用于计算电机位置的集成电路和方法与流程

本发明涉及用于计算电机位置的集成电路和方法，并且具体地涉及编码器集成电路。

背景技术：

通常通过使用处理电路、光源(诸如发光二极管(led))、光电检测器和带有狭槽的盘(这些项的组合通常被称为光编码器)来确定伺服电机的旋转位置。当电机旋转时，led将光投射到盘上，从而产生光电检测器检测到的光学图案。光电检测器产生表示光学图案的信号，这些信号然后被传输到计算电机的旋转位置的处理电路。编码器的准确度影响伺服电机本身的准确度。在许多应用中，需要高度准确地知道伺服电机的位置。然而，伺服电机信号中的受损在准确地计算位置方面存在挑战。此类受损可以包括在两个光电检测器信号之间的相位偏移、dc偏移和/或失配振幅。当存在这些受损时，常规的系统不足以准确地计算伺服电机位置。

技术实现要素：

本发明涉及用于计算电机位置的集成电路和方法，并且具体地涉及编码器集成电路。

本发明解决的技术问题是在电机信号具有受损诸如相位偏移、dc偏移和/或失配振幅时，常规的编码器(集成电路)不能准确地计算电机位置。

根据一个方面，能够接收第一输入信号和第二输入信号的集成电路包括：第一滤波器，其被配置成计算第一输入信号的第一正交；第二滤波器，其被配置成计算第二输入信号的第二正交；第一相位估计电路，其耦接到第一滤波器的输出端子并被配置成根据第一输入信号和第一正交来估计第一相位；第二相位估计电路，其耦接到第二滤波器的输出端子并被配置成根据第二输入信号和第二正交来估计第二相位；和相位偏移电路，其耦接到第一相位估计电路和第二相位估计电路的输出端子并被配置成基于第一相位和第二相位来计算相位偏移。

在一个实施方案中，集成电路还包括：第一校正电路，其被配置成向第一输入信号和第二输入信号施加固定增益以及向第一输入信号和第二输入信号施加粗略dc偏移校正；和第二校正电路，其耦接到第一校正电路的输出端子，并被配置成向第一输入信号和第二输入信号施加动态增益以及向第一输入信号和第二输入信号施加精细dc偏移校正。

在上述集成电路的一个实施方案中，第二校正电路包括：峰值和谷值检测电路，其被配置成计算第一信道数据和第二信道数据中的每一个的峰值和谷值；偏移校正电路，其耦接到峰值和谷值检测电路并被配置成施加第二dc偏移校正；和增益校正电路，其耦接到偏移校正电路并被配置成根据理想峰值信号来施加增益校正。

在一个实施方案中，集成电路还包括抽取器，其被配置成改变第一输入信号和第二输入信号的采样率。

在上述集成电路的一个实施方案中，第一相位估计电路和第二相位估计电路利用坐标旋转数字计算机(cordic)算法来计算第一相位和第二相位；以及第一滤波器和第二滤波器中的每一个包括离散希尔伯特变换滤波器。

在一个实施方案中，集成电路还包括：第一延迟电路，其与第一滤波器并联地耦接并被配置成向第一输入信号施加时间延迟；和第二延迟电路，其与第二滤波器并联地耦接并被配置成向第二输入信号施加时间延迟。

在上述集成电路的一个实施方案中，集成电路被配置成根据相位偏移、第一相位和频率来计算最终相位。

根据另一个方面，用于计算电机位置的方法包括：抽取第一输入信号和第二输入信号；计算第一信号的第一正交；计算第二输入信号的第二正交；根据第一输入信号和第一正交中的至少一个来计算第一相位；根据第二输入信号和第二正交中的至少一个来计算第二相位；基于计算的第一相位和计算的第二相位来计算相位偏移；以及基于相位偏移、第一相位和频率来计算电机位置。

在一个操作中，方法还包括：校正第一输入信号和第二输入信号的dc偏移；向第一输入信号和第二输入信号施加固定增益；以及向第一输入信号和第二输入信号施加动态增益。

在一个操作中，方法还包括：向第一输入信号和第二输入信号中的每一个施加时间延迟；计算第一输入信号和第二输入信号中的每一个的频率；以及从相位偏移去除所述时间延迟。

本发明实现的技术效果是提供编码器(集成电路)，其被配置成从由伺服电机产生的信号去除受损并计算用于确定伺服电机的旋转位置的相位。在各种实施方案中，编码器被配置成去除dc偏移、改善振幅失配并计算相位偏移。

