CN115857400B - 信号幅度控制系统及角度编码器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种信号幅度控制系统及角度编码器，上述系统包括：信号幅度控制系统，包括：信号幅度控制电路以及与上述信号幅度控制电路电连接的控制器；信号幅度控制电路用于基于输入的当前时刻的正余弦信号，获得当前时刻的目标电压；控制器用于基于当前时刻的目标电压以及当前时刻的目标电压与当前时刻的正余弦信号的幅度具有换算关系，获取当前时刻的正余弦信号的幅度，对下一时刻正余弦信号的幅度进行调控。本发明提供的信号幅度控制系统及角度编码器，能在不依赖DSP数字电路的情况下，实时获取正余弦信号的幅度，进而能更简单、更高效、更准确且更低功耗地对正余弦信号的幅度进行调控，普适性更强。

Description

信号幅度控制系统及角度编码器

技术领域

本发明涉及控制电路技术领域，尤其涉及一种信号幅度控制系统及角度编码器。

背景技术

角度编码器能够实现对被测对象的运动角度等的位置测量，其基本原理是利用传感器产生正余弦信号之后，利用放大器放大上述正余弦信号，通过放大后的正余弦信号经过模数转换采样之后，通过数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)数字电路进行角度计算。

在角度编码器的实际应用中，传感器产生的正余弦信号的幅度受多种因素的影响，例如传感器的安装位置、环境温度的变化等均会影响传感器产生的正余弦信号的幅度。

现有技术中，可以通过调节放大器的增益，对传感器产生的正余弦信号的幅度进行调控。但是，通过调节放大器的增益对传感器产生的正余弦信号的幅度进行调控时，对放大器的增益的调节，依赖于DSP数字电路的计算，即现有技术中难以在不依赖DSP数字电路的情况下实现正余弦信号幅度的控制，对正余弦信号的幅度进行控制的局限性较强。

发明内容

本发明提供一种信号幅度控制系统及角度编码器，用以解决现有技术中难以在不依赖DSP数字电路的情况下实现正余弦信号幅度的控制，对正余弦信号的幅度进行控制的局限性较强的缺陷，实现在不依赖DSP数字电路的情况下对正余弦信号的幅度进行控制，降低控制正余弦信号幅度的局限性。

本发明提供一种信号幅度控制系统，包括：

所述信号幅度控制电路，用于基于输入的当前时刻的正余弦信号，获得当前时刻的目标电压，所述当前时刻的目标电压与所述当前时刻的正余弦信号的幅度具有换算关系；

所述控制器，电连接所述信号幅度控制电路，用于基于所述当前时刻的目标电压和所述换算关系，获取所述当前时刻的正余弦信号的幅度，进而基于所述当前时刻的正余弦信号的幅度和预设幅度区间，调控下一时刻正余弦信号的幅度。

根据本发明提供的一种信号幅度控制系统，所述信号幅度控制电路，包括：正余弦采样模块、正余弦平方电流产生模块、直流偏置电流产生模块和直流偏置电流去除模块；

所述正余弦采样模块的输入端为所述信号幅度控制电路的输入端；所述正余弦采样模块的输出端与所述正余弦平方电流产生模块的输入端连接；所述正余弦平方电流产生模块的输出端、所述直流偏置电流产生模块的输出端与所述直流偏置电流去除模块的输入端连接；所述直流偏置电流去除模块的输出端为所述信号幅度控制电路的输出端；

所述正余弦采样模块用于将输入的所述当前时刻的正余弦信号转换为当前时刻的第一电流信号和当前时刻的第二电流信号之后，将所述当前时刻的第一电流信号和所述当前时刻的第二电流信号输入至所述正余弦平方电流产生模块；

所述正余弦平方电流产生模块用于通过平方运算，将输入的所述当前时刻的第一电流信号和所述当前时刻的第二电流信号转换为当前时刻的正余弦平方电流之后，将所述当前时刻的正余弦平方电流输入至所述直流偏置去除模块；

所述直流偏置电流产生模块用于生成目标偏置电流，并将所述目标偏置电流输入至所述直流偏置电流去除模块；

所述直流偏置电流去除模块用于基于输入的所述当前时刻的正余弦平方电流和所述目标偏置电流，获得所述当前时刻的目标电压。

根据本发明提供的一种信号幅度控制系统，所述正余弦采样模块，包括：第一正余弦采样子模块和第一开关电路；所述第一开关电路用于在当前时刻不在第一目标时段内的情况下，选通所述正余弦采样模块的输入端与所述第一正余弦采样子模块的第一输入端，以及选通所述正余弦采样模块的输入端与所述第一正余弦采样子模块的第二输入端；

所述第一正余弦采样子模块包括电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电阻R1、电阻R2、运算放大器OP1、运算放大器OP2、N型MOS管MN1、N型MOS管MN2、P型MOS管MP1和P型MOS管MP1；

所述第一正余弦采样子模块的第一输入端通过所述电阻R1与所述运算放大器OP1的输出端连接；

所述运算放大器OP1的正向输入端接入直流偏置电压，所述运算放大器OP1的负向输入端与所述运算放大器OP1的输出端连接；

所述运算放大器OP1的正电源端与P型MOS管MP1的栅极和漏极连接，所述运算放大器OP1的负电源端与N型MOS管MN1的栅极和漏极连接；

所述P型MOS管MP1的栅极和源极通过电容C1连接；

所述N型MOS管MN1的栅极和源极通过电容C2连接；

所述N型MOS管MN1的源极接地；

所述第一正余弦采样子模块的第二输入端通过所述电阻R2与所述运算放大器OP2的输出端连接；

所述运算放大器OP2的正向输入端接入直流偏置电压，所述运算放大器OP2的负向输入端与所述运算放大器OP2的输出端连接；

所述运算放大器OP2的正电源端与P型MOS管MP2的栅极和漏极连接，所述运算放大器OP2的负电源端与N型MOS管MN2的栅极和漏极连接；

所述P型MOS管MP2的栅极和源极通过电容C3连接；

所述N型MOS管MN2的栅极和源极通过电容C4连接；

所述N型MOS管MN2的源极接地；

所述运算放大器OP1的输出端和所述运算放大器OP2的输出端为所述正余弦采样模块的输出端。

根据本发明提供的一种信号幅度控制系统，所述正余弦平方电流产生模块，包括：正余弦平方电流产生子模块和第二开关电路；

当前时刻在第二目标时段内的情况下，所述第二开关电路用于选通所述正余弦平方电流产生子模块的输入端与所述正余弦采样模块的输出端，以及选通所述正余弦平方电流产生子模块的输出端和所述直流偏置电流去除模块的输入端；

所述正余弦平方电流产生子模块包括电容C5、电容C6、P型MOS管MP3、P型MOS管MP4、P型MOS管MP5、P型MOS管MP6、N型MOS管MN3、N型MOS管MN4、N型MOS管MN5、N型MOS管MN6和二极管VD1；

所述电容C5的一端接入标准电压，所述电容C5的另一端、所述N型MOS管MN3的栅极、所述二极管VD1的负极、所述P型MOS管MP6的漏极以及所述正余弦平方电流产生子模块的输出端连接；

