飛行器航向姿態(tài)高精度測試電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種飛行器航向姿態(tài)高精度測試電路，主要解決現(xiàn)有測試電路精度差的問題。該測試電路包括：數(shù)字系統(tǒng)控制電路（1）、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（2）、溫度傳感器電路（3）、磁阻傳感器校準電路（4）、信號放大電路（5）、陀螺儀傳感器電路（6）和加速度傳感器電路（7）。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（2）的四個輸入端分別與溫度傳感器電路（3）、信號放大電路（5）、陀螺儀傳感器電路（6）和加速度傳感器電路（7）連接；數(shù)字系統(tǒng)控制電路（1）控制模數(shù)轉(zhuǎn)換電路（2）將各個傳感器電路的輸出信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并控制磁阻傳感器校準電路（4）完成校準工作。本發(fā)明能有效減小強磁場、溫度、噪聲等因素對電路的影響，精確得出飛行器的姿態(tài)與航向。
【專利說明】飛行器航向姿態(tài)高精度測試電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子電路【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及飛行器航向姿態(tài)測試電路，特別是一種飛行器航向姿態(tài)高精度測試電路。
【背景技術(shù)】
[0002]飛行器航向姿態(tài)測試電路用于收集飛行器的俯仰角、航向角等姿態(tài)信息。傳統(tǒng)飛行器航向姿態(tài)測試電路一般主要包括傳感器電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路兩部分。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路使用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將傳感器輸出的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。
[0003]傳統(tǒng)的傳感器電路一般使用垂直陀螺、速率陀螺、航向陀螺儀、加速度計、磁阻傳感器等傳感器測試飛行器的航姿狀態(tài)信息，以供飛行控制計算機實時解算飛行器的姿態(tài)與航向?，F(xiàn)有飛行器航向姿態(tài)測試電路并沒有采集環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，因為傳感器會因為外界環(huán)境溫度的變化，產(chǎn)生漂移導(dǎo)致姿態(tài)發(fā)散，造成輸出信號不精確。另外，磁阻傳感器極易受到外界大磁場的干擾，造成輸出衰變。同時，磁阻傳感器的輸出信號非常小，極易受到外部環(huán)境噪聲的干擾。但是，現(xiàn)有電路并沒有針對上述問題提出解決方案。同時，現(xiàn)有的飛行器航向姿態(tài)測試電路將傳感器輸出的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量時，采用16位的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，數(shù)據(jù)處理結(jié)果只能精確至小數(shù)點后6位，并且采用單端輸入，當(dāng)外界環(huán)境噪聲較大時，輸入信號會受到影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理不準確。因此，目前的測試電路對強磁場、溫度、高頻噪聲等外部環(huán)境因素的抗干擾能力較差，導(dǎo)致測姿誤差較大，無法精確的解算飛行器的姿態(tài)與航向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有的飛行器航向姿態(tài)測試電路不足，提出一種飛行器航向姿態(tài)高精度測試電路，以減小測姿誤差，精確的得出飛行器的姿態(tài)與航向。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的飛行器航向姿態(tài)高精度測試電路，包括數(shù)字系統(tǒng)控制電路1，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2，陀螺儀傳感器電路6和加速度傳感器電路7，該模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2設(shè)有九個輸入端，兩個輸出端，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2的第一輸入端a與陀螺儀傳感器電路6連接，用于將角速度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2的第二輸入端b與加速度傳感器電路7連接，用于將加速度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，其特征在于:
[0006]模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2的第三輸入端c連接有溫度傳感器電路3，用于將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并將數(shù)字量提供給數(shù)字系統(tǒng)控制電路I ;
