在中高精度慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中,石英撓性加速度計輸出電流信號,需要經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換才能進行導(dǎo)航解算。由于受到國內(nèi)高性能A/D轉(zhuǎn)換芯片制造水平的制約,加上發(fā)達國家的禁運,目前,I/F轉(zhuǎn)換電路仍是這一領(lǐng)域的主流應(yīng)用。顧名思義,I/F轉(zhuǎn)換電路就是將電流信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖,因為其工作原理是電流積分和電荷平衡,理論上不丟失加速度計電流信號,同慣性導(dǎo)航解算中速度、位置的積分累加原理相似,I/F轉(zhuǎn)換電路的這一特性對提高導(dǎo)航精度有著非常重要的意義,這也是其在中高精度慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中有著重要工程應(yīng)用地位的原因之一。但是,受制于傳統(tǒng)I/F轉(zhuǎn)換電路的工作方式,量程、線性度、分辨率這三個指標相互制約,基于目前電子元器件的性能不太可能產(chǎn)生質(zhì)的飛躍的情況下,從純硬件方面進一步提高I/F單板性能已經(jīng)變得十分困難,且改進空間逐漸減小。在此種背景下,本論文對傳統(tǒng)I/F轉(zhuǎn)換電路進行了兩方面的改進工作:一是將恒流源的導(dǎo)通反饋方式由三元等寬（或三元變寬）改為三元展寬,使得在不降低線性度的情況下量程提高了60%;二是使用了FPGA+ADC等數(shù)字器件,由ADC采集積分電壓,FPGA根據(jù)得到的數(shù)據(jù)和三元展寬方式中的邏輯標志,運行脈沖數(shù)擴展算法... 

【文章來源】：中國運載火箭技術(shù)研究院北京市

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 I/F轉(zhuǎn)換電路背景簡介
    1.2 本課題的研究目的和意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本課題的研究內(nèi)容和論文的結(jié)構(gòu)安排
2 大量程精密I/F轉(zhuǎn)換電路方案原理
    2.1 傳統(tǒng)I/F轉(zhuǎn)換電路介紹
        2.1.1 I/F轉(zhuǎn)換器基本原理
        2.1.2 傳統(tǒng)I/F電路的固有缺陷
        2.1.3 I/F轉(zhuǎn)換器類型綜述
    2.2 基于FPGA+ADC的精密I/F轉(zhuǎn)換電路方案設(shè)計
        2.2.1 總體方案框圖
        2.2.2 三元展寬式I/F轉(zhuǎn)換電路工作原理
        2.2.3 三元展寬式I/F轉(zhuǎn)換電路參數(shù)計算
3 精密I/F轉(zhuǎn)換電路的硬件設(shè)計
    3.1 器件選型與硬件系統(tǒng)框圖
        3.1.1 關(guān)鍵器件選型
        3.1.2 系統(tǒng)硬件框圖
    3.2 子功能電路設(shè)計分析
        3.2.1 三元展寬相關(guān)部分子功能電路設(shè)計分析
        3.2.2 FPGA脈沖擴展部分子功能電路設(shè)計分析
4 算法設(shè)計與FPGA硬件語言實現(xiàn)
    4.1 關(guān)鍵外圍數(shù)字器件操作方法
        4.1.1 雙AD7366模數(shù)采集
        4.1.2 DS18B20Z溫度測量
    4.2 脈沖數(shù)擴展算法
        4.2.1 積分器輸出波形模式
        4.2.2 脈沖數(shù)擴展實現(xiàn)原理
        4.2.3 脈沖數(shù)擴展方案的證明
        4.2.4 閾值電壓的設(shè)置與擴展脈沖量的計算
    4.3 FPGA實現(xiàn)
        4.3.1 搭建程序框架
        4.3.2 ISE14.7開發(fā)平臺簡介
        4.3.3 編程實現(xiàn)
5 實驗數(shù)據(jù)與誤差分析
    5.1 實驗準備
    5.2 測試數(shù)據(jù)結(jié)果
    5.3 大量程精密I/F轉(zhuǎn)換電路誤差分析
        5.3.1 I/F轉(zhuǎn)換電路主要誤差產(chǎn)生環(huán)節(jié)
        5.3.2 脈沖數(shù)擴展算法的誤差分析
6 總結(jié)與展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：2902443