旋转变压器/数字转换模块接口电路设计

　　介绍一种基于ISA总线的三路旋转变压器/数字转换模块接口电路，该电路已经成功应用在某平台惯导三个姿态角的测量中，测角速度快，精度高。

　　1 旋转变压器/数字转换模块工作原理

　　旋转变压器/数字转换模块是电路的重要元器件，根据需求采用中船重工集团第716所生产的型号为19XSZ2413一S32的19位旋转变压器/数字转换模块，其测角精度能达到10”。根据旋转变压器/数字转换模块的基本原理生产出的旋转变压器/数字转换模块，其内部包括粗通道旋转变压器到数字转换器、精通道旋转变压器到数字转换器、双速处理器和三态锁存器。粗通道旋转变压器到数字转换器转换成12位数字角度，精通道旋转变压器到数字转换器转换成14位数字角度，两数字角度量再经一个双速处理器进行硬件实时纠错处理、粗精组合后，输出一个19位并行数字角度量到锁存器。该模块内部原理框图如图1所示。

　　2 硬件设计及分析

　　整个接口电路主要由3部分构成：译码电路、旋转变压器/数字转换模块控制电路和脉宽控制电路，接口电路原理框图如图2所示。

　　2.1 译码电路

　　译码电路主要由译码芯片SN74HC154组成，用来产生接口电路的端口地址。当ISA总线的地址线SA15～SA10，SA4和SA0为逻辑“O”，SA9～SA7和SA5为逻辑“1”，SA1，SA2，SA3，SA6分别对应SN74HCl54的输入端A，B，C，D时，选通接口电路，由此知该接口电路的地址范围为：0x03AO～Ox03AE和0x03EO～0x03EA，其中，0x03EO～Ox03EA分别为读俯仰、横滚、航向的低16位和高3位数字信号，0x03A0和Ox03A8分别为三路同时解除和禁止INH信号，Ox03A2～0x03A6分别为解除俯仰、横滚、航向的INH信号，0x03AA～Ox03E分别为禁止俯仰、横滚、航向的INH信号。

　　2.2 旋转变压器/数字转换模块控制电路

　　三路旋转变压器/数字转换模块控制电路是整个接口电路的核心，由3个旋转变压器/数字转换模块及其外围控制电路组成。旋转变压器/数字转换模块中的两个重要信号“INH”和“CB”分别控制输入模拟信号的转换和输出19位数字信号的锁存。INH禁止信号输入端，内部已经用上拉电阻接到+5 V，当INH为逻辑“0”，即禁止INH信号时，延迟600 ns后锁存器内数据稳定，可读取数据;当INH为逻辑“1”，即解除INH信号时，锁存器内数据更新，此时禁止读取数据。CB为数据转换结束的检测信号，当CB为高电平时，表示转换器内处于跟踪转换状态，此时数据输出不稳定;当CB为低电平时，表示转换器内已经转换结束，此时数据输出稳定有效，可以读取。其中一路旋转变压器/数字转换模块控制电路原理框图如图3所示。

　　该电路在工控机刚开始上电时，“RES”(RESET DRV)输出一负脉冲，此时SN54HC74的Q输出为高，此信号用来控制旋转变压器/数字转换模块的INH，此时平台惯导内部旋转变压器输出的俯仰、横滚、航向3个姿态角的粗精通道正余弦模拟信号进入19XSZ2413一S32旋转变压器/数字转换模块，这是电路工作的初始状态。之后旋转变压器/数字转换模块通过编程控制地址译码的输出，实现三路模块同时工作或单路模块工作。其中，对3块旋转变压器/数字转换模块CB信号的控制采用查询方式，CB用来控制锁存器U1，U2和U3(SN74HC373)的使能端LE，由于输出为19位数字量，所以采用3个SN74HC373，当数据转换完成之后，CB自动变为低，从而使能LE，当CPU读取数据时，锁存器OE使能，19位转换数据同时打入3个锁存器等待CPU的读取。