附图说明

当结合以下示例性附图考虑时，可参照具体实施方式更全面地了解本发明技术。在以下附图中，通篇以类似附图标记指代各附图当中的类似元件和步骤。

图1是根据本技术的示例性实施方案的伺服电机系统的框图；

图2是根据本技术的示例性实施方案的编码器电路的框图；

图3是根据本技术的示例性实施方案的用于施加固定增益并校正dc偏移的模拟电路的电路图；

图4是根据本技术的示例性实施方案的用于施加动态增益并校正dc偏移的数字电路的框图；

图5是根据本技术的示例性实施方案的信号处理电路的框图；

图6是根据本技术的示例性实施方案的示出随时间推移的相位误差的图；

图7是根据本技术的示例性实施方案的示出随时间推移的adc输出的图；

图8是预期相位对利用各种相位估计方法计算的相位误差的图，其中没有受损；

图9是在存在-3度的相位偏移的情况下预期相位对利用各种相位估计方法的计算的相位误差的图；

图10是在存在3％振幅失配的情况下预期相位对利用各种相位估计方法计算的相位误差的图；并且

图11是在存在20mvdc偏移的情况下预期相位对利用各种相位估计方法计算的相位误差的图。

具体实施方式

本技术可在功能块部件和各种加工步骤方面进行描述。此类功能块可通过被配置成执行指定功能并且实现各种结果的任何数量的部件来实现。例如，本技术可以采用各种伺服电机、控制器、驱动电路、放大器、信号转换器等，它们可以执行各种功能。另外，本技术可以结合任何数量的系统诸如自动化、机器人、计算机数字控制(cnc)机械等实施，并且所描述的系统仅是该技术的示例性应用。此外，本技术可以采用用于信号采样、抽取、频率计算、外推等的任何数量的常规技术。

根据本技术的各方面的用于编码器的方法和装置可以结合任何合适的系统诸如自动化系统等进行操作。参考图1，示例性伺服电机系统100可以结合到其中期望高水平的准确度和多功能性的自动化系统中。例如，在各种实施方案中，伺服电机系统100可以包括驱动电路105和伺服电机组件110，伺服电机组件110包括电机120和编码器电路115，它们一起操作以精确地检测和控制电机120的旋转位置(即，角度位置)。

驱动电路105被配置成根据各种输入信号来驱动和/或控制电机120。例如，驱动电路105可以耦接到编码器电路115并被配置成从编码器电路接收信号，诸如与电机120的旋转位置和/或电机120的旋转方向有关的信号。驱动电路105可以响应于来自编码器电路115的信号而重新定位电机120和/或改变旋转方向。驱动电路105可以包括各种逻辑电路、存储器部件、传感器、信号转换器等。驱动电路105还可以被配置成使各种信号诸如与电机120的旋转位置、加速度、速度和其他相关参数有关的信号同步。例如，驱动电路105可以经由命令信号从编码器115接收或生成时钟信号，时钟信号用于使相关信号同步和/或请求与电机120的旋转位置、加速度、速度和其他相关参数有关的信息。

电机120响应于驱动电路105，并且可以根据来自驱动电路105的控制信号来改变其旋转位置。在一个示例性实施方案中，电机120包括伺服电机或其他合适的电机。电机120可以耦接到驱动电路105并从驱动电路接收控制信号，其中控制信号表示电机120的期望的旋转方向和旋转位置。

编码器电路115检测电机120的旋转移动并生成相位θ，其中θ＝2πft，f是频率，并且t是时间。然后，编码器电路115可以利用相位θ以及其他相关变量来计算电机120的旋转位置。例如，在一个实施方案中，编码器电路115可以利用电机120的圈数计数、每转循环次数(例如，1024次循环/转)、当前循环计数和相位θ。在一个示例性实施方案中，旋转位置可以如下表达：位置＝(圈数计数)×(每转循环)+(当前循环计数)+θ。在一个替代实施方案中，驱动器电路105可以被配置成根据上面等式来计算位置。

在一个示例性实施方案中，编码器电路115可以耦接到电机120并被配置成生成各种信号，以计算相位θ并确定电机120的旋转位置。例如，编码器电路115可以包括光学电路，其被配置成根据光电检测器(未示出)吸收的光来生成第一信号a和第二信号b，第一信号a在第一信道(信道a)上具有正分量和负分量(即，apos、aneg)，第二信号b在第二信道(信道b)上具有正分量和负分量(即，bpos、bneg)，其中第一信号a和第二信号b是正弦信号。理想地，如果第一信号的正分量apos为等于0度，那么第一信号的负分量aneg相对于apos为等于180度，第二信号的正分量bpos相对于apos为等于90度，并且第二信号的负分量bneg相对于apos为等于270度，以生成差分正弦信号和余弦信号。

