一种陀螺零位补偿电路的制作方法

1.本实用新型涉及陀螺仪零位补偿技术领域，具体涉及一种陀螺零位补偿电路。


背景技术：

2.陀螺伺服回路是将陀螺仪工作在闭环状态，实现将敏感的角速率信号转换为直流电压信号，陀螺伺服回路的优良决定了陀螺的静态及动态性能。零位补偿电路实现对陀螺零位偏移的有效控制，从而提升陀螺仪静态性能。
3.目前，现有的零位补偿方法受热敏电阻的温度特性和阻值的影响，无法对零位非线性变化的陀螺进行精确补偿，且不同温度环境下补偿量相互影响，补偿方向和补偿大小受限制。


技术实现要素：

4.本实用新型针对上述问题，提供一种陀螺零位补偿电路。
5.本实用新型采用的技术方案为：一种陀螺零位补偿电路，包括：基准电路和零位补偿电路；
6.所述基准电路包括基准源；
7.所述基准源包括温变输出端和基准输出端，所述温变输出端用于输出随温度变化的电压信号，所述基准输出端用于输出电压基准信号；
8.所述零位补偿电路由求和运算电路串联比例放大电路构成，所述基准电路的温变输出端和基准输出端分别与所述求和运算电路连接；
9.其中，所述求和运算电路用于高温和低温的零位补偿，
10.所述比例放大电路用于常温的零位补偿，以及对高温、低温和常温的补偿倍数的调整。
11.进一步地，所述基准电路还包括外围电路；
12.所述外围电路包括第一运算放大电路和第二运算放大电路；
13.所述第一运算放大电路与所述基准源的温变输出端和基准输出端连接，并与所述求和运算电路串联；
14.所述第二运算放大电路分别与所述基准源的基准输出端连接，并与所述求和运算电路串联。
15.更进一步地，所述第一运算放大电路包括：运算放大器n301b和第一调整放大电路；
16.其中，所述温变输出端为temp输出端，所述基准输出端为out输出端；
17.所述运算放大器n301b的同向输入端与所述基准源的temp输出端连接，所述运算放大器n301b的反向输入端与自身的输出端连接；所述运算放大器n301b的输出端输出随温度变化的电压信号；
18.所述第一调整放大电路包括：运算放大器n301a、电阻r301和电阻 r302；
19.所述电阻r301的输入端与所述ref02基准源的out输出端连接，所述电阻r301的输出端与所述电阻r302的输入端连接，所述电阻r301的输出端还与所述运算放大器n301a的反向输入端连接，
20.所述电阻r302的输出端与所述运算放大器n301a的输出端连接；
21.所述运算放大器n301a的输出端还连接有电阻r303和电阻r304，所述运算放大器n301a的同向输入端接地，所述运算放大器n301a的输出端还与所述比例放大电路串联；
22.其中，所述电阻r303的输入端与所述运算放大器n301a的输出端连接，所述电阻r303的输出端与所述电阻r304的输入端连接，
23.所述电阻r304的输出端接地。
24.更进一步地，所述第二运算放大电路包括：第二调整放大电路和第三调整放大电路；
25.所述第二调整放大电路包括：运算放大器n302a、电阻r305和电阻 r306；
26.所述电阻r305的输入端与所述基准源的out输出端连接，所述电阻r305的输出端与所述电阻r306的输入端连接，所述电阻r305的输出端还与所述运算放大器n302a的反向输入端连接，
27.所述运算放大器n302a的输出端与所述电阻r306的输出端连接，所述运算放大器n302a的同向输入端接地；
28.所述第三调整放大电路包括：运算放大器n302b、电阻r307和电阻 r308；
29.所述电阻r307的输入端与所述运算放大器n302 b的输出端连接，所述电阻r307的输出端与所述运算放大器n302b的反向输出端连接，所述电阻 r307的输出端还与所述电阻r308的输入端连接，
30.所述电阻r308的输出端与所述运算放大器n302b的输出端连接,
31.所述运算放大器n302b的同向输入端接地。
32.更进一步地，所述求和运算电路包括：运算放大器n101b、电阻r131、电阻r133、二极管v101和二极管v102；
33.所述电阻r131的输入端与所述运算放大器n302a的输出端连接，所述电阻r131的输入端与所述电阻r133的输入端连接，
34.所述电阻r133的输出端与所述二极管v102的输入端连接，
35.所述二极管v102的输出端与所述二极管v101的输入端连接，
36.所述二极管v101的输出端与所述电阻r131的输出端连接，
37.所述运算放大器n101b的反向输入端分别与所述电阻运算放大器n301b 的输出端和所述运算放大器n302a的输出端连接，所述运算放大器n101b 的同向输入端接地，所述运算放大器n101b的输出端与所述二极管v102的输出端连接。
