非陀螺尋北儀信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2．2 電路的實(shí)現(xiàn)
2．2．1 高精度I／V變換
所選用的石英撓性加速度計(jì)的輸出為電流信號(hào)，其標(biāo)度因數(shù)為1．3 mA／g。因此需利用I／V轉(zhuǎn)換電路將被測(cè)的微弱電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。I／V轉(zhuǎn)換電路輸出信號(hào)包含直流和交流兩個(gè)部分，而只有交流信號(hào)是有用，還需進(jìn)一步利用交流放大器進(jìn)行電壓放大，以隔離掉直流成分(即加速度計(jì)的零偏及重力加速度)，放大交流信號(hào)。
2．2．2 帶通濾波器的設(shè)計(jì)
轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速為900 r／min，則加速度計(jì)實(shí)際輸出的有用信號(hào)的頻率為15 Hz。采樣數(shù)據(jù)中除了有用信號(hào)外，還包含低于15 Hz的低頻成分、整數(shù)倍頻信號(hào)以及非整數(shù)倍頻信號(hào)等較大的噪聲，其次信號(hào)經(jīng)過(guò)導(dǎo)電滑環(huán)、傳輸電纜以及運(yùn)算處理電路，也會(huì)產(chǎn)生噪聲信號(hào)。為了提高線路的信噪比，設(shè)計(jì)了高Q值的帶通濾波器進(jìn)行濾波。
普通有源濾波器參數(shù)調(diào)整困難、穩(wěn)定性較差，較難實(shí)現(xiàn)窄帶寬的設(shè)計(jì)，不易獲得高的Q值。這里采用MAX260集成有源濾波器來(lái)設(shè)計(jì)帶通濾波器。
MAX260是CMOS雙二階通用開(kāi)關(guān)有源濾波器，不需外部元件就可構(gòu)成各種帶通、低通、高通、陷波和全通配置?？稍诔绦蚩刂葡略O(shè)置中心頻率f0、品質(zhì)因數(shù)Q和濾波器的工作方式。該芯片采用24引腳DIP或SO封裝，有四種工作方式及各自的時(shí)鐘輸入和獨(dú)立的f0和Q控制。按圖3的方式連接，可以構(gòu)成四階有源濾波器。濾波器設(shè)計(jì)可通過(guò)計(jì)算機(jī)結(jié)合Maxim提供的設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片的功能以及各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置。

2．2．3 A／D轉(zhuǎn)換及正交化電路的設(shè)計(jì)
圖4是數(shù)字正交解調(diào)電路的一種基本模型，輸入的模擬中頻信號(hào)首先經(jīng)過(guò)A／D變換，實(shí)現(xiàn)數(shù)字采樣，其數(shù)據(jù)流分兩路通過(guò)數(shù)字乘法器分別與本地?cái)?shù)字振蕩器(NCO)產(chǎn)生的cos分量和sin分量相乘，實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的正交變換。
圖5所示是一種運(yùn)用于矢量信號(hào)分析儀的數(shù)字解調(diào)電路，其構(gòu)成包括1片12 b輸出的A／D轉(zhuǎn)換芯片ADS809、1片數(shù)字混頻器HSP45116和2片低頻數(shù)字濾波器HSP43220以及DDS時(shí)鐘電路和2片F(xiàn)PGA控制和芯片初始化電路。