编码器电路115可以利用第一信号a和第二信号b来计算相位θ。编码器电路115可以电耦接到驱动电路105，并且可以被配置成将相位θ传输到驱动电路105。在一个示例性实施方案中，并且现在参考图2，编码器电路115可以包括第一校正电路200、第二校正电路225和信号处理电路230。在各种实施方案中，编码器电路115还可以包括信号转换电路235，其包括多路复用器205、缓冲器210、模数转换器215和解复用器220。在一个示例性实施方案中，信号转换电路235部件可以串联地电连接并连接在第一校正电路200的输出端子与第二校正电路225的输入端子之间。

在各种实施方案中，多路复用器205和缓冲器210可以被实现为信号采样和保持缓冲器电路，其中每个输入信号诸如第一信号a和第二信号b被同时地采样，并且然后被串行地转换成数字信号。

在理想情况下，预期第一信号a和第二信号b是正交的(即，相位为90度)，其中理想信号可以如下表达：

信道a：iideal(t)＝acos(2πft)(等式1)

信道b：qideal(t)＝asin(2πft)(等式2)

其中a是振幅，f是频率，它与电机120的旋转直接相关，并且t是采样时间，并且其中t＝n/fs，其中n＝0、1、2、…、∞，并且fs是采样频率。在理想情况下，第一信道的振幅与第二信道的振幅相同。

然而，第一信号a和第二信号b可能遭到各种受损，诸如相位偏移、dc偏移和振幅失配。在实际(非理想)情况下，第一信号a和第二信号b可以如下表达：

信道a：

信道b：

其中ai和aq分别是第一信号和第二信号的振幅，其中ai≠aq，φoff是与在第一信号和第二信号之间的理想90度差值的相位偏移，并且i’和q’是第一信号和第二信号中的每一个上的dc偏移，其中i’≠0并且q’≠0。常规系统不能精确地计算相位θ，并且因此当存在此类受损时不能精确地计算电机120的旋转位置。

参考图3，第一校正电路200可以被配置成接收第一信号a和第二信号b，并且向每个信号施加固定增益并向每个信号提供dc偏移校正。例如，第一校正电路200可以包括多个放大器300(1):300(6)和多个比较器305(1)、305(2)。在一个示例性实施方案中，多个放大器的子集，诸如第一放大器、第二放大器和第三放大器300(1):300(3)可以被配置成接收第一输入信号apos、aneg并与第一比较器305(1)串联地耦接。第一放大器300(1)可以被配置成将电流转换成电压，第二放大器300(2)可以被配置成提供dc偏移和粗略增益校正，并且第三放大器300(3)可以被配置成提供精细增益校正。第一比较器305(1)可以生成第一比较器信号compa。

多个放大器的剩余子集诸如第四放大器、第五放大器和第六放大器300(4):300(6)可以被配置成接收第二输入信号bpos、bneg并与第二比较器305(2)串联地耦接。类似地，第四放大器300(4)可以被配置成将电流转换成电压，第五放大器300(5)可以被配置成提供dc偏移和粗略增益校正，并且第六放大器300(6)可以被配置提供精细增益校正。第二比较器305(2)可以生成第二比较器信号compb。

第一校正电路200可以将第一信号a和第二信号b传输到信号转换电路235以进行进一步处理。在一个示例性实施方案中，从第一校正电路200输出的第一信号a和第二信号b已经过一些校正，但是仍然可能遭受一些受损。

现在参考图4，第二校正电路225可以被配置成向从信号转换电路235接收的第一信号a和第二信号b施加动态增益，并且校正第一信号a和第二信号b的dc偏移，并且生成校正的第一信号a和校正的第二信号b。例如，第二校正电路225可以包括峰值和谷值检测电路400、dc偏移校正电路405和增益校正电路410。在一个示例性实施方案中，峰值和谷值检测电路400从信号转换电路235接收第一信号a和第二信号b并被配置成检测第一信号a和第二信号b中的每一个的最小振幅和最大振幅。第一信号a和第二信号b然后可以被传输到偏移校正电路405，其中偏移校正电路405校正在第一信号a与第二信号b之间的dc偏移，以生成第一校正的第一信号a'和第一校正的第二信号b'。第一校正的第一信号a'和第一校正的第二信号b’然后可以被传输到增益校正电路410，其中在增益校正电路410中向每个信号施加动态增益。然后，增益校正电路410可以将第二校正的第一信号ac和第二校正的第二信号bc输出到信号处理电路230以进行进一步处理。第二校正的第一信号ac和第二校正的第二信号bc没有振幅失配和dc偏移，如关于等式3和等式4所述。换句话说，校正的第一信号ac和校正的第二信号bc的振幅ai、aq相等(即，ai＝aq)，并且去除dc偏移i’和q’(即，i’＝q’＝0)。

