测控电路（第7版）课件：测控电路设计实例.pptx

测控电路设计实例;本章知识点;11.1动力调谐陀螺仪再平衡回路;11.1动力调谐陀螺仪再平衡;动力调谐陀螺仪是继液浮陀螺仪、气浮陀螺仪之后的第三代惯性级精密陀螺仪。是一种利用挠性元件对高速旋转转子构成支撑的两自由度陀螺仪。60年代中期开始被研制，现已广泛应用于民用和军用飞机、各种战术导弹以及中远程导弹上。;11.1.1动力调谐陀螺仪再平衡回路;11.1.1动力调谐陀螺仪再平衡回路;11.2系统建模;11.2.1陀螺模型;11.2.2解耦网络模型;11.2.3校正网络设计及系统仿真;系统开环传函矩阵

超前校正

闭环传函

;频域特性分析

;时域特性分析

;11.3电路设计;11.3.1预处理电路;前置放大：用于对陀螺内部电感传感器输出的微弱电压信号进行测量放大，提高信噪比，便于阻抗匹配

静态指标：

较小的输入偏置电流、输入失调电流、输入失调电压及低的热漂移

较低的交流噪声密度

高共模抑制比

稳定的放大倍数

较好的线性度

阻抗匹配

动态指标：

足够大的增益带宽积，保证足够快的响应速度

较高的转换速率AR和较快的建立时间，能够不失真的放大高速信号

;设计要求

应用环境中热噪声、电源噪声等在地线中幅值较大，严重影响系统的测量精度。

为减小系统的电子噪声，前置放大器需要足够高的共模抑制比，用于精确放大一个存在大的共模分量的毫伏级小信号，最大限度的抑制共模噪声信号，放大差模输入信号

惯性导航系统中，累计误差是主要的误差来源，要求前置放大电路中产生的误差尽可能小，避免误差在再平衡回路的后续各个环节中逐级放大，并输出角速度中随着积分增长。

要求输入偏置电流、输入失调电流、输入失调电压、交流噪声密度等保持在较小量级;设计要求

动调陀螺电感传感器输出信号为较高频率（10~20kHz）的调幅信号

要求放大电路有足够的带宽、稳定的增益

放大倍数不能太大，防止输出饱和

足够高的共模、差模输入阻抗，很低的输出阻抗;同相放大

反相放大

差分放大

仪表放大;;INA128是低功耗、高精度的通用仪表放大器。它采用3运放设计，具有非常低的偏置电压（50uV）、温度漂移（0.5uV/℃）和高共模抑制比（G=100时，120dB）.;二??无限增益多路反馈滤波器电路;采用检波电路将调幅信号还原为与陀螺转子相对陀螺壳体偏摆成线性关系的电压信号

包络检波：不具备判别信号相位和频率的能力

相敏检波：乘法器、开关式、相加式

采用乘法器使相敏检波电路

;;调幅信号经过线路传输和带通滤波会产生一定的附加相移，为保证检波精度，需要添加移相电路对参考信号移相以抵消附加相移的影响。

移相电路相当于一个全通滤波器，在设计的过程中要保证能够提供所需的相位偏移。;陷波网络用来消除相敏解调乘法器输出的高频信号从而得到低频的角度信号。陷波网络相较于低通滤波的好处在于不会引入相位失真，对系统的相角裕度影响小，可以减小校正网络的负担。;陷波网络传递函数：;串联校正主要有三种形式，超前校正、滞后校正、超前滞后校正。相较于滞后校正，超前校正能够提高系统的带宽，比较适合于带宽较小的系统。;反向超前校正网络;功率放大电路用来给陀螺仪力矩器提供施矩电流，使得陀螺转子能够跟随载体角度的变化。

由于陀螺力矩器相当于一个线圈，阻值很小，负载很大，一般的运算放大电路以及信号调理电路都无法驱动，所以必须采用能够提供大电流的功率放大电路。;输出级补偿

阻容网络缓冲电路：用于驱动大容性负载与感性负载（电机、长导线传输）;解耦电路;11.4测试实验;漂移测试;线性度测试;*感谢聆听*