函數(shù)變壓器的設(shè)計(jì)及誤差分析
哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào)文礞編號(hào):10072妨00於2函數(shù)變壓器的設(shè)計(jì)及誤差分析鄧輝宇1,付強(qiáng)1,蘇寶庫(kù)1,曾鳴21.哈爾濱工業(yè)大學(xué)控制工程系黑龍江,哈爾濱151 2.哈爾濱理工大學(xué)計(jì)算機(jī)與控制學(xué)院,醣說(shuō)0壓器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),對(duì)這個(gè)方案的王作原理進(jìn)行介紹,通過(guò)詳細(xì)計(jì)算,對(duì)此方案產(chǎn)生的誤差進(jìn)行分析,并給出減小誤差的方法,文巧標(biāo)巧碼:a t 1引言隨著慣性技術(shù)的發(fā)展,巧性元件和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精度不斷提篼,它們的測(cè)試設(shè)備精度也要相應(yīng)地提篼,轉(zhuǎn)臺(tái)作為種重要的慣性測(cè)試設(shè)備,角位置測(cè)量系統(tǒng)測(cè)角系統(tǒng)是測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)中最關(guān)鍵的系統(tǒng),角位置誤差直接影響測(cè)巧結(jié)果的精度,在鑒幅型角位移測(cè)量中對(duì)精度影響最大的是數(shù)模變換電路,其中函數(shù)變壓器提供的兩路正弦波激磁電壓的頻率和相位是相同的,其幅值按正弦和矣弦規(guī)律變化。國(guó)外在1974年應(yīng)用離散正弦轉(zhuǎn)換dst和離散余弦轉(zhuǎn)換d實(shí)現(xiàn)正余弦變化w,但kashef和hab化i和hou發(fā)現(xiàn)dt從高階系數(shù)向低階系數(shù)轉(zhuǎn)換比較復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)困難。在1994年提出用二階遞推濾波來(lái)解決計(jì)其0,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并有規(guī)律,適于實(shí)時(shí)應(yīng)用。與此同時(shí)山口和〔6山采巧時(shí)間推算法計(jì)巧8了和£了,極大巧少計(jì)算時(shí)間。在國(guó)外,函數(shù)變壓器也可采用/八轉(zhuǎn)換,傳統(tǒng)的/轉(zhuǎn)換是采用電流電壓轉(zhuǎn)換,而采用新技術(shù)的調(diào)整電流直接轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)就可w輸出滿足要求的模擬信號(hào)并且易于實(shí)現(xiàn)pl.同時(shí)還可w采用h進(jìn)制d/a轉(zhuǎn)換pl,對(duì)于電源有波動(dòng)的情況可保持較高的精度,在電路中采用寄生電容和os晶體管,減少了轉(zhuǎn)換時(shí)間并易于實(shí)現(xiàn)所巧度。國(guó)內(nèi)在70年代制作的函數(shù)變壓器都是由分立元件組成,操作復(fù)雜且體積大,可靠性。穩(wěn)定性、穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度較差。但近年來(lái)隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展,逐漸采用集成芯片來(lái)完成此功能14.
