阅读说明：本技术 一种用于检测数字-轴角转换器的方波发生装置和方法 (Square wave generating device and method for detecting digital-axial angle converter ) 是由 张明 韦厚余 孙硕 索超 赵乾 陈艺夫 祁伟 穆如传 张星 周凯 于 2020-08-31 设计创作，主要内容包括：一种用于检测数字-轴角转换器的方波发生装置和方法,包括壳体和装在壳体内的转换电路板,转换电路板上装有沿信号输入方向依次连接的参考输入电路、移相电路、比较电路、整流电路、电平驱动电路、分频器电路,转换电路板上设有作为电源接口、信号输入端口、信号输出端口的若干插针引脚,插针引脚从壳体穿出。本发明采用全电子变换电路产生触发信号取代手动拨打机械开关产生触发信号的方式；采用两级相移调整电路,确保输出方波信号产生90°移相信号的精确性,保证数字-轴角转换器输出建立时间测试的准确性；易于使用、维修,可实现国家级实验室及产品检验部门进行电子转换模块检测所需专用进口测试设备的替代及测试需要。(A square wave generating device and method for detecting a digital-axial angle converter comprises a shell and a conversion circuit board arranged in the shell, wherein the conversion circuit board is provided with a reference input circuit, a phase shift circuit, a comparison circuit, a rectification circuit, a level driving circuit and a frequency divider circuit which are sequentially connected along a signal input direction, the conversion circuit board is provided with a plurality of pin pins serving as a power interface, a signal input port and a signal output port, and the pin pins penetrate out of the shell. The invention adopts a mode that a full electronic conversion circuit generates a trigger signal to replace a manual dialing mechanical switch to generate the trigger signal; the two-stage phase shift adjusting circuit is adopted to ensure the accuracy of generating a 90-degree phase shift signal by an output square wave signal and ensure the accuracy of testing the output set-up time of the digital-axial angle converter; the test device is easy to use and maintain, and can realize the replacement and test requirements of special imported test equipment required by electronic conversion module detection in national laboratories and product inspection departments.)

一种用于检测数字-轴角转换器的方波发生装置和方法

技术领域

本发明涉及一种方波发生装置，特别涉及一种用于检测数字-轴角转换器的方波发生装置和方法。

背景技术

目前，数字-轴角转换器在军工产品中的使用越来越广泛，在实验室检测过程中，需要给转换器的最高数字位输入端提供一个在输入参考波形处于最大值时刻从低电平向高电平变化的数字触发信号，才能准确测试出数字-轴角转换器的输出信号建立时间值。试验室在实际测试过程中，测试方法通常都是通过拨打外接纽子开关位置的方式来控制该信号逻辑电平的变换，然后用示波器来扑捉数字-轴角转换器的输出信号从最高数字位输入电平变换瞬间到输出波形稳定这一变换过程所需要的总时间，来确定转换器的动态稳定时间。

这种测试方式的缺点是输出方波信号的电平变换时刻难以控制，无法保证方波信号波形在参考波形最大值时刻发生变换，影响测试结果的准确性；单次拨打开关后，示波器很难检测到在触发信号输入时数字-轴角转换器输出波形从变换到稳定的时间过程，有时需要经过几十次的拨打开关才能扑捉到有效的变换波形，测试效率低，不适于实验室产品的批次测试；通过拨打开关产生的数字触发信号与参考信号最大值时刻的位置比较随机，测试结果的一致性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种实现对数字-轴角转换器输出波形的有效控制，提高数字-轴角转换器输出建立时间测试结果的准确性、可靠性的方波发生装置。