所述N型MOS管MN3的漏极、所述P型MOS管MP3的漏极以及所述P型MOS管MP4的栅极连接；

所述P型MOS管MP3的源极与所述P型MOS管MP4的源极连接；

所述P型MOS管MP4的漏极、所述N型MOS管MN4的漏极、所述P型MOS管MP6的栅极以及所述二极管VD1的负极连接；

所述N型MOS管MN5的漏极、所述N型MOS管MN5的栅极以及所述N型MOS管MN6的栅极连接；

所述N型MOS管MN5的源极和所述N型MOS管MN5的源极接地；

所述P型MOS管MP6的源极、所述P型MOS管MP5的漏极、所述P型MOS管MP5的栅极以及电容C6的一端连接；

所述P型MOS管MP5的源极、所述电容C6的另一端以及所述正余弦平方电流产生子模块的输入端连接。

根据本发明提供的一种信号幅度控制系统，所述正余弦采样模块，还包括：用于初始化直流偏置电压的第二正余弦采样子模块；

当前时刻在第一目标时段内的情况下，所述第一开关电路用于选通所述正余弦采样模块的输入端与所述第二正余弦采样子模块的第一输入端，以及选通所述正余弦采样模块的输入端与所述第二正余弦采样子模块的第二输入端；

所述第二正余弦采样子模块包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、P型MOS管MP7、P型MOS管MP8、N型MOS管MN7、N型MOS管MN8、运算放大器OP3、运算放大器OP4；

所述第一正余弦采样子模块的第一输入端通过所述电阻R3与所述运算放大器OP3的正向输入端连接，所述运算放大器OP3的正向输入端接入直流偏置电压，所述运算放大器OP3的负向输入端与所述运算放大器OP3的输出端连接；

所述运算放大器OP3的正电源端与所述P型MOS管MP7的栅极和漏极连接，所述运算放大器OP3的负电源端与所述N型MOS管MN7的栅极和漏极连接；

所述P型MOS管MP7的栅极和源极通过电容C7连接；

所述N型MOS管MN7的栅极和源极通过电容C8连接；

所述N型MOS管MN7的源极接地；

所述第一正余弦采样子模块的第二输入端通过所述电阻R4与所述运算放大器OP4的正向输入端连接，所述运算放大器OP4的正向输入端接入直流偏置电压，所述运算放大器OP4的负向输入端与所述运算放大器OP4的输出端连接；

所述运算放大器OP4的正电源端与所述P型MOS管MP8的栅极和漏极连接，所述运算放大器OP4的负电源端与所述N型MOS管MN8的栅极和漏极连接；

所述P型MOS管MP8的栅极和源极通过电容C9连接；

所述N型MOS管MN8的栅极和源极通过电容C10连接；

所述N型MOS管MN8的源极接地；

所述运算放大器OP3的输出端、所述电阻R5、所述电阻R6与所述运算放大器OP4的输出端串联。

根据本发明提供的一种信号幅度控制系统，所述直流偏置电流去除模块，包括：电阻R7和电阻R8；

所述直流偏置电流去除模块的输入端、所述直流偏置电流去除模块的输出端、所述电阻R7和所述电阻R8的一端依次串联；所述电阻R8的另一端接入基准电压VBG；

所述当前时刻的目标电压为所述直流偏置电流去除模块的输出端处的电压。

根据本发明提供的一种信号幅度控制系统，所述直流偏置电流产生模块，包括：运算放大器OP5、电阻R9、电容C11和N型MOS管MN9；

所述运算放大器OP5的正向输入端接入基准电压VBG，所述运算放大器OP5的负向输入端、所述电阻R9的一端、所述电容C11的一端以及所述N型MOS管MN9的源极连接；所述运算放大器OP5的输出端、所述电容C11的另一端以及所述N型MOS管MN9的栅极连接；

所述电阻R9的另一端接地；

所述N型MOS管MN9的漏极为所述直流偏置电流产生模块的输出端。

根据本发明提供的一种信号幅度控制系统，所述信号幅度控制电路在周期性运行的情况下，任一工作周期包括多个时段；所述信号幅度控制电路中的时钟控制信号，基于当前时刻在当前工作周期中所处的时段确定为高电平或低电平。

根据本发明提供的一种信号幅度控制系统，所述控制器包括：

计算模块，用于基于所述当前时刻的正余弦信号和所述换算关系，获取所述当前时刻的正余弦信号的幅度；

控制模块，电连接所述计算模块，用于基于所述当前时刻的正余弦信号的幅度和预设幅度区间，获取下一时刻的目标增益，进而基于所述下一时刻的目标增益，对可编程增益放大器的增益进行调控。

本发明还提供一种基于如上任一所述的信号幅度控制系统实现的信号幅度控制方法，包括：

获取所述当前时刻的目标电压，所述当前时刻的目标电压与所述当前时刻的正余弦信号的幅度具有换算关系；

基于所述当前时刻的目标电压和所述换算关系，获取所述当前时刻的正余弦信号的幅度；

基于所述当前时刻的正余弦信号的幅度和预设幅度区间，调控下一时刻正余弦信号的幅度。

本发明还提供一种幅度控制装置，包括：

电压获取模块，用于获取当前时刻的目标电压，所述当前时刻的目标电压与所述当前时刻的正余弦信号的幅度具有换算关系；

幅度计算模块，用于基于所述当前时刻的目标电压和所述换算关系，获取所述当前时刻的正余弦信号的幅度；

幅度控制模块，用于基于所述当前时刻的正余弦信号的幅度和预设幅度区间，调控下一时刻正余弦信号的幅度。

本发明还提供一种角度编码器，包括：如上任一所述的信号幅度控制系统，及传感器；

所述传感器用于生成所述当前时刻的正余弦信号，并将所述当前时刻的正余弦信号输入至所述信号幅度控制系统；

所述信号幅度控制系统用于基于输入的当前时刻的正余弦信号，调控所述传感器生成的下一时刻正余弦信号的幅度。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述信号幅度控制方法。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述信号幅度控制方法。

本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述信号幅度控制方法。

本发明提供的信号幅度控制系统及角度编码器，信号幅度控制系统，包括信号幅度控制电路和控制器，信号幅度控制电路能基于输入的当前时刻的正余弦信号，获取当前时刻的目标电压，上述当前时刻的目标电压与当前时刻的正余弦信号的幅度具有换算关系，控制器能基于上述当前时刻的目标电压和上述换算关系，计算得到当前时刻的正余弦信号的幅度，进而能基于当前时刻的正余弦信号的幅度，对下一时刻正余弦信号的幅度进行控制，能在不依赖ADC采样数字电路以及DSP数字电路的情况下，基于模拟电路的方式实时获取正余弦信号的幅度，进而能基于实时获取的正余弦信号的幅度，更简单、更高效、更准确且更低功耗地对正余弦信号的幅度进行调控，调控正余弦信号幅度的普适性更强，能更广泛地适用于各类应用场景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的信号幅度控制系统的框图；

图2是本发明提供的信号幅度控制系统中信号幅度控制电路的框图；

图3是本发明提供的信号幅度控制系统中第一正弦采样子模块的一种实施例的电路图；

图4是本发明提供的信号幅度控制系统中正余弦平方电流产生子模块的一种实施例的电路图；

图5是本发明提供的信号幅度控制系统中第一正余弦平方电流产生子模块的一种实施例的电路图；

图6是本发明提供的信号幅度控制系统中第二正弦采样子模块的一种实施例的电路图；

图7是本发明提供的信号幅度控制系统中直流偏置电流去除模块的一种实施例的电路图；

图8是本发明提供的信号幅度控制系统中直流偏置电流产生模块的一种实施例的电路图；

图9为本发明提供的信号幅度控制系统中时钟控制信号的波形图；

图10是本发明提供的信号幅度控制系统中控制器的框图；

图11是本发明提供的信号幅度控制方法的流程示意图；

图12是本发明提供的信号幅度控制装置的结构示意图；

图13是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，通过调节放大器的增益对传感器产生的正余弦信号的幅度进行调控时，DSP数字信号电路基于经过放大和ADC采样后的正余弦信号进行角度计算，获得角度计算结果之后，基于上述角度计算结果对放大器的增益进行调节，进而可以对传感器产生的正余弦信号的幅度进行调控。但是，基于上述方式控制正余弦信号的幅度，必须依赖于ADC采样计算和DSP数字信号电路才能实现对正余弦信号幅度的控制，对正余弦信号的幅度进行控制的局限性较强。

