CN1573287A - 用在电子罗盘中的信号处理器 - Google Patents

Abstract

用在电子罗盘中的信号处理器，用于控制在模拟信号过程中生成的偏移电压以及自动控制放大增益。在信号处理器中，模拟信号处理器52放大信号Sx和Sy，并控制在放大过程中生成的偏移电压和振幅A。模拟/数字(AD)转换器53将来自模拟信号处理器52的模拟信号Vadcx和Vadcy转换成数字信号。数字信号处理器54测量与来自AD转换53的数字信号有关的最大值V_{adc_max}和最小值V_{adc_min}，并基于V_{adc_max}和最小值V_{adc_min}，将偏移控制信号Soc和增益控制信号Sgc输出给模拟信号处理器52。信号处理器能将即将输入AD转换器的信号的电平保持在基准电压范围内。

Description

用在电子罗盘中的信号处理器

技术领域

本发明涉及用在电子罗盘(electronic compass)中的信号处理器或集成电路，以及更具体地说，涉及用在电子罗盘中的信号处理器，其能通过控制所生成的偏移电压同时处理模拟信号以及自动控制信号放大增益，通过在基准电压范围内的偏移和增益操作，保持输入到模拟/数字(AD)转换器内的信号的电平，适合于执行用于传感器的倾斜补偿操作，通过对来自地磁罗盘传感器的信号执行增益控制操作，提高传感器性能，以及当计算方位角时，最小化误差。

背景技术

通常，用于识别航海路线或位置的方位角对航海导航来说极其重要。过去几百年来，使用指向磁北的磁铁测量方位角。用于测量方位角的代表性装置包括磁罗盘和回转罗盘。磁罗盘是用于使用地球的磁场的属性，测量方位角的装置。磁罗盘的原理很简单，但由于地球磁场的畸变，降低了磁罗盘的精确度。特别地，目前，已经使与小型旅游船或小型渔船有关的内部和外部功能现代化。然而，问题在于船或小船的功能仍然不足，而且包含在船或小船内的其他电子设备不能使用从磁罗盘获得的船头角(stem angle)信息。

此外，作为另一方位测量装置，使用回转罗盘。回转罗盘的精确度显著高于磁罗盘，但问题在于回转罗盘很昂贵且不适合于必须频繁地进出港口或海湾的小型渔船和游艇。为解决上述问题，开发了电磁罗盘。该电磁罗盘已经商品化且很久以前已经在Europe和America使用。

电磁罗盘(在下文中，称为“电子罗盘”)基本上包括用于检测磁场方位并将所检测的方位转换成电信号的传感器、用于在来自传感器的信号的基础上，计算方位角的信号处理器，以及用于显示方位角的显示单元。用于检测磁场方位的传感器使用磁通量阀(flux valve)，以及磁通量阀使用称为磁通量闸门的一组X-Y正交线圈。信号处理器计算方位角。显示单元显示所计算的方位角。

图1中示出了用在电子罗盘中的传统的信号处理器。

参考图1，用在电子罗盘中的传统的信号处理器包括地磁罗盘传感器11，根据磁通量闸门传感器的旋转角，用于检测由驱动信号感应的正弦或余弦波信号的电压；模拟信号处理器12，用于过滤和放大来自地磁罗盘传感器11的x轴和y轴信号Sx和Sy；模拟/数字(AD)转换器13，用于将来自AD转换器13的电压Vadcx和Vadcy转换成一组数字信号；以及数字信号处理器14，用于检测从由AD转换器13输出的数字信号组检测方位角。

图2是示例说明输入到图1中所示的AD转换器13的输入信号的波形图。

参考图2，理论上，输入到AD转换器13的两个电压Vadcx和Vadcy位于基准电压范围内(例如，±500mV范围内)。数字信号处理器14根据下述等式，使用两个电压Vadcx和Vadcy，产生方位角θ。

等式1 $\mathrm{\θ}={\tan }^{-1}\left(\frac{\mathrm{Vadcy}}{\mathrm{Vadcx}}\right)$

然而，在将传感器放在不平的平面上时，传感器偏向一侧的情况下，则存在输入到AD转换器13的电压Vadc(Vadcx或Vadcy)的振幅超出基准电压范围的问题。同样，在模拟信号处理器内出现偏移电压(offset voltage)的情况下，存在输入到AD转换器13中的电压V_adc(V_adcx或V_adcy)的振幅超出基准电压范围的问题。

