阅读说明：本技术 一种用于提高感应同步器信号信噪比的装置 (Device for improving signal-to-noise ratio of induction synchronizer signal ) 是由 佘江元 晏明全 张绪清 陈平安 黄萍 于 2019-11-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于提高感应同步器信号信噪比的装置,涉及感应同步器测角领域,该装置包括前级放大电路,所述前级放大电路包括信号输入端子IN1、信号输入端子IN2、高精度匹配管U1、三极管Q和二极管D,所述信号输入端子IN1和信号输入端子IN2与感应同步器的输出绕组连接,电阻R3、R4与电位器RP1串联组成零位调节电路,三极管Q、二极管D、电阻R5、电阻R6、电阻R7组成恒流源电路；前级放大器采用高精度匹配管进行放大处理,利用高精度匹配管的高匹配参数的特性可以有效的滤除感应同步器的背景噪声和电机PWM产生的电磁干扰,前级放大电路中的调节电位器RP1能够调节零位电压,从而消除零位误差的影响。(The invention discloses a device for improving the signal-to-noise ratio of an induction synchronizer signal, which relates to the field of angle measurement of the induction synchronizer, and comprises a preceding stage amplifying circuit, wherein the preceding stage amplifying circuit comprises a signal input terminal IN1, a signal input terminal IN2, a high-precision matching pipe U1, a triode Q and a diode D, the signal input terminal IN1 and the signal input terminal IN2 are connected with an output winding of the induction synchronizer, resistors R3 and R4 are connected with a potentiometer RP1 IN series to form a zero adjusting circuit, and the triode Q, the diode D, a resistor R5, a resistor R6 and the resistor R7 form a constant current source circuit; the pre-amplifier adopts a high-precision matching pipe for amplification processing, the background noise of the induction synchronizer and the electromagnetic interference generated by the PWM of the motor can be effectively filtered by utilizing the characteristic of high matching parameters of the high-precision matching pipe, and the adjusting potentiometer RP1 in the pre-amplifier circuit can adjust the zero voltage, so that the influence of the zero error is eliminated.)

一种用于提高感应同步器信号信噪比的装置

技术领域

本发明涉及感应同步器测角领域，具体涉及一种用于提高感应同步器信号信噪比的装置。

背景技术

旋转式的感应同步器通常用于测量系统的角位移，为了将感应同步器中感应信号放大成满足解算电路解算要求的幅值，通常需要设置前放，且前放还能够进行正余弦信号的相位和幅值调整，能够保证正余弦通道信号的一致性和正交性。

传统的感应同步器通常使用顺次设置的铁氧体瓷罐和运算放大器作为前放，先使用铁氧体瓷罐进行第一级信号放大，再使用运算放大器进行第二级信号放大。

当感应同步器用在转台和摇摆台中时，通常将感应同步器安装在转台和摇摆台的轴端位置，与电机的距离较近，但是，在使用时，电机发生漏磁和电机中的PWM(PulseWidthModulation，宽脉冲)调制电流均容易通过电磁感应干扰感应同步器的铁氧体瓷罐，导致正余弦波形畸变，增加高次谐波成分，从而产生测角随机误差，导致测角精度较低，目前主要通过在感应同步器上设置防护层或者提高电机的品质，避免漏磁，但是，由于电机运行时PWM调制电流必然存在，尤其是电机变加速运动时特别明显，对前放的干扰较为严重，甚至难以获得较准确的测角数据。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于提高感应同步器信号信噪比的装置，能够避免电机的PWM对感应同步器信号的干扰，从而提高测角精度。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种用于提高感应同步器信号信噪比的装置，包括前级放大电路，所述前级放大电路包括信号输入端子IN1、信号输入端子IN2高精度匹配管U1、三极管Q和二极管D，所述信号输入端子IN1和信号输入端子IN2与感应同步器的输出绕组连接，三极管Q、二极管D、电阻R5、电阻R6、电阻R7组成恒流源电路组成恒流源电路；

所述信号输入端子IN1与高精度匹配管U1的1号引脚连接，信号输入端子IN2与高精度匹配管U1的2号引脚连接，电阻R3、电阻R4、调节电位器RP1串联组成零位调节电路后并联在高精度匹配管U1的3号引脚、4号引脚上，同时，3号引脚与信号输出端子OUT1连接，4号引脚与信号输出端子OUT2连接；电阻R5的一端与高精度匹配管U1的5号引脚、6号引脚连接，另一端与三极管Q的C极连接，三极管Q的E极通过电阻R6与电源负极连接，二极管D的一端与电阻R6并联，另一端与三极管Q的B极连接，同时，通过电阻R7与电源正极连接。

进一步的，所述前级放大电路包括正弦前级放大电路和余弦前级放大电路，所述正弦前级放大电路和余弦前级放大电路的电路结构相同，所述正弦前级放大电路的信号输入端子IN1、信号输入端子IN2与感应同步器上的正弦输出绕组连接，所述余弦前级放大电路与感应同步器上余弦输出绕组连接。