本发明所要解决的另一技术问题是针对现有技术的不足，提供一种采用上述方波发生装置实现对数字-轴角转换器提供标准方波信号的方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本发明是一种用于检测数字-轴角转换器的方波发生装置，其特点是，该方波发生装置包括壳体和给数字-轴角转换器提供标准方波信号的转换电路板，转换电路板密封在壳体内，所述转换电路板上装有沿信号输入方向依次连接的参考输入电路、移相电路、比较电路、整流电路、电平驱动电路、分频器电路，转换电路板上设有与上述电路相接且用于电源供电、信号输入、信号输出的若干插针引脚，插针引脚从壳体穿出。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述参考输入电路是一个由运算放大器及电阻构成的差分信号放大电路，将参考输入信号“RH、RL”进行电压转换，然后输出给移相电路。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述移相电路至少设有两级，每一级均由电容和电阻组成，两级移相电路的电容串联在转换电路板的主电路上，第二级移相电路上还连接有带旋钮的可调电阻，在壳体上设有供可调电阻上旋钮伸出的侧向开孔；第一级移相电路通过改变电阻的阻值或电容的容值实现对输入交流信号的相位粗调，第二级移相电路通过可调电阻对第一级移相电路输出的交流信号进行相位细调，两级移相电路可以满足任一型号数字-轴角转换器的参考频率需要，实现输出的交流信号比输入的参考信号相位超前90°，然后将该信号输出给比较电路。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述比较电路为由运算放大器及***电阻构成的零位比较器，零位比较器对输入端相位超前参考信号90°的交流信号进行比较变换，将高于零电平的交流电压变换为正的直流电源电压，将低于零电平的交流电压变换为负的直流电源电压，输出基于0V基准的交流方波信号，然后送到后级的整流电路。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述整流电路由整流二极管、分压电阻及稳压二极管组成，交流方波信号经过整流二极管后形成基于0V的直流方波信号，该方波信号的高电平电压值达到+15V的直流电压，经过分压电阻及稳压管稳压后，产生最大幅值为+5V的直流方波信号后输出至电平驱动电路。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述电平驱动电路由两级非门电路串联而成，将输入的0V～5V的直流方波信号进行逻辑电平驱动后，送至分频器电路。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述分频器电路由带有复位端的计数器、上拉电阻及上电复位电路组成，经过门级电路驱动的方波信号作为计数时钟信号，送至计数器的加计数端，上电复位电路在计数器通电瞬间对输出端数据进行清零，当计数器的加计数端接收两个方波信号时，计数器的最低位数据输出端QA将完成一个周期的电平翻转，实现对输入端方波信号的分频，最终经过移相90°且频率仅为输入参考频率的方波信号由计数器的QA端送至方波输出信号引脚“VL”输出，用于在数字-轴角转换器进行输出信号建立时间测试时提供标准方波信号源。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述壳体内灌有导热硅胶，电路转换板通过导热硅胶密封在壳体内。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，所述壳体由底部开口设置的罩壳和封闭底部开口的盖板组成，罩壳开口的边沿设有用于定位盖板的台阶，盖板上设有供插针引脚穿出的引脚孔。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来实现的，在罩壳表面与插针引脚对应的位置设有与各引脚功能相匹配的标识块，便于操作人员使用，壳体呈长方体，外形尺寸为79.4×66.7×10.2。

本发明所要解决的另一技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本发明是一种上述的用于检测数字-轴角转换器的方波发生方法，其特点是，包括如下具体步骤，

（1）参考输入信号“RH、RL”经参考输入电路进行电压转换，输出给移相电路；

（2）通过两级移相电路的粗调和细调，实现输出的交流信号比输入的参考信号相位超前90°，然后将该信号输出给比较电路；

（3）比较电路对输入的相位超前参考信号90°的交流信号进行比较变换，将高于零电平的交流电压变换为正的直流电源电压，将低于零电平的交流电压变换为负的直流电源电压，输出基于0V基准的交流方波信号至整流电路；

（4）经整流电路产生最大幅值为+5V的直流方波信号，再将该直流方波信号送至电平驱动电路，电平驱动电路对输入的0V～5V的直流方波信号进行逻辑电平驱动后，送至分频器电路；

（5）分频器电路对输入端的方波信号进行1/2分频，最终经过移相90°且频率仅为输入参考频率的方波信号送至方波输出信号引脚“VL”输出，从该引脚处输出至数字-轴角转换器的最高数字位输入端，对数字-轴角转换器进行输出信号建立时间测试。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）采用全电子变换电路产生触发信号取代手动拨打机械开关产生触发信号的方式，具有体积小、可靠性高、方波信号的输出受输入参考信号自动控制；

