CN112254726A - 电流转换电路、惯性导航装置、控制方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加速度传感器输出电流转换电路、惯性导航装置、加速度传感器输出电流转换电路的控制方法、计算机存储介质。输出电流转换电路包括第一运算放大器、第一电容、A/D转换电路、控制器、恒流源、第二运算放大器；第一开关一端、第二开关一端、第三开关一端、第二电容一端相互电连接；第四开关一端、第五开关一端、第二电容另一端相互电连接；第一开关另一端通过恒流源与第一正电压供电端电连接；第二开关另一端、第二运算放大器的反相输入端、输出端相互电连接；第三开关另一端、第五开关另一端均与第一运算放大器的反相输入端电连接；第四开关另一端、第二运算放大器的同相输入端均接地；各个开关的控制端分别与控制器电连接。

Description

电流转换电路、惯性导航装置、控制方法及存储介质

技术领域

本发明涉及一种I/F（电流/频率）转换电路，特别是一种应用于惯性导航系统中加速度计测量电路的输出电流转换电路。

背景技术

加速度计是惯性导航系统的核心器件，加速度计的输出信号为模拟电流，为便于导航计算机对加速度计的输出信号进行采集和数据处理，需采用I/F转换电路。I/F电路是将模拟电流转换成数字量频率信号的电路，目前I/F转换电路已经相当成熟，因加速度计的输出电流是双极性的，因此现有中的I/F转换电路一般采用的是双恒流源、积分电路、A/D转换电路组合而成，如图1所示。

如图1所示，现有的I/F转换电路原理为：加速度计输出正电流时（Ia为正电流），积分电路开始工作，积分电容处于充电状态，当积分电路的输出电压未超过规定的阈值电压时，正负恒流源均处于旁路状态；当积分电路的输出电压超过阈值电压时，负恒流源接入积分电路，积分电容开始放电，正恒流源依然处于旁路状态。同理，加速度计输出负电流时（Ia为负电流），积分电容处于反向充电状态，当积分电路的输出电压未超过阈值电压时，正负恒流源均处于旁路状态；当积分电路的输出电压超过阈值电压时，正恒流源接入积分电路，积分电容开始放电，负恒流源依然处于旁路状态。

现有的I/F转换电路由于采用的是双恒流源的方式，所以功耗相对来说比较高，且由于有两个恒流源工作，因此温漂大，对产品的精度会带来不良影响。

发明内容

本发明要解决的问题是针对现有的I/F转换电路功耗大的问题，提供一种加速度传感器输出电流转换电路，主要应用于惯性导航系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种加速度传感器输出电流转换电路，包括第一运算放大器、第一电容C1、恒流源、A/D转换电路、控制器；

所述第一电容C1一端、第一运算放大器的反相输入端、加速度传感器输出端相互电连接，所述第一电容C1另一端、第一运算放大器的输出端、A/D转换电路的输入端相互电连接，所述A/D转换电路的输出端与控制器的输入端电连接，所述第一运算放大器的同相输入端接地；

所述加速度传感器输出电流转换电路中恒流源的个数为1个，所述加速度传感器输出电流转换电路还包括第二运算放大器、第二电容C2，所述第二运算放大器的反相输入端与输出端相互电连接，所述加速度传感器输出电流转换电路还包括：

第一开关部，用于选择将所述第一运算放大器的反相输入端、所述第二运算放大器的反相输入端、所述恒流源输出端中的一个与所述第二电容C2一端电连接；

第二开关部，用于选择将所述第二电容C2另一端接地或将所述第二电容C2另一端与所述第一运算放大器的反相输入端电连接。

现有技术中，当加速度传感器输出为正电流、负电流时，第一电容C1上充的电荷方向相反，因此设置两个恒流源。本发明中，通过第一开关部、第二开关部的设置，从而可以改变恒流源与第一电容C1的连接关系，即可通过一个恒流源实现加速度传感器输出为正电流、负电流时对第一电容C1上的电荷的中和。由于仅采用1个恒流源，因此功耗较低，温漂小，对加速度传感器精度影响小，且节省空间。

