CN207853877U - 一种宽温范围高精度三轴压频转换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种宽温范围高精度三轴压频转换器，该装置包括：三轴通道切换电路、模拟小信号调理电路、SAR高速AD转换电路、高精度参考电压电路、电源电路、FPGA数据处理单元；所述三轴通道切换电路、模拟小信号调理电路和SAR高速AD转换电路依次相连；所述高精度参考电压电路与SAR高速AD转换电路相连，为高速AD转换电路提供所需的参考电压；所述FPGA数据处理单元分别和三轴通道切换电路与SAR高速AD转换电路相连；所述FPGA数据处理单元用于为三轴通道切换电路提供控制信号，控制三轴重力电压信号和参考地信号切换共4路信号分时切换。本实用新型压频转换装置相对于传统的加速度计后端转换器具有体积小、功耗低、宽温度范围指标稳定的优势。
Description
技术领域
本实用新型属于电子电路技术领域，特别是一种宽温范围高精度三轴压频转换器。
背景技术
惯性导航组件广泛应用于航空、水下以及陆上军用或民用载体，而其接口电路往往采用I/F(电流频率)转换器或者V/F(电压频率)转换器。一个宽温范围内性能指标优良的转换器可以将惯导输出的姿态信号完整真实的还原成精确的频率信号供后端处理器接收并进行处理。本实用新型的建设将满足宽温范围内转换器的各个性能指标，采用小封装模块的形式集成了3轴姿态通道转换电路，节省系统内的空间以及重量，并大大提高了电路的可靠性以及电磁兼容性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种宽温范围高精度三轴压频转换器。
本实用新型解决上述问题的技术方案为：一种宽温范围高精度三轴压频转换器，包括：
三轴通道切换电路、模拟小信号调理电路、SAR高速AD转换电路、高精度参考电压电路、电源电路、FPGA数据处理单元；
所述三轴通道切换电路、模拟小信号调理电路和SAR高速AD转换电路依次相连；
所述高精度参考电压电路与SAR高速AD转换电路相连，为高速AD转换电路提供所需的参考电压；
所述FPGA数据处理单元分别和三轴通道切换电路与SAR高速AD转换电路相连，所述电源电路为压频转换器整体电路提供电源；
所述三轴通道切换电路用于接收三轴重力加速度计的电压模拟信号和提供参考地信号；
所述FPGA数据处理单元用于为三轴通道切换电路提供控制信号，控制三轴重力电压信号和参考地信号切换共4路信号分时切换；
按上述方案，所述模拟小信号调理电路用于处理前端三轴通道切换电路分时切换的重力电压，所述处理包括滤波和差分处理。
按上述方案，所述FPGA数据处理单元连接用于提供输出频率的参考时钟，所述输出频率的参考时钟为高精度温度补偿的基准时钟。
按上述方案，所述FPGA数据处理单元还连接用于输出频率的频率输出驱动器。
按上述方案，所述FPGA数据处理单元内包括直接数字式频率合成器电路。
按上述方案，所述电源电路为压频转换器提供模拟正负电压供电和数字供电的各种电平。
该装置工作的原理是：以单轴说明工作原理。惯导输出的电流信号经过I/V电阻，转换后的电压信号输入至V/F转换电路。为了保证电压信号不失真，V/F转换电路前端输入阻抗极大(20TΩ)，保证极小的输入偏置电流(小于0.1nA)。FPGA数据处理单元控制三轴重力加速度计的模拟信号与参考地共4路信号分时切换，将信号统一交由后端转换电路处理。电压信号经过SAR高速AD转换电路，进行数字化交由FPGA数据处理单元处理，最后DDS(直接数字频率合成电路)办法输出频率；当惯导输出正向电流时，对应轴正频率通道输出频率；当惯导输出负向电流时，对应轴负频率通道输出频率。输出频率的参考时钟为高精度温度补偿的基准时钟以保证频率输出的线性关系与稳定性和低温漂。
本实用新型装置带来的有益效果是：
1.本实用新型压频转换装置相对于传统的加速度计后端转换器具有体积小、功耗低、宽温度范围指标稳定的优势。
2.本实用新型压频转换装置非线性度误差在-45℃～+85℃全温度范围内满足小于100ppm的指标。
3.本实用新型压频转换装置零偏小于0.2HZ，小信号误差小于0.2HZ。
4.本实用新型压频转换装置能动态补偿温度和噪声的影响。