在传统的方法中，不能适当地调整信号振幅，因为模拟信号处理器是基于固定放大增益。相对于传统方法，在模拟信号处理器内以及当地球磁场的强度随其使用环境改变时出现偏移电压。当用于AD转换器的输入信号偏离可容许输入范围时，方位角计算误差增加。

在与两个电压的至少一个电压相关的偏移出现或一个电压具有高于另一个电压的振幅的情况下，出现相关问题，将参考图3A、3B和3C以及图4A、4B和4C来描述这些问题。

图3A、3B和3C是示例说明与输入信号有关的偏移出现、偏移校准(offset calibration)以及方位角误差出现的波形图。

在如图3A所示，出现与输入信号有关的偏移的情况下，如图3B所示，执行用于输入信号的偏移校准。在这种情况下，会发现如图3C所示，出现方位角误差。

换句话说，在模拟信号处理器内出现偏移电压的情况下，如图3(a0所示，能输出偏离用于AD转换器的可容许输入范围的电压Vadc。同时，数字信号处理器执行用于从可容许输入范围偏离的电压Vadc的校准操作以便能保持相同的信号振幅，用于方位角计算。如图3B所示，抵消从用于AD转换器的可容许输入范围偏离的电压Vadc。当通过上述等式1计算方位角时，出现方位角误差，如图3C所示。当从用于AD转换器的可容许输入范围偏离的电压Vadc增加时，该误差也增加。

图4A、4B和4C是示例说明与输入信号有关的增益误差出现、误差校正和方位角误差出现的波形图。

在如图4A所示，输入信号的振幅非常大或非常小的情况下，校正振幅，如图4B所示。在这种情况下，可以发现，出现了方位角误差，如图4C所示。

在传统的信号处理中，在从传感器生成的信号的振幅非常大或将模拟信号处理器的振幅增益设置成非常大的情况下，能输出如图4A所示的电压Vadc。在这种情况下，尽管未出现偏移电压，但当如图4A所示，信号振幅偏离用于AD转换器的可容许输入范围时，出现误差，如图4C所示。

在没有传统方法中的单独控制操作的情况下，不能完全抵消系统偏移。由于来自传感器的信号的电平不是恒定的，方位角误差导致上述问题。

发明内容

因此，鉴于上述问题，做出了本发明，以及本发明的目的是提供用在电子罗盘中的信号处理器，其能通过控制所生成的偏移电压同时处理模拟信号以及自动控制信号放大增益，通过在基准电压范围内的偏移和增益操作，能保持输入到模拟/数字(AD)转换器内的信号的电平，适合于执行用于传感器的倾斜补偿操作，通过对来自地磁罗盘传感器的信号执行增益控制操作，提高传感器性能，以及当计算方位角时，最小化误差。

根据本发明的一个方面，上述和其他目的通过提供用在电子罗盘中的信号处理器来实现，该信号处理器处理来自根据方位角，检测由驱动信号感应的正弦或余弦波信号的地磁罗盘传感器的信号，包括：

模拟信号处理器，用于放大来自地磁罗盘传感器的信号，响应偏移控制信号，消除在放大过程期间生成的偏移电压，以及控制信号的振幅，其中响应增益控制信号，抵消偏移电压；

模拟/数字(AD)转换器，用于将来自模拟信号处理器的模拟信号转换成数字信号，以及

数字信号处理器，用于测量与来自AD转换器的数字信号有关的最大值和最小值，基于最大和最小值，确定偏移电压和振幅，以及将用于消除所确定的偏移电压的偏移控制信号以及将用于控制所确定的振幅以便其位于用于AD转换器的可容许输入范围内的增益控制信号输出给模拟信号处理器。