38.更进一步地，所述比例放大电路包括：运算放大器n101a和电阻r134、电阻r135、电阻r136、电阻r137、电阻r140、电阻r141、电阻r142、电阻r143、电阻r144、电阻r145；
39.所述电阻r135的输入端与所述二极管v101的输出端连接，所电阻r135 的输出端与所述电阻r136的输出端连接，
40.所述电阻r136的输入端与所述电阻r133的输出端连接，
41.所述电阻r134的输入端与所述电阻r131的输出端连接，所述电阻r134 的输出端
与所述电阻r137的输出端连接，
42.所述电阻r137的输入端与所述电阻r133的输出端连接，
43.所述电阻r140的输入端与所述电阻r136的输出端连接，所述电阻r140 的输入端与所述运算放大器n101a的反向输入端连接，所述电阻r140的输出端与所述电阻r141的输入端连接，
44.所述电阻r141的输出端与所述电阻r142的输入端连接，
45.所述电阻r142的输出端与所述电阻r143的输入端连接，
46.所述电阻r143的输出端与所述电阻r145的输出端连接，所述电阻r143 的输出端与所述电阻r134的输出端连接，
47.所述电阻r145的输入端与所述运算放大器n101a的输出端连接，
48.所述电阻r144的输入端与所述运算放大器n101a的反向输入端连接，所述电阻r144的输出端与所述运算放大器n101a的输出端连接，
49.所述运算放大器n101a的同向输入端接地，
50.所述运算放大器n301a的输出端与所述电阻r141的输出端和所述电阻 r142的输入端之间的电路连接。
51.更进一步地，所述电阻r140的输入端的线路上连接有电阻r138和电阻r139；
52.所述电阻r138的输入端与所述电阻r140的输入端连接，所述电阻r138 的输出端与所述电阻r139的输入端连接；
53.所述电阻r139的输出端与所述电阻r134的输出端连接。
54.更进一步地，所述电阻r140与所述电阻r141，以及所述电阻r142与所述电阻r143，两组电阻择一连入电路。
55.更进一步地，所述运算放大电路还包括：电阻r129、电阻r130和电阻 r132；
56.所述电阻r129的输入端与所述运算放大器n302a的输出端连接，所述所述电阻r129的输出端所述电阻r130的输入端连接，
57.所述电阻r130的输出端与所述电阻r131的输出端连接，所述电阻r130 的输出端与所述运算放大器n101b的反向输入端连接，
58.所述电阻r132的输入端与所述运算放大器n301b的输出端连接，所述电阻r132的输出端与所述电阻r133的输入端连接，所述电阻r132的输出端与所述运算放大器n101b的反向输入端连接。
59.本实用新型的优点：
60.1、利用ref02精密基准源产生的5.0v电源电压为基准，同时通过ref02 产生的温度信号及陀螺的初始零位偏移量，计算零位补偿量，消除零位偏移量。
61.2、利用零位补偿电路ref02产生的5.0v电源电压、温度信号电压值、陀螺原始零位偏移量、温度信号电压值随温度的变化量实现陀螺零位电压的高、低、常全温范围内不同变化方向、不同变化量值的补偿，且不同温度范围的补偿互不影响。
62.3、利用ref02精密基准源产生的5.0v电源电压和环境温度电压值补偿陀螺零位电压。
63.4、利用二极管的单向导通特性和环境温度信号实现陀螺全温零位补偿。
64.5、通过选择反相输入运算放大器实现对零位电压的正向补偿或负向补偿。
65.6、通过调整参数使高低温条件下的零位补偿不影响常温零位。
66.7、通过设置的零位补偿电路可以实现高、低、常全温范围内不同方向零位补偿且互不影响。
附图说明
67.构成本技术的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
68.图1是本实用新型实施例的ref02基准源及其外围电路；
69.图2是本实用新型实施例的全温非线性零位补偿电路图。
具体实施方式
70.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
71.参见图1至图2，如图1至图2所示，一种陀螺零位补偿电路，包括：基准电路和零位补偿电路；
72.所述基准电路包括基准源；
73.所述基准源包括温变输出端和基准输出端，所述温变输出端用于输出随温度变化的电压信号，所述基准输出端用于输出电压基准信号；
74.所述零位补偿电路由求和运算电路串联比例放大电路构成，所述基准电路的温变输出端和基准输出端分别与所述求和运算电路连接；
75.其中，所述求和运算电路用于高温和低温的零位补偿，
76.所述比例放大电路用于常温的零位补偿，以及对高温、低温和常温的补偿倍数的调整。