基于A/D转换器和D/A转换器也可以实现对正余弦信号的幅度的控制，具体包括A/D转换器将模拟的正余弦信号转化为待处理的数字的正余弦信号，对正余弦信号进行低通滤波，得到正余弦滤波信号，根据预设的倍频算法，得到正余弦倍频信号，最后由D/A转换器将数字的正余弦信号转化为模拟正余弦信号，从而实现了对正余弦信号进行幅度控制以及频率的放大。但是，基于上述方式控制正余弦信号的幅度，必须依赖于A/D转换器和D/A转换器才能实现对正余弦信号幅度的控制，对正余弦信号的幅度进行控制的局限性较强。

通过抑制温度信号，可以降低环境温度的变化对正余弦信号幅度的影响，具体包括：根据当前正余弦信号与温度信号的关系确定当前正余弦信号对应的角度信号，根据角度信号调整放大电路的电压值以调整传感器，将角度信号输出至伺服控制器以反馈数据，从而实现抑制温度信号。但是，基于上述方式无法解决传感器的安装位置对正余弦信号幅度的影响，并且依然需要依赖于DSP数字电路，才能实现温度信号的抑制。

对此，本发明提供一种信号幅度控制系统。本发明提供的信号幅度控制系统可以在不依赖ADC采样数字电路以及DSP数字电路的情况下，基于模拟电路的方式实时获取正余弦信号的幅度，相较于传统需要依赖ADC采样电路以及DSP数字信号电路才能实现正余弦信号幅度控制的电路而言，本发明提供的信号幅度控制系统通过模拟电路的方式实现正余弦信号幅度的调整，降低了角度传感器等装置的复杂性，并可以降低上述装置的功耗，幅度调整的实时性优良。

并且，由于本发明提供的信号幅度控制系统相对独立，适应性广。因此即使实际应用场景不同，如传感器安装位置不同、环境温度的改变等等，均可以基于本发明提供的信号幅度控制系统对正余弦信号的幅度进行调控，可以更好地满足应用场景的需求。

本发明提供的信号幅度控制系统还可以用于角度查表法等无数字电路参与的角度计算场合，这使得本发明提供的信号幅度控制系统可以用于许多工程应用的场合当中。

图1是本发明提供的信号幅度控制系统的框图。下面结合图1对本发明提供的信号幅度控制系统进行描述。如图1所示，信号幅度控制系统101，包括：

信号幅度控制电路102用于基于输入的当前时刻的正余弦信号，获得当前时刻的目标电压，当前时刻的目标电压与当前时刻的正余弦信号的幅度具有换算关系；

需要说明的是，本发明实施例中用V_p表示当前时刻的正余弦信号，用V_psin表示中V_p的正弦信号，用V_pcos表示中V_p的余弦信号，用V_out表示当前时刻的目标电压；r_p表示当前时刻的目标电压的幅度。

具体地，正余弦信号生成装置生成V_p之后，可以将V_p输入信号幅度控制电路102。

本发明实施例中的信号幅度控制电路102为模拟电路。信号幅度控制电路102可以通过对V_p进行运算放大、平方运算等，获得V_out。

其中，V_out与之间存在线性关系，基于V_out，可以通过三角函数A＝[(ASIN)²+(ACOS)²]，计算得到r_p。

需要说明的是，本发明实施例中对信号幅度控制电路102的具体结构不作限定。

控制器103，电连接所述信号幅度控制电路102，用于基于当前时刻的目标电压和换算关系，获取当前时刻的正余弦信号的幅度，进而基于当前时刻的正余弦信号的幅度和预设幅度区间，调控下一时刻正余弦信号的幅度。

具体地，信号幅度控制电路102获得V_out之后，可以将V_out发送至控制器103。

控制器103接收到信号幅度控制电路102发送的V_out之后，可以基于V_out以及V_out与r_p之间的换算关系，计算得到r_p。

控制器103获取r_p之后，可以判定r_p是否在预设幅度区间内。

在控制器103确定r_p不在预设幅度区间内的情况下，可以基于r_p与预设幅度区间的门限值之间的差值，对正余弦信号生成装置生成的下一时刻的正余弦信号的幅度进行调控。

本发明实施例中控制器103可以通过多种方式对正余弦信号生成装置生成的下一时刻的正余弦信号的幅度进行调控。例如：控制器103可以基于r_p，对正余弦信号生成装置的参数进行调控，从而可以调控正余弦信号生成装置生成的下一时刻的正余弦信号的幅度；或者，控制器103还可以r_p，对可编程增益放大器(Pmgramable Gain Amplifier，PGA)的增益进行调控，从而可以调控正余弦信号生成装置生成的下一时刻的正余弦信号的幅度。本发明实施例中对控制器103对正余弦信号生成装置生成的下一时刻的正余弦信号的幅度进行调控的具体方式不作限定。

需要说明的是，预设幅度区间可以基于先验知识和/或实际情况确定。本发明实施例中对预设幅度区间不作具体限定。

本发明实施例中的信号幅度控制系统，包括信号幅度控制电路和控制器，信号幅度控制电路能基于输入的当前时刻的正余弦信号，获取当前时刻的目标电压，上述当前时刻的目标电压与当前时刻的正余弦信号的幅度具有换算关系，控制器能基于上述当前时刻的目标电压和上述换算关系，计算得到当前时刻的正余弦信号的幅度，进而能基于当前时刻的正余弦信号的幅度，对下一时刻正余弦信号的幅度进行控制，能在不依赖ADC采样数字电路以及DSP数字电路的情况下，基于模拟电路的方式实时获取正余弦信号的幅度，进而能基于实时获取的正余弦信号的幅度，更简单、更高效、更准确且更低功耗地对正余弦信号的幅度进行调控，调控正余弦信号幅度的普适性更强，能更广泛地适用于各类应用场景。

图2是本发明提供的信号幅度控制系统中信号幅度控制电路的框图。基于上述各实施例的内容，如图2所示，信号幅度控制电路102，包括：正余弦采样模块201、正余弦平方电流产生模块202、直流偏置电流产生模块203和直流偏置电流去除模块204；

正余弦采样模块201的输入端为信号幅度控制电路102的输入端；正余弦采样模块201的输出端与正余弦平方电流产生模块202的输入端连接；正余弦平方电流产生模块202的输出端、直流偏置电流产生模块203的输出端与直流偏置电流去除模块204的输入端连接；直流偏置电流去除模块204的输出端为信号幅度控制电路102的输出端；

正余弦采样模块201用于将输入的当前时刻的正余弦信号转换为当前时刻的第一电流信号和当前时刻的第二电流信号之后，将当前时刻的第一电流信号和当前时刻的第二电流信号输入至正余弦平方电流产生模块202；

具体地，V_p通过正余弦采样模块201的输入端输入正余弦采样模块201之后，正余弦采样模块201可以通过对V_p中的V_psin进行运算放大，生成当前时刻的第一电流信号；正余弦采样模块201还可以通过对V_p中的V_pcos进行运算放大，生成当前时刻的第二电流信号。

其中，本发明实施例中可以用I₁表示当前时刻的第一电流信号，用I₂表示当前时刻的第二电流信号。

正余弦采样模块201生成I₁和I₂之后，可以通过正余弦采样模块201的输出端和正余弦平方电流产生模块202的输入端，将I₁和I₂输入至正余弦平方电流产生模块202。