[0007]數(shù)字系統(tǒng)控制電路I的輸出端連接有磁阻傳感器校準電路4，在電路工作時，對磁阻傳感器進行校準；
[0008]模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2的第四輸入端d連接有信號放大電路5，用于將放大后的磁阻傳感器輸出信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并將數(shù)字量提供給數(shù)字系統(tǒng)控制電路I。
[0009]作為優(yōu)選，本發(fā)明的數(shù)字系統(tǒng)控制電路1，采用但不限于型號為MC56F8014的數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul，其設(shè)有一個輸入端MISO和五個輸出端CLK，MOSI，SS, SET和RESET。
[0010]作為優(yōu)選，本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2，包括24位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2，雙路運算放大器U3，電阻R1、R2，以及電容Cl ；
[0011]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2，其第三輸出端DOUT與數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第一輸入端MISO相連；模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的第七輸入端CS與數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第一輸出端SS相連，第八輸入端SCLK與數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第二輸出端CLK相連，第九輸入端DIN與數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第三輸出端MOSI相連；
[0012]所述雙路運算放大器U3，設(shè)有四個輸入端和2個輸出端，其第二輸入端e與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的第一輸出端MUX0UTP相接，第四輸入端h與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的第一輸出端MUX0UTP相接；第一輸入端f與第一輸出端g相接，第三輸入端i與第二輸出端j相接，構(gòu)成2路電壓跟隨電路，提高輸出阻抗；其第一輸出端g通過電阻Rl與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的第五輸入端ADCINN相連，第二輸出端j通過電阻R2與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片Ul的第六輸入端ADCINP相連；
[0013]所述電容Cl，跨接在模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的第五輸入端ADCINN與第六輸入端ADCINP之間，用于隔離模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣電流。
[0014]作為優(yōu)選，本發(fā)明的溫度數(shù)據(jù)采集電路3，由溫度傳感器U4和電容C2組成，該溫度傳感器U4，其正端與電源VCC相連，負端接地，輸出端TEMP與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的第三輸入端c相連；該電容C2跨接在溫度傳感器U4的正端與負端之間。
[0015]作為優(yōu)選，本發(fā)明的磁阻傳感器校準電路4，包括電源芯片U5，三極管Q1，雙N、P通道MOS管芯片U6，磁阻傳感器U7，電阻R3?R5及耐壓值為50V的電容C3?C5 ;
[0016]所述電源芯片U5，提供20V校準電壓，電容C3跨接在電源芯片U6的輸出端與地之間，用于濾除電壓噪聲；
[0017]所述三極管Q1，設(shè)有兩個輸入端和一個輸出端，其基極Base作為第一輸入端通過電阻R4與數(shù)字系統(tǒng)控制電路I的第四輸出端SET相連，集電極Collector作為第二輸入端通過電阻R3接到電源、芯片U4的輸出端，射級Emitter作為輸出端接地；
[0018]所述雙通道MOS管芯片U6，設(shè)有四個輸入端和兩個輸出端，其第二柵極G2作為第一輸入端，第二源級S2作為第二輸入端，第一柵極Gl作為第三輸入端，第一源級SI作為第四輸入端，第一漏極Dl作為第一輸出端，第二漏極D2作為第二輸出端；其第二柵極G2通過電容C4與三極管Ql的集電極Collector相連，通過電阻R3與電源、芯片U5的輸出端相連，第二源級S2與電源、芯片U5的輸出端相連，第一柵極Gl與數(shù)字系統(tǒng)控制電路I的第五輸出端RESET端相連，第一源級SI接地，第一漏極Dl與第二漏極D2相連；
[0019]所述磁阻傳感器U7，設(shè)有一個輸入端，三個輸出端，其輸入端SRl通過電容C5連接到雙通道MOS管芯片U6的第一漏極Dl和第二漏極D2，第一輸出端SR2接地。
[0020]作為優(yōu)選，本發(fā)明的信號放大電路5，由精密差分放大器U8，電源基準芯片U9，電阻R6、R7，電容C6組成；