进一步地，所述第一开关部包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3，所述第二开关部包括第四开关S4、第五开关S5；

所述第一开关S1一端、第二开关S2一端、第三开关S3一端、第二电容C2一端相互电连接；

所述第四开关S4一端、第五开关S5一端、第二电容C2另一端相互电连接；

所述第一开关S1另一端、第二开关S2另一端分别与所述恒流源输出端、所述第二运算放大器的反相输入端对应电连接；

所述第三开关S3另一端、所述第五开关S5另一端均与第一运算放大器的反相输入端电连接；

所述第四开关S4另一端接地；

所述第一运算放大器、第二运算放大器的同相输入端均接地；

所述第一开关S1的控制端、第二开关S2的控制端、第三开关S3的控制端、第四开关S4的控制端、第五开关S5的控制端分别与控制器电连接。

进一步地，所述第二电容C2的容值大于第一电容C1的容值。

通过设置第二电容C2容值比第一电容C1大，可以在第二电容C2中储存更多的电荷，避免由于在第二电容C2中和第一电容时无法完全中和第一电容C1中的电荷时，产生的第一电容C1中的剩余电荷多次积累造成第一电容C1饱和的问题。

进一步地，所述控制器用于：

初始状态下，向第一开关部发出第一控制信号，且向第二开关部发出第二控制信号，令第一开关部、第二开关部均为断开状态；

若判断A/D转换电路的输出值小于第一负阈值电压，则执行如下步骤（A1）-（A2）；

（A1）向第一开关部发出第三控制信号，使得所述第一开关部将所述第二电容C2一端与所述恒流源输出端电连接，且向第二开关部发出第四控制信号，使得所述第二开关部将所述第二电容C2另一端接地，保持该步骤中第一开关部、第二开关部的状态，直到达到第一预设时间长度Tb；

（A2）达到第一预设时间长度Tb时，向第一开关部发出第五控制信号，使得所述第一开关部将第二电容C2一端与所述第二运算放大器的反相输入端电连接，且向第二开关部发出第六控制信号，使得所述第二开关部将第二电容C2另一端与所述第一运算放大器的反相输入端电连接。

若判断A/D转换电路的输出值大于第一正阈值电压，则执行如下步骤（B1）-（B2）；

（B1）向第一开关部发出第三控制信号，使得所述第一开关部将所述第二电容C2一端与所述恒流源输出端电连接，且向第二开关部发出第四控制信号，使得所述第二开关部将所述第二电容C2另一端接地，保持该步骤中第一开关部、第二开关部的状态，直到达到第一预设时间长度Tb；

（B2）达到第一预设时间长度Tb时，向第一开关部发出第七控制信号，使得所述第一开关部将第二电容C2一端与所述第一运算放大器的反相输入端电连接，且向第二开关部发出第八控制信号，使得所述第二开关部将第二电容C2另一端接地。

进一步地，所述控制器还用于：

根据第一时间长度内连续出现的第一脉冲的个数计算第一时间长度内第一脉冲的频率值f1，所述第一脉冲为判断A/D转换电路的输出值小于第一负阈值电压时产生的脉冲，计算第一时间长度内加速度计的输出电流值为Ia1=f1×Ib×Tb，根据加速度计输入加速度与输出电流值之间的关系、第一时间长度长度内加速度计的输出电流值Ia1计算第一时间长度内加速度计测量的加速度值，其中Ib为恒流源的输出电流值；

根据第二时间长度内连续出现的第二脉冲的个数计算第二时间长度内第二脉冲的频率值f2，所述第二脉冲为判断A/D转换电路的输出值大于第一正阈值电压时产生的脉冲，计算第二时间长度内加速度计的输出电流值为Ia2=-f2×Ib×Tb，根据加速度计输入加速度与输出电流值之间的关系、第二时间长度内加速度计的输出电流值Ia2计算第二时间长度内加速度计测量的加速度值。

本发明还提供一种惯性导航装置，其特征在于，包括加速度传感器、如权利要求1-5中任一项所述的加速度传感器输出电流转换电路，所述加速度传感器输出端与所述加速度传感器输出电流转换电路电连接。

