(57)【要約】【課題】２相励磁かつ１相出力方式のＲ／Ｄ変換器において、角度更新周波数を高速化できるものを提供することで、追従可能な回転速度を高速化することを目的とする。【解決手段】ＰＬＬ−ＲＤＣ２０は、２相励磁かつ１相出力方式のＲ／Ｄ変換器である。ＰＬＬ−ＲＤＣ２０は、デジタルＰＬＬ３０を備え、デジタルＰＬＬ３０は、入力信号ωＲｔ−θと、基準信号ωＲｔおよび角度データφ１の差分との位相ずれを表す制御偏差信号εを生成する。入力信号ωＲｔ−θは、レゾルバの回転角度に応じて位相が変化する信号である。ＰＬＬ−ＲＤＣ２０は、位相ずれが０となるように出力信号φ１を決定する。【選択図】図１
2020008512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２相励磁かつ１相出力方式のＲ／Ｄ変換器であって、
前記Ｒ／Ｄ変換器はデジタルＰＬＬを備え、
前記デジタルＰＬＬは、入力信号と、基準信号および角度データの差分との位相ずれを表す制御偏差信号を生成する、
Ｒ／Ｄ変換器。
【請求項２】
前記入力信号は、レゾルバの回転角度に応じて位相が変化する信号である、請求項１に記載のＲ／Ｄ変換器。
【請求項３】
前記Ｒ／Ｄ変換器は、前記位相ずれが０となるように出力信号を決定する、請求項１または２に記載のＲ／Ｄ変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、Ｒ／Ｄ変換器（レゾルバ信号／デジタル信号変換器）に関し、とくに２相励磁かつ１相出力方式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
位相変調方式の角度検出器が公知である。たとえば非特許文献１には、２相励磁かつ１相出力方式の位相変調方式の角度検出器として、ＢＲＴ、ＲＴ、ＶＲＴ等の構成が開示されている。これらの一部はサンプリング形の構成を有する。
【０００３】
図２に、非特許文献１に記載されるサンプリング形のＲ／Ｄ変換器の構成を示す。この構成のＲ／Ｄ変換器は、リングカウンタのビット数に応じた角度分解能を有しており、カウンタの各ステートに角度が割り当てられる。変換は、カウンタ出力値をラッチレジスタに保存しておき、コンパレータ信号のエッジを検出したタイミングでカウンタ出力値を吐き出すことにより行われ、これに基づいて角度検出が行われる。
【０００４】
また、特許文献１には、ＰＬＬを用いたＲ／Ｄ変換器の原理が示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「日本電機工業会技術資料  ＪＥＭ−ＴＲ１８７  レゾルバシステムの用語と定義」、社団法人日本電機工業会、１９９３年１２月２０日
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−０５８００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の技術では、２相励磁かつ１相出力方式のＲ／Ｄ変換器において、角度更新周波数を高速化させることが困難なため、追従可能な回転速度を高速化できないという問題があった。
【０００８】
たとえば、図２に示す非特許文献１の構成において、基準信号周波数（レゾルバの励磁周波数）をｆｓｔとすると、サンプリング周波数ｆｓｍ（コンパレータエッジ間隔）はｆｓｔに等しくなるので、±１／２ｆｓｔを超えるエッジ検出が行われた場合には回転速度情報を完全に復元することが不可能となる。
【０００９】
また、特許文献１の構成は、１相励磁かつ２相出力方式レゾルバ信号に対するＲ／Ｄ変換器のものであり、２相励磁かつ１相出力方式のＲ／Ｄ変換器に適用することができない。
【００１０】
