反函數模擬解算電路的非線性校正

作者/于津豐 滿榮娟 西安石油大學電子工程學院 陜西西安 710065

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反函數模擬解算電路的非線性校正

作者/于津豐 滿榮娟 西安石油大學電子工程學院 陜西西安 710065

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

關鍵詞：反函數；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，本文設計了校正電路，通過對振幅控制電壓的調節，使輸出角度的飽和失真得以改善，以提高解算精度。

1.反函數模擬解算電路校正原理

通過分析模擬函數發生器AD639可以發現其內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逼近法，通過疊加的方式合成連續函數，因此其芯片內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象，出現了大角度時的非線性失真問題。

通過對AD639內部原理框圖的分析，發現可以利用AD639內部除法電路，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.反函數模擬解算電路校正設計

通過校正系數調節電路解決飽和失真的問題。在具體的調節電路中，穩定的振幅控制電壓是通過以AD584為主設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　校正系數調節電路

3.數據分析

為測量數據精度，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下的輸入電壓保留到小數點后第三位作為電路的實際輸入。對校正前后數據進行實時采集并對數據進行了一定的處理之后，能夠清晰的看出，校正后的數據與理論數據更為接近，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.結論

本文通過校正系數調節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，通過對實驗數據的分析和比較發現，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。實驗結果表明校正設計方案可行，電路結構簡單，實時性良好，可以實現模擬解算電路大角度非線性失真的校正。