[0021]所述精密差分放大器U8,設(shè)有五個輸入端和一個輸出端,其第一輸入端IP與磁阻傳感器的第二輸出端OP相連,第二輸入端IN與磁阻傳感器的第三輸出端ON相連；電阻R6跨接在第三輸入端RGl與第四輸入端RG2之間，確定放大電路的增益，第五輸入端REF與電源基準芯片U9相連，提供放大電路的基準電壓；其輸出端通過電阻R7連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的第四輸入端d，電容C6跨接在電阻R7與地之間；電阻R7和電容C6用于確定差分放大器輸出帶寬，濾除高頻噪聲。[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0023](I)本發(fā)明由于采用了高精度24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其電壓分辨率可以達到0.6uV，最大0.001%的滿量程整數(shù)非線性誤差，可獲得高分辨率數(shù)字信號；該模數(shù)轉(zhuǎn)換器采取差分輸入的方式，并通過兩路電壓跟隨電路，提高輸入阻抗，起到信號緩沖隔離的作用，增強信號抗干擾能力，提聞系統(tǒng)精度；
[0024](2)本發(fā)明通過增加磁阻傳感器校準電路，使用數(shù)字系統(tǒng)控制器控制校準電路的工作狀態(tài)，通過高電壓對磁阻傳感器進行校準，消除了外界強磁場的干擾，提高了磁阻傳感器的輸出精度和靈敏度；
[0025](3)本發(fā)明通過信號放大電路，將磁阻傳感器輸出的微小信號進行放大，增強了抗外界干擾的能力。
[0026](4)本發(fā)明通過采集環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理時可補償信號隨溫度變化的漂移，從而提聞了系統(tǒng)精度。
[0027]實測數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明能有效地減小強磁場、溫度、噪聲等外界環(huán)境因素對電路的影響，使得數(shù)據(jù)處理結(jié)果可精確至小數(shù)點后7位，而目前的飛行器航向姿態(tài)測試電路，數(shù)據(jù)處理結(jié)果只能精確至小數(shù)點后6位。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明飛行器航向姿態(tài)高精度測試電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0029]圖2為本發(fā)明中的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路原理圖；
[0030]圖3為本發(fā)明中的溫度傳感器電路原理圖；
[0031]圖4為本發(fā)明中的磁阻傳感器校準電路原理圖；
[0032]圖5為本發(fā)明中磁阻傳感器的輸入端電壓變化曲線圖；
[0033]圖6為本發(fā)明中的信號放大電路原理圖。
【具體實施方式】
[0034]以下結(jié)合附圖及其實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0035]參照圖1，本發(fā)明的飛行器航向姿態(tài)高精度測試電路，包括數(shù)字系統(tǒng)控制電路1，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2，溫度傳感器電路3，磁阻傳感器校準電路4，信號放大電路5，陀螺儀傳感器電路6和加速度計傳感器電路7。溫度傳感器電路3，信號放大電路5，陀螺儀傳感器電路6和加速度傳感器電路7均與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2相連接。溫度傳感器電路3采集外部環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2 ;陀螺儀傳感器電路6用于采集飛行器翻轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的角速度數(shù)據(jù)，并提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2 ;加速度計傳感器電路7用于采集飛行器在加速或減速運動過程中產(chǎn)生的加速度數(shù)據(jù)，提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2 ;數(shù)字系統(tǒng)控制電路I與磁阻傳感器校準電路4相連接，通過發(fā)送控制信號控制磁阻傳感器校準電路4對磁阻傳感器進行校準，校準工作完成后，磁阻傳感器的輸出信號提供給信號放大電路5，信號放大電路5將放大后的磁場信號提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2 ;數(shù)字系統(tǒng)控制電路I與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2進行雙向通信，控制模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2采集上述傳感器所提供的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并接收模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2發(fā)送的數(shù)字量，對數(shù)據(jù)進行處理，即根據(jù)溫度數(shù)據(jù)，消除角速度數(shù)據(jù)，加速度數(shù)據(jù)和磁場數(shù)據(jù)的溫漂，減小數(shù)據(jù)誤差。根據(jù)處理后的角速度數(shù)據(jù)，加速度數(shù)據(jù)和磁場數(shù)據(jù)，精確得出飛行器的姿態(tài)與航向。