この発明はこのような問題点を解消するためになされたものであり、２相励磁かつ１相出力レゾルバ信号に対するＲ／Ｄ変換器において、角度更新周波数を高速化できるものを提供することで、追従可能な回転速度を高速化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係るＲ／Ｄ変換器は、２相励磁かつ１相出力方式レゾルバ信号に対するＲ／Ｄ変換器であって、前記Ｒ／Ｄ変換器はデジタルＰＬＬを備え、前記デジタルＰＬＬは、入力信号と、基準信号ωＲｔと角度データφ１との差分であるフィードバック信号（ωＲｔ−φ１）との比較を行い、その位相ずれを表す制御偏差信号εを生成する。
特定の態様によれば、前記入力信号は、レゾルバの回転角度に応じて位相が変化する信号である。
特定の態様によれば、前記Ｒ／Ｄ変換器は、前記位相ずれが０となるように出力信号を決定する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、２相励磁かつ１相出力方式のＲ／Ｄ変換器において、角度更新周波数を高速化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る角度検出装置の構成の例を示す図である。
【図２】従来の角度検出装置の構成の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、本発明の実施の形態１に係る角度検出装置１００を含む構成の例を示す。角度検出装置１００は、角度検出器１０と、ＰＬＬ−ＲＤＣ２０とを備える。角度検出器１０は、２相励磁かつ１相出力方式の角度検出器（レゾルバ）であり、たとえば図示のようにＶＲＴである。
【００１５】
ＰＬＬ−ＲＤＣ２０は、フィードバック信号（ωＲｔ−φ１）位相とレゾルバ出力信号ｓｉｎ（ωＲｔ−θ）位相を、位相周波数比較器を用いて比較し一致するよう負帰還制御することで、より高い回転速度まで追従可能としたものである。
【００１６】
ＰＬＬ−ＲＤＣ２０は、２相励磁かつ１相出力のレゾルバ信号を変換するＲ／Ｄ変換器であり、励磁信号発生部２１と、基準信号発生部２２と、コンパレータ２４と、デジタルＰＬＬ３０とを備える。
【００１７】
デジタルＰＬＬ３０は、デジタル位相同期ループ回路、ＡＤＰＬＬ、デジタルフェーズロックドループ回路、等と呼ばれるものであってもよい。デジタルＰＬＬ３０は、ＰＦＣ３１（位相周波数比較器）と、制御則３２と、アキュムレータ３３と、減算器３４と、位相信号生成器３５とを備える。ＰＦＣ３１、制御則３２、アキュムレータ３３、減算器３４および位相信号生成器３５はフィードバックループを構成する。
【００１８】
基準信号発生部２２は、所定周波数の基準信号ωＲｔ（ただしωＲは角速度であり、ｔは時間である）を発生させ、これを励磁信号発生部２１およびデジタルＰＬＬ３０に供給する。励磁信号発生部２１は、基準信号ωＲｔに基づいて２相の励磁信号ｃｏｓωＲｔおよびｓｉｎωＲｔを生成し、これらを角度検出器１０に供給する。
【００１９】
角度検出器１０は、２相の入力信号と、レゾルバ回転角度θとに基づき、１相のレゾルバ出力信号ｓｉｎ（ωＲｔ−θ）を出力する。ＰＬＬ−ＲＤＣ２０は、レゾルバ出力信号ｓｉｎ（ωＲｔ−θ）を入力として受け取り、基準信号発生部２２から供給される基準信号ωＲｔに基づき、角度データφ１を出力する。
【００２０】
コンパレータ２４は、レゾルバ出力信号ｓｉｎ（ωＲｔ−θ）に基づき、コンパレータ出力信号を出力する。レゾルバ出力信号ｓｉｎ（ωＲｔ−θ）は、レゾルバ回転角度θに応じて位相が変化するため、コンパレータ出力信号の位相はωＲｔ−θとなる。このコンパレータ出力信号ωＲｔ−θが、デジタルＰＬＬ３０の入力信号となる。
【００２１】
ＰＦＣ３１は、コンパレータ出力信号ωＲｔ−θの位相と、位相信号生成器３５から供給される位相信号（後述）の位相とを比較し、比較の結果に応じて制御偏差信号εを出力する。