采用料單片機(jī)來(lái)控制產(chǎn)生各種波形生產(chǎn)性能穩(wěn)定度更高的函數(shù)變壓器已成為可能。在不使用5某合,由£01來(lái)實(shí)現(xiàn),信號(hào)脈沖作為掃描時(shí)鐘,經(jīng)d4040計(jì)數(shù)后形成地址掃描碼,使epro地址連作者巧々:鄧輝宇1971男,哈爾濱工業(yè)大學(xué)博±研究生。
續(xù)變化,并連續(xù)輸出預(yù)先設(shè)定的正弦函數(shù)值6,或正余弦函數(shù)值的運(yùn)算計(jì)由計(jì)算機(jī)完成,也可由6尸01構(gòu)成困數(shù)表格完成,后者可咸輕計(jì)算化的負(fù)擔(dān),與單片機(jī)接口時(shí)后者的優(yōu)巧性更為突出1氣2鑒幅型測(cè)角原理轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)中般采用旋轉(zhuǎn)變壓巧和圓感應(yīng)同步巧組成粗巧雙通道角位置測(cè)童系統(tǒng),般采用忠應(yīng)同步器分段繞組澈磁,由連續(xù)繞組輸出的鑒語(yǔ)方式町整個(gè)電路由放大器,口巧電路、數(shù)巧轉(zhuǎn)換器、邏巧控巧電路等組成。數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括電子開(kāi)關(guān)、函數(shù)變壓巧。當(dāng)定子繞組加《交化勵(lì)巧電壓,巧應(yīng)同步器輸人為式中:為定子勵(lì)磁電壓的最大福值06為巧蹤01的角度;《為激磁電壓角頻率。
轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)經(jīng)前置放大器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的電勢(shì)為式中:《,為轉(zhuǎn)子與定子之間的巧合系巧0為轉(zhuǎn)子與定子相對(duì)位移的角度表示里。
當(dāng)感應(yīng)同步器的轉(zhuǎn)子和定子處于相對(duì)平巧位置時(shí),0,=06=化轉(zhuǎn)子移動(dòng)個(gè)位里后,0=01么0化,則0屯,旁0扣所6化這個(gè)巧應(yīng)電勢(shì)的大小,反映著勵(lì)巧電壓與機(jī)械位置的角度表示量有誤差,巧為誤差電壓。測(cè)角系統(tǒng)根據(jù)這個(gè)誤差電壓的大小,完成兩個(gè)功能;產(chǎn)生個(gè)等于么0的么04去校正勵(lì)巧電壓的巧值,使0,= 012重新讓轉(zhuǎn)子輸出的電勢(shì)6=顯示計(jì)數(shù)器把機(jī)械位移量么0記錄下來(lái),并加料數(shù)字顯示。
3函數(shù)變壓器的設(shè)計(jì)數(shù)模轉(zhuǎn)換由函數(shù)變壓器巧現(xiàn),由口巧電路輸出的計(jì)數(shù)化沖通過(guò)變換計(jì)數(shù)巧進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)兩相繞組輸出的電壓按s0¢,∞s0¢規(guī)律變化。由于目前采用3說(shuō)對(duì)極的應(yīng)同步巧,可巧《l.機(jī)械角巧,系統(tǒng)要求分辨率為化36,控制信號(hào)的0在相應(yīng)于周巧的范圍內(nèi)必須分為1等分。仔細(xì)研究周期的勵(lì)磁電壓波形后見(jiàn)圖1,可看出,不論是正弦繞組還是余弦繞組,在礦~1撕。與180°~3說(shuō)°兩段變化規(guī)律是_致的,只是飯性相反而已,可將0°~360°的個(gè)周期7分成兩為前極巧,化0°~360°稱為后極巧。由于在前后兩個(gè)極巧中,勵(lì)巧電壓巧值的變化規(guī)律相同,僅僅是極性相反,所切就有可能將前極距中的控制規(guī)律應(yīng)用到后極巧中去。也就是說(shuō),將0°―180°的段分成5000等分,然后使180°~3餅°后極距中勵(lì)磁電壓的變化與前極距相同見(jiàn)圖2.再用極距巧別線路,去識(shí)別轉(zhuǎn)子是在前極距還是在后極距。這樣電》2化后面巧電壓波形田田巧電旺波形田子開(kāi)關(guān)的通道就可減少半,而不改變系統(tǒng)分辨能力和測(cè)情度。
往函數(shù)變壓器采用運(yùn)算放大器的比例運(yùn)算,利用數(shù)學(xué)公式簡(jiǎn)化后,采用十進(jìn)制的四級(jí)運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)5000等分,第級(jí)是化1°當(dāng)量的個(gè)正余弦函數(shù)變壓器,輸出的兩路電壓值為31心4£和巧5如,其中0=36/=化15,第二級(jí)、第=級(jí)和第四級(jí)分別為化1.1.和。1°當(dāng)呈的兩個(gè)正切函數(shù)變壓器,其輸出的畫(huà)數(shù)電壓值與原端輸人電壓值之比為tanb0,tany和化ntu,其中ク=1.8.,y=化18.a;占==d=o,l,9.電角度0電可由a,占0,y和d扣4部分表示為根據(jù)吉角畫(huà)數(shù)公式,可得0電=8£牛占口給出級(jí)5山/1£、。5線路如圖3所示。運(yùn)算放大器1和模擬開(kāi)關(guān)、電阻《,~,及,組成油10£發(fā)生器。運(yùn)算放大器1接成比例放大器形式,函數(shù)電阻值按下式選取卓=8山0.