需要说明的是，本发明实施例中的正余弦采样模块201为模拟电路。本发明实施例中正余弦采样模块201的具体结构不作限定。

正余弦平方电流产生模块202用于通过平方运算，将输入的当前时刻的第一电流信号和当前时刻的第二电流信号转换为当前时刻的正余弦平方电流之后，将当前时刻的正余弦平方电流输入至直流偏置去除模块；

具体地，正余弦平方电路产生模块接收到I₁和I₂之后，可以通过对I₁和I₂进行平方运算，生成当前时刻的正余弦平方电流。

其中，本发明实施例中可以用I表示当前时刻的正余弦平方电流。

正余弦平方电路产生模块生成I之后，可以通过正余弦平方电路产生模块的输出端和直流偏置去除模块的输入端，将I输入至直流偏置去除模块。

需要说明的是，本发明实施例中的正余弦平方电路产生模块为模拟电路。本发明实施例中正余弦平方电路产生模块的具体结构不作限定。

直流偏置电流产生模块203用于生成目标偏置电流，并将目标偏置电流输入至直流偏置电流去除模块204；

具体地，直流偏置电流产生模块203可以基于基准电压VBG，生成目标偏置电流。

其中，本发明实施例中可以用I_DC表示目标偏置电流。

直流偏置电流产生模块203生成I_DC之后，可以通过直流偏置电流产生模块203的输出端和直流偏置去除模块的输入端，将I_DC输入至直流偏置电流去除模块204。

需要说明的是，本发明实施例中的直流偏置电流产生模块203为模拟电路。本发明实施例中直流偏置电流产生模块203的具体结构不作限定。

直流偏置电流去除模块204用于基于输入的当前时刻的正余弦平方电流和目标偏置电流，获得当前时刻的目标电压。

具体地，直流偏置电流去除模块204接收到I和I_DC之后，在I_DC作用下，直流偏置电流去除模块204可以获取与具有线性关系的V_out。

需要说明的是，本发明实施例中的直流偏置电流去除模块204为模拟电路。本发明实施例中直流偏置电流去除模块204的具体结构不作限定。

本发明实施例中的信号幅度控制电路，能基于正余弦采样模块将当前时刻的正余弦信号转换为当前时刻的第一电流信号和当前时刻的第二电流信号，能基于正余弦平方电流产生模块，将当前时刻的第一电流信号和当前时刻的第二电流信号转换为当前时刻的正余弦平方电流，能基于直流偏置电流产生模块生成目标偏置电流，能基于直流偏置电流去除模块将当前时刻的正余弦平方电流和目标偏置电流转换为当前时刻的目标电压，能基于模拟电路更准确、更高效地获取当前时刻的目标电压。

基于上述各实施例的内容，正余弦采样模块201，包括：第一正余弦采样子模块301和第一开关电路302；第一开关电路302用于在当前时刻不在第一目标时段内的情况下，选通正余弦采样模块201的输入端与第一正余弦采样子模块301的第一输入端，以及选通正余弦采样模块201的输入端与第一正余弦采样子模块301的第二输入端；

需要说明的是，本发明实施例中的正余弦采样模块201，可以直接将输入的V_psin和V_pcos转换为I₁和I₂，还可以在对正余弦信号的幅度进行调控的初始阶段，对直流偏置电压进行初始化，在完成对直流偏置电压的初始化之后，再将输入的V_psin和V_pcos转换为I₁和I₂。

通过设置第一目标时段，可以确定是否需要对直流偏置电压进行初始化，以及实现对上述初始阶段的时长的定义。本发明实施例中的第一目标时段不作具体限定。

其中，第一目标时段的起始时刻可以为基于本发明提供的信号幅度控制系统101对正余弦信号的幅度进行调控的初始阶段的起始时刻；第一目标时段的终止时刻可以为第一目标时段的起始时刻之后第一预设时长的时刻。

需要说明的是，上述第一预设时长可以根据先验知识和/或实际情况确定。例如上述第一预设时长可以为10ms。本发明实施例中对上述预设时长的具体取值不作限定。

在当前时刻不在第一目标时段内的情况下，可以说明当前时刻不处于对正余弦信号的幅度进行调控的初始阶段，第一开关电路302可以选择正余弦采样模块201的输入端与第一正余弦采样子模块301的第一输入端，使得正余弦采样模块201的输入端与第一正余弦采样子模块301的第一输入端连通；第一开关电路302还可以选择正余弦采样模块201的输入端与第一正余弦采样子模块301的第二输入端，使得正余弦采样模块201的输入端与第一正余弦采样子模块301的第二输入端连通。

图3是本发明提供的信号幅度控制系统中第一正弦采样子模块的一种实施例的电路图。如图3所示，第一正余弦采样子模块301，包括电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电阻R1、电阻R2、运算放大器OP1、运算放大器OP2、N型MOS管MN1、N型MOS管MN2、P型MOS管MP1和P型MOS管MP1；

第一正余弦采样子模块301的第一输入端通过电阻R1与运算放大器OP1的输出端连接；

运算放大器OP1的正向输入端接入直流偏置电压，运算放大器OP1的负向输入端与运算放大器OP1的输出端连接；

需要说明的是，本发明实施例中的直流偏置电压可以为2.5V直流偏置电压。

运算放大器OP1的正电源端与P型MOS管MP1的栅极和漏极连接，运算放大器OP1的负电源端与N型MOS管MN1的栅极和漏极连接；

P型MOS管MP1的栅极和源极通过电容C1连接；

N型MOS管MN1的栅极和源极通过电容C2连接；

N型MOS管MN1的源极接地；

第一正余弦采样子模块301的第二输入端通过电阻R2与运算放大器OP2的输出端连接；

运算放大器OP2的正向输入端接入直流偏置电压，运算放大器OP2的负向输入端与运算放大器OP2的输出端连接；

需要说明的是，本发明实施例中的直流偏置电压可以为2.5V直流偏置电压。

具体地，运算放大器OP2的负向输入端与运算放大器OP2的输出端连接形成了buffer结构。

运算放大器OP2的正电源端与P型MOS管MP2的栅极和漏极连接，运算放大器OP2的负电源端与N型MOS管MN2的栅极和漏极连接；

P型MOS管MP2的栅极和源极通过电容C3连接；

N型MOS管MN2的栅极和源极通过电容C4连接；

N型MOS管MN2的源极接地；

运算放大器OP1的输出端和运算放大器OP2的输出端为正余弦采样模块201的输出端。

具体地，在V_psin通过第一正余弦采样子模块301的第一输入端输入第一正余弦采样子模块301，V_pcos通过第一正余弦采样子模块301的第二输入端输入第一正余弦采样子模块301的情况下，运算放大器OP1的输出端可以输出I₁，运算放大器OP2的输出端可以输出I₂。

I₁和I₂可以通过以下公式(1)和公式(2)计算得到：

其中，I_D，MP1表示P型MOS管MP1的漏极输出的电流；I_D，MN1表示N型MOS管MN1的漏极输出的电流；I_D，MP2表示P型MOS管MP2的漏极输出的电流；I_D，MN2表示N型MOS管MN2的漏极输出的电流；R₁表示电阻R1的电阻值；R₂表示电阻R2的电阻值。

需要说明的是，R₁和R₂相等。

基于上述各实施例的内容，正余弦平方电流产生模块202，包括：正余弦平方电流产生子模块401和第二开关电路402；

在当前时刻在第二目标时段内的情况下，第二开关电路402用于选通正余弦平方电流产生子模块401的输入端与正余弦采样模块201的输出端，以及选通正余弦平方电流产生子模块401的输出端和直流偏置电流去除模块204的输入端；