现在参考图5，信号处理电路230可以被配置成接收校正的第一信号ac和校正的第二信号bc并利用第一信道数据和第二信道数据来计算相位θ。根据本技术，信号处理电路230被配置成计算信道a上的信号(第一信道信号)的正交(诸如第一信号a或校正的第一信号ac)和信道b上的信号(第二信道信号)的正交(诸如第二信号b或校正的第二信号bc)，计算在两个输入信号之间的相位偏移φoff，并且根据相位偏移φoff、第一内插信号θa_int和抽取值dec来精确地计算相位θ。

例如，信号处理电路230可以包括频率估计电路500、方向电路515、第一抽取器505、第二抽取器510、第一延迟电路520、第二延迟电路530、第一滤波器525、第二滤波器535、第一相位估计电路540、第二相位估计电路545、相位偏移电路585和外推器580。根据各种实施方案，第一抽取器505可以与第二抽取器相同，并且第一延迟电路520可以与第二延迟电路530相同。

在一个示例性实施方案中，第一信道信号馈送到第一抽取器505的输入端子中。第一抽取器505的输出端子连接到第一延迟电路520的输入端子以及第一滤波器525的输入端子。第一延迟电路520的输出端子连接到第一相位估计电路540的第一输入端子，并且第一滤波器525的输出端子连接到第一相位估计电路540的第二输入端子。第一相位估计电路540的输出端子连接到相位偏移电路585的第一输入端子。类似地，第二信道信号馈送到第二抽取器510的输入端子中。第二抽取器510的输出端子连接到第二延迟电路530的输入端子以及第二滤波器535的输入端子。第二延迟电路530的输出端子连接到第二相位估计电路545的第一输入端子，并且第二滤波器535的输出端子连接到第二相位估计电路545的第二输入端子。第二相位估计电路545的输出端子连接到相位偏移电路585的第二输入端子。

在一个替代实施方案中，第二校正电路225的输出端子可以被多路复用到第一相位估计电路540的输入端子。在电机120以低速(即，抽取率高)操作的情况下，例如对于在0.089hz至0.18hz的范围内并且抽取率为2,097,152:1的速度，可以将第一延迟电路520和第一滤波器525加以旁路，并且可以将校正的第一信号ac和校正的第二信号bc直接传输到第一相位估计电路540。在当前情况下，不使用第二相位估计电路545。例如，对于信道a，信号处理电路230可以包括第一开关(未示出)或其他合适的设备，其耦接在第二校正电路225的第一输出端子处。第一开关可以操作以将第二校正电路225的第一输出端子选择性耦接到第一相位估计电路540或第一抽取器505。类似地，对于信道b，信号处理电路230可以包括第二开关(未示出)或其他合适的设备，其耦接在第二校正电路225的第二输出端子处。第二开关可以操作以将第二校正电路225的第二输出端子选择性耦接到第一相位估计电路540或第二抽取器510。

频率估计电路500可以被配置成计算频率f。在一个示例性实施方案中，与高频锁相环(pll)时钟相比，频率估计电路500被配置成基于第一信道信号中的过零点来计算频率f。然而，在替代实施方案中，可以使用任何合适的方法或技术来计算频率f。频率估计电路500可以被耦接以接收第一比较器信号compa，第一比较器信号将第一信号的过零点提供到频率估计电路500。在一个示例性实施方案中，频率估计电路500可以将计算的频率f传输到第一抽取器505和第二抽取器510。

方向电路515可以被配置成计算电机120的旋转方向并生成表示旋转方向的方向信号dir。在一个示例性实施方案中，方向电路515可以被配置成接收第一比较器信号compa和第二比较器信号compb，并且根据第一比较器信号compa的符号(即，+/-)来确定旋转方向。在替代实施方案中，方向电路515可以利用任何合适的信号和/或参数来确定旋转方向。方向电路515可以包括适于计算电机120的旋转方向的任何电路和/或系统。

第一抽取器505和第二抽取器510可以被配置成执行信号抽取并允许第一滤波器525和第二滤波器535在扩展的频率范围(诸如从2mhz到0.089hz)下操作。可以通过增大采样率和/或增大抽取率来调整范围的上限和下限。例如，第一抽取器505接收第一信道信号并生成第一抽取信号i(td)。第一抽取器505可以将第一抽取信号i(td)传输到第一延迟电路520和第一滤波器525。第一抽取信号i(td)可以如下表达：

信道a：

其中采样率td被表达为：

其中fs是采样频率，n＝0、1、2、…、∞；并且d＝0、1、2、…、m(抽取值dec)。

类似地，第二抽取器510接收第二信道信号并生成第二抽取信号q(td)。第二抽取器510可以将第二抽取信号q(td)传输到第二延迟电路530和第二滤波器535。第二抽取信号q(td)可以如下表达：