本发明还提供一种利用上述加速度传感器输出电流转换电路的控制方法，包括：

初始状态下，令第一开关部、第二开关部均为断开状态；

若判断A/D转换电路的输出值小于第一负阈值电压，则执行如下步骤（A1）-（A2）；

（A1）所述第一开关部将所述第二电容C2一端与所述恒流源输出端电连接，且所述第二开关部将所述第二电容C2另一端接地，直到达到第一预设时间长度Tb；

（A2）达到第一预设时间长度Tb时，所述第一开关部将第二电容C2一端与所述第二运算放大器的反相输入端电连接，且所述第二开关部将第二电容C2另一端与所述第一运算放大器的反相输入端电连接；

若判断A/D转换电路的输出值大于第一正阈值电压，则执行如下步骤（B1）-（B2）；

（B1）所述第一开关部将所述第二电容C2一端与所述恒流源输出端电连接，且所述第二开关部将所述第二电容C2另一端接地，直到达到第一预设时间长度Tb；

（B2）达到第一预设时间长度Tb时，所述第一开关部将第二电容C2一端与所述第一运算放大器的反相输入端电连接，且所述第二开关部将第二电容C2另一端接地。

上述技术方案中，控制方法还包括：

根据第一时间长度内连续出现的第一脉冲的个数计算第一时间长度内第一脉冲的频率值f1，所述第一脉冲为判断A/D转换电路（4）的输出值小于第一负阈值电压时产生的脉冲，计算第一时间长度内加速度计的输出电流值为Ia1=f1×Ib×Tb，根据加速度计输入加速度与输出电流值之间的关系、第一时间长度长度内加速度计的输出电流值Ia1计算第一时间长度内加速度计测量的加速度值，定义Ib为恒流源的输出电流值；

根据第二时间长度内连续出现的第二脉冲的个数计算第二时间长度内第二脉冲的频率值f2，所述第二脉冲为判断A/D转换电路（4）的输出值大于第一正阈值电压时产生的脉冲，计算第二时间长度内加速度计的输出电流值为Ia2=-f2×Ib×Tb，根据加速度计输入加速度与输出电流值之间的关系、第二时间长度内加速度计的输出电流值Ia2计算第二时间长度内加速度计测量的加速度值。

本发明还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有程序；该程序用于执行权利要求7或8所述的控制方法。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明采用单恒流源电路替代了双恒流源电路，通过单恒流源电路给转换电容充电，以及模拟开关控制转换电容和积分电容之间的电荷量转换，实现了对加速度计的双极性输出电流的精确测量，且电路结构简单，降低了功耗，并实现了轻小型化，可广泛应用于惯性导航系统，拥有广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中I/F电路原理图；

图2是本发明实施例的单恒流源加速度传感器输出电流转换电路原理图；

图3是本发明实施例的单恒流源加速度传感器输出电流转换电路的波形示意图。

图中，1、第一运算放大器，2、第二运算放大器，3、A/D转换电路，4、恒流源，5、控制器，10、积分电路，20、单恒流源电路，S1、第一开关，S2、第二开关，S3、第三开关，S4、第四开关，S5、第五开关，C1、第一电容，C2、第二电容。

具体实施方式

下面将结合本申请的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

如图2所示，本发明提供一种加速度传感器输出电流转换电路，包括积分电路10、单恒流源电路20、A/D转换电路4、控制器5。

积分电路10用于将加速度计的输出电流转换成相应的积分电压。积分电路10包括第一运算放大器1、第一电容C1。N1为运算放大器1，第一电容C1为积分电容。A/D转换电路4用于将模拟信号的第一电容C1的积分电压转换成数字信号。第一电容C1两端的电压直接由A/D转换电路4测量。A/D转换电路4优选为双极性模数转换电路。所述第一电容C1一端、第一运算放大器1的反相输入端、加速度传感器输出端相互电连接，所述第一电容C1另一端、第一运算放大器1的输出端、A/D转换电路4的输入端相互电连接，所述A/D转换电路4的输出端与控制器5的输入端电连接，所述第一运算放大器1的同相输入端接地。

