[发明专利]一种基于开关电容积分器的光纤陀螺前置放大电路

权利要求书

1.一种基于开关电容积分器的光纤陀螺前置放大电路，其特征在于，所述开关电容积分器包括运算放大器、第一高速模拟开关、第二高速模拟开关以及精密电容，所述开关电容积分器连接在PIN二极管输出端和模数转换器输入端之间，所述PIN二极管的输出端通过所述第一高速模拟开关与所述运算放大器的反相输入端连接，所述运算放大器的同相输入端接地，所述第二高速模拟开关与所述精密电容并联后，连接到所述运算放大器的输出端和反相输入端之间，所述第一高速模拟开关和所述第二高速模拟开关的通断及所述模数转换器的采样时间由逻辑控制器控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于开关电容积分器的光纤陀螺前置放大电路，其特征在于，所述第一高速模拟开关和所述第二高速模拟开关采用集成MOS管作为开关器件。

3.根据权利要求1所述的一种基于开关电容积分器的光纤陀螺前置放大电路，其特征在于，所述PIN二极管，用于检测干涉光强并转化为电流输出，所述模数转换器用于将所述开关电容积分器输出的模拟电压信号转化为数字信号输入到所述逻辑控制器进行处理，所述逻辑控制器为数字信号处理器、可编程逻辑门阵列FPGA或ASIC专用集成芯片。

4.根据权利要求1所述的一种基于开关电容积分器的光纤陀螺前置放大电路，其特征在于，所述开关电容积分器的放大过程具体为：

当闭合所述第一高速模拟开关，断开所述第二高速模拟开关时，所述开关电容积分器处于“积分状态”，所述运算放大器对所述PIN二级管的输出电流进行积分并转化为模拟电压输出，其理想积分的过程用下式来表述：

其中Vout＝输出模拟电压

C＝精密电容C₁的电容值

t＝积分时间

I＝PIN二极管的输出电流

当所述第一高速模拟开关与所述第二高速模拟开关都断开时，所述开关电容积分器处于“保持状态”，在这一状态所述开关电容积分器的输出模拟电压Vout将不受输入的影响，保持为固定电压值，这一固定电压值即为所述精密电容上的压降；

当所述第一高速模拟开关断开，而所述第二高速模拟开关闭合时，所述开关电容积分器处于“复位状态”，在这一状态所述精密电容的两端短路，即对所述精密电容进行放电操作，使输出模拟电压Vout降为0V。

5.根据权利要求4所述的一种基于开关电容积分器的光纤陀螺前置放大电路，其特征在于，干涉光强在渡越时间存在尖峰脉冲，在所述尖峰脉冲到来时，断开所述第一高速模拟开关，在所述尖峰脉冲过后，闭合所述第一高速模拟开关，断开所述第二高速模拟开关，此时所述开关电容积分器处于所述“积分状态”，“积分状态”结束后，同时断开所述第一高速模拟开关与所述第二高速模拟开关，此时所述开关电容积分器处于“保持状态”，在下一所述尖峰脉冲到来前，闭合所述第二高速模拟开关，此时所述精密电容将进行放电过程。

6.根据权利要求1所述的一种基于开关电容积分器的光纤陀螺前置放大电路，其特征在于，所述PIN二极管使用电流源、寄生电阻和寄生电容之间的并联电路进行等效，所述开关电容积分器中的两个高速模拟开关分别使用一个电阻进行等效；由此得到所述的光纤陀螺前置放大电路总噪声为：