及2武4反6兩個(gè)運(yùn)算放大器和模擬開(kāi)關(guān)、或口、電阻及7~及,及組成840£發(fā)生器。為了實(shí)現(xiàn)80波形,當(dāng)數(shù)字為3、4、5時(shí),必須梅對(duì)應(yīng)的∞sk值倒相次,運(yùn)算放大器3巧是為此設(shè)置的。為了完成此函數(shù)變壓器的功能,巧74個(gè)模擬開(kāi)關(guān),80多個(gè)電阻,為了巧少誤差,巧要采用巧益高,漂移小的運(yùn)算放大器和篼巧度電阻。采用晶體管作為模擬開(kāi)關(guān),具有開(kāi)關(guān)壓降。在斷開(kāi)狀態(tài)呈高阻抗,接近理想開(kāi)關(guān),但尋通狀態(tài)電阻不為寒,存在著開(kāi)關(guān)壓降u,它巧基極電流的增大而減小,隨負(fù)載電流的巧大而加。在負(fù)載情況下,負(fù)載電流流過(guò)畫(huà)數(shù)變壓器引起了輸出阻抗壓巧,也導(dǎo)致了函數(shù)誤差;電路的函巧值主要由反饋電阻及,與輸人電阻之比決定,當(dāng)選用電阻有誤差時(shí),會(huì)導(dǎo)致函數(shù)誤差??梢?jiàn),選用電阻與運(yùn)算放大器組成的西數(shù)變壓巧,誤差較大而且電路也比較巧瑣。
本文設(shè)計(jì)的函數(shù)變壓器采用ad7535d/a轉(zhuǎn)換芯片和epro2764芯片共同實(shí)現(xiàn)見(jiàn)圖4,由于sin0fe和∞s0¢在爐18№值分別為o~l,和l~l,所レッ采用兩極運(yùn)算放大器組成的模擬電壓輸出電路,從u,運(yùn)算放大器ft點(diǎn)輸出的為雙極性模擬電壓,ad7535的輸人為在四象限工作方式下的數(shù)字s碼,在偏移碼的全范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)于雙極性模擬電壓輸出,該接口電路輸出的模擬電壓為式中1/,為參考電壓;為輸入數(shù)宇量。
每個(gè)八07535數(shù)宇量由兩個(gè)6口01芯片提供數(shù)字量輸入如表1.本文采用的2764是種容星為8k:8的epro,它有13條地址引腳a,:~aj,8條數(shù)據(jù)引腳d7do,地址輸入端an~用來(lái)輸人存儲(chǔ)單元的地址。epro中存儲(chǔ)的為正弦波巧值巧字碼是ad7535對(duì)應(yīng)的輸人數(shù)字量,個(gè)計(jì)數(shù)脈沖對(duì)應(yīng)個(gè)巧量。存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)通過(guò)編程器輸人。經(jīng)口化電路輸出計(jì)數(shù)脈沖從6,[的地址引腳輸入,使存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)引腳輸出,控制ad7535的輸出,則從d/a轉(zhuǎn)換器輸出的電壓按sin0電,os6電規(guī)律的變化。
巧調(diào)電巧的函數(shù)變壓器誤差分析1剩余電壓由于函數(shù)變壓器兩相參數(shù)存在差異,所有可能出現(xiàn)兩相相位不同的情況,如設(shè)雙極性輸出/的關(guān)系數(shù)字量輸人14位雙極性棋抵電壓輸出,=201式中么0電為兩相電壓間的相位差。usot 6口[叫曲而0化3白電式90為變量,除0=,芋,這4個(gè)特殊角度外,對(duì)其它0,無(wú)論如何改變6,總不為零。令0=0,求得剩余電壓為6=_么0電3剩余電壓雖不直接導(dǎo)致誤差,但卻使測(cè)試系統(tǒng)的分辨率下降。