5.本实用新型压频转换装置的指标不依靠传统转换器的被动元件的特性，传统转换器的被动元件的不一致性使产品的调试成本昂贵；传统转换器的被动元件的温漂问题使产品全温度范围内指标偏差。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例的装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，一种宽温范围高精度三轴压频转换器，包括：
三轴通道切换电路、模拟小信号调理电路、SAR高速AD转换电路、高精度参考电压电路、电源电路、FPGA数据处理单元；
三轴通道切换电路、模拟小信号调理电路和SAR高速AD转换电路依次相连；
高精度参考电压电路与SAR高速AD转换电路相连，为高速AD转换电路提供所需的参考电压；
FPGA数据处理单元分别和三轴通道切换电路与SAR高速AD转换电路相连，所述电源电路为压频转换器整体电路提供电源；
三轴通道切换电路用于接收三轴重力加速度计的电压模拟信号和参考地信号；
FPGA数据处理单元用于为三轴通道切换电路提供控制信号，控制三轴重力电压信号和参考地信号切换共4路信号分时切换；三轴通道切换电路将三轴重力电压信号与参考地共四路信号分时切换至模拟小信号调理电路，模拟小信号调理电路处理前端三轴通道切换电路分时切换的重力电压，将之滤波后进行差分处理。
电压信号经过SAR高速AD转换电路，进行数字化交由FPGA数据处理单元处理，最后采用DDS(直接数字频率合成电路)输出频率；当惯导输出正向电流时，对应轴正频率通道输出频率；当惯导输出负向电流时，对应轴负频率通道输出频率。输出频率的参考时钟为高精度温度补偿的基准时钟以保证频率输出的线性关系与稳定性和低温漂。电源电路为压频转换器提供模拟正负电压供电和数字供电的各种电平。
Claims (6)
1.一种宽温范围高精度三轴压频转换器，其特征在于，包括：
三轴通道切换电路、模拟小信号调理电路、SAR高速AD转换电路、高精度参考电压电路、电源电路、FPGA数据处理单元；
所述三轴通道切换电路、模拟小信号调理电路和SAR高速AD转换电路依次相连；
所述高精度参考电压电路与SAR高速AD转换电路相连，为高速AD转换电路提供所需的参考电压；
所述FPGA数据处理单元分别和三轴通道切换电路与SAR高速AD转换电路相连，所述电源电路为压频转换器整体电路提供电源；
所述三轴通道切换电路用于接收三轴重力加速度计的电压模拟信号和提供参考地信号；
所述FPGA数据处理单元用于为三轴通道切换电路提供控制信号，控制三轴重力电压信号和参考地信号切换共4路信号分时切换。
2.根据权利要求1所述的宽温范围高精度三轴压频转换器，其特征在于，所述模拟小信号调理电路用于处理前端三轴通道切换电路分时切换的重力电压，所述处理包括滤波和差分处理。
3.根据权利要求1所述的宽温范围高精度三轴压频转换器，其特征在于，所述FPGA数据处理单元连接用于提供输出频率的参考时钟，所述输出频率的参考时钟为高精度温度补偿的基准时钟。
4.根据权利要求1所述的宽温范围高精度三轴压频转换器，其特征在于，所述FPGA数据处理单元还连接用于输出频率的频率输出驱动器。
5.根据权利要求1所述的宽温范围高精度三轴压频转换器，其特征在于，所述FPGA数据处理单元内包括直接数字式频率合成器电路。
6.根据权利要求1所述的宽温范围高精度三轴压频转换器，其特征在于，所述电源电路为压频转换器提供模拟正负电压供电和数字供电的各种电平。
Priority Applications (1)
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| CN201721917519.1U CN207853877U (zh) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | 一种宽温范围高精度三轴压频转换器 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN207853877U true CN207853877U (zh) | 2018-09-11 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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2017
- 2017-12-29 CN CN201721917519.1U patent/CN207853877U/zh active Active
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