信道b：

其中：

n＝0、1、2、…、∞，并且d＝0、1、2、…、m。

根据一个示例性应用，抽取因子为等于2的幂(即，2^d，其中d是抽取值(dec))。可以根据特定应用和/或系统来调整抽取因子。根据各种实施方案，第一抽取器505和第二抽取器510中的每一个可以进一步生成抽取值dec并将其传输到相位估计电路585。相位估计电路585可以利用抽取值dec来确定采样频率f。例如，对于抽取值为1，采样频率f为4mhz，对于抽取值为2，采样频率f为2mhz，并且对于抽取值为4，采样频率f为1mhz。

第一延迟电路520和第二延迟电路530向第一抽取信号i(td)和第二抽取信号q(td)中的每一个引入时间延迟τ，以使得信号与第一滤波器525和第二滤波器535的输出信号时间对准。第一延迟电路520可以生成如下表示的第一延迟信号i(td+τ)：

其中：

n＝第一滤波器525的抽头数量，

并且第二延迟电路530可以生成如下表示的第二延迟信号q(td+τ)：

其中：

n＝第二滤波器535的抽头数量，

在一个示例性实施方案中，第一滤波器525的抽头数量n等于第二滤波器的抽头数量n。例如，抽头数量n＝128，并且每个抽头是16位。时间延迟τ可以等于第一滤波器525和第二滤波器535的固有时间延迟。第一延迟电路520和第二延迟电路530可以包括适于引入时间延迟的任何电路和/或设备，诸如延迟滤波器。

第一滤波器525和第二滤波器535变换输入信号以产生新信号。例如，第一滤波器525接收余弦信号并将其变换为正弦信号。例如，第一滤波器525变换第一抽取信号i(td)(余弦信号，参见上面等式5)以产生如下表示的第一变换信号i’(td+τ)(正弦信号)：

类似地，第二滤波器535接收正弦信号并将其变换为余弦信号。例如，第二滤波器变换第二抽取信号q(td)(正弦信号，参见等式6)以产生如下表示的第二变换信号q’(td+τ)(余弦信号)：

第一滤波器525将第一变换信号i’(td+τ)传输到第一相位估计电路540，并且第二滤波器535将第二变换信号q’(td+τ)乘以-1传输到第二相位估计电路545。第一滤波器525和第二滤波器535可以包括适于变换信号的任何电路和/或系统。在一个示例性实施方案中，第一滤波器525和第二滤波器535中的每一个包括使用128抽头固定长度有限脉冲响应滤波器实现的离散希尔伯特变换(dht)滤波器。可以基于特定应用或其他相关参数而选择抽头数量。应当注意，在一个示例性实施方案中，滤波器是反对称的。由于这种反对称性，在每个滤波器的频率响应中的dc分量为零(即，每个滤波器的输出将不具有dc值)。此外，另选抽头为等于零，因此仅实现64个抽头，而忽略零抽头。每个滤波器525、535以fs/2^d的速率处理数据。因此，第一滤波器525和第二滤波器535能够在宽频率范围内操作，诸如从0.089hz至2mhz。

第一相位估计电路540根据第一变换信号i’(td+τ)和第一延迟信号i(td+τ)来计算输入信号诸如i(t)的第一相位θa。第一相位θa可以如下描述：

信道a：

类似地，第二相位估计电路545根据第二变换信号q’(td+τ)和第二延迟信号q(td+τ)来计算输入信号(诸如q(t))的第二相位θb。第二相位θb可以如下描述：

信道b：

等式11和等式12假设在任一信道上都没有dc偏移。在一个示例性实施方案中，第一相位估计电路540和第二相位估计电路545可以被配置成利用坐标旋转数字计算机(cordic)算法来计算第一相位和第二相位。在替代实施方案中，可以实现其他技术和/或方法，诸如泰勒级数、查找表或padé近似。当在硬件中实现时，cordic算法可能是优选的，因为芯片的占用面积较小并且/或者因为芯片比其他方法(例如，查找表)需要更少的存储器。

相位偏移电路585计算在两个信号之间(与理想90度差值)的相位偏移φoff。在一个示例性实施方案中，相位偏移电路585计算在第一相位θa与第二相位θb之间的相位偏移φoff。例如，相位偏移电路585可以包括第一内插器555、第二内插器560、加法器570和平均电路575，它们一起操作以计算相位偏移φoff。

第一内插器555和第二内插器560可以被配置成在一组离散已知数据点范围内构造新数据点。例如，每个内插器可以被设计为产生在特定采样频率fs(诸如4mhz)下的相位估计。在一个示例性实施方案中，第一内插器555接收第一相位θa并生成第一内插信号θa_int：