分段繞組兩相電壓存在巧值誤差和函數(shù)關(guān)系不準(zhǔn)式中:ao為相相對(duì)b相有零位誤差,即相鄰正交誤差;e為公相相對(duì)心相有幅值誤差,即相鄰巧值誤顯然,使上式為零時(shí)測(cè)得可知變量0不會(huì)等于轉(zhuǎn)角0其中包括變換誤差么£。在內(nèi),設(shè)0,上式為巧,即略去二次《上微量,得感應(yīng)同步器的相鄰幅值誤差和相鄰正交誤差是可レッ靠調(diào)整電源的參數(shù)來(lái)補(bǔ)償?shù)?,只要使電源的幅值誤差和正交誤差與感應(yīng)同步器的兩個(gè)相應(yīng)的誤差大小樣,符號(hào)相厲即可。但是在不同極下這兩個(gè)誤差未必相同,所能補(bǔ)償?shù)闹皇撬鼈兊暮愣ǔ煞帧?br>電壓失真是由函數(shù)變壓器引起的,且分段繞組兩相的失真存在的差異,設(shè)差異部分力。u將式3代入式2,得這時(shí),當(dāng)0=0化時(shí)存在剩余電壓為可見(jiàn),當(dāng)從感應(yīng)同步器輸出信號(hào)時(shí),有二次和次諧波,需采取濾波電路消除。
函數(shù)變壓器自身的誤差函數(shù)變壓器中0/轉(zhuǎn)換器為14位,0/轉(zhuǎn)換器的誤差可分兩部分發(fā)//,即19式中e,為固有誤差,包括失調(diào)、增益誤差和線性誤差。失調(diào)誤差力±化097fsr,增益誤差為±0.06fsr,線性誤差為±0.024a民。失調(diào)誤差和增益誤差可レッ用線路來(lái)補(bǔ)償,補(bǔ)償方法化當(dāng)參考電源為5v時(shí),失調(diào)的調(diào)整可在正滿度處進(jìn)行,即將各位關(guān)斷,調(diào)整電位器《3,使運(yùn)放輸出為化增益調(diào)整可輸出全1碼,調(diào)整電位器rn,使運(yùn)放輸出為4.9998v.ed巧包括溫漂精度隨溫度變化的漂移,時(shí)漂長(zhǎng)時(shí)間工作漂移及電源電壓變化引起的誤差。溫漂的誤差為實(shí)驗(yàn)室是在恒溫狀態(tài)下,電源電壓變化引起的誤差為±0.048fs民,時(shí)漂誤差為±0.01巧r,則總誤差為由于兩相繞組輸出的電壓按5山0電,巧80規(guī)律的變化,04變化的方向是使0電趨近于0,重新使誤差信號(hào)。
趨近于零,直至低于口檻電平,系統(tǒng)達(dá)到平衡。本方案采用14位0/,則有效位為之3,14的大小主要決定于5山01―0屯;誤差為式中:6為變換計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)的理想函數(shù)值6為從/八轉(zhuǎn)換巧輸出的實(shí)際數(shù)值。
出口檻電壓的脈沖數(shù)較小,理想函數(shù)值與從/八轉(zhuǎn)換器輸出的實(shí)際函數(shù)值誤差較大;當(dāng)填充脈沖較多時(shí),理想函巧值與實(shí)際輸出值誤差很小,擬合巧況良好,誤差可忽略不計(jì),誤差值。
對(duì)于這種巧況,采用調(diào)整0椎電壓的放大倍數(shù)來(lái)巧小函數(shù)值的誤差。