77.需要说明的是，ref02基准源是提供稳定10.0v、5.0v或2.5v的电压输出，环境温度或负载条件的变化对输出电压的影响极小。器件采用8引脚soic、pdip、cerdip和to-99封装以及20引脚lcc封装(仅限883)，进一步提高了器件在标准和高应力应用中的可用性。利用外部缓冲和简单的电阻网络，可将temp引脚用于温度检测和估算。器件还提供trim引脚，用于精密调整输出电压。
78.运算放大器(常简称为“运放”)是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”，此名称一直延续至今。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展，如今绝大部分的运放是以单片的形式存在。运放的种类繁多，广泛应用于几乎所有的行业当中。
79.本实用新型的一实施例中，所述基准电路还包括外围电路；
80.所述外围电路包括第一运算放大电路和第二运算放大电路；
81.所述第一运算放大电路与所述基准源的温变输出端和基准输出端连接，并与所述求和运算电路串联；
82.所述第二运算放大电路分别与所述基准源的基准输出端连接，并与所述求和运算
电路串联。
83.本实用新型的一实施例中，所述第一运算放大电路包括：运算放大器 n301b和第一调整放大电路；
84.其中，所述温变输出端为temp输出端，所述基准输出端为out输出端；
85.所述运算放大器n301b的同向输入端与所述基准源的temp输出端连接，所述运算放大器n301b的反向输入端与自身的输出端连接；所述运算放大器n301b的输出端输出随温度变化的电压信号；
86.所述第一调整放大电路包括：运算放大器n301a、电阻r301和电阻 r302；
87.所述电阻r301的输入端与所述ref02基准源的out输出端连接，所述电阻r301的输出端与所述电阻r302的输入端连接，所述电阻r301的输出端还与所述运算放大器n301a的反向输入端连接，
88.所述电阻r302的输出端与所述运算放大器n301a的输出端连接；
89.所述运算放大器n301a的输出端还连接有电阻r303和电阻r304，所述运算放大器n301a的同向输入端接地，所述运算放大器n301a的输出端还与所述比例放大电路串联；
90.其中，所述电阻r303的输入端与所述运算放大器n301a的输出端连接，所述电阻r303的输出端与所述电阻r304的输入端连接，
91.所述电阻r304的输出端接地。
92.本实用新型的一实施例中，所述第二运算放大电路包括：第二调整放大电路和第三调整放大电路；
93.所述第二调整放大电路包括：运算放大器n302a、电阻r305和电阻 r306；
94.所述电阻r305的输入端与所述基准源的out输出端连接，所述电阻 r305的输出端与所述电阻r306的输入端连接，所述电阻r305的输出端还与所述运算放大器n302a的反向输入端连接，
95.所述运算放大器n302a的输出端与所述电阻r306的输出端连接，所述运算放大器n302a的同向输入端接地；
96.所述第三调整放大电路包括：运算放大器n302b、电阻r307和电阻 r308；
97.所述电阻r307的输入端与所述运算放大器n302 b的输出端连接，所述电阻r307的输出端与所述运算放大器n302b的反向输出端连接，所述电阻 r307的输出端还与所述电阻r308的输入端连接，
98.所述电阻r308的输出端与所述运算放大器n302b的输出端连接,
99.所述运算放大器n302b的同向输入端接地。
100.需要说明的是，参见图1，ref02基准源外围电路，对零位偏移过程调式：
101.n300为ref02基准源，运算放大器n301b输出信号temp为ref02基准源输出的随温度线性变化的电压信号；
102.ref02基准源6脚输出5.0v电压信号，经过运算放大器n301a输出信号为零位调整信号，通过电阻r301、r302比例放大及电阻r303、r304分压可以调整零位补偿量；
103.另一方面，ref02基准源6脚输出5.0v电压信号经过运算放大器n302a 反相放大输出-5v电压基准信号，用于后级零位电压调整。
104.所述求和运算电路包括：运算放大器n101b、电阻r131、电阻r133、二极管v101和二
极管v102；
105.所述电阻r131的输入端与所述运算放大器n302a的输出端连接，所述电阻r131的输入端与所述电阻r133的输入端连接，
106.所述电阻r133的输出端与所述二极管v102的输入端连接，
107.所述二极管v102的输出端与所述二极管v101的输入端连接，
108.所述二极管v101的输出端与所述电阻r131的输出端连接，
109.所述运算放大器n101b的反向输入端分别与所述电阻运算放大器n301b 的输出端和所述运算放大器n302a的输出端连接，所述运算放大器n101b 的同向输入端接地，所述运算放大器n101b的输出端与所述二极管v102的输出端连接。