附图说明

从下述结合附图的详细描述，将更容易理解本发明的上述和其他目的、特征和其他优点，其中：

图1是示例说明用在电子罗盘中的传统信号处理器的框图；

图2是示例说明输入到图1所示的AD转换器13中的输入信号的波形图；

图3A、3B和3C是示例说明与输入信号有关的偏移出现、偏移校准和方位角误差出现的波形图。

图4A、4B和4C是示例说明与输入信号有关的增益误差出现、误差校正和方位角误差出现的波形图；

图5是示例说明根据本发明，用在电子罗盘中的信号处理器的结构的框图；

图6是示例说明根据本发明的模拟信号处理器的模拟信号处理电路的结构的电路图；

图7是示例说明图6所示的偏移控制器的电路图；

图8是示例说明用于消除图7所示的偏移的电压V_REF+V_C的可变范围的示例视图；

图9是示例说明如图6所示的自动增益控制(AGC)放大器的电路图；以及

图10A和10B是示例说明具有偏移的信号和在偏移校准后的信号的波形图。

具体实施方式

现在，将参考附图详细地描述根据本发明的优选实施例。在这些图中，相同或相似的元件用相同的标记来表示，尽管在不同的图中描述它们。

图5是示例说明根据本发明，用在电子罗盘中的信号处理器的结构的框图。

参考图5，本发明的用在电子罗盘中的信号处理器处理来自根据方位角，检测由驱动信号感应的正弦或余弦波信号的地磁罗盘传感器51的信号。信号处理器包括模拟信号处理器52，用于放大信号Sx和Sy、响应偏移控制信号Soc，消除在放大过程期间生成的偏移电压Vos，以及控制信号的振幅A，其中响应增益控制信号Sgc，抵消偏移电压Vos；模拟/数字(AD)转换器53，用于将来自模拟信号处理器52的模拟信号V_adc(V_adcx和V_adcy)转换成数字信号；以及数字信号处理器54，用于测量与来自AD转换器53的数字信号有关的最大和最小值，在最大和最小值的基础上，确定偏移电压Vos和振幅A，以及将用来消除所确定的偏移电压Vos的偏移控制信号Soc以及用来控制所确定的振幅A以便其位于用于AD转换器53的可容许输入范围内的增益控制信号Sgc输出给模拟信号处理器52。

图6是示例说明根据本发明的模拟信号处理器52的模拟信号处理电路的结构的电路图。

参考图6，模拟信号处理器52的模拟信号处理电路包括用于检测来自地磁罗盘传感器51的信号Sx或Sy的斩波器61、在预定增益的基础上，用于放大从斩波器61输出的所检测信号的输入放大器62、用于对从输入放大器62输出的信号执行预定低通滤波操作的低通滤波器63；用于响应偏移控制信号Soc，生成用于偏移的电压V_REF+V_C以及将所生成的电压V_REF+V_C提供给输入放大器62的输入端的偏移控制器64；以及自动增益控制(AGC)放大器65，用于响应增益控制信号Sgc，设置放大增益Av以及响应所设置的增益Av放大来自低通滤波器63的信号。

数字信号处理器54测量与来自AD转换器53的数字信号有关的最大值V_{adc_max}和最小值V_{adc_min}，基于最大值V_{adc_max}和最小值V_{adc_min}，确定偏移电压Vos，基于最大值V_{adc_max}和最小值V_{adc_min}间的差值，确定振幅A，以及将用于消除所确定的偏移电压Vos的偏移控制信号Soc和用于控制所确定的振幅A以便其位于用于AD控制器53的可容许输入范围内的增益控制信号Sgc输出到模拟信号处理器52。

将偏移控制器64构造成内电阻值随偏移控制信号Soc改变以及根据可变电阻值，生成偏移消除电压V_REF+V_C。

图7是示例说明如图6所示的偏移控制器64的电路图。

参考图7，偏移控制器64包括具有用于接收作为基础电压(basevoltage)的带隙基准电压(VBG)的反相输入端(inversion inputterminal)、通过电阻器R接地的非反相输入端，以及连接到电源电压VDD的输出端的运算放大器64A；具有串联连接在运算放大器 64A的输出端和非反相端间的多个电阻器R1～RN的电阻链64B；以及具有分别并联连接到每个电阻器R1～RN，以及响应偏移控制信号，接通/断开的多个开关SW1～SWN的开关单元64C。AGC放大器65根据由其特定的电阻值确定的增益以及随增益控制信号改变的可变电阻值，放大输入信号。