[0036]所述的數(shù)字系統(tǒng)控制電路1，采用但不限于型號為MC56F8014的數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul,其設(shè)有一個輸入端MISO和五個輸出端，即第一輸出端SS,第二輸出端CLK,第三輸出端MOSI，第四輸出端SET和第五輸出端RESET。輸入端MIS0，第一輸出端SS，第二輸出端CLK和第三輸出端MOSI與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2相連，控制模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并接受模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2發(fā)送的數(shù)字量；第四輸出端SET與第五輸出端RESET提供控制信號控制磁阻傳感器校準電路4完成校準工作。
[0037]所述的陀螺儀傳感器電路6，包括陀螺傳感器U10，電容C7、CS，電阻R8 ;陀螺儀傳感器UlO采用但不限于ADXRS300型號，其正端與電壓VCC相連，負端接地；電容C7跨接在電壓VCC與地之間，用于濾除電源噪聲；電容C8和電阻R8跨接在輸出端OUTl與輸出端SMJ端之間，用于確定輸出帶寬，濾除高頻噪聲。
[0038]所述的加速度計傳感器電路7，包括加速度計傳感器U11，電容C9、ClO ;加速度計傳感器UlI采用但不限于ADXL103型號，其正端與電源VCC相連，負端接地；電容C9跨接在電源VCC與地之間相連，用于濾除電源噪聲；電容ClO跨接在輸出端0UT2與地之間，用于確定輸出帶寬，濾除高頻噪聲。
[0039]參照圖2，本發(fā)明中的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2，包括24位高精的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2，雙路運算放大器U3，電阻R1、R2，以及電容Cl ;24位高精的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2采用但不限于ADS1258型號，雙路運算放大器U3采用但不限于0PA2365型號；
[0040]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2，設(shè)有九個輸入端a、b、C、d、ADCINN、ADCINP, CS、SCLK和DIN,三個輸出端MUXOUTP、MUX0UTN和DOUT ;其第一輸入端a連接陀螺儀傳感器UlO的輸出端OUTl，第二輸入端b連接加速度計傳感器Ull的輸出端0UT2，第三輸入端c連接溫度傳感器輸出端TEMP ;其第四輸入端d連接差分放大器輸出信號OUT ;第七輸入端CS與數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第一輸出端SS相連，第八輸入端SCLK與數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第二輸出端CLK相連，第九輸入端DIN與數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第三輸出端MOSI相連；第一輸出端MUXOUTP與雙路運算放大器U3的第四輸入端h相連，第二輸出端MUX0UTN與雙路運算放大器U3的第二輸入端e相連，第三輸出端DOUT與數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第一輸入端MISO相連；
[0041]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片Ul的第六輸入端ADCINP通過電阻R2連接運算放大器U3的輸出端h ;第五輸入端ADCINN通過電阻Rl連接運算放大器U3的輸出端e。電阻Rl與電阻R2將運算放大器的輸出與濾波電容隔離開，提高電路精度。電容Cl跨接在第五輸入端ADCINN和第六輸入端ADCINP之間電容，用來旁路模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣電流；
[0042]所述雙路運算放大器U3的第一輸入端f與第一輸出端g相接，第三輸入端i與第二輸出端j相接，構(gòu)成兩路電壓跟隨電路，提高輸出阻抗。
[0043]參照圖3，本發(fā)明中的溫度傳感器電路3，包括溫度傳感器U4和電容C2 ;溫度傳感器U4采用但不限于AD590型號，其正端與電源VCC相連，負端接地，輸出端TEMP連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第三輸入端c ;該電容C2跨接在溫度傳感器U4的電源正端與負端之間，以濾除
高頻噪聲。
[0044]參照圖4，本發(fā)明中的磁阻傳感器校準電路4，包括三極管Ql，電源芯片U5，雙N、P通道MOS管芯片U6，磁阻傳感器U7，耐壓值為50V的電容C3?C5，電阻R3?R5 ;三極管Ql,電源芯片U5采用但不限于LM27317型號，雙N、P通道MOS管芯片U6，磁阻傳感器U7采用但不限于HMC1001型號。
