一种基于FPGA的光纤陀螺仪模拟量输出控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于FPGA的光纤陀螺仪模拟量输出控制装置，分别与光纤陀螺仪和负载连接，该装置包括FPGA嵌入式数字处理模块和D/A转换电路，所述的FPGA嵌入式数字处理模块分别与光纤陀螺仪和D/A转换电路连接，所述的D/A转换电路包括D/A转换器、第一差分放大器、第二差分放大器及第一滤波器，所述的D/A转换器的输入端与FPGA嵌入式数字处理模块连接，所述的D/A转换器的输出端分别与第一差分放大器和第二差分放大器连接，所述的第一差分放大器和第二差分放大器分别通过第一滤波器与负载连接。与现有技术相比，本实用新型专利技术具有误差低、精度高、响应速度快、功耗低以及应用灵活等优点。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
—种基于FPGA的光纤陀螺仪模拟量输出控制装置
本技术涉及测量
，尤其是涉及一种基于FPGA的光纤陀螺仪模拟量输出控制装置。
技术介绍
光纤陀螺仪作为一种角速率传感器广泛应用于惯性导航领域，它是用于确定运动体空间运动姿态的主要传感器。现有的光纤陀螺仪的角速率大多以数字信号的形式输出，但对于有特殊要求的用户(例如用于航天领域的惯导测量系统)仅有数字信号输出方式是不足的，为了提高光纤陀螺仪的可靠性，目前已推出了以模拟信号形式输出角速率信息的光纤陀螺仪，如俄罗斯的VG941-3AM型。该类光纤陀螺仪通过电压的形式响应运动物体的角速率，输出电压的符号依赖于绕敏感轴旋转的方向，输出电压与旋转角速率成比例。标度因数定义为输出电压与输入角速率的比值，光纤陀螺仪实现对载体角速率的检测必须以标度因数的准确测试为前提条件，标度因数测试误差极大地影响光纤陀螺仪的输出精度，因此标度因数是评价光纤陀螺仪性能的一项重要参数。当输入角速率较小时，由于信号比较微弱，受到电子串扰误差的影响也会比较严重，这就影响了标度因数的线性度性能。另外，当输入角速率较小时，到达探测器的干涉信号比较微弱，信噪比较小，容易被噪声干扰，导致光纤陀螺仪测量的精度降低。因此，这就迫切需要一种能有效控制光纤陀螺仪模拟量输出的装置，使得光纤陀螺仪在低角速率的情况下也能保持电压输出的高精度。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于FPGA的光纤陀螺仪模拟量输出控制装置，不仅可调节光纤陀螺仪的输出参数，还能确保光纤陀螺仪输出在低角速率时具有较高的精度和响应度。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现:一种基于FPGA的光纤陀螺仪模拟量输出控制装置，分别与光纤陀螺仪和负载连接，该装置包括FPGA嵌入式数字处理模块和D / A转换电路，所述的FPGA嵌入式数字处理模块分别与光纤陀螺仪和D / A转换电路连接，所述的D / A转换电路与负载连接，其特征在于，所述的D / A转换电路包括D / A转换器、第一差分放大器、第二差分放大器及第一滤波器，所述的D / A转换器的输入端与FPGA嵌入式数字处理模块连接，所述的D / A转换器的输出端分别与第一差分放大器和第二差分放大器连接，所述的第一差分放大器和第二差分放大器分别通过第一滤波器与负载连接。所述的D / A转换器为双通道16位D / A转换器，该双通道16位D / A转换器包括第一输出电压端和第二输出电压端。所述的第一差分放大器的输入端与第一输出电压端连接，所述的第一差分放大器设有两个输出端，该输出端分别通过第一滤波器与负载连接；所述的第二差分放大器的输入端与第二输出电压端连接，所述的第二差分放大器设有两个输出端，该输出端分别通过第一滤波器与负载连接。所述的装置还包括DC / DC转换器和供电电源，所述的DC / DC转换器分别与D /A转换器和供电电源连接，所述的D / A转换器、第一差分放大器、第二差分放大器及光纤陀螺仪分别与供电电源连接。所述的FPGA嵌入式数字处理模块包括依次连接的数据采集单元、数据组合单元及数据SPI输出单元，所述的数据采集单元包括第一数据采集单元和第二数据采集单元，所述的第一数据采集单元与光纤陀螺仪X轴连接，所述的第二数据采集单元与光纤陀螺仪Y轴连接，所述的数据SPI输出单元与所述的D / A转换器连接。所述的第一滤波器由并联的电阻和电容组成。所述的DC / DC转换器、D / A转换器、第一差分放大器、第二差分放大器及光纤陀螺仪分别通过第二滤波器与供电电源连接，所述的第二滤波器由两个并联的电容组成。与现有技术相比，本技术具有以下优点:1、本技术由于没有使用串口输出的方式，而是通过仪表运放(差分运放)直接将D / A转换器输出的电压输出，故整个模拟输出应用的精度只取决于D / A转换器的精度和运放，如使用16位的D / A转换器，误差为千分之三的仪表运放(差分运放)，通过验证整个模拟输出模块的精度可以达到3.2mV ；2、本技术用嵌入式FPGA取代单片机完成数字运算的工作，提高数字部分的工作频率，故可以把光纤陀螺的响应时间控制在μ s级别；3、本技术的功耗非常低，正常工作时，工作电流小于0.25mA ；4、本技术采用光纤陀螺探测板相同的供电电压，故不需要额外进行电压转换。