具有信号差分放大的光纤陀螺前置放大和调制输出电路制造技术

本发明专利技术公开了一种具有信号差分放大的光纤陀螺前置放大和调制输出电路，所述前置放大电路接收光电探测器输出的光强电压信息，并对其进行放大、滤波处理后输出给数字信号处理器；其由差分放大器、运算放大器和１２位并行ＡＤ转换器组成；所述调制输出电路接收由数字信号处理器输出的数字调制信息，并对其进行放大后输出给波导调制器；其由１６位并行ＤＡ转换器、１０位串行ＤＡ转换器、基准电压源、差分放大器和运算放大器组成。本发明专利技术调制输出电路输出的阶梯波电压范围为０Ｖ～±４Ｖ。特有的双差分式电流电压转换电路设计。直接将ＤＡ输出的差分电流信号转化为差分输出的电压信号，无其它中间环节，节约了器件，扩大了动态范围，降低了噪声引入。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种前置放大和驱动电路，更特别地说，是指一种具有信号差分传输和放大能力的光纤陀螺前置放大和调制驱动电路。
技术介绍
现有的光纤陀螺用前置放大电路大多采用单端放大的形式，使用一级或几级运算放大器对PIN的输出信号进行单端放大后传输给AD转换器，转化为数字信号，经过数字信号处理后，由DA转换器将调制信号转化为模拟阶梯波信号，使用多级运算放大器转换为差分信号输出给调制器。这种电路使用的器件较多，电路复杂，功耗较大，模拟信号的放大和传输经过的器件较多，其中容易引入噪声；且由于较多的采用了单端放大方式，使得放大倍数需要比差分放大时增加一倍，而且没有充分的利用现有AD转换器和DA转换器的性能，共膜噪声较大。使用这种前置放大和调制驱动电路使光纤陀螺具有较大的体积和功耗，使用的元器件较多；由于模拟电路部分噪声较大，AD转换器输入端的共膜噪声没有得到有效抑制，信号处理过程中需要更多的数字滤波器，增加了数字信号处理难度。由于调制阶梯波输出使用了单端方式，使模拟电路放大能力受到限制，增加了驱动放大电路的负担，容易使陀螺输出阶梯波产生偏移。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有信号差分传输和放大能力的光纤陀螺前置放大和调制驱动电路，这种电路属于光纤陀螺信号处理电路。将光纤陀螺中PIN的输出信号进行一级差分放大和隔直滤波。经过AD转换器后进行数字信号处理，由DA转换器将调制信号转化为模拟阶梯波信号，使用一级差分放大器转换为差分阶梯波信号输出给调制器。本专利技术是一种具有信号差分放大的光纤陀螺前置放大和调制输出电路，所述前置放大电路接收光电探测器输出的光强电压信息，并对其进行放大、滤波处理后输出给数字信号处理器；其由差分放大器、运算放大器和12位并行AD转换器组成；所述调制输出电路接收由数字信号处理器输出的数字调制信息，并对其进行放大后输出给波导调制器；其由16位并行DA转换器、10位串行DA转换器、基准电压源、差分放大器和运算放大器组成。在光纤陀螺的检测电路的前置放大电路中，光电探测器输出PIN_OUTPUT信号给高通隔直滤波电路，在叠加由AD转换器产生的直流抬高电压后，由差分放大器进行差分放大，差分放大的输出信号进行低通滤波后传输至AD转换器进行模数转换，生成数字信号输出。同时PIN_OUTPUT信号经过低通滤波和叠加抬高电平后由PIN(光电探测器)输出电压检测放大电路进行放大，然后输出给光功率检测电路。在光纤陀螺的检测电路的调制输出电路中，并行DA转换器将接收的光纤陀螺数字信号输出进行DA转换，变为差分输出的电流信号，经过差分流压转换电路进行流压转换后，由差分放大电路进行差分放大，放大器输出信号由差分低通滤波电路进行低通滤波后形成光纤陀螺调制信号输出；由基准电压产生电路向16位并行DA转换器提供基准电压，包括基准电压源、10位串行DA转换器和驱动放大电路。10位串行DA转换器接收光纤陀螺数字信号输入提供的数字基准电压信号，根据基准电压源的输出电平产生基准电压，经过驱动放大电路后输出给并行DA转换器的基准电压输入端。本专利技术前置放大和调制驱动电路的优点在于(1)PIN输出信号直接转换为差分信号输入AD转换器，大大降低了共膜噪声，减少了功耗和器件数量。(2)输出阶梯波电压范围从0V到±4V，输出调整范围大。(3)特有的双差分式电流电压转换电路设计。直接将DA输出的差分电流信号转化为差分输出的电压信号，无其它中间环节，节约了器件，扩大了动态范围，降低了噪声引入。(4)具有PIN输出信号检测电路，可以对陀螺光路状态进行检测，便于对陀螺光路器件进行补偿控制。