【CN109510625A】一种石英挠性加速度计的高精度AD采样及转换电路【专利】
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2 .根据权利要求1所述的石英挠性加速度计的高精度AD采样及转换电路，其特征在于： 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。
3 .根据权利要求1所述的石英挠性加速度计的高精度AD采样及转换电路，其特征在于： 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。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( wk.baidu.com2 )发明专利申请
(21)申请号 201910000494 .6
(22)申请日 2019 .01 .02
(71)申请人 中国船舶重工集团公司第七0七研 究所
地址 300131 天津市红桥区丁字沽一号路 268号
(72)发明人 金翔 来琦 肖永刚 李素芬
权利要求书1页 说明书3页 附图2页
CN 109510625 A
CN 109510625 A
权 利 要 求 书
1/1 页
1 .一种石英挠性加速度计的高精度AD采样及转换电路，其特征在于：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。
(74)专利代理机构 天津盛理知识产权代理有限 公司 12209
代理人 王来佳
(51)Int .Cl . H03M 1/12(2006 .01) G01P 15/08(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109510625 A (43)申请公布日 2019.03.22
( 54 )发明 名称 一种石英挠性加速度计的高精度AD采样及
发明内容 [0005] 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。 [0006] 本发明的目的是通过如下技术方案实现的： [0007] 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。 [0008] 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。 [0009] 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。 [0010] 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
4 .根据权利要求1所述的石英挠性加速度计的高精度AD采样及转换电路，其特征在于： 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。
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CN 109510625 A
说 明 书
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一种石英挠性加速度计的高精度AD采样及转换电路
转换电路 ( 57 )摘要
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 [0001] 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 [0002] 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。 [0003] 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。 [0004] 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。
3 .根据权利要求1所述的石英挠性加速度计的高精度AD采样及转换电路，其特征在于： 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。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( wk.baidu.com2 )发明专利申请
(21)申请号 201910000494 .6
(22)申请日 2019 .01 .02
(71)申请人 中国船舶重工集团公司第七0七研 究所
地址 300131 天津市红桥区丁字沽一号路 268号
(72)发明人 金翔 来琦 肖永刚 李素芬
权利要求书1页 说明书3页 附图2页
CN 109510625 A
CN 109510625 A
权 利 要 求 书
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1 .一种石英挠性加速度计的高精度AD采样及转换电路，其特征在于：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。
(74)专利代理机构 天津盛理知识产权代理有限 公司 12209
代理人 王来佳
(51)Int .Cl . H03M 1/12(2006 .01) G01P 15/08(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109510625 A (43)申请公布日 2019.03.22
( 54 )发明 名称 一种石英挠性加速度计的高精度AD采样及
发明内容 [0005] 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。 [0006] 本发明的目的是通过如下技术方案实现的： [0007] 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。 [0008] 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。 [0009] 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。 [0010] 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
4 .根据权利要求1所述的石英挠性加速度计的高精度AD采样及转换电路，其特征在于： 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。
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CN 109510625 A
说 明 书
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一种石英挠性加速度计的高精度AD采样及转换电路
转换电路 ( 57 )摘要
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 [0001] 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 [0002] 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。 [0003] 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。 [0004] 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。