（2）采用两级移相电路，确保输出方波信号产生90°移相信号的精确性，保证数字-轴角转换器输出建立时间测试的准确性；

（3）经过相移处理的参考信号采用零位比较器，不受输入参考信号的电压、频率范围的影响，适用于不同型号数字-轴角转换器的测试需要，适用范围广。

本发明为自主设计的模块化电子产品，结构简单，易于使用、维修，可实现国家级实验室及产品检验部门进行电子转换模块检测所需专用进口测试设备的替代及测试需要。

附图说明

图1是本发明所述方波发生装置的结构图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的侧视图；

图4是本发明所述方波发生装置的电路图。

具体实施方式

以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以使本技术领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对本发明权利的限制。

参照图1-3，一种用于检测数字-轴角转换器的方波发生装置，该方波发生装置作为转换器最高数字位输入端的精密控制信号源，其实质是一个长方体形状的电子转换模块，尺寸为79.4mm×66.7mm×10.2mm，由四个部分组成，包括电路转换板1、罩壳2、盖板3和导热硅胶5，罩壳和盖板均采用塑料制得，电路转换板1上铆接一组用于电源供电、信号输入、信号输出的且金属制得的插针引脚4，罩壳2是一个底部敞开的长方形腔体，电路转换板1的元件面朝内，插针引脚朝外装入腔体中，腔体内灌满导热硅胶5，将整个电路转换板1密封在腔体内，盖板3的引脚孔处穿过金属插针引脚4盖在罩壳2的边沿台阶处，使电路转换板1与腔体、盖板构成一个结构紧凑的整体，罩壳2的表面与金属插针4引脚相对的位置印有各引脚的功能符号块6，便于操作人员使用。

参照图4，本发明所述方波发生装置内部的电路转换板1上装有参考输入电路8、移相电路9、比较电路10、整流电路11、电平驱动电路12和分频器电路13，电路转换板由印制板和上述电路中的电子元件组成，电子元件固定在印制板上，

参考输入电路8是一个由运算放大器及电阻构成的差分信号放大电路，将参考输入信号“RH、RL”进行电压转换，然后输出给移相电路9，

所述移相电路9至少设有两级，每一级均由电容和电阻组成，两级移相电路的电容串联在转换电路板的主电路上，第二级移相电路上还连接有带旋钮的可调电阻7，在壳体上设有供可调电阻上旋钮伸出的侧向开孔，便于外部调节，通过两级移相电路的粗调和细调，实现输出的交流信号比输入的参考信号相位超前90°，然后，将该信号输出给比较电路10，

比较电路10由运算放大器及***电阻构成的零位比较器，零位比较器对输入的相位超前参考信号90°的交流信号进行比较变换，将高于零电平的交流电压变换为正的直流电源电压，将低于零电平的交流电压变换为负的直流电源电压，适用于参考输入电路的输入电压值在10V～115V较宽的电压范围变换，输出基于0V基准的交流方波信号，然后送到后级的整流电路11，

整流电路11由整流二极管、分压电阻及稳压二极管组成，交流方波信号经过整流二极管后形成基于0V的直流方波信号，该方波信号的高电平电压值达到+15V的直流电压，经过分压电阻及稳压管稳压后，产生最大幅值为+5V的直流方波信号，然后，送到后级的电平驱动电路12，电平驱动电路12由两级非门电路组成，对输入的0V～5V的直流方波信号进行逻辑电平驱动后，送至后级的分频器电路13，

分频器电路13由带有复位端的计数器、上拉电阻及上电复位电路组成，经过门级电路驱动的方波信号作为计数时钟信号，送至计数器的加计数端，上电复位电路在计数器通电瞬间对输出端数据进行清零，当计数器的加计数端接收两个方波信号时，计数器的最低位数据输出端QA将完成一个周期的电平翻转，实现对输入端的方波信号进行分频的目的，最终经过移相90°且频率仅为输入参考频率的方波信号由计数器的QA端送至方波输出信号引脚“VL”输出，从该引脚处输出至数字-轴角转换器的最高数字位输入端，对数字-轴角转换器进行输出信号建立时间测试，用于在数字-轴角转换器进行输出信号建立时间测试时提供标准方波信号源。

以上实施方式仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，本发明的保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的权利要求书的且任何所示技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。