附图说明图1是光纤陀螺中检测电路的结构简图。图2是本专利技术中前置放大电路的结构框图。图3是本专利技术中调制输出电路的结构框图。图4A是本专利技术中前置放大电路的电路原理图。图4B是本专利技术中调制输出电路的电路原理图。具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术是一种具有信号差分放大的光纤陀螺前置放大和调制输出电路，属于光纤陀螺中的检测电路部分。检测电路一般包括前置放大电路、数字信号处理器、光功率检测电路、调制输出电路(请参见图1所示)，前置放大电路接收光电探测器输出的光强电压信息，并对其进行放大、滤波处理后输出给数字信号处理器；调制输出电路接收由数字信号处理器输出的数字调制信息，并对其进行放大后输出给波导调制器。光功率检测电路实现对光路性能的监测。请参见图2所示，本专利技术中的前置放大电路是一种具有信号差分放大和传输能力的光纤陀螺用前置放大电路，该电路同时具有PIN输出信号的监测能力。本专利技术中的前置放大部分由差分放大器、运算放大器和12位并行AD转换器组成。光电探测器输出PIN_OUTPUT信号给高通隔直滤波电路，在叠加由AD转换器产生的直流抬高电压后，由差分放大器进行差分放大，差分放大的输出信号进行低通滤波后传输至AD转换器进行模数转换，生成数字信号输出。同时PIN_OUTPUT信号经过低通滤波和叠加抬高电平后由PIN(光电探测器)输出电压检测放大电路进行放大，然后输出给光功率检测电路。请参见图3所示，本专利技术中的调制输出电路是一种具有信号整体差分流压转换和放大能力的光纤陀螺用阶梯波驱动放大电路，由16位并行DA转换器、10位串行DA转换器、基准电压源、差分放大器和运算放大器组成。并行DA转换器将接收的光纤陀螺数字信号输出进行DA转换，变为差分输出的电流信号，经过差分流压转换电路进行流压转换后，由差分放大电路进行差分放大，放大器输出信号由差分低通滤波电路进行低通滤波后形成光纤陀螺调制信号输出；由基准电压产生电路向16位并行DA转换器提供基准电压，包括基准电压源、10位串行DA转换器和驱动放大电路。10位串行DA转换器接收光纤陀螺数字信号输入提供的数字基准电压信号，根据基准电压源的输出电平产生基准电压，经过驱动放大电路后输出给并行DA转换器的基准电压输入端。请参见图4A所示，本专利技术中的前置放大电路的各端子连接为光纤陀螺的PIN输出信号PIN_OUTPUT端与高通滤波电容C1连接，经过高通滤波后，信号经过电阻R2传输至差分放大器U1的8端；AD转换器U2产生的抬高电平XADVREF信号被直接连接至差分放大器U1的2端，XADVREF信号经过电阻R7后被连接到差分放大器U1的1端，XADVREF信号与地之间接有滤波电容C7；差分放大器U1的8端与5端之间并联有电阻R3和电容C9，差分放大器U1的1端与4端之间并联有电阻R10和电容C10；差分放大器U1的3端接+5V供电电平，+5V供电电平与地之间接有滤波电容C11，差分放大器U1的6端接-5V供电电平，-5V供电电平与地之间接有滤波电容C12；差分放大器U1的5端与AD转换器U2的9端直接连接有电阻R5，同时AD转换器U2的9端与地之间接有滤波电容C2，U1的4端与AD转换器的10端直接连接有电阻R13，同时AD转换器U2的10端与地之间接有滤波电容C14；U2的2端接+3.3V，3端接地，4端输出抬高电平XADVREF信号，5端经过电容C20与地连接，5端经过电容C19与地连接，5端和6端之间并联有电容C16、C17，7端和12端接+3.3V，8端、11端和14端接地，13端接输入时钟信号XAD，23本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有信号差分放大的光纤陀螺前置放大和调制输出电路，其特征在于：所述前置放大电路接收光电探测器输出的光强电压信息，并对其进行放大、滤波处理后输出给数字信号处理器；其由差分放大器、运算放大器和１２位并行ＡＤ转换器组成；所述调制输出电路接收由数字信号处理器输出的数字调制信息，并对其进行放大后输出给波导调制器；其由１６位并行ＤＡ转换器、１０位串行ＤＡ转换器、基准电压源、差分放大器和运算放大器组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金靖，田海亭，李敏，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[]