填充化沖巧誤差分配情況巧想函數(shù)值2.5巧7化的實(shí)際函巧值童化誤差值%1.的8巧9本文討論了函數(shù)變壓器的原理和設(shè)計(jì)過(guò)程,采用ad7535蒼片制作的函數(shù)變壓器,結(jié)巧簡(jiǎn)單,通過(guò)在滿角系統(tǒng)中的實(shí)際運(yùn)行,具有良好的穩(wěn)定性能,而且易于實(shí)現(xiàn)及調(diào)巧,誤差小,可靠性好,具用很好的實(shí)用價(jià)值。
考文巧:商同,劉興榮巧偉東。種新型實(shí)用性能巧定的正巧波發(fā)生巧[巧。計(jì)量巧術(shù),19996:21巧。6化01芯片的待巧應(yīng)用口].電子工程師,1999.6:2324巧書(shū)鷹,單甘巧。種采用6《:的巧字軸角轉(zhuǎn)換方法[1].火力與巧揮控巧,巧永平。岑文適巧。巧應(yīng)同步巧及其巧[11.化京:國(guó)防工化出巧社,1滿5巧宇,劉勝巧,蘇寶庫(kù)?;紤?yīng)同步巧鑒《角系巧靜態(tài)誤差分析及關(guān)電路設(shè)計(jì)。中團(tuán)巧性技術(shù)學(xué)報(bào),于巧削。巧成a和d/a轉(zhuǎn)換巧應(yīng)用技術(shù)。北京:國(guó)防工化出巧社,1985審巧:楊嘉祥教搜,趙洪教授編輯:王劍波
采用料單片機(jī)來(lái)控制產(chǎn)生各種波形生產(chǎn)性能穩(wěn)定度更高的函數(shù)變壓器已成為可能。在不使用5某合,由£01來(lái)實(shí)現(xiàn),信號(hào)脈沖作為掃描時(shí)鐘,經(jīng)d4040計(jì)數(shù)后形成地址掃描碼,使epro地址連作者巧々:鄧輝宇1971男,哈爾濱工業(yè)大學(xué)博±研究生。
續(xù)變化,并連續(xù)輸出預(yù)先設(shè)定的正弦函數(shù)值6,或正余弦函數(shù)值的運(yùn)算計(jì)由計(jì)算機(jī)完成,也可由6尸01構(gòu)成困數(shù)表格完成,后者可咸輕計(jì)算化的負(fù)擔(dān),與單片機(jī)接口時(shí)后者的優(yōu)巧性更為突出1氣2鑒幅型測(cè)角原理轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)中般采用旋轉(zhuǎn)變壓巧和圓感應(yīng)同步巧組成粗巧雙通道角位置測(cè)童系統(tǒng),般采用忠應(yīng)同步器分段繞組澈磁,由連續(xù)繞組輸出的鑒語(yǔ)方式町整個(gè)電路由放大器,口巧電路、數(shù)巧轉(zhuǎn)換器、邏巧控巧電路等組成。數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括電子開(kāi)關(guān)、函數(shù)變壓巧。當(dāng)定子繞組加《交化勵(lì)巧電壓,巧應(yīng)同步器輸人為式中:為定子勵(lì)磁電壓的最大福值06為巧蹤01的角度;《為激磁電壓角頻率。
轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)經(jīng)前置放大器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的電勢(shì)為式中:《,為轉(zhuǎn)子與定子之間的巧合系巧0為轉(zhuǎn)子與定子相對(duì)位移的角度表示里。