进一步的，所述装置还包括正弦二级放大电路和余弦二级放大电路，所述正弦二级放大电路包括正余弦正交误差调节电路，所述余弦二级放大电路包括正余弦幅值误差调节电路。

进一步的，所述正余弦正交误差调节电路包括sin+输入端子、sin-输入端子、sin+输出端子、sin-输出端子和第一运算放大器U2，所述sin+输入端子与第一运算放大器U2的同相输入端子连接，sin-输入端子通过顺次连接的电阻R21、电阻R22、电阻R23和第一电容C1与sin-输出端子连接，所述电阻R23通过电位器P1与sin+输出端子连接，电位器P1通过电阻R24接地；

所述第一运算放大器U2的负相输入端子连接于电阻R21、电阻R22之间，所述第一运算放大器U2的输出端子通过第二调节电容C2连接于电位器P1和电阻R24之间，同时，负相输入端子还连接于电阻R22和电阻R23之间；

所述第一所述运算放大器U2的电源负极端通过电阻R25与电源正极连接，同时，通过相互并联的电容C3、第一有极电容E1与sin-输出端子连接；所述第一运算放大器U2的电源正极端通过相互并联的电容C4、第二有极电容E2与sin-输出端子连接，同时，通过电阻R26与电源负极连接。

进一步的，所述正余弦正交误差调节电路的sin+输入端子、sin-输入端子与正弦前级放大电路的输出端子连接。

进一步的，所述正余弦幅值误差调节电路包括cos+输入端子、cos-输入端子、cos+输出端子、cos-输出端子；cos+输入端子用于接入经过前级放大电路放大后的cos+信号，cos-输入端子用于接入经过前级放大电路放大后的cos-信号，所述cos+输入端子与第二运算放大器U3的正相输入端子连接，所述cos-输入端子通过顺次连接的电阻R31、电阻R32、电阻R33和电阻R34后与cos-输出端子连接，所述电阻R33通过电位器P2与cos+输出端子连接；

所述第二运算放大器U3的负相输入端子连接于电阻R31、电阻R32之间，所述第二运算放大器U3的输出端子连接于电阻R32和电阻R33之间，同时，负相输入端子还与电位器P2连接；

所述第二运算放大器U3的电源负极端通过电阻R35与电源连接，同时，通过相互并联的电容C7、第三有极电容E3与cos-输出端子连接；所述第二运算放大器U3的电源正极端通过相互并联的电容C8与cos-输出端子连接，通过第四有极电容E6接地，同时，通过电阻R36接电源负极。

进一步的，所述正余弦幅值误差调节电路的cos+输入端子、cos-输入端子与余弦前级放大电路的输出端子连接。

进一步的，所述信号输入端子IN1通过电阻R1接地，所述信号输入端子IN2通过电阻R2接地。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明中的一种用于提高感应同步器信号信噪比的装置，前级放大电路中的电阻R3、电阻R4、调节电位器RP1串联组成零位调节电路，能够调节零位电压，从而消除零位误差的影响；三极管Q、二极管D、电阻R5、电阻R6、电阻R7组成恒流源电路，恒流源电路与高精度匹配管U1配合形成放大电路，使得该放大电路的放大倍数能够达到500倍，进而将输入端子IN1和输入端子IN2输入的毫伏级信号进行放大，输出端子OUT1、输出端子OUT2之间输出1伏左右的正弦波信号，高精度匹配管U1选用高精度匹配三极管，能够有效的滤除感应同步器的背景噪声和电机PWM产生的电磁干扰，从而提高测角精度。

(2)本发明中的一种用于提高感应同步器信号信噪比的装置，其中的正弦放大器上设计移相电路，以调节正余弦信号之间的相位，把正余弦相位调节到90度正交，从而消除正交误差带来的测角误差；最后通过正余弦幅值误差调节电路中的电位器P2调整使得正余弦幅值相等，从而消除幅值误差，进而能够获得准确度较高的测角数据。

附图说明

图1为本发明实施例中的前级放大电路的电路图；

图2为本发明实施例中的正余弦正交误差调节电路的电路图；

图3为本发明实施例中的正余弦幅值误差调节电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

本发明采用高精度匹配管与恒流源电路组成前级放大器，对感应同步器输出信号进行前级放大，用高精度运算放大器做第二级放大器，对感应同步器的正弦信号和余弦信号进行二级放大，并且在正弦二级放大器中设计正交调节电路，在余弦二级放大器中设计幅值调节电路。

参见图1所示，本发明实施例提供一种用于提高感应同步器信号信噪比的装置，包括前级放大电路，正弦二级放大电路和余弦二级放大电路，前级放大电路包括正弦前级放大电路和余弦前级放大电路，正弦二级放大电路与正弦前级放大电路连接，余弦二级放大电路与余弦前级放大电路连接，正弦二级放大电路包括正余弦正交误差调节电路，余弦二级放大电路包括正余弦幅值误差调节电路。

