CN104038200B - 用于半球谐振陀螺组合的电压频率转换电路 - Google Patents

用于半球谐振陀螺组合的电压频率转换电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供了用于半球谐振陀螺组合的电压频率转换电路，包括电压频率转换芯片U1、频率零位调整器组件、晶振U3、比较器参考电压源U4，输入为电压信号，输出为频率信号，输入电压与输出频率成线性关系。本发明电路以单通道转换电路实现双极性正负电压输入；能克服温度的影响，实现高精度的模数转化；采用高抗辐照指标的参考电压源，满足高辐射水平的空间环境使用要求。具有高精度、高稳定度和高可靠度的特点，适用于对姿态控制精度要求高的卫星姿态控制系统。

Description

用于半球谐振陀螺组合的电压频率转换电路
技术领域
本发明涉及卫星姿态控制技术，尤其是卫星上用于半球谐振陀螺组合的电压频率转换电路。
背景技术
目前，在卫星上用的电压频率转换电路大多数是以单极性电压输入方式工作的，即单通道电压频率转换电路的电压输入范围只能是正电压或者是负电压，这种实现方式具有电路简单的特点，广泛用于卫星控制系统。但是，当卫星需要进行高精度和高稳定度姿态控制时，其有以下几个方面的不足：第一，在大多数情况下，输入电压通常是在零位附近、正负极性变化的，要同时对正负电压实现电压频率转换，就需要两路转换电路同时工作，然后再将两路转换后的频率合成，由于两路转换电路的频率零位是不相同的，且各自的转换精度也是不相同的，因此造成合成后的频率零位是不稳定的；第二，当卫星在高轨道运行时，这种电压频率转换电路不能满足高辐射水平的空间环境使用要求；第三，这种电压频率转换电路使用芯片内部的输入电阻，其受环境温度影响大，使转换精度降低。因此，传统的电压频率转换电路不能满足卫星进行高精度和高稳定度姿态控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供用于半球谐振陀螺组合的电压频率转换电路，它能够实现双极性正负电压输入，能实现高精度的模数转换。
为解决上述技术问题，本发明的用于半球谐振陀螺组合的电压频率转换电路，包括电压频率转换芯片U1、频率零位调整器组件、晶振U3、比较器参考电压源U4，电压频率转换芯片U1分别与频率零位调整器组件、晶振U3、比较器参考电压源U4相连通，电压频率转换芯片U1的一端与输入电压相连，另一端与输出频率相连接。将频率零位调整器组件加入到电压频率转换芯片U1输入端，用以实现频率零位的抬高，进而实现双极性正负电压输入；电压频率转换芯片U1的比较器端口与外部比较器参考电压源U4连接，以满足高辐射水平的空间环境使用要求。
所述的电压频率转换电路还包括积分电容C1、脉冲宽度调节电容C2，积分电容C1、脉冲宽度调节电容C2分别与电压频率转换芯片U1相连接。
所述的电压频率转换芯片U1的型号为AD652SQ通过低漂移的输入电阻R1与输入电压相连。用于克服温度的影响，提高电压频率转换电路的转换精度。
所述的频率零位调整器组件包括电压基准U2、低漂移的电阻R2，电压基准U2与低漂移的电阻R2相串联后再与低漂移的输入电阻R1的输出端相连通。用于实现双极性正负电压输入。
本发明采用的电路，与现有技术相比，其优点和有益效果是：
1、将频率零位调整器组件与电压频率转换芯片U1相接，以单通道转换电路实现双极性正负电压输入；
2、在电压频率转换芯片U1的比较器端口与比较器参考电压源U4连接，可以满足高辐射水平的空间环境使用要求；
3、在电压频率转换芯片U1输入端接入高精度低漂移的输入电阻R1，受环境温度影响小，从而提高了电压频率转换装置的转换精度。
附图说明
图1是本发明的电压频率转换电路示意图。
图2是本发明的输入电压与输出频率关系图。
图中，U1为电压频率转换芯片；U2为高精度电压基准；U3为晶振；U4为比较器参考电压源；C1为积分电容；C2为脉冲宽度调节电容；R1为高精度低漂移电阻；R2为高精度输入电阻。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，用于半球谐振陀螺组合的电压频率转换电路，其电路包括电压频率转换芯片U1、高精度电压基准U2、晶振U3、比较器参考电压源U4、高精度低漂移的输入电阻R1、高精度低漂移的电阻R2、积分电容C1、脉冲宽度调节电容C2。电压频率转换芯片U1的型号为AD652SQ，其输入端通过高精度低漂移的输入电阻R1与输入电压相连，输入电压信号。电压频率转换芯片U1与电阻R1相连，以克服温度的影响，提高了电压频率转换装置的转换精度。
高精度电压基准U2的型号为AD586TQ与高精度低漂移的电阻R2相串联后再与高精度低漂移的输入电阻R1的输出端相连通。将高精度电压基准U2与电阻R2加入到与电压频率转换芯片U1连接，用以实现频率零位的抬高，进而实现双极性正负电压输入；电压频率转换芯片U1的输出端输出频率信号，输入电压与输出频率成线性关系。
比较器参考电压源U4型号为AD586TQ，比较器参考电压源U4与电压频率转换芯片U1相连，为芯片U1的比较器端口提供外部参考电压信号。以满足高辐射水平的空间环境使用要求。
积分电容C1、脉冲宽度调节电容C2分别与电压频率转换芯片U1相连接。积分电容C1与芯片U1的端口相连构成积分器电路。改变脉冲宽度调节电容C2的参数大小，用于调节电压频率转换电路输出频率的脉冲宽度。
晶振U3与电压频率转换芯片U1相连，晶振U3为电压频率转换芯片U1提供了频率基准。
如图2所示，电压频率转换电路的输入电压与输出频率的对应关系图。输入电压范围为[V-,V+]，输出频率范围为[0，晶振频率/2]。
当输入电压大小为V+时，输出频率大小为晶振频率值/2；
当输入电压为V-时，输出频率大小为0Hz；
当输入电压值在(V-,V+)内时，输入电压值大小与输出频率值成线性关系。
可见，本发明克服了传统的电压频率转换装置只能是单极性电压输入的缺陷。

Claims (3)

1.用于半球谐振陀螺组合的电压频率转换电路，其特征在于：包括电压频率转换芯片U1、频率零位调整器组件、晶振U3、比较器参考电压源U4，电压频率转换芯片U1分别与频率零位调整器组件、晶振U3、比较器参考电压源U4相连通，电压频率转换芯片U1的一端通过输入电阻R1与输入电压相连，另一端与输出频率相连接; 所述的频率零位调整器组件包括电压基准U2、低漂移的电阻R2，电压基准U2与低漂移的电阻R2相串联后与低漂移的输入电阻R1的输出端相连通。
2.根据权利要求1所述的用于半球谐振陀螺组合的电压频率转换电路，其特征在于：所述的电压频率转换电路还包括积分电容C1、脉冲宽度调节电容C2，积分电容C1、脉冲宽度调节电容C2分别与电压频率转换芯片U1相连接。
3.根据权利要求1所述的用于半球谐振陀螺组合的电压频率转换电路，其特征在于：所述的电压频率转换芯片U1的型号为AD652SQ通过低漂移的输入电阻R1与输入电压相连。
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