非陀螺尋北儀信號處理電路的設計與實現(xiàn)

2．2 電路的實現(xiàn)
2．2．1 高精度I／V變換
所選用的石英撓性加速度計的輸出為電流信號，其標度因數(shù)為1．3 mA／g。因此需利用I／V轉(zhuǎn)換電路將被測的微弱電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。I／V轉(zhuǎn)換電路輸出信號包含直流和交流兩個部分，而只有交流信號是有用，還需進一步利用交流放大器進行電壓放大，以隔離掉直流成分(即加速度計的零偏及重力加速度)，放大交流信號。
2．2．2 帶通濾波器的設計
轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速為900 r／min，則加速度計實際輸出的有用信號的頻率為15 Hz。采樣數(shù)據(jù)中除了有用信號外，還包含低于15 Hz的低頻成分、整數(shù)倍頻信號以及非整數(shù)倍頻信號等較大的噪聲，其次信號經(jīng)過導電滑環(huán)、傳輸電纜以及運算處理電路，也會產(chǎn)生噪聲信號。為了提高線路的信噪比，設計了高Q值的帶通濾波器進行濾波。
普通有源濾波器參數(shù)調(diào)整困難、穩(wěn)定性較差，較難實現(xiàn)窄帶寬的設計，不易獲得高的Q值。這里采用MAX260集成有源濾波器來設計帶通濾波器。
MAX260是CMOS雙二階通用開關有源濾波器，不需外部元件就可構成各種帶通、低通、高通、陷波和全通配置。可在程序控制下設置中心頻率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鐘輸入和獨立的f0和Q控制。按圖3的方式連接，可以構成四階有源濾波器。濾波器設計可通過計算機結(jié)合Maxim提供的設計軟件實現(xiàn)對芯片的功能以及各項參數(shù)的設置。

2．2．3 A／D轉(zhuǎn)換及正交化電路的設計
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首先經(jīng)過A／D變換，實現(xiàn)數(shù)字采樣，其數(shù)據(jù)流分兩路通過數(shù)字乘法器分別與本地數(shù)字振蕩器(NCO)產(chǎn)生的cos分量和sin分量相乘，實現(xiàn)輸入信號的正交變換。
圖5所示是一種運用于矢量信號分析儀的數(shù)字解調(diào)電路，其構成包括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時鐘電路和2片F(xiàn)PGA控制和芯片初始化電路。