信道a：

其中：

n＝0、1、2、…、∞；

d＝0、1、2、…、m；

k＝0、1、2、…、(2^d-1)；

并且

因此：

信道a：

类似地，第二内插器560接收第二相位θb并生成第二内插信号θb_int：

信道b：

因此：

信道b：

然后，加法器电路570获取在第一相位和第二相位之间的差值。在一段时间内，相位估计电路585接收一定数量的信号，并且平均电路575在该时间段内对这些信号值求平均以产生相位偏移φoff。

外推器580可以计算相位θ，其中θ＝2πft。外推器还可以去除由第一延迟电路520和/或第一滤波器525引入的任何时间延迟。外推器580可以被配置成接收第一相位θa、相位偏移φoff、抽取值dec和方向信号dir。外推器580可以利用这些变量来计算在一段时间内电机120的相位θ、加速度和/或旋转位置的变化。例如，外推器580可以计算2πfτ的乘积，并且然后从第一相位θa减去该乘积。外推器580可以进一步减去相位偏移φoff除以2(φoff/2)，其提供相位θ(其中θ＝2πft)。外推器580然后可以将相位θ传输到驱动电路105。外推器580可以包括适于执行计算的任何电路和/或系统，诸如可编程设备或专用集成电路。

根据各种实施方案，编码器电路115操作以去除由光电检测器产生的输出信号中的各种受损并计算相位θ。此类受损可以包括在两个光电检测器的输出信号之间的相位偏移、dc偏移和/或失配振幅。编码器电路115还被配置成利用多个样本(多个相位θn)来确定电机120的加速度和/或电机120的速度。

在操作中，并且参考图1、图2和图5，当电机120转动时，编码器电路生成第一信号a和第二信号b。每个信号a、b被传输到第一校正电路200，以通过施加可编程固定增益来校正每个信号的增益并通过施加可编程固定dc偏移来进一步校正dc偏移。每个信号a、b被传输到信号转换电路235，其中信号转换电路235将信号数字化。然后将信号传输到第二校正电路225，其中第二校正电路225还通过向每个信号施加动态增益来校正增益，并通过检测信号中的峰值和谷值(最大振幅和最小振幅)并计算在这些峰值和谷值之间的dc偏移来进一步校正dc偏移。第二校正电路225然后从传输自信号转换电路235的每个数据点减去dc偏移。根据一个示例性实施方案，理想峰值可以存储在第二校正电路225中并用于计算增益。然后，第二校正电路225可以在已经去除dc偏移之后将计算的增益乘以每个数据点。

参考图6和图7，后处理和建模结果示出，在将各种增益校正功能施加到信号之后，在校正之前的信号数据(原始数据)具有比信号数据大得多的相位误差(图6)，并且在校正之前的信号数据表现出dc偏移，而在校正之后的数据没有表现出dc偏移(图7)。

返回参考图1、图2和图5，并且根据一个操作，每个信号a、b然后可以被传输到信号处理电路230。可以抽取每个信号a、b，例如，第一抽取器505可以根据上面等式5生成第一抽取信号(即，i(td))，并且第二抽取器510可以根据上面等式6生成第二抽取信号(即，q(td))。

根据另一个操作，例如在电机以低速(诸如0.089hz)旋转的情况下，电机120正在改变方向并且/或者电机120正在改变速度，第二校正电路225可以将第二校正的第一信号和第二信号ac、bc直接传输到第一相位估计电路540。例如，在这种情况下，信号处理电路230可以对第一抽取器505和第二抽取器510以及第一滤波器525和第二滤波器535加以旁路，并且将信道a信号和信道b信号直接传输到第一相位估计电路540，其中第一相位估计电路540利用来自信道a和b两者上的信号的信息来计算相位θ。

在电机120以更高速度旋转的情况下，例如在抽取值dec为1的情况下，信号处理电路230可以分别将第一抽取信号i(td)和第二抽取信号q(td)传输到第一滤波器525和第二滤波器535以及第一延迟电路520和第二延迟电路530。在当前情况下，第一滤波器525和第二滤波器535计算每个信号(即，i’(td+τ)、q’(td+τ))的离散希尔伯特变换，例如根据上面等式9和等式10，并且第一延迟电路520和第二延迟电路530根据上面等式7和等式8来生成延迟信号(即，i(td+τ)、q(td+τ))。然后，信号处理电路230可以分别将变换的信号i’(td+τ)、q’(td+τ)和延迟信号i(td+τ)、q(td+τ)传输到第一相位估计电路540和第二相位估计电路545，其中相位估计电路540、545计算每个信号的相位(即，θa、θb)。

在信号处理电路230计算每个信号的相位之后，信号处理电路230然后可以例如用第一内插器555和第二内插器560并根据上面等式13和等式14来生成内插相位值(即，θa_int、θb_int)。然后，信号处理电路230可以从信道a内插相位θa_int减去信道b内插相位θb_int。信号处理电路230可以从信道a内插相位θa_int和信道b内插相位θb_int获取多个相位偏移φoff，并且例如用平均电路575对这些样本求平均以确定相位偏移φoff。