图8是示例说明图7所示的偏移消除电压V_REF+V_C的可变范围的说明性视图。

参考图8，偏移消除电压V_REF+V_C的变化范围从基础电压(VBG)到最大电压Vmax。

图9是示例说明图6所示的AGC放大器65的电路图。

参考图9，AGC放大器65包括运算放大器65A、输入电阻器65B以及反馈电阻单元65C。运算放大器65A包括非反相输入端，用于从低通滤波器63接收信号、反相输入端，用于从基准电压端接收基准电压V_REF，以及输出端。输入电阻器65B连接在运算放大器65A的反相输入端和基准电压V_REF的基准电压端之间。反馈电阻单元65C连接在AGC放大器65A的反相输入端和输出端之间，其电阻值随增益控制信号而改变。同时，运算放大器65A根据由其电阻值和反馈电阻单元65C的电阻值确定的增益，放大输入信号。

AGC放大器65的反馈电阻单元65C包括具有串联的多个电阻器R和R1～RM的电阻链65C1以及具有多个开关SW1～SWM的开关单元65C2。每个开关SW1～SWM与电阻链65C1的每个电阻器R1～RM并联，以及响应增益控制信号Sgc接通/断开。

图10A和10B是示例说明具有偏移的信号以及偏移校准后的信号的波形。图10A是示例说明具有输入到AD转换器的偏移的输入电压的波形图，以图10B是示例说明在偏移校准后，输出到AD转换器的输入电压的波形图。

接着，将参考图5至图10A和10B，详细地描述本发明的操作和有益效果。

参考图5，用在本发明的电子罗盘中的信号处理器处理来自根据方位角，检测由驱动信号感应的正弦或余弦波的地磁罗盘传感器51的信号。信号处理器包括模拟信号处理器52、模拟/数字(AD)转换器53和数字信号处理器54。

模拟信号处理器52放大信号Sx和Sy，响应偏移控制信号Soc，消除在放大过程期间生成的偏移电压Vos，以及响应增益控制信号Sgc，控制消除偏移电压Vos的信号的振幅A以便信号振幅A位于可容许输入范围内。

AD转换器53将来自模拟信号处理器52的模拟信号Vadc(Vadcx和Vadcy)转换成数字信号。

数字信号处理器54测量与来自AD转换器53的数字信号有关的最大和最小值，根据最大和最小值，确定偏移电压Vos和振幅A，以及将用于消除所确定的偏移电压Vos的偏移控制信号Soc以及用于控制所确定的振幅A以便其位于用于AD转换器53的可容许输入范围内的增益控制信号Sgc输出到模拟信号处理器52。

将参考图6来详细地描述模拟信号处理器52的模拟信号处理单元。

参考图6，包含在模拟信号处理器52的模拟信号处理电路中的斩波器61从地磁罗盘传感器51检测信号Sx或Sy。输入放大器62根据预定增益，放大从斩波器63输出的信号。低通滤波器63对从输入放大器62输出的信号执行预定低通滤波操作。偏移控制器64响应偏移控制信号Soc，生成用于消除偏移的电压V_REF+V_c，并将所生成的电压V_REF+V_c提供给输入放大器62的输入端。AGC放大器65响应增益控制信号Sgc，设置放大增益Av，以及响应所设置的增益Av，放大来自低通滤波器63的信号。

从模拟信号处理器52输出到AD转换器53的电  V_adc用下述的等式2和3表示。

等式2

$V_{\mathrm{adc}}=(1+\frac{R_4}{R_3})*[\frac{R_2}{R_1}*(V_{N1}-V_{N2})+V_{\mathrm{REF}}+V_c(1+\frac{R_2}{R_1})*V_{\mathrm{OS}1}-V_{\mathrm{OS}2}]-\frac{R_4}{R_3}*V_{\mathrm{REF}}$

等式3

$V_{\mathrm{adc}}=(1+\frac{R_4}{R_3})*\frac{R_2}{R_1}*(V_{N1}-V_{N2})+V_{\mathrm{REF}}$

$+(1+\frac{R_4}{R_3})V_c-(1+\frac{R_4}{R_3})[(1+\frac{R_2}{R_1})*V_{\mathrm{OS}1}-V_{\mathrm{OS}2}]$

