DAC8412转换器及其在光纤陀螺检测电路中的应用
引 言
基于光学Sagnac效应的光纤陀螺通过多年的研究与发展,已成为目前国内惯性仪表领域的主流陀螺之一。它具有无转动部件的全固态结构、动态范围大、响应速度快、功耗低、抗冲击振动、启动过程短、寿命长等突出优点[1,2],精度可以覆盖从战术级到战略级、从民用到军用多种领域,具有良好的应用前景。
数字闭环光纤陀螺检测电路原理如图1所示[3]。
光纤陀螺检测电路包括信号检测部分、数字信号处理部分和数字相位阶梯波反馈三部分,主要完成信号解调、信号处理和信号反馈等功能。具体由前置放大电路、A/D转换电路、D/A转换电路、时序控制电路及以FPGA为核心的数字信号处理电路组成。检测电路中的方波产生部分、D/A反馈部分和光源驱动电路中的恒流源部分都需要可调的电压基准,原方案中采用电压基准再分压得到,调试较麻烦。文中提出采用FPGA控制多路D/A的方法得到多路电压基准,实现了调试的程序控制,给陀螺电路调试带来极大方便。
1 DAC8412的特点
DAC8412是由ADI公司推出的4路、12位数模转换器[4]。该转换器是具有回读能力的电压输出DAC,采用高压BiCMOS工艺制造,这种单片集成电路DAC提供了非常高的封装密度。输出电压摆幅则是由两个参考输入VREFH和VREFL共同决定。通过设置在VREFL输入为OV 和VREFH输入为正电压,则DAC提供单极性正输出范围。一个类似的配置与VREFH在OV和VREFL在一负电压提供了一个单极性负输出范围。双极性输出的配置,连接在VREFH和VREFL为非零电压。这种设定输出电压范围的方法比较灵活。数字控制允许用户载入或者回读来自任何DAC的数据,载入任何一个DAC并在同一时间将数据传输到所有的DAC。RESET低电平有效时,对于DAC8412载入所有的DAC输出寄存器到中间刻度。DAC8412可以采用28线陶瓷DIP封装。电源电压是±15V,参考电压±10V。功耗小于330mW。DAC8412主要应用于自动测试设备,数字控制校准,伺服系统控制,过程控制设备。
2 电路设计
DAC把输入的数字量转换为随输入变化的模拟量。检测电路中的方波产生部分、D/A反馈部分和光源驱动电路中的恒流源部分都需要可调的电压基准,也就是说需要三路可变的电压信号。DAC8412输出四路模拟量,因此满足转换通道数要求。多路DAC8412转换电路包括FPGA电路、D/A转换电路两部分,硬件框图如图2所示。
2.1 FPGA电路
FPGA在光纤陀螺检测电路中作为整个信号处理系统的核心,要完成的任务包括数字解调、时序控制、数据存储、数据格式转换等几部分功能。FPGA在多路DAC8412转换电路中负责向DAC8412提供输入数字量和时序逻辑控制。电路原理框图如图3所示。
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