单恒流源电路20包括第一开关部100、第二开关部200、第二电容C2、恒流源3和第二运算放大器2。第二电容C2为转换电容，N2为运算放大器2。模拟开关用来控制恒流源3给第二电容C2的充电过程以及第二电容C2给第一电容C1的放电过程。恒流源3可为直流恒流源。

所述第一开关部100具有断开状态，即第二电容C2一端不与其他电路电连接。所述第二开关部200具有断开状态，即第二电容C2另一端不与其他电路电连接。

所述第一开关部100包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3。所述第二开关部200包括第四开关S4、第五开关S5。第一开关部100用于选择将所述第一运算放大器1的反相输入端、所述第二运算放大器2的反相输入端、所述恒流源3输出端中的一个与所述第二电容C2一端电连接。第二开关部200用于选择将所述第二电容C2另一端接地或将所述第二电容C2另一端与所述第一运算放大器1的反相输入端电连接。所述恒流源3由供电电源进行供电。恒流源3与供电电源连接可参考现有的采用双恒流源的I/F转换电路的连接。恒流源3输出端指电流输出端。

第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5可为模拟开关。

所述第一开关S1一端、第二开关S2一端、第三开关S3一端、第二电容C2一端相互电连接；

所述第四开关S4一端、第五开关S5一端、第二电容C2另一端相互电连接。所述第一开关S1另一端通过恒流源3接地；所述第二开关S2另一端、第二运算放大器2的反相输入端、输出端相互电连接；所述第三开关S3另一端、第五开关S5另一端均与第一运算放大器1的反相输入端电连接；所述第一运算放大器1的同相输入端、第二运算放大器2的同相输入端、所述第四开关S4另一端均接地。第一开关S1的控制端、第二开关S2的控制端、第三开关S3的控制端、第四开关S4的控制端、第五开关S5的控制端可分别与控制器5的不同I/O口电连接。也可利用开关芯片（单片集成电路）来控制各个开关S1~S5的开断。各个模拟开关的开断也可由FPGA来控制。

在一种优选实施方式中，所述第二电容C2的容值大于第一电容C1的容值。

本发明提供一种惯性导航装置，包括加速度传感器、以及所述的加速度传感器输出电流转换电路，所述加速度传感器输出端与所述加速度传感器输出电流转换电路电连接。

定义Ia为加速度计的输出电流（即加速度计将被测加速度值转换后输出的电流值）。定义Ib为恒流源的恒定输出电流值。定义Tb为预设时间长度（即第二电容C2的积分时间）。Tb即为令第一开关S1、第四开关S4均为闭合状态且令第二开关S2、第三开关S3、第五开关S5均为断开状态持续的时间长度。可在FPGA电路中对第一预设时间长度Tb进行设置。定义第一正阈值电压U+，第一负阈值电压U-。第一正阈值电压U+、第一负阈值电压U-是根据A/D转换电路4的I/O口的门限值设定的，I/O口的门限值有正负，因此阈值电压也有正负，正电流输入时，对应的第一负阈值电压U-为负电压，负电流输入时，对应的第一正阈值电压U+为正电压。优选地，Tb<430us。恒流源3的输出电流Ib大于加速度计最大输出电流绝对值。本申请中，加速度计也称为加速度传感器。

本发明的加速度传感器输出电流转换电路的控制方法，包括：

初始状态下，令第一开关部100、第二开关部200均为断开状态；

若判断A/D转换电路4的输出值小于第一负阈值电压，则执行如下步骤（A1）-（A2）；

（A1）所述第一开关部100将所述第二电容C2一端与所述恒流源3输出端电连接，且所述第二开关部200将所述第二电容C2另一端接地，直到达到第一预设时间长度Tb；

（A2）达到第一预设时间长度Tb时，所述第一开关部100将第二电容C2一端与所述第二运算放大器2的反相输入端电连接，且所述第二开关部200将第二电容C2另一端与所述第一运算放大器1的反相输入端电连接；