图4是本发明提供的信号幅度控制系统中正余弦平方电流产生子模块的一种实施例的电路图。如图4所示，正余弦平方电流产生子模块401包括电容C5、电容C6、P型MOS管MP3、P型MOS管MP4、P型MOS管MP5、P型MOS管MP6、N型MOS管MN3、N型MOS管MN4、N型MOS管MN5、N型MOS管MN6和二极管VD1；

电容C5的一端接入标准电压，电容C5的另一端、N型MOS管MN3的栅极、二极管VD1的负极、P型MOS管MP6的漏极以及正余弦平方电流产生子模块401的输出端连接；

N型MOS管MN3的漏极、P型MOS管MP3的漏极以及P型MOS管MP4的栅极连接；

P型MOS管MP3的源极与P型MOS管MP4的源极连接；

P型MOS管MP4的漏极、N型MOS管MN4的漏极、P型MOS管MP6的栅极以及二极管VD1的负极连接；

N型MOS管MN5的漏极、N型MOS管MN5的栅极以及N型MOS管MN6的栅极连接；

N型MOS管MN5的源极和N型MOS管MN5的源极接地；

P型MOS管MP6的源极、P型MOS管MP5的漏极、P型MOS管MP5的栅极以及电容C6的一端连接；

P型MOS管MP5的源极、电容C6的另一端以及正余弦平方电流产生子模块401的输入端连接。

需要说明的是，在基于本发明提供的信号幅度控制系统101对正余弦信号的幅度进行调控的初始阶段内，正余弦平方电流产生子模块401可以用于进行电流转换的初始化。

需要说明的是，第二目标时段的起始时刻可以为第一目标时段的终止时刻。

在当前时刻在第二目标时段内的情况下，可以说明当前时刻已经过对正余弦信号的幅度进行调控的初始阶段，第二开关电路402可以选择正余弦平方电流产生子模块401的输入端与正余弦采样模块201的输出端，使得正余弦平方电流产生子模块401的输入端与正余弦采样模块201的输出端连通；第二开关电路402还可以选择正余弦平方电流产生子模块401的输出端和直流偏置电流去除模块204的输入端，使得正余弦平方电流产生子模块401的输出端和直流偏置电流去除模块204的输入端连通。

通过判断当前时刻是否在第二目标时段内，可以确定当前时刻是否处于基于本发明提供的信号幅度控制系统101对正余弦信号的幅度进行调控的初始阶段。

如图4所示，在当前时刻不在第二目标时段内的情况下，第二开关电路402未选通正余弦平方电流产生子模块401的输入端与正余弦采样模块201的输出端，正余弦平方电流产生子模块401用于进行电流转换的初始化，正余弦平方电流产生子模块401的输入端无电流输入，正余弦平方电流产生子模块401用于基于标准电压X1，生成初始化电流I_D1。

需要说明的是，标准电压V_X1可以根据电源端VDD的电压以及二极管VD1的电压确定。在电源端VDD的电压为5V，二极管VD1的电压为0.7V的情况下，标准电压V_X1为4.3V。

需要说明的是，P型MOS管MP3、P型MOS管MP4、N型MOS管MN3、N型MOS管MN4和N型MOS管MN6可以构成一个有源负载差动对(五管OTA)。

需要说明的是，本发明实施例中的五管OTA的尾部电流源为基本电流源。

如图4所示，在第二开关电路402未选通正余弦平方电流产生子模块401的输入端与正余弦采样模块201的输出端的情况下，初始化电流I_D1经由P型MOS管MP5、P型MOS管MP6和正余弦平方电流产生子模块401的输出端输出。由于P型MOS管MP5和P型MOS管MP6均工作在饱和区，因此初始化电流I_D1可以通过公式(3)表示：

其中，V_G，MP6表示P型MOS管MP6的栅极电压；V_SG，MP6表示P型MOS管MP6源极和栅极之间的电压；K表示L/u·Cox·W，L表示P型MOS的沟道长度，W表示P型MOS的沟道宽度，u表示载流子迁移率，Cox表示P型MOS的电容。

图5是本发明提供的信号幅度控制系统101中第一正余弦平方电流产生子模块的结构示意图之二。如图5所示，在当前时刻在第二目标时段内的情况下，第二开关电路402选通正余弦平方电流产生子模块401的输入端与正余弦采样模块201的输出端，以及选通正余弦平方电流产生子模块401的输出端和直流偏置电流去除模块204的输入端，I₁和I₂可以通过正余弦平方电流产生子模块401的输入端输入正余弦平方电流产生子模块401。

正余弦平方电流产生子模块401可以通过平方运算，将I₁和I₂转换为I_out。

在第二开关电路402选通正余弦平方电流产生子模块401的输入端与正余弦采样模块201的输出端，以及选通正余弦平方电流产生子模块401的输出端和直流偏置电流去除模块204的输入端的情况下，由于电容C5的保持，V_G，MP6的电压值保持不变，假设此时流过P型MOS管MP5的电流为I_out，可得公式(4)：

由公式(3)和公式(4)可得公式(5)：

同理可得公式(5)：

需要说明的是，本发明实施例中I包括I_out+I₁以及I_out+I₂。

基于上述各实施例的内容，正余弦采样模块201，还包括：第二正余弦采样子模块601；

第二正余弦采样子模块601用于初始化直流偏置电压；

当前时刻在第一目标时段内的情况下，第一开关电路302用于选通正余弦采样模块201的输入端与第二正余弦采样子模块601的第一输入端，以及选通正余弦采样模块201的输入端与第二正余弦采样子模块601的第二输入端；

需要说明的是，本发明实施例中的正余弦采样模块201，可以在基于本发明提供的信号幅度控制系统101对正余弦信号的幅度进行调控的初始阶段，对直流偏置电压进行初始化。

正余弦采样模块201中的第二正余弦采样子模块601可以用于初始化直流偏置电压，正余弦采样模块201中的第一正余弦采样子模块301可以用于将V_psin和V_pcos转换为I₁和I₂。

本发明实施例中可以基于当前时刻是否在第一目标时段内，确定当前时刻是否处于对正余弦信号的幅度进行调控的初始阶段。

在当前时刻在第一目标时段内的情况下，可以说明当前时刻处于对正余弦信号的幅度进行调控的初始阶段，第一开关电路302可以选则正余弦采样模块201的输入端与第二正余弦采样子模块601的第一输入端，使得正余弦采样模块201的输入端与第二正余弦采样子模块601的第一输入端连通；第一开关电路302还可以选择正余弦采样模块201的输入端与第二正余弦采样子模块601的第二输入端，使得正余弦采样模块201的输入端与第二正余弦采样子模块601的第二输入端连通，从而可以使得V_p输入第二正余弦采样子模块601。

图6是本发明提供的信号幅度控制系统中第二正弦采样子模块的一种实施例的电路图。如图6所示，第二正余弦采样子模块601包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、P型MOS管MP7、P型MOS管MP8、N型MOS管MN7、N型MOS管MN8、运算放大器OP3、运算放大器OP4；

具体地，在第一开关电路选通第二正余弦采样子模块601的情况下，V_psin可以通过第二正余弦采样子模块601的第一输入端输入第二正余弦采样子模块601；V_pcos可以通过第二正余弦采样子模块601的第二输入端输入第二正余弦采样子模块601。

第一正余弦采样子模块301的第一输入端通过电阻R3与运算放大器OP3的正向输入端连接，运算放大器OP3的正向输入端接入直流偏置电压，运算放大器OP3的负向输入端与运算放大器OP3的输出端连接；

