(fù)位信號(hào)化St 時(shí)，晶體管BG導(dǎo)通，記憶電容化放電，C點(diǎn)的電壓清零；復(fù)位信號(hào)UrSt消失后，又開(kāi)始新的 峰值保持過(guò)程，峰值解除在微控制器的上邊沿的中斷服務(wù)子程序中實(shí)現(xiàn)。
[0030] 中斷服務(wù)子程序的控制流程圖如圖6所示，由支持邊沿觸發(fā)的微控制器控制 執(zhí)行。當(dāng)需要移相a角時(shí)，控制器給出對(duì)應(yīng)于該角度的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸入數(shù)字量
，數(shù)模轉(zhuǎn)換得到的data對(duì)應(yīng)的模擬電壓值和與初始方波同步的=角 波比較，得到移相方波的第一個(gè)邊沿（上升沿），再用該個(gè)邊沿做中斷觸發(fā)，更新data= 2n-data，得到移相方波的第二個(gè)邊沿（下降沿）。周而復(fù)始，移相方波每來(lái)一個(gè)上升沿，D/ A的輸入值給定為data并解鎖一次采樣保持電路，每來(lái)一次下降沿，D/A的輸入值給定為 2n-data，其中data和2n-data為移相方波半個(gè)周期的比較點(diǎn)。
[003U如圖7所示，所述比較器用于完成b點(diǎn)S角波電壓與d或d'點(diǎn)D/A輸出的模擬電 壓進(jìn)行電壓比較，當(dāng)Vb〉Vd或Vd,時(shí)比較器輸出高電平，當(dāng)Vb<Vd或Vd,時(shí)比較器輸出低電平， 高低電平構(gòu)成的方波便是相對(duì)于待移相方波移相a角度的移相方波信號(hào)。
[0032] 顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的 實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可W做出其 它不同形式的變化或變動(dòng)。而該些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍 處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高精度的數(shù)字移相器，其特征在于：包括微控制器、D/A轉(zhuǎn)換器、方波/三角波變 換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路和比較器，所述微控制器的輸出端分別與D/A轉(zhuǎn)換器的 輸入端、數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路的復(fù)位端口連接，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端與比較器的反相 輸入端連接，方波/三角波變換器的輸出端同時(shí)與數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路的輸入端以 及比較器的同相輸入端連接，比較器的輸出端與微控制器的外部中斷管腳連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換 參考電壓形成電路的輸出端連接至D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓端口。2. 如權(quán)利要求1所述的高精度的數(shù)字移相器，其特征在于：所述的微控制器采用支持 邊沿觸發(fā)的處理器。3. 如權(quán)利要求1所述的高精度的數(shù)字移相器，其特征在于：所述的D/A轉(zhuǎn)換器采用帶 片外參考電壓的DAC芯片。4. 如權(quán)利要求1所述的高精度的數(shù)字移相器，其特征在于：所述方波/三角波變換器 采用有源積分電路，該電路由電阻、電容和運(yùn)算放大器組成，運(yùn)算放大器的同相輸入端經(jīng)電 阻R3接地，運(yùn)算放大器的反相輸入端分別與電阻Rl、電阻R2、電容C的一端連接，電阻R2、 電容C的另一端接至運(yùn)算放大器的輸出端。5. 如權(quán)利要求4所述的高精度的數(shù)字移相器，其特征在于：待移相方波頻率為所述有 源積分電路的下限頻率的10倍以上。6. 如權(quán)利要求1所述的高精度的數(shù)字移相器，其特征在于：所述數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形 成電路采用由集成采樣保持器構(gòu)成的電路或帶有記憶電容的峰值保持電路。7. 如權(quán)利要求6所述的高精度的數(shù)字移相器，其特征在于：所述由集成采樣保持器構(gòu) 成的電路至少包括集成采樣保持器、記憶電容Ch、門(mén)電路，集成采樣保持器經(jīng)記憶電路Ch 接地，集成采樣保持器的IN腳接方波/三角波變換器的輸出端，集成采樣保持器的OUT腳 接D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓端口，集成采樣保持器的LOGIC引腳為采樣/保持控制引腳，微控 制器的復(fù)位信號(hào)輸出端經(jīng)門(mén)電路與LOGIC引腳連接。8. 如權(quán)利要求6所述的高精度的數(shù)字移相器，其特征在于：所述帶有記憶電容的峰值 保持電路包括第一比較器Al、二極管Dl、二極管D2、記憶電容Ch、晶體管BG、第二比較器 A2,第一比較器Al的同相輸入端接至方波/三角波變換器的輸出端，第一比較器Al的反相 輸入端分別接至二極管Dl的陽(yáng)極、D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓端口，二極管Dl的陰極與第一比 較器Al的輸出端及二極管D2的陽(yáng)極連接，二極管D2的陰極經(jīng)記憶電容Ch、晶體管BG連接 后接地，微控制器的復(fù)位信號(hào)輸出端與晶體管BG的基極連接；記憶電容Ch的一端還連接至 第二比較器A2的同相輸入端，第二比較器A2的反相輸入端與第二比較器的輸出端連接且 接至D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓端口。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種高精度的數(shù)字移相器，包括微控制器、D/A轉(zhuǎn)換器、方波/三角波變換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路和比較器，所述微控制器的輸出端分別與D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端、數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路的復(fù)位端口連接，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端與比較器的反相輸入端連接，方波/三角波變換器的輸出端同時(shí)與數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路的輸入端以及比較器的同相輸入端連接，比較器的輸出端與微控制器的外部中斷管腳連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路的輸出端連接至D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓端口。本發(fā)明移相精度高、失真度小，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)移相，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，硬件成本低。
【IPC分類(lèi)】H03H11/16
【公開(kāi)號(hào)】CN104917489
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510364110
【發(fā)明人】易先軍, 周敏, 鄒永霖, 周豪, 喻增威
【申請(qǐng)人】武漢工程大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月26日