一種星載銣鐘的控溫電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種星載銣鐘控溫電路，屬于衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]星載銣鐘作為導(dǎo)航衛(wèi)星的關(guān)鍵單機，產(chǎn)品的性能指標(biāo)將直接決定衛(wèi)星導(dǎo)航的精度范圍，星載銣鐘的性能至關(guān)重要。
[0003]星載銣鐘產(chǎn)品受溫度影響很大，對于衛(wèi)星應(yīng)用需求的不斷提高，更高指標(biāo)星載銣鐘工程需求更加迫切，隨著產(chǎn)品指標(biāo)越來越高，溫度影響極其敏感，溫度變化將嚴重影響高指標(biāo)星載銣鐘的I OMHz輸出頻率，對整機長期的頻率穩(wěn)定度影響十分重要。
[0004]目前星載銣鐘產(chǎn)品采用一般模擬的控溫電路方式，該電路方式存在控溫精度有限、控溫范圍不寬、控溫靈敏度不高的問題，但隨著衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星對星載銣鐘產(chǎn)品的要求越來越高，星載銣鐘產(chǎn)品的精確控溫能力將是制約產(chǎn)品性能指標(biāo)的重要因素之一。
[0005]基于現(xiàn)有的條件，控溫方式采用(模擬+數(shù)字電路)的方式，存在以下瓶頸問題，現(xiàn)有的宇航級A/D芯片最高位為14位(實際有效位小于14位)，無法滿足控溫精度要求，只有當(dāng)A/D芯片最高位達到16位，才能通過采用模擬電路+數(shù)字電路的方式達到精確控溫的能力要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種星載銣鐘控溫電路及控溫方法，即使采用一般位數(shù)(12位)的宇航級A/D芯片也能實現(xiàn)精確控溫的目的，解決由于宇航級A/D芯片位數(shù)限制，而不能實現(xiàn)更高指標(biāo)銣鐘產(chǎn)品精確控溫的技術(shù)瓶頸。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0008]—種星載銣鐘的控溫電路，包括:熱敏電阻Rt、A/D、D/A、電壓選擇電路、加熱驅(qū)動電路、MCU、運放 N1、N2、N3 和 N4;
[0009]熱敏電阻Rt敏感星載銣鐘的溫度，得出的溫度電壓信號通過運放NI跟隨之后輸出到運放N3，電壓選擇電路輸出的比較電壓通過運放N2跟隨之后輸出到運放N3，運放N3進行相減操作后得到Vsi_cmp，再通過運放N4進行放大，放大后的信號進行A/D采樣，MCU根據(jù)A/D采樣的輸出信號控制電壓選擇電路的輸出，同時，MCU還對A/D采樣的輸出信號進行擴展，擴展后的信號通過PID控溫算法進行處理，再通過D/A輸出到加熱驅(qū)動電路對星載銣鐘進行溫度控制。
[0010]所述電壓選擇電路中有并行的k路支路，每個支路均包括一個選通開關(guān)和與選通開關(guān)匹配的電阻，選通開關(guān)為si，i = l，2，…k，當(dāng)開關(guān)Si選通時，電壓選擇電路對應(yīng)輸出的比較電壓 Vsi = 2.5/k*i*lV。
[0011]所述運放N3進行相減操作具體為:將電壓選擇電路中選通開關(guān)Si對應(yīng)的輸出電壓￥81 = 2.5/^*1*1￥與熱敏電阻肚敏感的溫度電壓進行求差值，得到￥81_011?。
[0012]通過運放N4進行放大時，運放N4的放大增益與電壓選擇電路中選通開關(guān)數(shù)目相同，均為k。
[0013]所述MCU根據(jù)A/D采樣的輸出信號控制電壓選擇電路的輸出，具體為:
[0014]開關(guān)初始工作時，將開關(guān)Si選通，如果Vsi電壓與熱敏電阻敏感的溫度電壓的差值Vsi_cmp < 2.5/k*lV，則MCU將開關(guān)si選通;
[0015]如果Vsi選通時，Vsi_cmp>2.5/k*lV或者Vsi_cmp〈0V時，則將選通開關(guān)改變?yōu)閕_l或者i+1，然后再進行比較，直到開關(guān)j時，Vsj_cmp <2.5/k*lV,則將此時的開關(guān)選通為sj，j
=1，2，."ko
[0016]所述M⑶對A/D采樣的輸出信號進行擴展具體為:
[0017]擴展后的溫度電壓信號的實際值為:i*212-(Vsi_cmp)A/D，其中，(Vsi_cmp)A/D為經(jīng)過放大和A/D處理之后的Vsi_cmp，MCU對A/D采樣的輸出信號擴展了 m位，2m=k。
[0018]所述D/A采用宇航級的16位芯片。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0020](I)本發(fā)明采用一般位數(shù)(12位)的宇航級A/D芯片也能實現(xiàn)精確控溫的目的，解決由于宇航級A/D芯片位數(shù)限制，而不能實現(xiàn)更高指標(biāo)銣鐘產(chǎn)品精確控溫的技術(shù)瓶頸。
[0021](2)本發(fā)明中擴展A/D芯片的方法和思路，同樣可以應(yīng)用于其他需要擴展分辨位數(shù)的電路。
【附圖說明】
[0022]圖1本發(fā)明電路原理圖；
[0023]圖2 M⑶控制電壓選擇電路的邏輯示意圖；
[0024]圖3電壓選擇電路原理圖；
[0025]圖4電壓量化區(qū)域(k = 16);
【具體實施方式】
[0026]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種星載銣鐘的控溫電路，包括:熱敏電阻Rt、A/D、D/A、電壓選擇電路、加熱驅(qū)動電路、MCU、運放N1、N2、N3和N4 ；
[0027]熱敏電阻Rt敏感星載銣鐘的溫度，得出的溫度電壓信號通過運放NI跟隨之后(NI輸出)輸出到運放N3，電壓選擇電路輸出的比較電壓通過運放N2跟隨之后(N2輸出)輸出到運放N3，運放N3進行相減操作后得到Vsi_cmp(N3輸出)，再通過運放N4進行放大，放大后的信號(N4輸出)進行A/D采樣，MCU根據(jù)A/D采樣的輸出信號控制電壓選擇電路的輸出，保證溫度電壓信號處于電壓量化區(qū)域(圖4)，同時，MCU還對A/D采樣的輸出信號進行擴展，擴展后的信號通過PID控溫算法進行處理，再通過D/A輸出到加熱驅(qū)動電路對星載銣鐘進行溫度控制，最后達到精確控溫的目的。
[0028]1、溫度電壓獲取電路；
[0029]為了保證溫度電壓獲取電路的準(zhǔn)確性，該部分電路供電電源Vref首先需要進行穩(wěn)壓，熱敏電阻Rt與精密電阻Rl進行分壓，分壓結(jié)果通過跟隨器NI輸出。
[0030]2、電壓選擇電路；
[0031]電壓選擇電路作為關(guān)鍵電路，由MCU根據(jù)A/D采樣情況進行判斷，控制電壓選擇電路中相應(yīng)開關(guān)，開關(guān)選通后可以提供對應(yīng)的參考電壓。該參考電壓保證與實測電壓差值在一個量化區(qū)域里。
[0032]如圖3所示，由于A/D采樣芯片電壓范圍為O?2.5V，如果將電壓O?2.5V等分為k份(每一份就是一個量化區(qū)域)，電壓依次為2.5/k*lV，2.5/k*2V，2.5/k*3V，...2.5/k*(k_l )V，2.5/k*kV;電壓選擇電路中需要提供上述電壓值，電壓選擇電路中有并行的k路支路，每個支路均包括一個選通開關(guān)和與選通開關(guān)匹配的電阻，設(shè)置k個選通開關(guān)sI，s2…sk-1，sk，確保每個開關(guān)si (1 = 1,2,.._k)選通時，對應(yīng)輸出的參考電壓為2.S/l^WlViCU通過開關(guān)選通控制算法實現(xiàn)對開關(guān)的控制。
[0033]3、相減電路；
[0034]將電壓選擇電路中選通開關(guān)si對應(yīng)的輸出電壓Vsi = 2.5/k*i*lV與熱敏電阻Rt敏感的溫度電壓進行求差值，得到Vsi_cmp，這樣差值大小范圍就在一個量化區(qū)域內(nèi)，如果開關(guān)Si選擇不恰當(dāng)，將出現(xiàn)差值絕對值大小超出量化區(qū)域值。
[0035]4、放大電路；
[0036]放大電路的功能就是將相減電路的輸出信號進行放大，放大增益為k(必須與電壓選擇電路中所用開關(guān)數(shù)目相同)。
[0037]5、A/D采樣電路；
[0038]利用現(xiàn)有A/D芯片實現(xiàn)對放大后輸出信號進行采樣，如果選通開關(guān)Si選擇不當(dāng)，A/D芯片會出現(xiàn)溢出信號，該信號將輸入給MCU，MCU根據(jù)開關(guān)選通算法，選出合適的開關(guān)，保證信號差值在一個量化區(qū)域。
[0039]6、MCU控制電路；
[0040]如圖2所示，MCU控制部分主要由