5、本实施例涉及光纤陀螺仪在FPGA控制下的模拟输出应用可以为光纤陀螺仪数据输出方面提供比较精确、快速的差分模拟输出数据，通过FPGA软件中ROM表参数的修改精确调整为用户需求的标度因数参数，提高了标度因数参数调节精度的问题，适合在光纤陀螺仪数据需要模拟输出时使用。【附图说明】图1为本技术的结构框图；图2为本技术的电路原理图；图3为本技术FPGA嵌入式数字处理模块内部结构框图。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。如图1所示，一种基于FPGA的光纤陀螺仪模拟量输出控制装置，分别与光纤陀螺仪I和负载O连接，该装置包括FPGA嵌入式数字处理模块I和D / A转换电路2，所述的FPGA嵌入式数字处理模块I分别与光纤陀螺仪I和D / A转换电路2连接，所述的D / A转换电路2与负载O连接，其特征在于，所述的D / A转换电路2包括D / A转换器Ul、第一差分放大器N1、第二差分放大器N2及第一滤波器F1，所述的D / A转换器Ul的输入端与FPGA嵌入式数字处理模块I连接，所述的D / A转换器Ul的输出端分别与第一差分放大器NI和第二差分放大器N2连接，所述的第一差分放大器NI和第二差分放大器N2分别通过第一滤波器Fl与负载O连接。所述的D / A转换器Ul为双通道16位D / A转换器，该双通道16位D / A转换器包括第一输出电压端VoutA和第二输出电压端VoutB。所述的第一差分放大器NI的输入端与第一输出电压端VoutA连接,所述的第一差分放大器NI设有两个输出端，该输出端通过第一滤波器Fl与负载O连接；所述的第二差分放大器N2的输入端与第二输出电压端VoutB连接，所述的第二差分放大器N2设有两个输出端，该输出端通过第一滤波器Fl与负载O连接。所述的第一滤波器Fl由并联的电阻和电容组成。所述的输出控制装置还包括DC / DC转换器U2和供电电源Vi，所述的DC / DC转换器U2分别与D / A转换器Ul和供电电源Vi连接，所述的D / A转换器Ul、第一差分放大器N1、第二差分放大器N2及光纤陀螺仪I分别与供电电源Vi连接。所述的DC / DC转换器U2、D /A转换器U1、第一差分放大器N1、第二差分放大器N2及光纤陀螺仪I分别通过第二滤波器F2与供电电源Vi连接，所述的第二滤波器F2由两个并联的电容组成。本实施例中，所述的FPGA嵌入式数字处理模块I选取FPGA核心处理芯片EP1C12F256I7和FPGA配置芯片EPCS4SI8，所述的D / A转换器Ul选取LTC2602芯片，所述的第一差分放大器NI和第二差分放大器N2均选取LTC1992芯片，所述的DC / DC转换器U2选取LTC6655B芯片。如图2所示，各个硬件电路的连接关系如下:I)所述的供电电源Vi提供+5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的光纤陀螺仪模拟量输出控制装置，分别与光纤陀螺仪和负载连接，该装置包括FPGA嵌入式数字处理模块和D/A转换电路，所述的FPGA嵌入式数字处理模块分别与光纤陀螺仪和D/A转换电路连接，所述的D/A转换电路与负载连接，其特征在于，所述的D/A转换电路包括D/A转换器、第一差分放大器、第二差分放大器及第一滤波器，所述的D/A转换器的输入端与FPGA嵌入式数字处理模块连接，所述的D/A转换器的输出端分别与第一差分放大器和第二差分放大器连接，所述的第一差分放大器和第二差分放大器分别通过第一滤波器与负载连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的光纤陀螺仪模拟量输出控制装置，分别与光纤陀螺仪和负载连接，该装置包括FPGA嵌入式数字处理模块和D/A转换电路，所述的FPGA嵌入式数字处理模块分别与光纤陀螺仪和D/A转换电路连接，所述的D/A转换电路与负载连接，其特征在于，所述的D/A转换电路包括D/A转换器、第一差分放大器、第二差分放大器及第一滤波器，所述的D/A转换器的输入端与FPGA嵌入式数字处理模块连接，所述的D/A转换器的输出端分别与第一差分放大器和第二差分放大器连接，所述的第一差分放大器和第二差分放大器分别通过第一滤波器与负载连接。2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的光纤陀螺仪模拟量输出控制装置，其特征在于，所述的D/A转换器为双通道16位D/A转换器,该双通道16位D/A转换器包括第一输出电压端和第二输出电压端。3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的光纤陀螺仪模拟量输出控制装置，其特征在于，所述的第一差分放大器的输入端与第一输...

【专利技术属性】
技术研发人员：马建江，尹俊俐，鲁浩，丁振华，
申请(专利权)人：上海亨通光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31