[发明专利]基于坐标旋转法的双轴谐振式加速度计数字控制电路装置

摘要

本发明公开了一种基于坐标旋转法的双轴谐振式加速度计数字控制电路装置，由双轴解耦硅微谐振式微加速度计(A)、四组闭环控制回路(S1、S2、S3、S4)组成；其中，每组闭环控制回路包括检测接口，A/D转换器，FPGA控制算法，D/A转换器，驱动接口；FPGA控制算法由解调器模块、幅度控制模块、频率控制模块以及输出调理模块组成。本发明双轴谐振式硅微加速度计闭环控制电路具有集成度高，体积小，精度高，功耗低等优点；有效地节约了硬件资源；有效地抑制了回路间的相互干扰，降低两个轴向的耦合，提高了系统的稳定性；便于控制，有利于提高系统的稳定性。

主权项

1.一种基于坐标旋转法的双轴谐振式加速度计数字控制电路装置，其特征在于：由双轴解耦硅微谐振式微加速度计和四组闭环控制电路组成，双轴解耦硅微谐振式微加速度计与每组闭环控制电路均形成闭合回路；每组闭环控制电路均包括顺序相接的检测接口、A/D转换器、FPGA控制算法、D/A转换器和驱动接口；其中，双轴解耦硅微谐振式微加速度计的输出与检测接口相接，双轴解耦硅微谐振式微加速度计的输入与驱动接口相接；FPGA控制算法由解调器模块、幅度控制模块、相位控制模块以及输出调理模块组成；检测接口电路的输出与A/D转换器电路的输入相连，A/D转换器完成模数转换，A/D转换器的转换结果作为FPGA控制算法的输入信号与解调器模块相连，解调器模块使用相敏解调技术实现对FPGA控制算法输入信号的解调，分别得到FPGA控制算法输入信号的幅度信息和相位信息，幅度信息作为幅度控制模块的输入，相位信息作为相位控制模块的输入，幅度控制模块的输出和相位控制模块输出均与输出调理模块的输入相连，相位控制模块输出还与解调器模块的输入相连，输出调理模块的输出与D/A转换器的输入相连；幅度控制模块包括幅度滤波器和幅度PI控制模块；相位控制模块包括相位滤波器、相位PI控制模块和坐标旋转模块；解调得到的幅度信号作为幅度滤波器的输入，幅度滤波器的输出与幅度PI控制模块的输入相连，幅度PI的输出为用于驱动的幅度信号，实现了幅度自增益控制功能；解调得到的相位信号作为相位滤波器的输入，相位滤波器的输出与相位PI控制模块的输入相连，相位PI控制模块的输出作为坐标旋转模块的输入，坐标旋转模块的输出为用于驱动的相位信号，实现了锁相的功能；坐标旋转模块的输出与幅度PI控制模块的输出作为输出调理模块的输入，输出调理模块实现幅度信号与相位信号的相乘，得到需要输出的控制信号。