正弦前级放大电路和余弦前级放大电路的电路结构相同，参见图1所示，前级放大电路包括信号输入端子IN1、信号输入端子IN2高精度匹配管U1、三极管Q和二极管D，信号输入端子IN1和信号输入端子IN2与感应同步器的输出绕组连接，电阻R3、电阻R4、调节电位器RP1串联组成零位调节电路，三极管Q、二极管D、电阻R5、电阻R6、电阻R7组成恒流源电路，信号输入端子IN1通过电阻R1接地，信号输入端子IN2通过电阻R2接地。

信号输入端子IN1与高精度匹配管U1的1号引脚连接，信号输入端子IN2与高精度匹配管U1的2号引脚连接，电阻R3、电阻R4、调节电位器RP1串联组成零位调节电路后并联在高精度匹配管U1的3号引脚、4号引脚上，同时，3号引脚与信号输出端子OUT1连接，4号引脚与信号输出端子OUT2连接；电阻R5的一端与高精度匹配管U1的5号引脚、6号引脚连接，另一端与三极管Q的C极连接，三极管Q的E极通过电阻R6与电源负极连接，二极管D的一端与电阻R6并联，另一端与三极管Q的B极连接，同时，通过电阻R7与电源正极连接。

电阻R1、电阻R2选用阻抗匹配电阻，用于降低输入阻抗，电阻R3、电阻R4和调节电位器RP1串联组成零位调节电路，能够调节零位电压，从而消除零位误差的影响；三极管Q、二极管D、电阻R5、电阻R6、电阻R7组成恒流源电路，恒流源电路与高精度匹配管U1配合形成放大电路，本实施例中，该放大电路的放大倍数为500倍，在实际使用中，可以根据具体情况进行调整，输出端子OUT1、输出端子OUT2之间输出1伏左右的正弦波信号，高精度匹配管U1选用高精度匹配三极管，能够有效的滤除感应同步器的背景噪声和电机PWM产生的电磁干扰。

参见图2所示，正余弦正交误差调节电路包括sin+输入端子、sin-输入端子、sin+输出端子、sin-输出端子和第一运算放大器U2，sin+输入端子、sin-输入端子与正弦前级放大电路的输出端子连接，同时，sin+输入端子与第一运算放大器U2的同相输入端子连接，sin-输入端子通过顺次连接的电阻R21、电阻R22、电阻R23和第一电容C1与sin-输出端子连接，电阻R23通过电位器P1与sin+输出端子连接，电位器P1通过电阻R24接地。

第一运算放大器U2的负相输入端子连接于电阻R21、电阻R22之间，第一运算放大器U2的输出端子通过第二调节电容C2连接于电位器P1和电阻R24之间，同时，负相输入端子还连接于电阻R22和电阻R23之间；第一运算放大器U2的电源负极端通过电阻R25与电源正极连接，同时，通过相互并联的电容C3、第一有极电容E1与sin-输出端子连接；第一运算放大器U2的电源正极端通过相互并联的电容C4、第二有极电容E2与sin-输出端子连接，同时，通过电阻R26与电源负极连接。

第一运算放大器U2与电阻R21、电阻R22组成运算放大电路，第二调节电容C2、电阻R23、电阻R24和电位器P1组成移相电路，电阻R25和电阻R26构成电源限流电阻，第一有极电容E1、电容C3、第二有极电容E2和电容C4组成电源滤波去耦电路。

电位器P1能够使得正弦信号的相位与余弦二级放大器的输出信号相位相差90度相位，正弦输出信号通过sin+输出端子、sin-输出端子输出到解算电路。

参见图3所示，正余弦幅值误差调节电路包括cos+输入端子、cos-输入端子、cos+输出端子、cos-输出端子；cos+输入端子用于接入经过前级放大电路放大后的cos+信号，cos-输入端子用于接入经过前级放大电路放大后的cos-信号，cos+输入端子与第二运算放大器U3的正相输入端子连接，cos-输入端子通过顺次连接的电阻R31、电阻R32、电阻R33和电阻R34后与cos-输出端子连接，电阻R33通过电位器P2与cos+输出端子连接；

第二运算放大器U3的负相输入端子连接于电阻R31、电阻R32之间，第二运算放大器U3的输出端子连接于电阻R32和电阻R33之间，同时，负相输入端子还与电位器P2连接；

第二运算放大器U3的电源负极端通过电阻R35与电源连接，同时，通过相互并联的第一调整电容C7、第三有极电容E3与cos-输出端子连接；第二运算放大器U3的电源正极端通过相互并联的电容C8与cos-输出端子连接，通过第四有极电容E6接地，同时，通过电阻R36接电源负极。

第二运算放大器U3与电阻R31、电阻R32组成运算放大器电路，电位器P2与电阻R33、电阻R34组成幅值调节电路，第三有极电容E3、第一调整电容C7、第四有极电容E6和电容C8组成电源滤波去耦电路，电阻R35和电阻R36构成电源限流电阻。余弦信号前级放大器的输出信号接入正余弦幅值误差调节电路的cos+输入端子、cos-输入端子后，经过2级放大的余弦信号进入幅值调节电路，电位器P2能够调节余弦信号的输出幅值，使得正弦信号和余弦信号的输出幅值相等，余弦输出信号通过cos+输出端子、cos-输出端子输出到解算电路。

本发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。