若判断A/D转换电路4的输出值大于第一正阈值电压，则执行如下步骤（B1）-（B2）；

（B1）所述第一开关部100将所述第二电容C2一端与所述恒流源3输出端电连接，且所述第二开关部200将所述第二电容C2另一端接地，直到达到第一预设时间长度Tb；

（B2）达到第一预设时间长度Tb时，所述第一开关部100将第二电容C2一端与所述第一运算放大器1的反相输入端电连接，且所述第二开关部200将第二电容C2另一端接地。

上述控制方法还包括：

根据第一时间长度内连续出现的第一脉冲的个数计算第一时间长度内第一脉冲的频率值f1，所述第一脉冲为判断A/D转换电路4的输出值小于第一负阈值电压时产生的脉冲，计算第一时间长度内加速度计的输出电流值为Ia1=f1×Ib×Tb，根据加速度计输入加速度与输出电流值之间的关系、第一时间长度内加速度计的输出电流值Ia1计算第一时间长度内加速度计测量的加速度值，Ib为恒流源的输出电流值；

根据第二时间长度内连续出现的第二脉冲的个数计算第二时间长度内第二脉冲的频率值f2，所述第二脉冲为判断A/D转换电路4的输出值大于第一正阈值电压时产生的脉冲，计算第二时间长度内加速度计的输出电流值为Ia2=-f2×Ib×Tb，根据加速度计输入加速度与输出电流值之间的关系、第二时间长度内加速度计的输出电流值Ia2计算第二时间长度内加速度计测量的加速度值。

第一时间长度、第二时间长度可预先进行设定为定值。第一时间长度、第二时间长度也可为相等值。

本发明还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有程序；该程序用于执行权利要求7或8所述的控制方法。

以下结合图3对利用上述加速度传感器输出电流转换电路的控制方法进行描述。

初始状态，控制器5可令第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5均为断开状态。当加速度计输出电流为正电流或负电流时，积分电路10对第一电容C1进行积分。控制器5采集A/D转换电路4的输出值。

1）加速度计输出电流为正电流

0时刻开始，假定输出电流Ia为正电流值Ia1，积分电路10开始对第一电容C1进行积分。由于M11点为地电位，因此A/D转换电路4采集的M12点的电压为负电压值。

t1时刻，第一电容C1两端电压低于第一负阈值电压U-，此时执行步骤（A1），控制器5产生一个第一脉冲P1，且在第一预设时间长度Tb内，令第一开关S1、第四开关S4为闭合状态，且令第二开关S2、第三开关S3、第五开关S5为断开状态，即令所述第二电容C2一端与所述恒流源3输出端电连接，令所述第二电容C2另一端接地。即恒流源3对第二电容C2的充电时间长度为Tb。t1时刻到t2时刻的时间间隔为Tb。

t2时刻，即达到第一预设时间长度Tb时，此时恒流源3给第二电容C2充电完成，开始执行步骤（A2），令第二开关S2、第五开关S5为闭合状态，且令第一开关S1、第三开关S3、第四开关S4为断开状态，即令第二电容C2一端、另一端分别与所述第二运算放大器2的反相输入端、所述第一运算放大器1的反相输入端对应电连接。从t2时刻开始，第二电容C2开始对第一电容C1放电，即第二电容C2上储存的电荷中和第一电容C1上的电荷。第二电容C2的一端与第二运算放大器N2的反相输入端相接，另一端与第一运算放大器N1的反相输入端以及第一电容C1的一端相接，因此第二电容C2上的电荷可以将第一电容C1上的电荷中和掉，使第一电容C1积分后两端的电压值升高到第一负阈值电压U-以上。其中，断开S1、S3、S4以及闭合S2、S5的动作可同时进行。其中，达到第一预设时间长度Tb后，则一直保持第二开关S2、第五开关S5为闭合状态且保持第一开关S1、第三开关S3、第四开关S4为断开状态，直到再次超过阈值（即第一电容C1两端电压低于第一负阈值电压U-），再重复步骤（A1），重复上述过程。

t3时刻，中和过程结束。从t3开始，由于输出电流Ia仍然保持正电流值Ia1，因此积分电路10继续对第一电容C1进行积分，重复上述过程。第二电容C2上存储的一定电荷Q_C2=Ib×Tb。第一次用第二电容C2的电荷中和第一电容C1的电荷时，放掉的电荷