[0045]所述電源芯片U5，提供20V校準電壓，電容C3的一端接在電源芯片U5的輸出端，另一端接地，濾除電源高頻噪聲；
[0046]所述三極管Q1，設(shè)有兩個輸入端和一個輸出端，其基極Base作為第一輸入端，集電極Collector作為第二輸入端，射級Emitter作為輸出端；其基極Base通過電阻R4與數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第四輸出端SET相連,射級Emitter接地,集電極Collector通過電阻R3接到電源芯片U5的輸出端，電阻R3與電阻R4起到限流的作用；
[0047]所述雙通道MOS管芯片U6，其內(nèi)部包含一個N溝道MOS管和一個P溝道MOS管，設(shè)有四個輸入端和兩個輸出端，其第二柵極G2作為第一輸入端，第二源級S2作為第二輸入端，第一柵極Gl作為第三輸入端，第一源級SI作為第四輸入端，第一漏極Dl作為第一輸出端，第二漏極D2作為第二輸出端；其第二柵極G2通過電容C4與三極管Ql的集電極Collector相連，通過電阻R3與電源芯片U5的輸出端相連，第二源級S2與電源芯片U5的輸出端相連；第一柵極Gl與數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第五輸出端RESET相連,第一源級SI接地，第一漏極Dl與第二漏極D2相連；
[0048]所述磁阻傳感器U7，設(shè)有一個輸入端，三個輸出端，其輸入端SRl通過電容C5連接到第一漏極Dl與第二漏極D2，第一輸出端SR2接地，第二輸出端OP的輸出信號為VI，第三輸出端的輸出信號為V2。
[0049]參照圖5，所述磁阻傳感器校準電路4設(shè)有五種不同時序狀態(tài):
[0050]第一種時序狀態(tài)是:數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第四輸出端SET端提供OV信號，數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第五輸出端RESET端提供3.3V信號，在這種狀態(tài)下三極管Ql截止，集電極Collector電壓為20V，雙通道MOS管芯片U6的第二柵極G2電壓不變，仍為20V，因此，P溝道MOS管截止；由于數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第五輸出端RESET端提供3.3V信號，N溝道MOS管導(dǎo)通，因此，雙通道MOS管芯片U6的第一漏極Dl電壓為0V。電容C5兩端電壓壓差保持OV不變，所以磁阻傳感器U7輸入端SRl的電壓為0V，其電壓如圖5曲線中的線段①所示。
[0051]第二種時序狀態(tài)是:數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第四輸出端SET端提供OV信號，數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第五輸出端RESET端提供OV信號，在這種狀態(tài)下三極管Ql截止，集電極Collector電壓為20V，雙通道MOS管芯片U6的第二柵極G2端電壓不變，仍為20V，因此，P溝道MOS管截止；由于數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第五輸出端RESET端提供OV信號，N溝道MOS管截止，雙通道MOS管芯片U6的第一漏極Dl電壓保持OV不變，電容C5兩端電壓壓差為0V，所以磁阻傳感器U7輸入端SRl的電壓為0V，其電壓如圖5曲線中的線段②所示。
[0052]第三種時序狀態(tài)是:數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第四輸出端SET端提供3.3V信號，數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第五輸出端RESET端提供OV信號，在這種狀態(tài)下三極管Ql導(dǎo)通，集電極Collector電壓為0V，由于電容C4兩端電壓差不能突變，所以雙通道MOS管芯片U6的第二柵極G2電壓為0V，P溝道MOS管導(dǎo)通，第二漏極D2電壓為20V;由于數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第五輸出端RESET端提供OV信號，N溝道MOS管截止，雙通道MOS管芯片U6的第一漏極Dl電壓也是20V。由于電容C5兩端的電壓壓差不能突變，所以磁阻傳感器U7輸入端SRl的電壓為20V，之后，電容C5放電，3 μ s后，磁阻傳感器U7輸入端SRl電壓恢復(fù)到ον。磁阻傳感器U7輸入端SRl的電壓如圖5曲線中的線段③所示。
[0053]第四種時序狀態(tài)是:數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第四輸出端SET端提供OV信號，數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第五輸出端RESET端提供OV信號，在這種狀態(tài)下三極管Ql截止，集電極Collector電壓為20V ;雙通道MOS管芯片U6的第二柵極G2端電壓不變，仍為20V，P溝道MOS管截止；由于數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第五輸出端RESET端提供OV信號，N溝道MOS管截止，雙通道MOS管芯片U6的第一漏極Dl端和第二漏極D2電壓保持為20V，磁阻傳感器U7輸入端SRl的電壓保持不變，仍為0V，電容C5兩端電壓壓差為20V。磁阻傳感器U7輸入端SRl的電壓如圖5曲線中的線段④所示。