當(dāng)感應(yīng)同步器的轉(zhuǎn)子和定子處于相對(duì)平巧位置時(shí),0,=06=化轉(zhuǎn)子移動(dòng)個(gè)位里后,0=01么0化,則0屯,旁0扣所6化這個(gè)巧應(yīng)電勢(shì)的大小,反映著勵(lì)巧電壓與機(jī)械位置的角度表示量有誤差,巧為誤差電壓。測(cè)角系統(tǒng)根據(jù)這個(gè)誤差電壓的大小,完成兩個(gè)功能;產(chǎn)生個(gè)等于么0的么04去校正勵(lì)巧電壓的巧值,使0,= 012重新讓轉(zhuǎn)子輸出的電勢(shì)6=顯示計(jì)數(shù)器把機(jī)械位移量么0記錄下來(lái),并加料數(shù)字顯示。
3函數(shù)變壓器的設(shè)計(jì)數(shù)模轉(zhuǎn)換由函數(shù)變壓器巧現(xiàn),由口巧電路輸出的計(jì)數(shù)化沖通過(guò)變換計(jì)數(shù)巧進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)兩相繞組輸出的電壓按s0¢,∞s0¢規(guī)律變化。由于目前采用3說(shuō)對(duì)極的應(yīng)同步巧,可巧《l.機(jī)械角巧,系統(tǒng)要求分辨率為化36,控制信號(hào)的0在相應(yīng)于周巧的范圍內(nèi)必須分為1等分。仔細(xì)研究周期的勵(lì)磁電壓波形后見(jiàn)圖1,可看出,不論是正弦繞組還是余弦繞組,在礦~1撕。與180°~3說(shuō)°兩段變化規(guī)律是_致的,只是飯性相反而已,可將0°~360°的個(gè)周期7分成兩為前極巧,化0°~360°稱為后極巧。由于在前后兩個(gè)極巧中,勵(lì)巧電壓巧值的變化規(guī)律相同,僅僅是極性相反,所切就有可能將前極距中的控制規(guī)律應(yīng)用到后極巧中去。也就是說(shuō),將0°―180°的段分成5000等分,然后使180°~3餅°后極距中勵(lì)磁電壓的變化與前極距相同見(jiàn)圖2.再用極距巧別線路,去識(shí)別轉(zhuǎn)子是在前極距還是在后極距。這樣電》2化后面巧電壓波形田田巧電旺波形田子開(kāi)關(guān)的通道就可減少半,而不改變系統(tǒng)分辨能力和測(cè)情度。
往函數(shù)變壓器采用運(yùn)算放大器的比例運(yùn)算,利用數(shù)學(xué)公式簡(jiǎn)化后,采用十進(jìn)制的四級(jí)運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)5000等分,第級(jí)是化1°當(dāng)量的個(gè)正余弦函數(shù)變壓器,輸出的兩路電壓值為31心4£和巧5如,其中0=36/=化15,第二級(jí)、第=級(jí)和第四級(jí)分別為化1.1.和。1°當(dāng)呈的兩個(gè)正切函數(shù)變壓器,其輸出的畫(huà)數(shù)電壓值與原端輸人電壓值之比為tanb0,tany和化ntu,其中ク=1.8.,y=化18.a;占==d=o,l,9.電角度0電可由a,占0,y和d扣4部分表示為根據(jù)吉角畫(huà)數(shù)公式,可得0電=8£牛占口給出級(jí)5山/1£、。5線路如圖3所示。運(yùn)算放大器1和模擬開(kāi)關(guān)、電阻《,~,及,組成油10£發(fā)生器。運(yùn)算放大器1接成比例放大器形式,函數(shù)電阻值按下式選取卓=8山0.