。当n趋向无穷大的时候，第n次放掉的电荷为：

。因此，由Ia×Ta=Ib×Tb，可以得到：fa=1/Ta=Ia/(Ib×Tb)。因此，输出频率fa与加速度计输出电流Ia成正比。

2）加速度计输出电流为负电流

t4时刻，假定输出电流Ia从正电流值Ia1变为负电流值Ia2，因此从t4时刻开始积分电路10继续对第一电容C1进行积分。

t5时刻，第一电容C1两端电压高于第一正阈值电压U+，此时执行步骤（B1），控制器5产生一个第二脉冲P2，且在第一预设时间长度Tb内，令第一开关S1、第四开关S4为闭合状态，且令第二开关S2、第三开关S3、第五开关S5为断开状态，即令所述第二电容C2一端与所述恒流源3输出端电连接，令所述第二电容C2另一端接地。即恒流源3对第二电容C2的充电时间长度为Tb。t5时刻到t6时刻的时间间隔为Tb。闭合第一开关S1和第四开关S4不会影响第一电容C1的充电，若加速度保持之前的输出电流，则第一电容C1仍会充电，其积分电压会在短暂的时间内上升一点。可以在A/D转换电路的输入接口设置保护电路，避免第一电容C1两端的电压超过A/D转换电路的输入接口门限值。

t6时刻，即达到第一预设时间长度Tb时，此时恒流源3给第二电容C2充电完成，开始执行步骤（B2），令第三开关S3、第四开关S4为闭合状态，且令第一开关S1、第二开关S2、第五开关S5为断开状态，即令第二电容C2一端与所述第一运算放大器1的反相输入端电连接，且令第二电容C2另一端接地。从t2时刻开始，第二电容C2开始对第一电容C1放电，即第二电容C2上储存的电荷中和第一电容C1上的电荷。第二电容C2的一端与第一运算放大器N1的反相输入端以及第一电容C1的一端相接，另一端接地，因此第二电容C2上的电荷可以将第一电容C1上的电荷中和掉，使第一电容C1积分后两端的电压值下降到第一正阈值电压U+以下。其中，断开S1、S2、S5以及闭合S3、S4的动作可同时进行。其中，达到第一预设时间长度Tb后，则一直保持第三开关S3、第四开关S4为闭合状态且保持第一开关S1、第二开关S2、第五开关S5为断开状态，直到再次超过阈值（即第一电容C1两端电压高于第一正阈值电压U+），再重复步骤（B1），重复上述过程。

t7时刻，中和过程结束。从t7开始，由于输出电流Ia仍然保持负电流值Ia2，因此积分电路10继续对第一电容C1进行积分，重复上述过程。

定义Ca、Cb分别为第一电容C1、第二电容C2的容值。

第一电容C1上存储电荷为Q_C1=Ia×Ta=Ca×Ua，由于A/D转换电路4的输入电压范围有限值，因此，Ua的电压值存在上限和下限，而对于加速度传感器，也可确定其输出电流Ia的最大值（加速度传感器产品手册中）。因此，可以相应确定Ta、Ca的取值。

第二电容C2上存储电荷为Q_C2=Ib×Tb=Cb×Ub。Q_C2应不小于Q_C1，且根据图3的时序可以看出Tb<Ta，因此恒流源3输出的恒定电流Ib应大于加速度传感器输出电流Ia绝对值的最大值。第一脉冲、第二脉冲的形式、如何产生，均可参考现有技术中双恒流源的I/F转换电路进行设置。控制器5可采用单片机、DSP或FPGA。

本申请的参考文献为：

参考文献1：孟俊芳在1998年第3期《航空兵器》发表的期刊文章“弹载惯导系统中的加速度计I/F变换电路”。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (9)

