4.5.2 Расчет напряжения питания гироскопа
Следующим шагом будет обеспечение напряжением питания гироскоп. Напряжение питания гироскопа составляет ±5 В и +3,3 В. Уровень шумов по всем напряжениям питания не должен превышать 5 мВ в полосе до 10 кГц.
Что бы получить ±5 В и +3,3 В воспользуемся напряжением ±7 В, приходящим с блока процессорного. На рисунке 2.38 изображена схема преобразования и стабилизации напряжений ±5 В и +3,3 В из ±7 В.
В качестве преобразователя напряжения ±5 В применяется микросхема LT3032MPDE#PBF, а 3,3 В – ADM7150ARDZ-3,3.
Уровень шумов микросхемы LT3032 не превышает 20 мкВ в полосе до 100 кГц, что удовлетворяет требованиям к уровню шумов напряжения питания гироскопа.
Уровень шумов микросхемы ADM7150ARDZ-3,3 не превышает 10 нВ в полосе до 10 кГц, что удовлетворяет требованиям к уровню шумов напряжения питания гироскопа.
Рисунок 2.38 – формирование напряжения питания гироскопа.
Схема преобразователя построена по технологии, описанной в технической документации на микросхемы. Единственным добавлением является добавление входных дросселей L1, L2 и катушки L5, которые выполняют функцию подавления помех и сглаживания пульсаций. Дроссель выбирается из принципа обеспечения максимальной индуктивности и минимального размера.
4.5.3 Расчет напряжения питания ацп и оу
АЦП ADS1255 имеет напряжение питания аналоговой части 5 В и напряжение цифровой части 1,8 В. Хотя, цифровую часть АЦП можно питать напряжением 3,3 В, но производитель рекомендует выбирать напряжение питания 1,8 В, т.к. в таком случае шумы будут минимально влиять на точность преобразования [DATASHEET].
Операционный усилитель ADA4528-2 имеет напряжение питания 2,5…5В. Для обеспечения прохождения полного диапазона сигнала гироскопа и использования технологии Rail-to-Rail, ОУ должен иметь напряжение питания 5 В.
Для преобразования нужных нам напряжений, воспользуемся напряжением 7 В, которое поступает с блока процессорного.
На рисунке 2.39 изображена схема преобразования напряжение 7 В в 5В и 1,8 В.
Рисунок 2.39 – формирование напряжений 5 В и 1,8 В.
Микросхема D16 ADM7150ARDZ-5,0, является преобразователем входного напряжения 7 В в стабилизированное напряжение 5 В. Вся «обвязка» берется из технической документации на микросхему. Единственным добавлением является добавление входных дросселей L6, L7 и катушки L9, которые выполняют функцию подавления помех и сглаживания пульсаций.
Микросхема D17 ADM7150ARDZ-1,8 является таким же преобразователем, как и микросхема D16, только выходное напряжение у неё 1,8 В.
Особенностью данной схемы является формирование нулевого потенциала AGND и DGND. Резисторы R37 и R38 формируют делитель напряжения из 5 В в 2,5 В. ОУ D2B включен как повторитель напряжения, формировать высокое сопротивление на входе и низкое на выходе. В качестве ОУ используется ADA4528-2.
Формирование нулевого потенциала AGND требуется по следующим причинам. Гироскопа формирует выходное напряжение сигнала ±5 В относительно своей общей точки AGND. Использовать этот потенциал в качестве земли для АЦП, напряжение питания которого лежит в диапазоне 0…5 В нельзя, т.к. нельзя подавать отрицательное напряжение питания на АЦП. Поэтому в качестве общей точки для гироскопа используется потенциал AGND, а АЦП AGND2.
Формирование потенциала DGND требуется для того, что бы развязать сигналы аналоговой формы и цифровой.