干涉型光纤陀螺仪的设计与制作
4.8 前置放大滤波器
4.8.1 前置放大器
光纤陀螺仪中的两束反向传播光波之间会产生相位差，该相位差由旋转角速率引起。对于光纤陀螺仪的旋转角速率信号信息，首先将光信号转化为电信号，然后通过信号处理技术得到所需的旋转角速率。实现光电转换的组件是前置放大器。
图4.4 跨阻抗前置放大器电路图
在通常的应用中，光纤陀螺的角速率敏感下线非常小，对于精度为螺，检测的相位差约为
的陀
，相应的干涉光强的变化则非常小，因此，其信号检测
属于微弱信号的处理，一般采用低噪声的跨阻抗前置放大器，这种跨阻抗前置放大器是在高阻抗前置放大器基础上加一个反馈电阻构成，以满足输入输出阻抗的匹配，并兼顾前置放大器的低噪声特性、适中的带宽要求和足够的放大倍数。前置放大器的放大倍数应满足在陀螺的偏置工作点上，旋转角速率引起的最大输出电压变化等于后面的A/D转换器的量程，如果前置放大器组件的放大倍数较小，可能还需要在A/D转换器之前加一后置放大器。采用LMH6629芯片，跨阻抗前置放大器原理图如图4.4所示。 4.8.2 低通滤波器
光纤陀螺仪的探测器的带宽一般不小于4MHz，如果带宽过窄，造成光纤陀螺仪在探测器的输出端口输出的信号采样区域变窄；如果带宽过宽，探测器输出会引入较大的高频噪声，造成输出波形失真。如果A/D转换器的采样点位于高频串扰的位置，在这些位置对环境的变化较为敏感，将会大大影响陀螺精度，另外这种叠加在输出信号上的高频串扰还会影响A/D转换器的多点采样。因此，在A/D转换器前引入低通滤波电路对探测器输出的模拟信号进行滤波处理。
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图4.5低通滤波电路（滤掉探测器输出的高频串扰）
在设计滤波电路时，由于闭环光纤陀螺的模拟输出信号等于光纤陀螺的本征频率，应合理选择低通滤波器的截止频率，一般采用有源低通滤波电路实现。
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5干涉式光纤陀螺硬件部分方案
5.1引言
干涉型光纤陀螺仪的硬件部分主要包括：前置放大滤波模块、A/D 和D/A模块、数字信号处理模块等。
5.2 硬件部分方案
通过对光纤陀螺主要光学器件的性能分析和各种调制方案讨论，确定数字闭环光纤陀螺的基本结构如图5.2所示。以89C52单片机作为信号处理器，pcf8591A/D D/A模块为DA、AD转换。下图是干涉式光纤陀螺的硬件设计部分的整体框图。
图5.1 干涉式光纤陀螺的硬件设计框图
图5.2 数字闭环干涉式光纤陀螺仪系统框图
5.3 干涉型光纤陀螺仪的信号检测
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光纤陀螺仪的光路相位变化直接影响到光强的变化，用光电探测器将光强转化为电流， 其波形图如图5.3所示：
图5.3光纤陀螺光电探测器输入与相移关系图
5.4 A/D- D/A模块
DA/AD 转换功能使用:
PCF8591T 使用I2C 与单片机通信，P2.1(SDA)串行数据线、P2.0(SCL)串行时钟线。AD0和AD1 是两路模拟输入，改变AD0 和AD1 位置的电位器，实现了2 两路模拟输入，在数码管中可以看到数值变化。当PCF8591T 数模端口数据变化时，DA 位置的LED 亮度随之改变。PCF8591T 电路如图5.4
图5.4 PCF8591T 电路图
5.5 信号处理模块
单片机最小系统
CPU 为STC89 系列增强型8 位单片机如图5.5，频率高达80MHz，可工作于6Clock，32 I/O，3 定时器，内置 WDT、EEPROM。支持ISP，ESD。晶振采用12M/11.0592M（可更换）。
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图5.5 STC89系列增强型8位单片机CPU
数码管原理如图5.6：
图5.6数码管原理图
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