1.一种加速度传感器输出电流转换电路，包括第一运算放大器（1）、第一电容C1、恒流源（3）、A/D转换电路（4）、控制器（5）；

所述第一电容C1一端、第一运算放大器（1）的反相输入端、加速度传感器输出端相互电连接，所述第一电容C1另一端、第一运算放大器（1）的输出端、A/D转换电路（4）的输入端相互电连接，所述A/D转换电路（4）的输出端与控制器（5）的输入端电连接，所述第一运算放大器（1）的同相输入端接地；

其特征在于，所述加速度传感器输出电流转换电路中恒流源的个数为1个，所述加速度传感器输出电流转换电路还包括第二运算放大器（2）、第二电容C2，所述第二运算放大器（2）的反相输入端与输出端相互电连接，所述加速度传感器输出电流转换电路还包括：

第一开关部（100），用于选择将所述第一运算放大器（1）的反相输入端、所述第二运算放大器（2）的反相输入端、所述恒流源（3）输出端中的一个与所述第二电容C2一端电连接；

第二开关部（200），用于选择将所述第二电容C2另一端接地或将所述第二电容C2另一端与所述第一运算放大器（1）的反相输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的加速度传感器输出电流转换电路，其特征在于，所述第一开关部（100）包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3，所述第二开关部（200）包括第四开关S4、第五开关S5；

所述第一开关S1一端、第二开关S2一端、第三开关S3一端、第二电容C2一端相互电连接；

所述第四开关S4一端、第五开关S5一端、第二电容C2另一端相互电连接；

所述第一开关S1另一端、第二开关S2另一端分别与所述恒流源（3）输出端、所述第二运算放大器（2）的反相输入端对应电连接；

所述第三开关S3另一端、所述第五开关S5另一端均与第一运算放大器（1）的反相输入端电连接；

所述第四开关S4另一端接地；

所述第一运算放大器（1）、第二运算放大器（2）的同相输入端均接地；

所述第一开关S1的控制端、第二开关S2的控制端、第三开关S3的控制端、第四开关S4的控制端、第五开关S5的控制端分别与控制器（5）电连接。

3.根据权利要求1所述的加速度传感器输出电流转换电路，其特征在于，所述第二电容C2的容值大于第一电容C1的容值。

4.根据权利要求1所述的加速度传感器输出电流转换电路，其特征在于，所述控制器（5）用于：

初始状态下，向第一开关部（100）发出第一控制信号，且向第二开关部（200）发出第二控制信号，令第一开关部（100）、第二开关部（200）均为断开状态；

若判断A/D转换电路（4）的输出值小于第一负阈值电压，则执行如下步骤（A1）-（A2）；

（A1）向第一开关部（100）发出第三控制信号，使得所述第一开关部（100）将所述第二电容C2一端与所述恒流源（3）输出端电连接，且向第二开关部（200）发出第四控制信号，使得所述第二开关部（200）将所述第二电容C2另一端接地，保持该步骤中第一开关部（100）、第二开关部（200）的状态，直到达到第一预设时间长度Tb；

（A2）达到第一预设时间长度Tb时，向第一开关部（100）发出第五控制信号，使得所述第一开关部（100）将第二电容C2一端与所述第二运算放大器（2）的反相输入端电连接，且向第二开关部（200）发出第六控制信号，使得所述第二开关部（200）将第二电容C2另一端与所述第一运算放大器（1）的反相输入端电连接；

若判断A/D转换电路（4）的输出值大于第一正阈值电压，则执行如下步骤（B1）-（B2）；

（B1）向第一开关部（100）发出第三控制信号，使得所述第一开关部（100）将所述第二电容C2一端与所述恒流源（3）输出端电连接，且向第二开关部（200）发出第四控制信号，使得所述第二开关部（200）将所述第二电容C2另一端接地，保持该步骤中第一开关部（100）、第二开关部（200）的状态，直到达到第一预设时间长度Tb；

