非陀螺寻北仪信号处理电路的设计与实现

2．2 电路的实现
2．2．1 高精度I／V变换
所选用的石英挠性加速度计的输出为电流信号，其标度因数为1．3 mA／g。因此需利用I／V转换电路将被测的微弱电流信号转换为电压信号。I／V转换电路输出信号包含直流和交流两个部分，而只有交流信号是有用，还需进一步利用交流放大器进行电压放大，以隔离掉直流成分(即加速度计的零偏及重力加速度)，放大交流信号。
2．2．2 带通滤波器的设计
转台的转速为900 r／min，则加速度计实际输出的有用信号的频率为15 Hz。采样数据中除了有用信号外，还包含低于15 Hz的低频成分、整数倍频信号以及非整数倍频信号等较大的噪声，其次信号经过导电滑环、传输电缆以及运算处理电路，也会产生噪声信号。为了提高线路的信噪比，设计了高Q值的带通滤波器进行滤波。
普通有源滤波器参数调整困难、稳定性较差，较难实现窄带宽的设计，不易获得高的Q值。这里采用MAX260集成有源滤波器来设计带通滤波器。
MAX260是CMOS双二阶通用开关有源滤波器，不需外部元件就可构成各种带通、低通、高通、陷波和全通配置。可在程序控制下设置中心频率f0、品质因数Q和滤波器的工作方式。该芯片采用24引脚DIP或SO封装，有四种工作方式及各自的时钟输入和独立的f0和Q控制。按图3的方式连接，可以构成四阶有源滤波器。滤波器设计可通过计算机结合Maxim提供的设计软件实现对芯片的功能以及各项参数的设置。

2．2．3 A／D转换及正交化电路的设计
图4是数字正交解调电路的一种基本模型，输入的模拟中频信号首先经过A／D变换，实现数字采样，其数据流分两路通过数字乘法器分别与本地数字振荡器(NCO)产生的cos分量和sin分量相乘，实现输入信号的正交变换。
图5所示是一种运用于矢量信号分析仪的数字解调电路，其构成包括1片12 b输出的A／D转换芯片ADS809、1片数字混频器HSP45116和2片低频数字滤波器HSP43220以及DDS时钟电路和2片FPGA控制和芯片初始化电路。