110.本实用新型的一实施例中，所述比例放大电路包括：运算放大器n101a 和电阻r134、电阻r135、电阻r136、电阻r137、电阻r140、电阻r141、电阻r142、电阻r143、电阻r144、电阻r145；
111.所述电阻r135的输入端与所述二极管v101的输出端连接，所电阻r135 的输出端与所述电阻r136的输出端连接，
112.所述电阻r136的输入端与所述电阻r133的输出端连接，
113.所述电阻r134的输入端与所述电阻r131的输出端连接，所述电阻r134 的输出端与所述电阻r137的输出端连接，
114.所述电阻r137的输入端与所述电阻r133的输出端连接，
115.所述电阻r140的输入端与所述电阻r136的输出端连接，所述电阻r140 的输入端与所述运算放大器n101a的反向输入端连接，所述电阻r140的输出端与所述电阻r141的输入端连接，
116.所述电阻r141的输出端与所述电阻r142的输入端连接，
117.所述电阻r142的输出端与所述电阻r143的输入端连接，
118.所述电阻r143的输出端与所述电阻r145的输出端连接，所述电阻r143 的输出端与所述电阻r134的输出端连接，
119.所述电阻r145的输入端与所述运算放大器n101a的输出端连接，
120.所述电阻r144的输入端与所述运算放大器n101a的反向输入端连接，所述电阻r144的输出端与所述运算放大器n101a的输出端连接，
121.所述运算放大器n101a的同向输入端接地，
122.所述运算放大器n301a的输出端与所述电阻r141的输出端和所述电阻 r142的输入端之间的电路连接。
123.本实用新型的一实施例中，所述电阻r140的输入端的线路上连接有电阻r138和电阻r139；
124.所述电阻r138的输入端与所述电阻r140的输入端连接，所述电阻r138 的输出端与所述电阻r139的输入端连接；
125.所述电阻r139的输出端与所述电阻r134的输出端连接。
126.本实用新型的一实施例中，所述电阻r140与所述电阻r141，以及所述电阻r142与所述电阻r143，两组电阻择一连入电路。
127.本实用新型的一实施例中，所述运算放大电路还包括：电阻r129、电阻r130和电阻
r132；
128.所述电阻r129的输入端与所述运算放大器n302a的输出端连接，所述所述电阻r129的输出端所述电阻r130的输入端连接，
129.所述电阻r130的输出端与所述电阻r131的输出端连接，所述电阻r130 的输出端与所述运算放大器n101b的反向输入端连接，
130.所述电阻r132的输入端与所述运算放大器n301b的输出端连接，所述电阻r132的输出端与所述电阻r133的输入端连接，所述电阻r132的输出端与所述运算放大器n101b的反向输入端连接。
131.需要说明的是，电阻r144作为运算放大器n101a的反馈电阻，主要用作调节倍数的确定。
132.参见图2，-5v、temp分别为上级ref02基准源及其外围电路产生的电压基准信号及随温度变化的电压信号，通过调整电阻r129、r130、r132使常温状态下运算放大器n101b的6引脚输入端电压值为零，目的是使高低温零位补偿不影响常温零位；
133.通过分别调整电阻r131、r133可以调整低温条件下或高温条件下零位补偿量；
134.低温条件下电阻二极管v101导通，高温条件下二极管v102导通；
135.电阻r134和电阻r135根据低温条件下初始零位的变化方向选择其一；
136.电阻r136和电阻r137根据高温条件下初始零位的变化方向选择其一；
137.运算放大器n101a及电阻r140、r141、r142、r143组成常温零位调整电路；电阻r140和r141串联，电阻r142和r143串联，r140和r141、r142 和r143用于调整常温零位补偿量，且根据常温零位变化方向只选择其中一组；
138.另一方面，运算放大器n101a及电阻r144用于调整高、低温条件下零位补偿方向；
139.最后，零位补偿电路输出信号在陀螺伺服回路中的功放级前端作求和运算，从而实现全温陀螺零位补偿。
140.另外，图2中、电阻r130、电阻r131、电阻r132、电阻r133、电阻 r134、电阻r135、电阻r136、电阻r137、电阻r138、电阻r139、电阻r140、电阻r141、电阻r142、电阻r143和电阻r144，这些电阻表示不定值，一般用来调整工作点用，但是不能用调阻代替。
141.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。