反函数模拟解算电路的非线性校正

作者/于津丰 满荣娟 西安石油大学电子工程学院 陕西西安 710065



反函数模拟解算电路的非线性校正

作者/于津丰 满荣娟 西安石油大学电子工程学院 陕西西安 710065

文章摘要：由于饱和失真、非线性失真的原因，在传统姿态参数模拟解算时大角度范围无法解算，因此设计了校正电路。通过校正系数调节电路解决饱和失真的问题，利用离散方法对所设计的电路进行测试。实验结果表明，够明显的发现误差角度减小，输出角度曲线的非线性得到明显改善，验证了校正系数调节电路设计的可行性。

关键词：反函数；模拟解算；非线性；校正

引言

由于模拟解算电路在实际解算过程中存在严重失真，在85°之后无法解算出正确的角度值。为解决饱和失真，提高解算精度，本文设计了校正电路，通过对振幅控制电压的调节，使输出角度的饱和失真得以改善，以提高解算精度。

1.反函数模拟解算电路校正原理

通过分析模拟函数发生器AD639可以发现其内部电路基于双极性差分对管的电路，利用线性段近似和代数逼近法，通过叠加的方式合成连续函数，因此其芯片内部电路在解算值达到85°附近就趋近于饱和，因此解算角度在大角度时存在饱和现象，出现了大角度时的非线性失真问题。

通过对AD639内部原理框图的分析，发现可以利用AD639内部除法电路，在不影响实际输入的前提下，利用一个可变的外加振幅控制电压，实现对模拟解算输出值的校正，通过变化的振幅控制电压，找到最佳的校正系数α。图1为校正电路总体原理框图。

图1　校正电路原理框图

2.反函数模拟解算电路校正设计

通过校正系数调节电路解决饱和失真的问题。在具体的调节电路中，稳定的振幅控制电压是通过以AD584为主设计的精密基准电压源提供的，因为芯片精度问题，输出电压无法精确为10V，实际测量输出电压为10.011V。再设计以TL084为主搭建的放大电路，将AD584的输出端与AD639振幅控制电压的输入端通过放大电路相连，通过改变振幅控制电压的大小，使输出值得到校正。

其具体电路如图2所示。

图2　校正系数调节电路

3.数据分析

为测量数据精度，本文采用离散测试分析，这种方法属于断点测量，将理论输入角度对应下的输入电压保留到小数点后第三位作为电路的实际输入。对校正前后数据进行实时采集并对数据进行了一定的处理之后，能够清晰的看出，校正后的数据与理论数据更为接近，误差角度小于0.4°，非线性失真得到了较好的校正。具体校正前后输出角度对比如图3所示。

图3　校正前后输出角度对比

4.结论

本文通过校正系数调节电路解决了大角度饱和失真的问题。同时对电路进行了验证，通过对实验数据的分析和比较发现，电路输出曲线的饱和失真情况得以解决，非线性失真问题得到明显改善，精确度大幅提高。实验结果表明校正设计方案可行，电路结构简单，实时性良好，可以实现模拟解算电路大角度非线性失真的校正。