光纖陀螺中AD轉換器研究背景目的意義及現(xiàn)狀

1、光纖陀螺中ad轉換器研究背景目的意義及現(xiàn)狀1研究背景12 研究意義與研究目的13 國內外研究現(xiàn)狀21研究背景光纖陀螺是當今世界上最新型的陀螺，是陀螺家族的后起之秀，是各種慣性導航和制導的一種最有發(fā)展前途的傳感器，現(xiàn)在光纖陀螺技術正在高速發(fā)展，因而引起人們廣泛注意。光纖陀螺的基本功能是敏感角位移和角速度，在航空、航海、航天、兵器以及其他一些領域中，有著十分廣泛的應用。在航空上，陀螺儀用來測量飛機的姿態(tài)角和角速度，成為飛行駕駛的重要儀表。在航海上，陀螺儀已經成為航行的重要導航儀器，同時也可以為艦船上的火炮控制、魚雷、導彈、聲納、雷達及自動舵等裝置提供基準。在航天上，陀螺儀則是人造衛(wèi)星、宇宙飛船等航

2、天飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)的重要組成部件。在近、中程戰(zhàn)術導彈的控制系統(tǒng)中，廣泛用于測量導彈的俯仰角、橫滾角及偏航角。在民用方面，陀螺儀還可為地面設施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆井提供精確的方位基準。同時陀螺儀還是飛機、艦船、導彈、航天飛行器等運載體的慣性導航系統(tǒng)中的極其重要的傳感器。光纖陀螺作為繼光陀螺儀之后出現(xiàn)的新一代陀螺，自誕生之日起以其無可比擬的優(yōu)點，已經逐漸成為慣性導航系統(tǒng)中不可缺少的組成部分，各國的研制工作已經取得了重大的進展。以陀螺儀和加速度計為敏感器的慣導系統(tǒng)，是光纖陀螺儀的經典應用。光纖陀螺儀的研制對慣性導航和控制領域十分重要，隨著計算機、微電子和光纖技術的發(fā)展和應用，它將取代傳統(tǒng)的

3、機械陀螺和平臺慣導系統(tǒng)。2 研究意義與研究目的應用光纖陀螺，必然要對其采集到的模擬數據進行a/d轉換，得到我們分析處理所需的數字量。而光纖陀螺輸出信號的測量范圍，決定了其輸出模擬電壓的范圍較寬。因此，為兼顧其數據轉換精度與測量范圍，在a/d器件轉化設計中，需要根據輸入電壓值來調節(jié)其增益，實現(xiàn)在小信號時能夠保證16位的轉換精度,同時又能夠滿足+12v-12v的輸入范圍。根據應用背景的要求，系統(tǒng)設計以高集成度的芯片為核心，采用vhdl語言進行時序控制、增益設置變換，使系統(tǒng)靈活性強，具有通用能力好，易于開發(fā)和擴展等優(yōu)點。3 國內外研究現(xiàn)狀用vhdl或者verilog hdl語言對cpld或fpga編

4、程來實現(xiàn)對a/d器件的控制已經很常用，由于其更易實現(xiàn)，在某些領域甚至用這種方法取代了傳統(tǒng)的單片機控制adc的方法。圖1是由內蒙古工業(yè)大學的戶國強等人基于fpga的a/d換采樣控制模塊的設計的控制原理圖。圖1基于fpga的a/d轉換采樣控制原理圖該設計采用fpga芯片ep1c6t144c8來對adc0809進行采樣控制,并對數據進行處理,可將數據用led顯示出來。如圖1所示，芯片ep1c6t144c8在對adc0809控制時產生start轉換啟動信號，ale地址鎖存允許信號(高電平有效)，在工作過程中，fpga不斷讀入轉換結束信號eoc判斷ad0809轉換是否結束。當eoc發(fā)出一個正脈沖時，表示

5、a/d轉換結束，此時開啟輸出允許oe，打開adc0809的三態(tài)緩沖鎖存器將轉換好的8位二進制數輸入fpga芯片中。通過查找表的方法將8位二進制數轉換成12位bcd碼。另一個例子是胡遠望與廖冬初基于vhdl用fpga來控制串行a/d的電路設計技術。用fpga設計的采樣控制器adpt與a/d轉換器adc08138的接口電路如圖2所示，其中/cs為adc08138的片選信號，轉換開始時為低電平。圖2 基于vhdl的高速串行a/d轉換器控制設計器件接口圖每個時鐘上升沿數據從di輸入到其內部的mux地址轉換寄存器。出現(xiàn)在線上的第一個邏輯“1”為啟動位“start”。啟動位后的第2位到第4位分別為sgl/

6、diff、odd/sign、select bit1、select bit0，由它們來決定adc08138的工作方式。其中sgl/diff與com決定是按單端、差分還是準差分方式進行工作。當sars為高電平時，表示正處于轉換狀態(tài)，這時di線無效，內部自動加入1/2個時鐘后開始采樣，每個時鐘下降沿數據送至數據輸出端。經過8個時鐘周期，轉換結束，sars為低電平。/se為移位方式控制端，高電平時，移出的數據即轉換的結果，先是高位字節(jié)(msb)；低電平時，先移出低字節(jié)(lsb)。近來在國外，fpga也越來越多應用在電力電子數字控制系統(tǒng)中，這當然也包括控制adc。一個典型的數字電力電子系統(tǒng)如圖3所示。圖3 電力電子數字系統(tǒng)方框圖現(xiàn)在硬件編程語言已不僅限于選擇vhdl或者verilog hdl，還有出現(xiàn)不久的但是功能強大的system c或system verilog等硬件描述語言；而且cpld/fpga的性能也越來越強大，越來越適用