信号处理电路230可以利用计算的相位偏移φoff和其他相关变量来计算相位θ(即，最终相位θ)。例如，外推电路580可以接收相位偏移φoff、抽取值dec、来自信道a的内插相位θa_int和方向信号dir。外推电路580可以计算相位θ(即，最终相位θ)，如上所述。在电机120以更高速度旋转的情况下，根据信道a信号来计算相位θ(即，最终相位θ)。然后，信号处理电路230可以将相位θ(即，最终相位θ)传输到驱动电路105，其中驱动电路105利用相位θ(即，最终相位θ)来确定电机120的位置，如上所述，并且将电机120移动到期望位置和/或确认电机120处于期望位置中。驱动电路105然后可以执行各种操作以使由信号处理电路230接收的旋转位置信息诸如相位θ(即，最终相位θ)和其他相关参数与其他相关变量同步。

参考图8至图11，实验结果示出在各种条件下的相位误差θdiff，其中相位误差θdiff是在预期相位θ(即，当信道a信号和信道b信号正交时生成的相位)与根据各种方法测量的(实际)相位θ之间的差值。例如，在没有受损的理想信号的情况下(图8)，在信道a信号与信道b信号之间的相位误差θdiff基本上为零。

在信道a信号与信道b信号之间存在振幅失配的情况下(图10)，仅使用cordic算法(δθcrdc)或查找表(δθlut)来计算相位θ则产生大的相位误差θdiff。然而，根据本技术的示例性实施方案，当cordic与dht(δθdht)配对时，相位误差θdiff基本上为零。

在信道a信号与信道b信号之间存在相位偏移的情况下(图9)，仅使用cordic算法或查找表来计算相位θ则产生大的相位误差θdiff。然而，根据本技术的示例性实施方案，当cordic与dht配对时，相位误差θdiff基本上为零。

在信道a信号与信道b信号之间存在20mvdc偏移的情况下(图11)，方法(cordic、查找表或cordic+dht)都不能校正这种受损。然而，根据本技术的示例性实施方案，当用第一校正电路200和第二校正电路225校正信号a、b时，dc偏移在信号处理电路230处理之前被有效地去除，并且因此，将具有基本上为零的相位误差θdiff。

在上述描述中，已结合具体示例性实施方案描述了所述技术。所示和所述特定具体实施方式用于展示所述技术及其最佳模式，而不旨在以任何方式另外限制本发明技术的范围。实际上，为简洁起见，方法和系统的常规制造、连接、制备和其它功能方面可能未详细描述。此外，多张图中示出的连接线旨在表示在各种元件之间的示例性功能关系和/或步骤。在实际系统中可能存在多个替代的或另外的功能关系或物理连接。

已结合具体示例性实施方案描述了所述技术。然而，可在不脱离本技术的范围的情况下作出各种修改和变化。以示例性而非限制性方式考虑说明和附图，并且所有此类修改旨在包括在本发明技术的范围内。因此，应通过所述的一般实施方案及其在法律意义上的等同形式，而不是仅通过上述具体示例确定所述技术的范围。例如，除非另外明确说明，否则可以任何顺序执行任何方法或工艺实施方案中列举的步骤，并且不限于具体示例中提供的明确顺序。另外，任何装置实施方案中列举的部件和/或元件可以多种排列组装或者以其他方式进行操作配置，以产生与本技术基本上相同的结果，因此不限于具体示例中阐述的具体配置。

上文已经针对具体实施方案描述了有益效果、其他优点和问题解决方案。然而，任何有益效果、优点、问题解决方案或者可使任何具体有益效果、优点或解决方案出现或变得更明显的任何要素都不应被解释为关键、所需或必要特征或组成部分。

术语“包含”、“包括”或其任何变型形式旨在提及非排他性的包括，由此使得包括一系列要素的过程、方法、制品、组合物或装置不仅仅包括这些列举的要素，而且还可包括未明确列出的或此类过程、方法、制品、组合物或装置固有的其他要素。除了未具体引用的那些，本发明技术的实施所用的上述结构、布置、应用、比例、元件、材料或部件的其他组合和/或修改可在不脱离其一般原理的情况下变化或以其他方式特别适于具体环境、制造规范、设计参数或其他操作要求。

上文已结合示例性实施方案描述了本发明技术。然而，可在不脱离本发明技术的范围的情况下对示例性实施方案作出变化和修改。这些和其他变化或修改旨在包括在本技术的范围内，如随附权利要求所述。