[0054]第五種時序狀態(tài)是:數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第四輸出端SET端提供OV信號，數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第五輸出端RESET端提供3.3V信號時，在這種狀態(tài)下三極管Ql截止，集電極Collector電壓為20V，雙通道MOS管芯片U6的第二柵極G2端電壓保持20V不變，P溝道MOS管截止；由于數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第五輸出端RESET端提供3.3V信號，N溝道MOS管導(dǎo)通，此時，雙通道MOS管芯片U6的第一漏極Dl和第二漏極D2為0V，由于電容C5兩端的電壓壓差不能突變，磁阻傳感器U7輸入端SRl電壓為-20V。3ys后，SRl端電壓恢復(fù)為0V。磁阻傳感器U7輸入端SRl的電壓如圖5曲線中的線段⑤所示。
[0055]參照圖6，本發(fā)明的信號放大電路5，用于將磁阻傳感器U7的微小信號進行放大，增強抗外界干擾能力，其輸出電壓OUT=G* (V1-V2) +Vref0該電路包括精密差分放大器U8，電源基準芯片U9，電阻R6、R7，電容C6 ;精密差分放大器U8采用但不限于AD8226型號，電源基準芯片U9采用但不限于TPS77725型號。
[0056]所述精密差分放大器U8,設(shè)有五個輸入端和一個輸出端,其第一輸入端IP與磁阻傳感器的第二輸出端OP相連,第二輸入端IN與磁阻傳感器的第三輸出端ON相連；輸出端通過電阻R7連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的第四輸入端d，電容C6跨接在電阻R7與地之間，電阻R7和電容C6用于確定其輸出帶寬，濾除高頻噪聲，提高信號穩(wěn)定性。
[0057]所述電阻R6跨接在精密差分放大器U8的第三輸入端RGl與第四輸入端RG2之間，用來確定放大器增益G=50 ；
[0058]所述電源基準芯片U9，其輸出端連接到精密差分放大器U8的第五輸入端REF，為放大器提供基準電壓；
[0059]經(jīng)測試驗證，本發(fā)明可以有效地減小強磁場、溫度、噪聲等外界環(huán)境因素對電路的影響，使得數(shù)據(jù)處理結(jié)果可精確至小數(shù)點后7位，而目前的飛行器航向姿態(tài)測試電路，數(shù)據(jù)處理結(jié)果只能精確至小數(shù)點后6位。
[0060]以上僅是本發(fā)明的一個最佳實例，不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，顯然對于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，在了解本發(fā)明的內(nèi)容和原理后，都可能在不背離本發(fā)明原理、結(jié)構(gòu)的情況下，進行形式和細節(jié)上的各種修正和改變，但是這些基于本發(fā)明思想的修正和改變?nèi)栽诒景l(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種飛行器航向姿態(tài)高精度測試電路，包括數(shù)字系統(tǒng)控制電路(1)，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(2)，陀螺儀傳感器電路(6)和加速度傳感器電路(7)，該模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(2)設(shè)有九個輸入端，兩個輸出端，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(2)的第一輸入端a與陀螺儀傳感器電路(6)連接，用于將角速度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(2)的第二輸入端b與加速度傳感器電路(7)連接，用于將加速度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，其特征在于: 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(2 )的第三輸入端c連接有溫度傳感器電路(3 )，用于將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并將數(shù)字量提供給數(shù)字系統(tǒng)控制電路(I); 數(shù)字系統(tǒng)控制電路(I)的輸出端連接有磁阻傳感器校準電路(4)，用于在電路工作時，對磁阻傳感器進行校準； 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(2)的第四輸入端d連接有信號放大電路(5)，用于將放大后的磁阻傳感器輸出信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并將數(shù)字量提供給數(shù)字系統(tǒng)控制電路(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器航向姿態(tài)高精度測試電路，其中數(shù)字系統(tǒng)控制電路(I )，采用但不限于型號為MC56F8014的數(shù)字系統(tǒng)控制芯片U1，其設(shè)有一個輸入端MISO和五個輸出端 CLK，MOSI，SS, SET 和 RESET。