反函數(shù)模擬解算電路的非線性校正

作者/于津豐 滿榮娟 西安石油大學(xué)電子工程學(xué)院 陜西西安 710065

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反函數(shù)模擬解算電路的非線性校正

作者/于津豐 滿榮娟 西安石油大學(xué)電子工程學(xué)院 陜西西安 710065

文章摘要：由于飽和失真、非線性失真的原因，在傳統(tǒng)姿態(tài)參數(shù)模擬解算時大角度范圍無法解算，因此設(shè)計了校正電路。通過校正系數(shù)調(diào)節(jié)電路解決飽和失真的問題，利用離散方法對所設(shè)計的電路進行測試。實驗結(jié)果表明，夠明顯的發(fā)現(xiàn)誤差角度減小，輸出角度曲線的非線性得到明顯改善，驗證了校正系數(shù)調(diào)節(jié)電路設(shè)計的可行性。

關(guān)鍵詞：反函數(shù)；模擬解算；非線性；校正

引言

由于模擬解算電路在實際解算過程中存在嚴重失真，在85°之后無法解算出正確的角度值。為解決飽和失真，提高解算精度，本文設(shè)計了校正電路，通過對振幅控制電壓的調(diào)節(jié)，使輸出角度的飽和失真得以改善，以提高解算精度。

1.反函數(shù)模擬解算電路校正原理

通過分析模擬函數(shù)發(fā)生器AD639可以發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部電路基于雙極性差分對管的電路，利用線性段近似和代數(shù)逼近法，通過疊加的方式合成連續(xù)函數(shù)，因此其芯片內(nèi)部電路在解算值達到85°附近就趨近于飽和，因此解算角度在大角度時存在飽和現(xiàn)象，出現(xiàn)了大角度時的非線性失真問題。

通過對AD639內(nèi)部原理框圖的分析，發(fā)現(xiàn)可以利用AD639內(nèi)部除法電路，在不影響實際輸入的前提下，利用一個可變的外加振幅控制電壓，實現(xiàn)對模擬解算輸出值的校正，通過變化的振幅控制電壓，找到最佳的校正系數(shù)α。圖1為校正電路總體原理框圖。

圖1　校正電路原理框圖

2.反函數(shù)模擬解算電路校正設(shè)計

通過校正系數(shù)調(diào)節(jié)電路解決飽和失真的問題。在具體的調(diào)節(jié)電路中，穩(wěn)定的振幅控制電壓是通過以AD584為主設(shè)計的精密基準電壓源提供的，因為芯片精度問題，輸出電壓無法精確為10V，實際測量輸出電壓為10.011V。再設(shè)計以TL084為主搭建的放大電路，將AD584的輸出端與AD639振幅控制電壓的輸入端通過放大電路相連，通過改變振幅控制電壓的大小，使輸出值得到校正。

其具體電路如圖2所示。

圖2　校正系數(shù)調(diào)節(jié)電路

3.數(shù)據(jù)分析

為測量數(shù)據(jù)精度，本文采用離散測試分析，這種方法屬于斷點測量，將理論輸入角度對應(yīng)下的輸入電壓保留到小數(shù)點后第三位作為電路的實際輸入。對校正前后數(shù)據(jù)進行實時采集并對數(shù)據(jù)進行了一定的處理之后，能夠清晰的看出，校正后的數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)更為接近，誤差角度小于0.4°，非線性失真得到了較好的校正。具體校正前后輸出角度對比如圖3所示。

圖3　校正前后輸出角度對比

4.結(jié)論

本文通過校正系數(shù)調(diào)節(jié)電路解決了大角度飽和失真的問題。同時對電路進行了驗證，通過對實驗數(shù)據(jù)的分析和比較發(fā)現(xiàn)，電路輸出曲線的飽和失真情況得以解決，非線性失真問題得到明顯改善，精確度大幅提高。實驗結(jié)果表明校正設(shè)計方案可行，電路結(jié)構(gòu)簡單，實時性良好，可以實現(xiàn)模擬解算電路大角度非線性失真的校正。