一種高精度的數(shù)字移相器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種高精度的數(shù)字移相器，尤其適用于鎖定放大器參考通道的信 號(hào)方波移相。
【背景技術(shù)】
[0002] 移相器的主要功能是對(duì)傳輸信號(hào)的相位進(jìn)行調(diào)整。在基于相關(guān)原理的微弱信號(hào)檢 測(cè)系統(tǒng)中，相敏檢測(cè)器是核心部件；相敏檢測(cè)器的輸出不但取決于輸入信號(hào)的幅度，還取決 于輸入信號(hào)與參考信號(hào)的相位差。為了準(zhǔn)確無(wú)誤的從背景噪聲中檢測(cè)出有用的微弱信號(hào)， 這就要求參考通道的移相器具有移相連續(xù)可調(diào)、精度高的特點(diǎn)。
[0003] 公知的純模擬式移相器雖然可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)移相，但線性差、精度較低；傳統(tǒng)的數(shù)字 移相器主要由PIN開(kāi)關(guān)二極管或鐵氧體器件實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，但移相精度不高；典 型的數(shù)字移相器大都由DDS技術(shù)設(shè)計(jì)而成，要么采用專用的DDS芯片，要么直接運(yùn)用DSP或 FPGA芯片構(gòu)成數(shù)字移相器電路，能實(shí)現(xiàn)高精度的移相，并且移相角度連續(xù)可調(diào)，但是硬件成 本過(guò)高，軟件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy，難以實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有數(shù)字移相器存在的上述不足，提供一 種失真度小、電路簡(jiǎn)單可靠的高精度的數(shù)字移相器，應(yīng)用于鎖定放大器的參考通道中、實(shí)現(xiàn) 0~180°的連續(xù)移相。
[0005] 本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -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（邊沿觸發(fā)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。
[0007] 按上述方案，所述的微控制器采用支持邊沿觸發(fā)的處理器。
[0008] 按上述方案，所述的D/A轉(zhuǎn)換器采用帶片外參考電壓的DAC芯片。
[0009] 按上述方案，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。
[0010] 按上述方案，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（方波 /三角波轉(zhuǎn)換過(guò)程中積分不能達(dá)到飽和，即三角波的峰值要小于方波的峰值，以此保證轉(zhuǎn)換 的精度和減小失真度）。
[0011] 按上述方案，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。
[0012] 按上述方案，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)門電路與LOGIC 引腳連接。
[0013] 按上述方案，所述帶有記憶電容的峰值保持電路包括第一比較器AU二極管D1、 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。
[0014] 本實(shí)用新型的工作原理：待移相方波接入方波/三角波變換器，給定待移相方波 的移相角a至微控制器；待移相方波由方波/三角波變換器轉(zhuǎn)換成與之同步的三角波，該 三角波作為比較器的同相輸入端的輸入信號(hào)，比較器反相輸入端的輸入信號(hào)由微控制器控 制D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓提供，其中D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓由數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成 電路鎖定的三角波峰值來(lái)給定；比較器輸出的移相方波反饋給微控制器的外部中斷管腳， 由移相方波的上下邊沿觸發(fā)中斷模塊；微控制器在上下邊沿中斷控制中，根據(jù)給定的移相 角a，改變D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓，該模擬電壓與比較器同相輸入端的三角波比較，實(shí) 現(xiàn)對(duì)待移相方波移相a角度。
[0015] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：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，控制操作靈活，易于實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是本實(shí)用新型高精度的數(shù)字移相器的結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)圖中對(duì)應(yīng)各點(diǎn)的波形；
[0018] 圖3是方波/三角波變換器的電路圖；
[0019] 圖4是基于集成采樣保持器的數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖5是基于精密檢波的數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖6是微控制器中斷的控制流程圖；
[0022] 圖7是比較器的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0024] 參照?qǐng)D1所示，本實(shí)用新型所述的高精度的數(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（Urst)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（邊沿觸發(fā)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（Vref)。
[0025]a點(diǎn)待移相方波經(jīng)方波/三角波變換器轉(zhuǎn)換成與之同步的b點(diǎn)三角波。根據(jù)不同
去驅(qū)動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換器，由D/A轉(zhuǎn)換器輸出模擬電壓（d點(diǎn)）與b點(diǎn)三角波比較，得到所需移相 方波的上升沿，該邊沿反饋給微控制器的中斷管腳并觸發(fā)中斷。在中斷服務(wù)程序中，將D/A 轉(zhuǎn)換的數(shù)字量data更新（data= 2n_data)，D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓（d'點(diǎn)）與b點(diǎn)三 角波比較，得到方波的第二個(gè)邊沿下降沿，該下降沿同樣反饋給微控制器的中斷管腳并觸
轉(zhuǎn)換器根據(jù)該值轉(zhuǎn)換出的對(duì)應(yīng)的模擬電壓（d點(diǎn)），再與b點(diǎn)三角波比較，得到下一個(gè)周期方 波的第一個(gè)邊沿（上升沿）。該過(guò)程周而復(fù)始，直至得到所需的e點(diǎn)移相方波信號(hào)。該e點(diǎn)
(其中Vref為D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓，由數(shù)模轉(zhuǎn)換參考電壓形成電路鎖定三角波的峰值電 壓提供）。
[0026]結(jié)構(gòu)原理圖對(duì)應(yīng)各點(diǎn)的波形如圖2所示。波形圖I為a點(diǎn)待移相方波，波