需要说明的是，本发明实施例中的直流偏置电压可以为2.5V直流偏置电压。

具体地，运算放大器OP3的负向输入端与运算放大器OP3的输出端连接形成了buffer结构。

运算放大器OP3的正电源端与P型MOS管MP7的栅极和漏极连接，运算放大器OP3的负电源端与N型MOS管MN7的栅极和漏极连接；

P型MOS管MP7的栅极和源极通过电容C7连接；

N型MOS管MN7的栅极和源极通过电容C8连接；

N型MOS管MN7的源极接地；

第一正余弦采样子模块301的第二输入端通过电阻R4与运算放大器OP4的正向输入端连接，运算放大器OP4的正向输入端接入直流偏置电压，运算放大器OP4的负向输入端与运算放大器OP4的输出端连接；

需要说明的是，本发明实施例中的直流偏置电压可以为2.5V直流偏置电压。

具体地，运算放大器OP4的负向输入端与运算放大器OP4的输出端连接形成了buffer结构。

运算放大器OP4的正电源端与P型MOS管MP8的栅极和漏极连接，运算放大器OP4的负电源端与N型MOS管MN8的栅极和漏极连接；

P型MOS管MP8的栅极和源极通过电容C9连接；

N型MOS管MN8的栅极和源极通过电容C10连接；

N型MOS管MN8的源极接地；

运算放大器OP3的输出端、电阻R5、电阻R6与运算放大器OP4的输出端串联。

图7是本发明提供的信号幅度控制系统中直流偏置电流去除模块的一种实施例的电路图。如图7所示，基于上述各实施例的内容，直流偏置电流去除模块204，包括：电阻R7和电阻R8；

直流偏置电流去除模块204的输入端、直流偏置电流去除模块204的输出端、电阻R7和电阻R8的一端依次串联；电阻R8的另一端接入基准电压VBG；

当前时刻的目标电压为直流偏置电流去除模块204的输出端处的电压。

需要说明的是，本发明实施例中电阻R8的另一端接入的基准电压VBG为2.5V。

I_DC和I通过直流偏置电流去除模块204的输入端输入直流偏置去除模块之后，V_out可以基于如下公式计算得到：

V_out＝2.5+R₇·(I_DC-I) (7)

其中，R₇表示电阻R7或电阻R8的电阻值。

图8是本发明提供的信号幅度控制系统中直流偏置电流产生模块的一种实施例的电路图。如图8所示，基于上述各实施例的内容，直流偏置电流产生模块203，包括：运算放大器OP5、电阻R9、电容C11和N型MOS管MN9；

运算放大器OP5的正向输入端接入基准电压VBG，运算放大器OP5的负向输入端、电阻R9的一端、电容C11的一端以及N型MOS管MN9的源极连接；运算放大器OP5的输出端、电容C11的另一端以及N型MOS管MN9的栅极连接；

电阻R9的另一端接地；

N型MOS管MN9的漏极为直流偏置电流产生模块203的输出端。

具体地，直流偏置电流产生模块203的输出端可以输出I_DC。

I_DC可以通过公式(8)计算得到：

I_DC＝V_VBG/R₉ (8)

其中，R₉表示电阻R9的电阻值；V_VBG表示基准电压VBG的电压值。

基于公式(7)和公式(8)，可得：

基于上述各实施例的内容，信号幅度控制电路102在周期性运行的情况下，任一工作周期包括多个时段；信号幅度控制电路102中的时钟控制信号，基于当前时刻在当前工作周期中所处的时段确定为高电平或低电平。信号幅度控制电路102的电平基于时钟控制信息确定，可以在同一个电路构架中完成电流信号的采集及保持。

图9为本发明提供的信号幅度控制系统中时钟控制信号的波形图。如图9所示，信号幅度控制电路102在周期性运行的情况下，任一工作周期可以包括第一时段T1、第二时段T2、第三时段T3和第四时段T4。

在当前时刻在当前工作周期中的第一时段T1内的情况下，信号幅度控制电路102中的时钟控制信号clk1为高电平，信号幅度控制电路102中的时钟控制信号clk2、clk3和clk4为低电平GND；

在当前时刻在当前工作周期中的第二时段T2内的情况下，信号幅度控制电路102中的时钟控制信号clk2为高电平，信号幅度控制电路102中的时钟控制信号clk1、clk3和clk4为低电平GND；

在当前时刻在当前工作周期中的第三时段T3内的情况下，信号幅度控制电路102中的时钟控制信号clk3为高电平，信号幅度控制电路102中的时钟控制信号clk2、clk1和clk4为低电平GND；

在当前时刻在当前工作周期中的第四时段T1内的情况下，信号幅度控制电路102中的时钟控制信号clk4为高电平，信号幅度控制电路102中的时钟控制信号clk2、clk3和clk1为低电平GND。

需要说明的是，在信号幅度控制系统101中的时钟控制信号clk3为高电平的情况下，运算放大器OP1和运算放大器OP2均接入2.5V偏置电压，运算放大器OP1和运算放大器OP2均构成buffer结构，此时第二正余弦采样子模块601中的电阻R5和电阻R6上无电流，电容C7保持P型MOS管MP7栅极和源极之间的电压，电容C8保持N型MOS管MN7栅极和源极之间的电压，电容C9保持P型MOS管MP6栅极和源极之间的电压，电容C10保持N型MOS管MN8栅极和源极之间的电压。

在信号幅度控制系统101中的时钟控制信号clk1的情况下，进行正余弦采样；

在信号幅度控制系统101中的时钟控制信号clk2的情况下，进行电流保持。

图10是本发明提供的信号幅度控制系统中控制器的框图。作为一个可选地实施例，如图10所示，控制器103，包括：计算模块1001和控制模块1002；

计算模块1001用于基于当前时刻的正余弦信号和换算关系，获取当前时刻的正余弦信号的幅度；

具体地，控制器103中的计算模块1001可以通过数值计算的方式，基于V_out以及V_out与r_p之间的换算关系，计算得到r_p。

控制模块1002用于基于当前时刻的正余弦信号的幅度和预设幅度区间，获取下一时刻的目标增益，进而基于下一时刻的目标增益，对可编程增益放大器的增益进行调控。

具体地，控制器103中的控制模块1002可以获取r_p与预设幅度区间的门限值之间的差值，进而可以基于上述差值，通过数值计算的方式，获取下一时刻的目标增益。

上述控制模块1002获取下一时刻的目标增益之后，可以基于下一时刻的目标增益，对PGA的增益进行调控，进而可以通过调控PGA的增益，实现对正余弦信号生成装置生成的下一时刻的正余弦信号的幅度的调控。

图11是本发明提供的信号幅度控制方法的流程示意图。下面结合图11描述本发明的信号幅度控制方法。本发明提供的信号幅度控制方法基于上述信号幅度控制系统101实现。如图11所示，该方法包括：步骤1101、获取当前时刻的目标电压，当前时刻的目标电压与当前时刻的正余弦信号的幅度具有换算关系；

步骤1102、基于当前时刻的目标电压和换算关系，获取当前时刻的正余弦信号的幅度；

步骤1103、基于当前时刻的正余弦信号的幅度和预设幅度区间，调控下一时刻正余弦信号的幅度。

需要说明的是，本发明提供的信号幅度控制方法的具体执行步骤可以参见上述各实施例的内容。本发明实施例中不再赘述。

本发明实施例通过基于当前时刻的正余弦信号，获取当前时刻的目标电压，上述当前时刻的目标电压与当前时刻的正余弦信号的幅度具有换算关系之后，基于上述当前时刻的目标电压和上述换算关系，计算得到当前时刻的正余弦信号的幅度，进而能基于当前时刻的正余弦信号的幅度，对下一时刻正余弦信号的幅度进行控制，能在不依赖ADC采样数字电路以及DSP数字电路的情况下，基于模拟电路的方式实时获取正余弦信号的幅度，进而能基于实时获取的正余弦信号的幅度，更简单、更高效、更准确且更低功耗地对正余弦信号的幅度进行调控，调控正余弦信号幅度的普适性更强，能更广泛地适用于各类应用场景。

