D∕A量化对数字闭环光纤陀螺测量精度的影响分析.pdf

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1、第32卷第3期2010年6月光学仪器0PTICALINSTRUMENTSV01．32．No．3June，2010文章编号：1005—5630(2010)03—0001-04D／A量化对数字闭环光纤陀螺测量精度的影响分析*宋凝芳，崔未东，潘雄(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191)摘要：光纤陀螺全数字闭环检测方案的最小反馈相移由D／A的位数确定。通过建立全数字闭环光纤陀螺的Sigma-delta模型，从量化噪声的角度分析了D／A位数对数字闭环光纤陀螺测量精度的影响。研究了闭环检测对量化噪声的

2、抑制作用及其对光纤陀螺输出精度的影响。实验结果与理论分析吻合，结果表明：由于闭环系统本身对量化噪声的抑制作用，量化噪声不会成为影响中、低精度光纤陀螺检测系统精度的主要误差源，实际D／A选型过程中可以根据系统对非线性、动态范围的要求结合的理论计算方法对D／A位数进行选取。关键词：数模转换器；量化噪声；光纤陀螺中图分类号：V241．5文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005-5630．2010．03．001D／Aquantizationeffectonprecisionofdigitalclo

3、sed-loopfiberopticgyroscopeSONGNingfang，CUIWeidong，PANXiong(SchoolofInstrumentationScienceandOpto-electronicsEngineering，BeihanagUniversity。Beijing100191，China)Abstract：Theminimumfeedbackphaseshiftinclosed-loopfiberopticgyroscope(FOG)wasdeterminedbyD／Abits．

4、Sigma-deltamodelofclosed-loopFOGwasprovidedbyaddingquantizationerrorinthefeedbacknode．AndtheeffectsofD／Abitsonsystemmeasurementprecisionwereanalyzedintherespectofquantizationerror．ComparedwithtraditionalmethodofnoisematchtorealizeD／Abitsselection，inhibitory

5、actionofthesystemtoquantizationerroranditseffectsonoutputprecisionwereanalyze&Theoryanalysisisidentifiedbytheexperiments．Itshowsthatthequantizationerrorcouldnotbethemainerrorsourceoffactorswhichaffectsthesystemprecision，astheresultofinherentcharacteristicso

6、fclosed-loopsystem．D／Abitscanbeselectedinapplicationbyusingthetheoryanalysisprovidedandpracticalsystemrequirement0fnonlinearityanddynamicrange．Keywords：D／Aconverter；quantizationnoise；fiberopticgyroscope引言光纤陀螺的全数字闭环检测方案是现阶段的主流检测方案[1I。全数字闭环光纤陀螺检测的核心是将反映光强变化的电

7、流信号数字化，在FPGA或DSP中完成数字解调、信号处理。A／D、D／A器件是连接模拟与数字部分的关键器件。传统的CI／A位数选择方法是将D／A量化噪声与系统其它噪声进行匹。收稿日期：2009-10-13作者简介：宋凝芳(1968一)，女，天津市人。研究员，博士，主要从事光纤陀螺及导航系统方面的研究。·2·光学仪器第32卷配，以此来降低D／A量化作用对系统精度的影响，一般只考虑数字平均滤波对量化噪声的抑制作用，而忽略了闭环回路对D／A量化噪声的抑制作用陪51。考虑到量化过程的非线性，研究闭环数字反馈／数字输出

8、量化噪声可以借鉴Sigma-delta调制器模型。文中对不同D／A位数所引入的量化噪声对系统精度的影响进行了理论分析与计算。1数字闭环检测的Signm-delta模型全数字闭环光纤陀螺系统结构框图如图1所示‘61。图1全数字闭环光纤陀螺结构框图Fig．1Structuralschemeofandigitalclosed-loopFOG将图1中各物理环节功能进行合并简化、离散化，在实际系统量化噪声的产