根据一个方面，能够接收第一输入信号和第二输入信号的集成电路包括：第一滤波器，其被配置成计算第一输入信号的第一正交；第二滤波器，其被配置成计算第二输入信号的第二正交；第一相位估计电路，其耦接到第一滤波器的输出端子并被配置成根据第一输入信号和第一正交来估计第一相位；第二相位估计电路，其耦接到第二滤波器的输出端子并被配置成根据第二输入信号和第二正交来估计第二相位；以及相位偏移电路，其耦接到第一相位估计电路和第二相位估计电路的输出端子并被配置成基于第一相位和第二相位来计算相位偏移。

在一个实施方案中，集成电路还包括第一校正电路，其被配置成向第一输入信号和第二输入信号施加固定增益以及向第一输入信号和第二输入信号施加粗略dc偏移校正。

在一个实施方案中，集成电路还包括第二校正电路，其耦接到第一校正电路的输出端子并被配置成向第一输入信号和第二输入信号施加动态增益以及向第一输入信号和第二输入信号施加精细dc偏移校正。

在一个实施方案中，第二校正电路包括：峰值和谷值检测电路，其被配置成计算第一信道数据和第二信道数据中的每一个的峰值和谷值；偏移校正电路，其耦接到峰值和谷值检测电路并被配置成施加第二dc偏移校正；以及增益校正电路，其耦接到偏移校正电路并被配置成根据理想峰值信号来施加增益校正。

在一个实施方案中，集成电路还包括抽取器，其被配置成改变第一输入信号和第二输入信号的采样率。

在一个实施方案中，第一相位估计电路和第二相位估计电路利用坐标旋转数字计算机(cordic)算法来计算第一相位和第二相位；以及第一滤波器和第二滤波器中的每一个包括离散希尔伯特变换滤波器。

在一个实施方案中，集成电路还包括：第一延迟电路，其与第一滤波器并联地耦接并被配置成向第一输入信号施加时间延迟；以及第二延迟电路，其与第二滤波器并联地耦接并被配置成向第二输入信号施加时间延迟。

在一个实施方案中，集成电路被配置成根据相位偏移、第一相位和频率来计算最终相位。

在一个实施方案中，集成电路还被配置成根据最终相位来计算电机位置。

根据另一个方面，用于计算电机位置的方法包括：抽取第一输入信号和第二输入信号；计算第一信号的第一正交；计算第二输入信号的第二正交；根据第一输入信号和第一正交中的至少一个来计算第一相位；根据第二输入信号和第二正交中的至少一个来计算第二相位；基于计算的第一相位和计算的第二相位来计算相位偏移；以及基于相位偏移、第一相位和频率来计算电机位置。

在一个操作中，方法还包括：校正第一输入信号和第二输入信号的dc偏移；向第一输入信号和第二输入信号施加固定增益；以及向第一输入信号和第二输入信号施加动态增益。

在一个操作中，方法还包括向第一输入信号和第二输入信号中的每一个施加时间延迟。

在一个操作中，方法还包括计算第一输入信号和第二输入信号中的每一个的频率。

在一个操作中，方法还包括从相位偏移去除时间延迟。

根据又一个方面，能够生成第一信号和第二信号的系统包括：电机组件，其包括具有电机位置的电机；和光编码器，其耦接到电机并包括：第一校正电路，其被配置成：向第一信号和第二信号施加第一增益；向第一信号和第二信号施加第一dc偏移校正；生成第一信道数据；以及生成第二信道数据；第二校正电路，其耦接到第一校正电路的输出端子并被配置成：向第一信道数据和第二信道数据施加第二增益；向第一信道数据和第二信道数据施加第二dc偏移校正；生成校正的第一信道数据；以及生成校正的第二信道数据；信号处理电路，其耦接到第二校正电路并被配置成：计算第一信号的第一正交；计算第二信号的第二正交；根据第一信号和第一正交来估计第一相位；根据第二信号和第二正交来估计第二相位；以及基于第一相位和第二相位来计算相位偏移。

在一个实施方案中，第一增益包括固定增益，并且第二增益包括动态增益。

在一个实施方案中，第一dc偏移校正包括粗略校正，并且第二dc偏移校正包括精细校正。

在一个实施方案中，光编码器电路还包括抽取器，其耦接在第二校正电路的输出端子与信号处理电路之间并被配置成改变第一信道数据和第二信道数据的采样率。

在一个实施方案中，系统还被配置成：根据相位偏移、第一相位和频率来计算最终相位；以及根据最终相位来计算电机位置。

在一个实施方案中，第二校正电路包括：峰值和谷值检测电路，其被配置成计算第一信道数据和第二信道数据中的每一个的峰值和谷值；偏移校正电路，其耦接峰值和谷值检测电路并被配置成施加第二dc偏移校正；以及增益校正电路，其耦接到偏移校正电路并被配置成根据理想峰值信号来施加增益校正。