【００２２】
制御則３２は、制御偏差信号εを入力として受け取り、角度変化量を出力する。制御則３２は、たとえば、公知技術に基づき、デジタルＰＬＬ３０におけるフィードバックループの安定化と特性改善のための補償要素として構成することができる。
【００２３】
アキュムレータ３３は、角度変化量を積算し、結果を角度データφ１として出力する。この出力が、ＰＬＬ−ＲＤＣ２０およびデジタルＰＬＬ３０の出力信号となる。
【００２４】
ＰＬＬ−ＲＤＣ２０は、制御偏差信号εが０となるように制御する。εが常に０である場合または０に近い場合には、θとφ１とが常に一致または近似することになり、誤差の小さい角度検出が可能になる。
【００２５】
アキュムレータ３３から出力される角度データφ１は、減算器３４にも入力される。減算器３４は、基準信号ωＲｔと角度データφ１との差分を算出し、この差分をフィードバック信号 (ωＲｔ−φ１)として出力する。
【００２６】
位相信号生成器３５は、このフィードバック信号（ωＲｔ−φ１）を入力として受け取り、その位相を出力する。ここで、レゾルバ出力信号ｓｉｎ（ωＲｔ−θ）を使用する場合において、最上位ビットの反転信号が位相を表すように信号を構成しておけば、位相信号生成器３５の出力はフィードバック信号（ωＲｔ−φ１）の位相を表す位相信号となる。ここでレゾルバ出力信号としてｃｏｓ（ωＲｔ−θ）を使っても良い。その場合レゾルバ出力信号がｃｏｓ（ωＲｔ−θ）で表される場合は、最上位ビットとその一つ下の桁のビットのＸＮＯＲにて位相を表すようにする。このようにすると、ＰＦＣ３１は、上述のように、コンパレータ出力信号ωＲｔ−θの位相と、フィードバック信号（ωＲｔ−φ１）の位相を表すこの位相信号の位相とを比較し、比較の結果に応じて制御偏差信号εを出力することになる。
【００２７】
このように、デジタルＰＬＬ３０は、入力信号（すなわちコンパレータ出力信号ωＲｔ−θ）と、フィードバック信号 (ωＲｔ−φ１)との位相ずれを表す制御偏差信号εを生成する。そして、デジタルＰＬＬ３０は、制御偏差信号εの値が０になるように制御することにより、角度データφ１を決定し、これを出力する。
【００２８】
このように、実施の形態１に係る角度検出装置１００によれば、デジタルＰＬＬ３０を用いるフィードバックループにより角度データφ１を決定するので、角度更新周波数を高速化させることができ、とくに高速な回転にも追従することができる。
【００２９】
とくに、デジタルＰＬＬ３０を用いることにより、従来のようなサンプリング方式の構成と比較して追従速度を向上できる。
【００３０】
また、角度検出装置１００では大部分がデジタル回路により実現可能であり、必要なアナログ回路はコンパレータ２４のみとなる。デジタル回路は、アナログ回路と比較して小型化が可能であり、とくに現在の微細化が進んだデジタル半導体プロセスを用いれば、従来よりも小規模の面積で従来と同等の機能を実現することができる。このため、たとえばＰＬＬをアナログ回路によって実現するような構成と比較して、より小規模の面積で同等の機能を実現することができる。
【００３１】
また、位相変調により角度検出を行うので、振幅変調方式と比較するとノイズ耐性が高い。振幅変調方式では電気角度９０度周期で２相ある出力信号の一方の振幅が０となるため、その角度付近でノイズが重畳した場合に、角度の誤差が大きくなる。これに対し、位相変調方式では、出力信号の振幅は角度によらず一定であるので、Ｓ／Ｎ比が高く、ノイズの影響は小さい。
【符号の説明】
【００３２】
１０  角度検出器、２０  ＰＬＬ−ＲＤＣ（Ｒ／Ｄ変換器）、３０  デジタルＰＬＬ。
【図１】
2020008512.tif 000003
【図２】
2020008512.tif 000004