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器航向姿態(tài)高精度測試電路，其中模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(2)，包括24位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2，雙路運算放大器U3，電阻Rl、R2，以及電容Cl ； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2，其第三輸出端DOUT與數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第一輸入端MISO相連；模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的第七輸入端CS與數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第一輸出端SS相連，第八輸入端SCLK與數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第二輸出端CLK相連，第九輸入端DIN與數(shù)字系統(tǒng)控制芯片Ul的第三輸出端MOSI相連； 所述雙路運算放大器U3，設(shè)有四個輸入端和2個輸出端，其第二輸入端e與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的第一輸出端MUX0UTP相接，第四輸入端h與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的第一輸出端MUX0UTP相接；第一輸入端f與第一輸出端g相接，第三輸入端i與第二輸出端j相接，構(gòu)成2路電壓跟隨電路，提高輸出阻抗；其第一輸出端g通過電阻Rl與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的第五輸入端ADCINN相連，第二輸出端j通過電阻R2與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片Ul的第六輸入端ADCINP相連； 所述電容Cl，其兩端分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的第五輸入端ADCINN與第六輸入端ADCINP相連，用于隔離模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器航向姿態(tài)高精度測試電路，其中溫度傳感器電路(3)，由溫度傳感器U4和電容C2組成，該溫度傳感器U4,其正端與電源VCC相連，負端接地，其輸出端TEMP與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的第三輸入端c相連；該電容C2跨接在溫度傳感器U4的正端與負端之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器航向姿態(tài)高精度測試電路，其中磁阻傳感器校準電路(4)，包括電源芯片U5，三極管Q1，雙N、P通道MOS管芯片U6，磁阻傳感器U7，電阻R3~R5及耐壓值為50V的電容C3~C5 ; 所述電源芯片U5，提供20V校準電壓，電容C3跨接在電源芯片U6的輸出端與地之間，用于濾除電壓噪聲； 所述三極管Q1，設(shè)有兩個輸入端和一個輸出端，其基極Base作為第一輸入端通過電阻R4與數(shù)字系統(tǒng)控制電路(I)的第四輸出端SET相連，集電極Collector作為第二輸入端通過電阻R3接到電源芯片U4的輸出端，射級Emitter作為輸出端接地；所述雙通道MOS管芯片U6，設(shè)有四個輸入端和兩個輸出端，其第二柵極G2作為第一輸入端，第二源級S2作為第二輸入端，第一柵極Gl作為第三輸入端，第一源級SI作為第四輸入端，第一漏極Dl作為第一輸出端，第二漏極D2作為第二輸出端；其第二柵極G2通過電容C4與三極管Ql的集電極Collector相連，通過電阻R3與電源芯片U5的輸出端相連，第二源級S2與電源芯片U5的輸出端相連,第一柵極Gl與數(shù)字系統(tǒng)控制電路(I)的第五輸出端RESET端相連，第一源級SI接地，第一漏極Dl與第二漏極D2相連； 所述磁阻傳感器U7，設(shè)有一個輸入端，三個輸出端，其輸入端SRl通過電容C5連接到雙通道MOS管芯片U6的第一漏極Dl和第二漏極D2，將第一輸出端SR2接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器航向姿態(tài)高精度測試電路，其中信號放大電路(5)，由精密差分放大器U8，電源基準芯片U9，電阻R6和R7，電容C6組成； 所述精密差分放大器U8,設(shè)有五個輸入端和一個輸出端,其第一輸入端IP與磁阻傳感器的第二輸出端OP相連,第二輸入端IN與磁阻傳感器的第三輸出端ON信號相連；電阻R6跨接在第三輸入端RGl與第四輸入端RG2之間，確定放大電路的增益，第五輸入端REF與電源基準芯片U9相連，提供放大電路的基準電壓；其輸出端通過電阻R7連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U2的第四輸入端d，電容C6跨接在電阻R7與地之間；電阻R7和電容C6用于確定差分放大器輸出帶寬，濾除高頻噪聲`。
【文檔編號】G01C21/16GK103868512SQ201410113614
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】史凌峰, 王聰睿, 高松, 袁斯龍, 陳坤鵬 申請人:西安電子科技大學(xué)