及2武4反6兩個(gè)運(yùn)算放大器和模擬開(kāi)關(guān)、或口、電阻及7~及,及組成840£發(fā)生器。為了實(shí)現(xiàn)80波形,當(dāng)數(shù)字為3、4、5時(shí),必須梅對(duì)應(yīng)的∞sk值倒相次,運(yùn)算放大器3巧是為此設(shè)置的。為了完成此函數(shù)變壓器的功能,巧74個(gè)模擬開(kāi)關(guān),80多個(gè)電阻,為了巧少誤差,巧要采用巧益高,漂移小的運(yùn)算放大器和篼巧度電阻。采用晶體管作為模擬開(kāi)關(guān),具有開(kāi)關(guān)壓降。在斷開(kāi)狀態(tài)呈高阻抗,接近理想開(kāi)關(guān),但尋通狀態(tài)電阻不為寒,存在著開(kāi)關(guān)壓降u,它巧基極電流的增大而減小,隨負(fù)載電流的巧大而加。在負(fù)載情況下,負(fù)載電流流過(guò)畫(huà)數(shù)變壓器引起了輸出阻抗壓巧,也導(dǎo)致了函數(shù)誤差;電路的函巧值主要由反饋電阻及,與輸人電阻之比決定,當(dāng)選用電阻有誤差時(shí),會(huì)導(dǎo)致函數(shù)誤差??梢?jiàn),選用電阻與運(yùn)算放大器組成的西數(shù)變壓巧,誤差較大而且電路也比較巧瑣。
本文設(shè)計(jì)的函數(shù)變壓器采用ad7535d/a轉(zhuǎn)換芯片和epro2764芯片共同實(shí)現(xiàn)見(jiàn)圖4,由于sin0fe和∞s0¢在爐18№值分別為o~l,和l~l,所レッ采用兩極運(yùn)算放大器組成的模擬電壓輸出電路,從u,運(yùn)算放大器ft點(diǎn)輸出的為雙極性模擬電壓,ad7535的輸人為在四象限工作方式下的數(shù)字s碼,在偏移碼的全范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)于雙極性模擬電壓輸出,該接口電路輸出的模擬電壓為式中1/,為參考電壓;為輸入數(shù)宇量。
每個(gè)八07535數(shù)宇量由兩個(gè)6口01芯片提供數(shù)字量輸入如表1.本文采用的2764是種容星為8k:8的epro,它有13條地址引腳a,:~aj,8條數(shù)據(jù)引腳d7do,地址輸入端an~用來(lái)輸人存儲(chǔ)單元的地址。epro中存儲(chǔ)的為正弦波巧值巧字碼是ad7535對(duì)應(yīng)的輸人數(shù)字量,個(gè)計(jì)數(shù)脈沖對(duì)應(yīng)個(gè)巧量。存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)通過(guò)編程器輸人。經(jīng)口化電路輸出計(jì)數(shù)脈沖從6,[的地址引腳輸入,使存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)引腳輸出,控制ad7535的輸出,則從d/a轉(zhuǎn)換器輸出的電壓按sin0電,os6電規(guī)律的變化。
巧調(diào)電巧的函數(shù)變壓器誤差分析1剩余電壓由于函數(shù)變壓器兩相參數(shù)存在差異,所有可能出現(xiàn)兩相相位不同的情況,如設(shè)雙極性輸出/的關(guān)系數(shù)字量輸人14位雙極性棋抵電壓輸出,=201式中么0電為兩相電壓間的相位差。usot 6口[叫曲而0化3白電式90為變量,除0=,芋,這4個(gè)特殊角度外,對(duì)其它0,無(wú)論如何改變6,總不為零。令0=0,求得剩余電壓為6=_么0電3剩余電壓雖不直接導(dǎo)致誤差,但卻使測(cè)試系統(tǒng)的分辨率下降。