假定在上述等式3中，Vc随用于允许偏移控制器64消除偏移电压的偏移控制信号而改变以及偏移电压Vos(Vos1和Vos2)均为零，电压Vc用下述等式4表示，以及消除偏移电压的电压Vadc用下述等式5表示。

等式4

$V_c=(1+\frac{R_2}{R_1})*V_{\mathrm{OS}1}-V_{\mathrm{OS}2}$

等式5

$V_{\mathrm{adc}}=(1+\frac{R_4}{R_3})*\frac{R_2}{R_1}*(V_{N1}-V_{N2})+V_{\mathrm{REF}}$

参考图6，由于源于半导体制造过程和输入放大器(Amp1)62和AGC放大器(Amp2)65的失配，会出现几十mVs的偏移电压Vos(Vos1和Vos2)。当将偏移电压Vos((Vos1和Vos2)放大到较大的增益并应用于系统时，会出现如图3A所示的方位角误差。

数字信号处理器54测量与来自AD转换器53的数字信号有关的最大值V_{adc_max}和最小值V_{adc_min}，基于最大值V_{adc_max}和最小值V_{adc_min}的平均值，确定偏移电压Vos，基于最大值V_{adc_max}和最小值V_{adc_min}间的差值，确定振幅A，并将用消除所确定的偏移电压Vos的偏移控制信号Soc以及用于控制所确定的振幅A以便其位于用于AD转换器53的可容许范围内的增益控制信号Sgc输出到模拟信号处理器。

如果偏移控制器64调整电压Vc以便能满足上述等式4，由于模拟信号处理器根据直流电压V_REF放大磁信号，不会出现偏移电压。为将获得电压Vc的值，当转到电子罗盘组件一次或多次时，首先测量最大值V_{adc_max}和最小值V_{adc_min}。然后，从基准电压V_REF的值减去最大值V_{adc_max}和最小值V_{adc_min}的平均值，以致生成减法值。通过将减法值除以AGC放大器65的放大增益Av2获得电压Vc的值。由下述等式6给出电压Vc。

等式6

$V_c=[V_{\mathrm{REF}}-\frac{(V_{\mathrm{adc}\_\max }+V_{\mathrm{adc}\_\min })}{2}]*\frac{1}{\mathrm{Av}2}$

将由上述等式6计算的电压Vc的值转换成数字值。数字信号处理器54将偏移控制信号Soc寄存在偏移控制寄存器中，以及将所寄存的偏移控制信号输入到偏移控制器64中。偏移控制器64生成偏移消除电压V_REF+V_C，并将所生成的V_REF+V_C提供给输入放大器62的输入端以便能抵消系统偏移。

接着，将描述用于计算振幅(Vp-p)的过程。首选，当转动电子罗盘组件一次或多次时，首先获得电压Vadc的最大值V_{adc_max}和最小值V_{adc_min}。振幅(Vp-p)A获得为最大值V_{adc_max}和最小值V_{adc_min}间的差值(Vp-p_current＝V_{adc_max}-V_{adc_min})。将振幅(Vp-p_current)A转换成数字值，以及由该数字值计算目标增益Gain_target。将目标增益Gain_target的值作为增益控制信号Sgc寄存在增益控制寄存器中。增益控制信号控制AGC放大器65的可变电阻器R4以及调整AGC放大器65的放大增益。

参考图7，根据随增益控制信号Soc改变的可变电阻器R4，偏移控制器64生成偏移抵消电压V_REF+V_C。将详细地描述该电压生成操作。

响应偏移控制信号Soc，接通/断开包含在偏移控制器64中的开关单元64C的每个开关SW1～SWN。确定与断开开关一致的电阻链64B的电阻器的电阻值之和。将根据来自输入到运算放大器64A中的基础电压(VBG)的电阻值之和增加的电压生成为偏移消除电压V_REF+V_C。

将参考图7详细地描述偏移控制器64。

执行反馈控制操作以便如图7所示的运算放大器64A的两端的电压彼此相同。此时，根据流向电阻器R的电流I，生成基础电压VBG＝Vp＝I*R。即使当电源电压或温度改变时，基础电压(VBG)是恒定的。

