一种高精度机载传感器用正弦波发生器
阅读说明：本技术 一种高精度机载传感器用正弦波发生器 (Sine wave generator for high-precision airborne sensor ) 是由 梁丁 樊平 彭俊新 程文 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种高精度机载传感器用正弦波发生器,所述正弦波发生器包括有高端电压转换部分(AC-TO-DC-H)、低端电压转换部分(AC-TO-DC-L)、辅助供电部分(AUX-POWER)、MCU部分、正弦波产生部分(DDS-SINE-WAVE)、有效值转换部分(AC-TO-RMS),本方案通过数字电路实现的正弦波发生器,其频率变化范围在±1Hz之间,由于采用数字芯片生成正弦波,其性能不会随时间变化而变化,且不需要大体积的电容,整个模块的尺寸和重量都减小一半。(The invention provides a SINE WAVE generator for a high-precision airborne sensor, which comprises a high-end voltage conversion part (AC _ TO _ DC _ H), a low-end voltage conversion part (AC _ TO _ DC _ L), an auxiliary POWER supply part (AUX _ POWER), an MCU part, a SINE WAVE generation part (DDS _ SINE _ WAVE) and an effective value conversion part (AC _ TO _ RMS).)
技术领域
本发明涉及数字电路技术领域，尤其是指一种高精度机载传感器用正弦波发生器。
背景技术
现有的机载传感器用正弦波发生器采用的模拟电路实现，即由三极管、电阻、电容、运放产生正弦波，其存在频率波动范围大，在-150Hz～150Hz之间，而且随着使用时间越长，电阻和电容的性能下降，从而影响正弦波的电压和频率精度。同时模拟电路存在电容体积大，整个模块尺寸和重量都比较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构合理、使用效果好的高精度机载传感器用正弦波发生器。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种高精度机载传感器用正弦波发生器，所述正弦波发生器包括有高端电压转换部分（AC_TO_DC_H）、低端电压转换部分（AC_TO_DC_L）、辅助供电部分（AUX_POWER）、MCU部分、正弦波产生部分（DDS_SINE_WAVE）、有效值转换部分（AC_TO_RMS），其中，
高端电压转换部分（AC_TO_DC_H）为高端信号输入，经U5的射极跟随器后送至U6，U6经转换后输出LEPDAL_SENSOR_H_AD；
低端电压转换部分（AC_TO_DC_L）为低端信号输入，经U8的射极跟随器后送至U4，U4经转换后输出LEPDAL_SENSOR_L_AD；
辅助供电部分（AUX_POWER）输入电源±15V经C30、C31滤波后到U2，再转换为正负VCC，给后端使用；
MCU部分采用28脚的QFN封装芯片，同时具有内部晶振、AD采样、DA输出；
正弦波产生部分（DDS_SINE_WAVE）采用SPI通讯方式将参数传递给DDS芯片，DDS产生相应频率（1800HZ）和幅值的电压，再经U10A、U12A放大后输出；
有效值转换部分（AC_TO_RMS）交流输出电压J2-1经RMS转换芯片U1后变为直流电压，送给MCU做闭环控制使用。
本发明的技术优势在于：
1）、交流电压有效值采样：有两路AC5V，输入交流信号转换为直流信号的有效值DC5V，传感器高位输入对应高端输出，传感器低位输入对应低端输出，输出信号/输入信号范围为±1%。
2）、正弦电压产生：DC±15V经过两个三极管的推挽电路得到1800HZ的方波，再经电容后产生正弦波，通过运放放大后输出。其输出频率因器件性能不同而有很大差别，产品的一致性不好；而且输出幅值也因器件性能不同而在高温70℃和低温-55℃时变化较大。
附图说明
图1为本发明的原理框架图。
图2为本发明的高端电压转换部分电路原理图。
图3为本发明的低端电压转换部分电路原理图。
图4为本发明的辅助供电部分电路原理图。
图5为本发明的MCU部分电路原理图。
图6为本发明的正弦波产生部分电路原理图。
图7为本发明的有效值转换部分电路原理图。
具体实施方式
下面结合所有附图对本发明作进一步说明，本发明的较佳实施例为：参见附图1至附图7，本实施例所述的高精度机载传感器用正弦波发生器，所述正弦波发生器包括有高端电压转换部分（AC_TO_DC_H）、低端电压转换部分（AC_TO_DC_L）、辅助供电部分（AUX_POWER）、MCU部分、正弦波产生部分（DDS_SINE_WAVE）、有效值转换部分（AC_TO_RMS），其中，
高端电压转换部分（AC_TO_DC_H）为高端信号输入，经U5(运算放大器LM2904)的射极跟随器后送至U6(有效值转换芯片AD536)，U6经转换成相应的直流电压后输出至LEPDAL_SENSOR_H_AD(这是端子号)；
AC_TO_DC_H内的R17、R16、U5组成高端信号输入滤波和缓冲部分，经C7（25V/1uF的电容）隔直通交后，送到U6(有效值转换芯片AD536)；
低端电压转换部分（AC_TO_DC_L）为低端信号输入，经U8的射极跟随器后送至U4(有效值转换芯片AD536)，U4(有效值转换芯片AD536)经转换后输出LEPDAL_SENSOR_L_AD(端子号)；
AC_TO_DC_L内的R21、R20、U8组成低端信号输入滤波和缓冲部分，经C10（25V/1uF的电容）隔直通交后，送到U4(有效值转换芯片AD536)；
辅助供电部分（AUX_POWER）输入电源±15V经C30（25V/4.7uF的电容）、C31（25V/4.7uF的电容）滤波后到U2（电源转换芯片LT3032），再转换为正负VCC，给后端使用；
MCU部分采用28脚的QFN封装芯片，同时具有内部晶振、AD采样、DA输出；
正弦波产生部分（DDS_SINE_WAVE）采用SPI通讯方式将参数传递给DDS芯片，DDS产生相应频率（1800HZ）和幅值的电压，再经U10A（高精度运算放大器OPA1622）、U12A（高精度运算放大器OPA1622）放大和跟随后输出至J2-1（端子号）和J2-2（端子号），其中R39、R29、R3、R40、U10A组成放大电路，R5、U12A组成射极跟随器电路；
有效值转换部分（AC_TO_RMS）交流输入电压J2-1（输入端子）经RMS（有效值转换）转换芯片U1（有效值转换芯片LTC1966）后变为直流电压，经R15、C42、R24滤波后送给MCU做闭环控制使用。
本实施例在采用上述方案后，
交流电压有效值采样：有两路AC5V，输入交流信号转换为直流信号的有效值DC5V，传感器高位输入对应高端输出，传感器低位输入对应低端输出，输出信号/输入信号范围为±1%。
正弦电压产生：DC±15V经过两个三极管的推挽电路得到1800HZ的方波，再经电容后产生正弦波，通过运放放大后输出。其输出频率因器件性能不同而有很大差别，产品的一致性不好；而且输出幅值也因器件性能不同而在高温70℃和低温-55℃时变化较大。
本方案开发出了数字电路实现的正弦波发生器，其频率变化范围在±1Hz之间，由于采用数字芯片生成正弦波，其性能不会随时间变化而变化，且不需要大体积的电容，整个模块的尺寸和重量都减小一半。
以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
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