分段繞組兩相電壓存在巧值誤差和函數(shù)關(guān)系不準(zhǔn)式中:ao為相相對(duì)b相有零位誤差,即相鄰正交誤差;e為公相相對(duì)心相有幅值誤差,即相鄰巧值誤顯然,使上式為零時(shí)測(cè)得可知變量0不會(huì)等于轉(zhuǎn)角0其中包括變換誤差么£。在內(nèi),設(shè)0,上式為巧,即略去二次《上微量,得感應(yīng)同步器的相鄰幅值誤差和相鄰正交誤差是可レッ靠調(diào)整電源的參數(shù)來(lái)補(bǔ)償?shù)?,只要使電源的幅值誤差和正交誤差與感應(yīng)同步器的兩個(gè)相應(yīng)的誤差大小樣,符號(hào)相厲即可。但是在不同極下這兩個(gè)誤差未必相同,所能補(bǔ)償?shù)闹皇撬鼈兊暮愣ǔ煞帧?br>電壓失真是由函數(shù)變壓器引起的,且分段繞組兩相的失真存在的差異,設(shè)差異部分力。u將式3代入式2,得這時(shí),當(dāng)0=0化時(shí)存在剩余電壓為可見(jiàn),當(dāng)從感應(yīng)同步器輸出信號(hào)時(shí),有二次和次諧波,需采取濾波電路消除。
函數(shù)變壓器自身的誤差函數(shù)變壓器中0/轉(zhuǎn)換器為14位,0/轉(zhuǎn)換器的誤差可分兩部分發(fā)//,即19式中e,為固有誤差,包括失調(diào)、增益誤差和線性誤差。失調(diào)誤差力±化097fsr,增益誤差為±0.06fsr,線性誤差為±0.024a民。失調(diào)誤差和增益誤差可レッ用線路來(lái)補(bǔ)償,補(bǔ)償方法化當(dāng)參考電源為5v時(shí),失調(diào)的調(diào)整可在正滿度處進(jìn)行,即將各位關(guān)斷,調(diào)整電位器《3,使運(yùn)放輸出為化增益調(diào)整可輸出全1碼,調(diào)整電位器rn,使運(yùn)放輸出為4.9998v.ed巧包括溫漂精度隨溫度變化的漂移,時(shí)漂長(zhǎng)時(shí)間工作漂移及電源電壓變化引起的誤差。溫漂的誤差為實(shí)驗(yàn)室是在恒溫狀態(tài)下,電源電壓變化引起的誤差為±0.048fs民,時(shí)漂誤差為±0.01巧r,則總誤差為由于兩相繞組輸出的電壓按5山0電,巧80規(guī)律的變化,04變化的方向是使0電趨近于0,重新使誤差信號(hào)。
趨近于零,直至低于口檻電平,系統(tǒng)達(dá)到平衡。本方案采用14位0/,則有效位為之3,14的大小主要決定于5山01―0屯;誤差為式中:6為變換計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)的理想函數(shù)值6為從/八轉(zhuǎn)換巧輸出的實(shí)際數(shù)值。
出口檻電壓的脈沖數(shù)較小,理想函數(shù)值與從/八轉(zhuǎn)換器輸出的實(shí)際函數(shù)值誤差較大;當(dāng)填充脈沖較多時(shí),理想函巧值與實(shí)際輸出值誤差很小,擬合巧況良好,誤差可忽略不計(jì),誤差值。
對(duì)于這種巧況,采用調(diào)整0椎電壓的放大倍數(shù)來(lái)巧小函數(shù)值的誤差。
填充化沖巧誤差分配情況巧想函數(shù)值2.5巧7化的實(shí)際函巧值童化誤差值%1.的8巧9本文討論了函數(shù)變壓器的原理和設(shè)計(jì)過(guò)程,采用ad7535蒼片制作的函數(shù)變壓器,結(jié)巧簡(jiǎn)單,通過(guò)在滿角系統(tǒng)中的實(shí)際運(yùn)行,具有良好的穩(wěn)定性能,而且易于實(shí)現(xiàn)及調(diào)巧,誤差小,可靠性好,具用很好的實(shí)用價(jià)值。
考文巧:商同,劉興榮巧偉東。種新型實(shí)用性能巧定的正巧波發(fā)生巧[巧。計(jì)量巧術(shù),19996:21巧。6化01芯片的待巧應(yīng)用口].電子工程師,1999.6:2324巧書(shū)鷹,單甘巧。種采用6《:的巧字軸角轉(zhuǎn)換方法[1].火力與巧揮控巧,巧永平。岑文適巧。巧應(yīng)同步巧及其巧[11.化京:國(guó)防工化出巧社,1滿5巧宇,劉勝巧,蘇寶庫(kù)?;紤?yīng)同步巧鑒《角系巧靜態(tài)誤差分析及關(guān)電路設(shè)計(jì)。中團(tuán)巧性技術(shù)學(xué)報(bào),于巧削。巧成a和d/a轉(zhuǎn)換巧應(yīng)用技術(shù)。北京:國(guó)防工化出巧社,1985審巧:楊嘉祥教搜,趙洪教授編輯:王劍波
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