[发明专利]一种石英挠性加速度计的高精度AD采样及转换电路

说明书

本发明涉及一种石英挠性加速度计的高精度AD采样及转换电路，是采用FPGA扩展A/D采样芯片的结构，FPGA实现A/D采样的逻辑控制功能；包括采样电阻、信号调理电路、稳压源电路、A/D采样芯片ADS1281、FPGA，加速度计的电流信号由采样电阻转换为电压，经过信号调理电路进入A/D采样芯片ADS1281，该A/D采样芯片ADS1281的参考电压由高精度稳压源MAX6350来提供；加表输出的电流信号经过采样、信号调理以及滤波后输入到A/D采样芯片ADS1281，在FPGA的控制下，进行数据转换并把转换结果传送到FPGA，再由FPGA通过串口传送到系统解算板解算。

技术领域

本发明属于船舶导航系统领域，涉及导航系统惯性元件信号采集，尤其是一种石英挠性加速度计的高精度AD采样及转换电路。

背景技术

目前，加速度计正朝着数字式、高精度、高输出速率的方向发展。作为惯导系统的心脏，加速度计精度性能的优劣直接影响到捷联惯导系统的精度。石英挠性加速度计虽然能提供较高的测量精度，但它采用模拟控制方式输出电流信号，而在现代惯导系统中，导航计算机都采用高性能的数字计算机，要求惯性器件的数据必须是数字格式。因此，随着模拟式石英挠性加速度计精度的提高，能不失真地还原加速度计表头精度的高精度的数字读出电路的设计尤为重要。一种优异的数字电路能及时、有效地提供导航信息，而且从系统的角度出发，也可以降低一些对传感器自身性能的要求。

为适应更为严苛的高精度技术指标要求，系统设计要求达到——实时：解算周期10ms；高分辨率：达到1×10-5g；宽动态范围：±12g的量程。而已有的传统电路不能满足此指标要求，有必要开发一种新的电路采集系统。

通过公开专利文献的检索，没有发现与本发明申请相关的公开专利文献的记载。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种石英挠性加速度计的高精度AD采样及转换电路，该电路选用TI公司△-Σ结构的高精度模数转换器ADS1281和Xilinx公司的Spartan-6的FPGA产品XC6SLX25，完成满足精度指标要求的加速度计输出电流的检测。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种石英挠性加速度计的高精度AD采样及转换电路，是采用FPGA扩展A/D采样芯片的结构，FPGA实现A/D采样的逻辑控制功能；包括采样电阻、信号调理电路、稳压源电路、A/D采样芯片ADS1281、FPGA，加速度计的电流信号由采样电阻转换为电压，经过信号调理电路进入A/D采样芯片ADS1281，该A/D采样芯片ADS1281的参考电压由高精度稳压源MAX6350来提供；加表输出的电流信号经过采样、信号调理以及滤波后输入到A/D采样芯片ADS1281，在FPGA的控制下，进行数据转换并把转换结果传送到FPGA，再由FPGA通过串口传送到系统解算板解算。

而且，所述高精度稳压源的电路由MAX6350、电容C97、C98及R69所构成。MAX6350的电压精度达到0.02％，温度漂移典型值能达到0.5ppm/℃，C97、C98起稳压滤波作用，R69是为了满足ADS1281电压基准端要求输入要有有效阻抗的要求。

而且，所述信号调理电路包括两个运算放大器ADA4528-2及由C134、C135及C136构成的低通滤波器，用运算放大器ADA4528-2对加速度计信号进行调理，电压跟随后设置一个低通滤波器，该低通滤波器用于滤除高频信号对加速度计输出信号的干扰。

而且，所述A/D采样芯片ADS1281的转换电路是一片A/D采样芯片采集一路加速度计信号，由FPGA控制三路A/D芯片实现同步。

本发明的优点和积极效果是：