在图7中，使电流I的值保持恒定，以及按下述等式7获得用于抵消系统偏移的电压V_REF+V_C。

等式7

V_REF+V_C＝I*(RN+RN-1+RN-2+RN-3Λ R1+R)

         ＝I*R+I*(RN+RN-1+RN-2+RN-3Λ+R1)

         ＝VBG+I*(RN+RN-1+RN-2+RN-3Λ+R1)

在上述等式7中，偏移控制信号Soc由N位组成，以便根据每个设定位，接通/断开并联连接到每个电阻器R1～RN的每个开关SW1～SWN。当根据每个设定位接通/断开每个开关SW1～SWN时，能调整偏移抵消电压V_REF+V_C。

在上述等式7中，关于电阻链64B的电阻器RN、RN-1、RN-2、...、R1，能设置R2＝2*R1，R3＝2*R2＝4*R1等等以便满足等式RN＝2^N-1*R1。可选地，能设置电阻器RN、RN-1、RN-2、...、R1以便它们彼此具有相同值。

图8是示例说明用于抵消偏移的电压V_RFF+V_C的可变范围的说明性视图。

参考图8，偏移抵消电压V_REF+V_C的变化范围从基础电压(VBG)到最大电压Vmax。此时，基础电压(VBG)的值小于电压V_REF的值。例如，基础电压(VBG)的值约为V_REF/2。最大电压Vmax的值大于电压V_REF的值。例如，最大电压Vmax的值约为1.5V_REF。

AGC放大器65根据由其特定电阻值和随增益控制信号改变的可变电阻值确定的增益放大输入信号。将参考图9来描述AGC放大器65。

AGC放大器65的反馈电阻单元65C的电阻值随增益控制信号改变，以及根据可变电阻值和输入电阻器65B的电阻值确定放大增益Av。AGC放大器65根据所确定的放大增益，放大来自低通滤波器63的信号。

响应增益控制信号Sgc，接通/断开包含在AGC放大器65的反馈电阻单元65C中的开关单元65C2的每个开关SW1～SWM。此时，确定与包含在与断开的开关有关的AGC放大器65中的电阻链65c1的电阻器之和的值一致的电阻器R4。

由下述等式8计算用于控制AGC放大器65的增益的电阻器R4的电阻值。

等式8

R4＝R+(R1+R2+R3+Λ+RN-2+RN-1+RM)

增益控制信号Sgc控制连接到包含在反馈电阻单元65C中的电阻链65C1的电阻器R1～RM的每一个的开关单元65C2的开关SW1～SWM的每一个的开/关操作，电阻链65C1的电阻器R1～RM的每一个用于并行控制AGC放大器65的增益。由于根据寄存在由N个位组成的增益控制寄存器中的每个设置位，增益控制信号Sgc允许接通/断开每个开关SWN～SW1，能调整电阻器R4的电阻值。

例如，如果在电阻链65C1中设置R2＝3*R3、R1＝0.25*R3等等，以致满足等式RN＝2^N-1*R1，能按0.25的倍数控制增益。此时，由下述等式Av2＝1+(3+0.25*GC)给出AGC放大器65的放大增益Av2，其中GC表示基准增益。

现在将描述AGC放大器65的操作。由Vp-p＝V_{adc_max}-V_{adc_min}定义如图10B所示的输出振幅。通常，当不存在外部磁场时，磁场具有约0.3Gauss的强度值。然而，当存在外部磁场或传感器倾斜时，能将约1Gauss的磁场强度应用到传感器上。

当考虑到传感器倾斜时，电压范围必须具有用于AD转换器的基准电压V_{adc_REF}的1/3值。否则，与在现有技术中生成如图4A所示的波形。当计算方位角时执行校准过程以便用于X或Y轴的电压值Vp-p处于可容许输入范围内。当用于X或Y轴的电压Vp-p的范围改变时，在校准过程期间增加误差。为此，必须调整电压Vp-p以便能将其输出为1/3*V_{adc_REF}的值或更少。