图12是本发明提供的信号幅度控制装置的结构示意图。下面结合图12对本发明提供的信号幅度控制装置进行描述，下文描述的信号幅度控制装置与上文描述的本发明提供的信号幅度控制方法可相互对应参照。如图12所示，该装置包括：电压获取模块1201、幅度计算模块1202和幅度控制模块1203。

电压获取模块1201，用于获取当前时刻的目标电压，当前时刻的目标电压与当前时刻的正余弦信号的幅度具有换算关系；

幅度计算模块1202，用于基于当前时刻的目标电压和换算关系，获取当前时刻的正余弦信号的幅度；

幅度控制模块1203，用于基于当前时刻的正余弦信号的幅度和预设幅度区间，调控下一时刻正余弦信号的幅度。

具体地，电压获取模块1201、幅度计算模块1202和幅度控制模块1203电连接。

本发明实施例中的信号幅度控制装置，通过基于当前时刻的正余弦信号，获取当前时刻的目标电压，上述当前时刻的目标电压与当前时刻的正余弦信号的幅度具有换算关系之后，基于上述当前时刻的目标电压和上述换算关系，计算得到当前时刻的正余弦信号的幅度，进而能基于当前时刻的正余弦信号的幅度，对下一时刻正余弦信号的幅度进行控制，能在不依赖ADC采样数字电路以及DSP数字电路的情况下，基于模拟电路的方式实时获取正余弦信号的幅度，进而能基于实时获取的正余弦信号的幅度，更简单、更高效、更准确且更低功耗地对正余弦信号的幅度进行调控，调控正余弦信号幅度的普适性更强，能更广泛地适用于各类应用场景。

基于上述各实施例中的内容，一种角度编码器，包括：如上任一所述的信号幅度控制系统101，及传感器；

传感器用于生成当前时刻的正余弦信号，并将当前时刻的正余弦信号输入至信号幅度控制系统101；

信号幅度控制系统101用于基于输入的当前时刻的正余弦信号，调控传感器生成的下一时刻正余弦信号的幅度。

具体地，本发明还提供一种角度编码器，上述角度编码器包括上述信号幅度控制系统101和传感器，能在不依赖ADC采样数字电路以及DSP数字电路的情况下，基于上述信号幅度控制系统101实时获取正余弦信号的幅度，进而能基于实时获取的正余弦信号的幅度，更简单、更高效、更准确且更低功耗地对传感器生成的正余弦信号的幅度进行调控。

需要说明的是，上述角度编码器基于上述信号幅度控制系统101，调控上述传感器生成的正余弦信号的幅度的具体过程可以参见上述各实施例的内容，本发明实施例中不再赘述。

可选地，上述角度编码器还可以包括可编程增益放大器。

相应地，上述信号幅度控制系统101可以通过对可编程增益放大器的增益进行控制，实现对上述传感器生成的正余弦信号的幅度的调控。

本发明实施例中的角度编码器，包括信号幅度控制系统101和传感器，信号幅度控制系统101通过基于当前时刻的正余弦信号，获取当前时刻的目标电压，上述当前时刻的目标电压与当前时刻的正余弦信号的幅度具有换算关系之后，基于上述当前时刻的目标电压和上述换算关系，计算得到当前时刻的正余弦信号的幅度，进而能基于当前时刻的正余弦信号的幅度，对传感器生成的下一时刻正余弦信号的幅度进行控制，能在不依赖ADC采样数字电路以及DSP数字电路的情况下，基于模拟电路的方式实时获取正余弦信号的幅度，进而能基于实时获取的正余弦信号的幅度，更简单、更高效、更准确且更低功耗地对正余弦信号的幅度进行调控，调控正余弦信号幅度的普适性更强，能更广泛地适用于各类应用场景。

图13示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图13所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1310、通信接口(Communications Interface)1320、存储器(memory)1330和通信总线1340，其中，处理器1310，通信接口1320，存储器1330通过通信总线1340完成相互间的通信。处理器1310可以调用存储器1330中的逻辑指令，以执行信号幅度控制方法，该方法包括：获取当前时刻的目标电压，当前时刻的目标电压与当前时刻的正余弦信号的幅度具有换算关系；基于当前时刻的目标电压和换算关系，获取当前时刻的正余弦信号的幅度；基于当前时刻的正余弦信号的幅度和预设幅度区间，调控下一时刻正余弦信号的幅度。

此外，上述的存储器1330中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的信号幅度控制方法，该方法包括：获取当前时刻的目标电压，当前时刻的目标电压与当前时刻的正余弦信号的幅度具有换算关系；基于当前时刻的目标电压和换算关系，获取当前时刻的正余弦信号的幅度；基于当前时刻的正余弦信号的幅度和预设幅度区间，调控下一时刻正余弦信号的幅度。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的信号幅度控制方法，该方法包括：获取当前时刻的目标电压，当前时刻的目标电压与当前时刻的正余弦信号的幅度具有换算关系；基于当前时刻的目标电压和换算关系，获取当前时刻的正余弦信号的幅度；基于当前时刻的正余弦信号的幅度和预设幅度区间，调控下一时刻正余弦信号的幅度。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种信号幅度控制系统，其特征在于，包括：

信号幅度控制电路，用于基于输入的当前时刻的正余弦信号，获得当前时刻的目标电压，所述当前时刻的目标电压与所述当前时刻的正余弦信号的幅度具有换算关系；

控制器，电连接所述信号幅度控制电路，用于基于所述当前时刻的目标电压和所述换算关系，获取所述当前时刻的正余弦信号的幅度，进而基于所述当前时刻的正余弦信号的幅度和预设幅度区间，调控下一时刻正余弦信号的幅度；

所述信号幅度控制电路，包括：正余弦采样模块、正余弦平方电流产生模块、直流偏置电流产生模块和直流偏置电流去除模块；

所述正余弦采样模块的输入端为所述信号幅度控制电路的输入端；所述正余弦采样模块的输出端与所述正余弦平方电流产生模块的输入端连接；所述正余弦平方电流产生模块的输出端、所述直流偏置电流产生模块的输出端与所述直流偏置电流去除模块的输入端连接；所述直流偏置电流去除模块的输出端为所述信号幅度控制电路的输出端；

所述正余弦采样模块用于将输入的所述当前时刻的正余弦信号转换为当前时刻的第一电流信号和当前时刻的第二电流信号之后，将所述当前时刻的第一电流信号和所述当前时刻的第二电流信号输入至所述正余弦平方电流产生模块；

所述正余弦平方电流产生模块用于通过平方运算，将输入的所述当前时刻的第一电流信号和所述当前时刻的第二电流信号转换为当前时刻的正余弦平方电流之后，将所述当前时刻的正余弦平方电流输入至所述直流偏置电流去除模块；

所述直流偏置电流产生模块用于生成目标偏置电流，并将所述目标偏置电流输入至所述直流偏置电流去除模块；

所述直流偏置电流去除模块用于基于输入的所述当前时刻的正余弦平方电流和所述目标偏置电流，获得所述当前时刻的目标电压。

2.根据权利要求1所述的信号幅度控制系统，其特征在于，所述正余弦采样模块，包括：第一正余弦采样子模块和第一开关电路；所述第一开关电路用于在当前时刻不在第一目标时段内的情况下，选通所述正余弦采样模块的输入端与所述第一正余弦采样子模块的第一输入端，以及选通所述正余弦采样模块的输入端与所述第一正余弦采样子模块的第二输入端；