（B2）达到第一预设时间长度Tb时，向第一开关部（100）发出第七控制信号，使得所述第一开关部（100）将第二电容C2一端与所述第一运算放大器（1）的反相输入端电连接，且向第二开关部（200）发出第八控制信号，使得所述第二开关部（200）将第二电容C2另一端接地。

5.根据权利要求4所述的加速度传感器输出电流转换电路，其特征在于，所述控制器（5）还用于：

根据第一时间长度内连续出现的第一脉冲的个数计算第一时间长度内第一脉冲的频率值f1，所述第一脉冲为判断A/D转换电路（4）的输出值小于第一负阈值电压时产生的脉冲，计算第一时间长度内加速度计的输出电流值为Ia1=f1×Ib×Tb，根据加速度计输入加速度与输出电流值之间的关系、第一时间长度内加速度计的输出电流值Ia1计算第一时间长度内加速度计测量的加速度值，其中Ib为恒流源的输出电流值；

根据第二时间长度内连续出现的第二脉冲的个数计算第二时间长度内第二脉冲的频率值f2，所述第二脉冲为判断A/D转换电路（4）的输出值大于第一正阈值电压时产生的脉冲，计算第二时间长度内加速度计的输出电流值为Ia2=-f2×Ib×Tb，根据加速度计输入加速度与输出电流值之间的关系、第二时间长度内加速度计的输出电流值Ia2计算第二时间长度内加速度计测量的加速度值。

6.一种惯性导航装置，其特征在于，包括加速度传感器、如权利要求1-5中任一项所述的加速度传感器输出电流转换电路，所述加速度传感器输出端与所述加速度传感器输出电流转换电路电连接。

7.一种利用权利要求1-5中任一项所述的加速度传感器输出电流转换电路的控制方法，其特征在于，包括：

初始状态下，令第一开关部（100）、第二开关部（200）均为断开状态；

若判断A/D转换电路（4）的输出值小于第一负阈值电压，则执行如下步骤（A1）-（A2）；

（A1）所述第一开关部（100）将所述第二电容C2一端与所述恒流源（3）输出端电连接，且所述第二开关部（200）将所述第二电容C2另一端接地，直到达到第一预设时间长度Tb；

（A2）达到第一预设时间长度Tb时，所述第一开关部（100）将第二电容C2一端与所述第二运算放大器（2）的反相输入端电连接，且所述第二开关部（200）将第二电容C2另一端与所述第一运算放大器（1）的反相输入端电连接；

若判断A/D转换电路（4）的输出值大于第一正阈值电压，则执行如下步骤（B1）-（B2）；

（B1）所述第一开关部（100）将所述第二电容C2一端与所述恒流源（3）输出端电连接，且所述第二开关部（200）将所述第二电容C2另一端接地，直到达到第一预设时间长度Tb；

（B2）达到第一预设时间长度Tb时，所述第一开关部（100）将第二电容C2一端与所述第一运算放大器（1）的反相输入端电连接，且所述第二开关部（200）将第二电容C2另一端接地。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，还包括：

根据第一时间长度内连续出现的第一脉冲的个数计算第一时间长度内第一脉冲的频率值f1，所述第一脉冲为判断A/D转换电路（4）的输出值小于第一负阈值电压时产生的脉冲，计算第一时间长度内加速度计的输出电流值为Ia1=f1×Ib×Tb，根据加速度计输入加速度与输出电流值之间的关系、第一时间长度内加速度计的输出电流值Ia1计算第一时间长度内加速度计测量的加速度值，其中Ib为恒流源的输出电流值；

根据第二时间长度内连续出现的第二脉冲的个数计算第二时间长度内第二脉冲的频率值f2，所述第二脉冲为判断A/D转换电路（4）的输出值大于第一正阈值电压时产生的脉冲，计算第二时间长度内加速度计的输出电流值为Ia2=-f2×Ib×Tb，根据加速度计输入加速度与输出电流值之间的关系、第二时间长度内加速度计的输出电流值Ia2计算第二时间长度内加速度计测量的加速度值。

9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有程序；该程序用于执行权利要求7或8所述的控制方法。

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