将如上所述的本发明应用于执行用于来自地磁罗盘传感器的两个轴的读出信号的A/D转换操作的信号处理器。

从上述可以看出，本发明提供用在电子罗盘中的信号处理器，其能通过控制所生成的偏移电压同时处理模拟信号和自动控制信号放大增益，通过偏移和增益操作，将即将输入到模拟/数字(AD)转换器的信号的电平维持在基准电压范围内，适合于执行用于传感器的倾斜补偿操作，通过对来自地磁罗盘传感器的信号执行增益控制操作，提高传感器性能，以及当计算方位角时，最小化误差。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离附加的权利要求书所公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、增加和替代是可能的。

Claims (8)

1.一种用在电子罗盘中的信号处理器，用于处理来自地磁罗盘传感器的信号，所述地磁罗盘传感器根据方位角，检测由驱动信号感应的正弦或余弦波信号，包括：

模拟信号处理器，用于放大来自所述地磁罗盘传感器的所述信号，响应偏移控制信号，消除在放大过程期间生成的偏移电压，以及响应增益控制信号，控制其中抵消了所述偏移电压的信号的振幅；

模拟/数字(AD)转换器，用于将来自所述模拟信号处理器的模拟信号转换成数字信号；以及

数字信号处理器，用于测量与来自所述AD转换器的数字信号有关的最大值和最小值，根据所述最大和最小值，确定所述偏移电压和所述振幅，以及将用于消除所确定的偏移电压的所述偏移控制信号以及用于控制所确定的振幅以便其位于用于所述AD转换器的可容许输入范围内的所述增益控制信号输出给所述模拟信号处理器。

2.如权利要求1所述的信号处理器，其中，所述模拟信号处理器包括：

斩波器，用于检测来自所述地磁罗盘传感器的信号；

输入放大器，用于根据预定增益，放大从所述斩波器输出的所检测的信号；

低通滤波器，用于对从所述输入放大器输出的信号执行预定低通滤波操作；

偏移控制器，用于响应所述偏移控制信号，生成用于消除偏移的电压，以及将所生成的电压提供给所述输入放大器的输入端；以及

自动增益控制(AGC)放大器，用于响应所述增益控制信号，设置放大增益，以及响应所设置的增益，放大来自所述低通滤波器的信号。

3.如权利要求1所述的信号处理器，其中，所述数字信号处理器：

测量与来自所述AD转换器的数字信号有关的最大值和最小值；

根据所述最大值和所述最小值的平均值，确定所述偏移电压；

根据所述最大值和所述最小值间的差值，确定所述振幅；以及

将用于消除所确定的偏移电压的偏移控制信号，以及用于控制所确定的振幅以便其位于用于所述AD转换器的可容许输入范围内的所述增益控制信号输出给所述模拟信号处理器。

4.如权利要求2所述的信号处理器，其中，将所述偏移控制器构造成使得内电阻值随所述偏移控制信号而改变，以及响应所述可变电阻值，生成用于消除所述偏移的电压。

5.如权利要求2所述的信号处理器，其中，所述偏移控制器包括：

运算放大器，具有用于接收基础电压的反相输入端、通过电阻器接地的非反相输入端，以及连接到电源电压的输出端；

电阻链，具有串联连接在所述运算放大器的所述输出端和非反相端间的多个电阻器；以及

开关单元，具有分别并联连接到所述电阻链的每个电阻器、以及响应所述偏移控制信号接通/断开的多个开关。

6.如权利要求2所述的信号处理器，其中，所述AGC放大器根据由其特定的电阻值和随所述增益控制信号而改变的可变电阻值而定的增益，放大所述输入信号。

7.如权利要求2所述的信号处理器，其中，所述AGC放大器包括：

运算放大器，具有用于从所述低通滤波器接收信号的非反相输入端，用于从基准电压端接收基准电压的反相输入端，以及输出端；

输入电阻器，连接在所述运算放大器的所述反相输入端和所述基准电压的所述基准电压端之间；以及

反馈电阻器单元，连接在所述反相输入端和所述AGC放大器的所述输出端之间，

其中，所述运算放大器根据由所述输入电阻器的电阻值和所述反馈电阻单元的电阻值而定的增益，放大所述输入信号。

8.如权利要求7所述的信号处理器，其中，所述AGC放大器的反馈电阻单元包括：

电阻链，具有串联连接的多个电阻器；以及

开关单元，具有多个开关，每个开关并联连接到所述电阻链的每个电阻器，以及响应所述增益控制信号接通/断开。

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