所述第一正余弦采样子模块包括电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电阻R1、电阻R2、运算放大器OP1、运算放大器OP2、N型MOS管MN1、N型MOS管MN2、P型MOS管MP1和P型MOS管MP1；

所述第一正余弦采样子模块的第一输入端通过所述电阻R1与所述运算放大器OP1的输出端连接；

所述运算放大器OP1的正向输入端接入直流偏置电压，所述运算放大器OP1的负向输入端与所述运算放大器OP1的输出端连接；

所述运算放大器OP1的正电源端与P型MOS管MP1的栅极和漏极连接，所述运算放大器OP1的负电源端与N型MOS管MN1的栅极和漏极连接；

所述P型MOS管MP1的栅极和源极通过电容C1连接；

所述N型MOS管MN1的栅极和源极通过电容C2连接；

所述N型MOS管MN1的源极接地；

所述第一正余弦采样子模块的第二输入端通过所述电阻R2与所述运算放大器OP2的输出端连接；

所述运算放大器OP2的正向输入端接入直流偏置电压，所述运算放大器OP2的负向输入端与所述运算放大器OP2的输出端连接；

所述运算放大器OP2的正电源端与P型MOS管MP2的栅极和漏极连接，所述运算放大器OP2的负电源端与N型MOS管MN2的栅极和漏极连接；

所述P型MOS管MP2的栅极和源极通过电容C3连接；

所述N型MOS管MN2的栅极和源极通过电容C4连接；

所述N型MOS管MN2的源极接地；

所述运算放大器OP1的输出端和所述运算放大器OP2的输出端为所述正余弦采样模块的输出端。

3.根据权利要求1所述的信号幅度控制系统，其特征在于，所述正余弦平方电流产生模块，包括：正余弦平方电流产生子模块和第二开关电路；

当前时刻在第二目标时段内的情况下，所述第二开关电路用于选通所述正余弦平方电流产生子模块的输入端与所述正余弦采样模块的输出端，以及选通所述正余弦平方电流产生子模块的输出端和所述直流偏置电流去除模块的输入端；

所述正余弦平方电流产生子模块包括电容C5、电容C6、P型MOS管MP3、P型MOS管MP4、P型MOS管MP5、P型MOS管MP6、N型MOS管MN3、N型MOS管MN4、N型MOS管MN5、N型MOS管MN6和二极管VD1；

所述电容C5的一端接入标准电压，所述电容C5的另一端、所述N型MOS管MN3的栅极、所述二极管VD1的负极、所述P型MOS管MP6的漏极以及所述正余弦平方电流产生子模块的输出端连接；

所述N型MOS管MN3的漏极、所述P型MOS管MP3的漏极以及所述P型MOS管MP4的栅极连接；

所述P型MOS管MP3的源极与所述P型MOS管MP4的源极连接；

所述P型MOS管MP4的漏极、所述N型MOS管MN4的漏极、所述P型MOS管MP6的栅极以及所述二极管VD1的负极连接；

所述N型MOS管MN5的漏极、所述N型MOS管MN5的栅极以及所述N型MOS管MN6的栅极连接；

所述N型MOS管MN5的源极和所述N型MOS管MN5的源极接地；

所述P型MOS管MP6的源极、所述P型MOS管MP5的漏极、所述P型MOS管MP5的栅极以及电容C6的一端连接；

所述P型MOS管MP5的源极、所述电容C6的另一端以及所述正余弦平方电流产生子模块的输入端连接。

4.根据权利要求2所述的信号幅度控制系统，其特征在于，所述正余弦采样模块，还包括：用于初始化直流偏置电压的第二正余弦采样子模块；

当前时刻在第一目标时段内的情况下，所述第一开关电路用于选通所述正余弦采样模块的输入端与所述第二正余弦采样子模块的第一输入端，以及选通所述正余弦采样模块的输入端与所述第二正余弦采样子模块的第二输入端；

所述第二正余弦采样子模块包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、P型MOS管MP7、P型MOS管MP8、N型MOS管MN7、N型MOS管MN8、运算放大器OP3、运算放大器OP4；

所述第一正余弦采样子模块的第一输入端通过所述电阻R3与所述运算放大器OP3的正向输入端连接，所述运算放大器OP3的正向输入端接入直流偏置电压，所述运算放大器OP3的负向输入端与所述运算放大器OP3的输出端连接；

所述运算放大器OP3的正电源端与所述P型MOS管MP7的栅极和漏极连接，所述运算放大器OP3的负电源端与所述N型MOS管MN7的栅极和漏极连接；

所述P型MOS管MP7的栅极和源极通过电容C7连接；

所述N型MOS管MN7的栅极和源极通过电容C8连接；

所述N型MOS管MN7的源极接地；

所述第一正余弦采样子模块的第二输入端通过所述电阻R4与所述运算放大器OP4的正向输入端连接，所述运算放大器OP4的正向输入端接入直流偏置电压，所述运算放大器OP4的负向输入端与所述运算放大器OP4的输出端连接；

所述运算放大器OP4的正电源端与所述P型MOS管MP8的栅极和漏极连接，所述运算放大器OP4的负电源端与所述N型MOS管MN8的栅极和漏极连接；

所述P型MOS管MP8的栅极和源极通过电容C9连接；

所述N型MOS管MN8的栅极和源极通过电容C10连接；

所述N型MOS管MN8的源极接地；

所述运算放大器OP3的输出端、所述电阻R5、所述电阻R6与所述运算放大器OP4的输出端串联。

5.根据权利要求1所述的信号幅度控制系统，其特征在于，所述直流偏置电流去除模块，包括：电阻R7和电阻R8；

所述直流偏置电流去除模块的输入端、所述直流偏置电流去除模块的输出端、所述电阻R7和所述电阻R8的一端依次串联；所述电阻R8的另一端接入基准电压VBG；

所述当前时刻的目标电压为所述直流偏置电流去除模块的输出端处的电压。

6.根据权利要求1所述的信号幅度控制系统，其特征在于，所述直流偏置电流产生模块，包括：运算放大器OP5、电阻R9、电容C11和N型MOS管MN9；

所述运算放大器OP5的正向输入端接入基准电压VBG，所述运算放大器OP5的负向输入端、所述电阻R9的一端、所述电容C11的一端以及所述N型MOS管MN9的源极连接；所述运算放大器OP5的输出端、所述电容C11的另一端以及所述N型MOS管MN9的栅极连接；

所述电阻R9的另一端接地；

所述N型MOS管MN9的漏极为所述直流偏置电流产生模块的输出端。

7.根据权利要求1至6任一所述的信号幅度控制系统，其特征在于，所述信号幅度控制电路在周期性运行的情况下，任一工作周期包括多个时段；所述信号幅度控制电路中的时钟控制信号，基于当前时刻在当前工作周期中所处的时段确定为高电平或低电平。

8.根据权利要求1所述的信号幅度控制系统，其特征在于，所述控制器包括：

计算模块，用于基于所述当前时刻的正余弦信号和所述换算关系，获取所述当前时刻的正余弦信号的幅度；

控制模块，电连接所述计算模块，用于基于所述当前时刻的正余弦信号的幅度和预设幅度区间，获取下一时刻的目标增益，进而基于所述下一时刻的目标增益，对可编程增益放大器的增益进行调控。

9.一种角度编码器，其特征在于，包括：如权利要求1至8任一所述的信号幅度控制系统，及传感器；

所述传感器用于生成所述当前时刻的正余弦信号，并将所述当前时刻的正余弦信号输入至所述信号幅度控制系统；

所述信号幅度控制系统用于基于输入的当前时刻的正余弦信号，调控所述传感器生成的下一时刻正余弦信号的幅度。