基于CPLD的發(fā)射機(jī)控制保護(hù)系統(tǒng)介紹

4 實(shí)現(xiàn)控制保護(hù)系統(tǒng)功能時(shí)出現(xiàn)問題的分析和解決辦法

4.1 電平反串

由于發(fā)射機(jī)在起始通電狀態(tài)下只有熱電源在工作，其余部分都不上電，當(dāng)按下“低壓通”鍵時(shí)，發(fā)射機(jī)其余部分才上電。所以，發(fā)射機(jī)的控制保護(hù)電路必須要把“低壓通”鍵和其余鍵的邏輯分開，即“低壓通”鍵的邏輯不能與其余鍵的邏輯一起置于CPLD中，而必須拿出來單獨(dú)處理。它的作用就是只對控制“低壓通”鍵的芯片上電。這就產(chǎn)生了由于上電分先后而帶來的電平反串問題，即在只有加熱電源時(shí)，就有1.8V左右的電平串入單獨(dú)給CPLD供電的＋5V電源中，而這時(shí)給CPLD供電的＋5V電源并未加，由于CPLD是3.3V/5V都可工作的，所以CPLD這時(shí)已經(jīng)開始工作，產(chǎn)生許多錯(cuò)誤邏輯，使許多故障燈都亮了，這是不允許的。測試發(fā)現(xiàn)這個(gè)反串電平是由于54HC245這個(gè)芯片帶來的，而且后來發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)能力越強(qiáng)的芯片，反串電平就越嚴(yán)重。

解決的辦法是將送顯示的驅(qū)動(dòng)芯片換掉，都改成光電耦合器，這樣就解決了反串電平的問題，而且有利于將控制保護(hù)電路板子上的地和外界隔開，對A/D變換也有好處。

4.2 按鍵抖動(dòng)

雖然加了一些消除按鍵抖動(dòng)電路，但是效果都不太理想，尤其是“高壓通”和“高壓斷”兩個(gè)按鍵，由于是上升沿觸發(fā)，而且狀態(tài)互鎖，致使有時(shí)按下“高壓通”鍵，一松手狀態(tài)就保持不住，又回到“高壓斷”狀態(tài)；有時(shí)按下“高壓斷”鍵又回不到“高壓斷”狀態(tài)。用示波器觀察波形，發(fā)現(xiàn)在按鍵按下和松開時(shí)有抖動(dòng)。為此對“高壓通”和“高壓斷”鍵入的信號(hào)，利用時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)D觸發(fā)器，再通過D觸發(fā)器送入CPLD，效果非常明顯，消除了按鍵抖動(dòng)。

4.3 A/D變換的精度

這個(gè)問題是整個(gè)電路中最關(guān)鍵的問題。500mV的紋波，對邏輯電平不會(huì)產(chǎn)生太大的影響，既不會(huì)造成錯(cuò)誤電平，也不會(huì)誤報(bào)故障，但是對A/D來說，卻太大了。

以最大電壓5V，8位的A/D來說，最小量化單位δ=×5≈20mV，500mV的紋波，對于十進(jìn)制=25，對于十六進(jìn)制是19H，對于二進(jìn)制是11001B，相當(dāng)于5位都在跳。對于12位的A/D說，最小量化單位δ=×5==1.2mV，500mV的紋波，對于十進(jìn)制≈417，對于十六進(jìn)制是1A1H，對于二進(jìn)制是110100001B，相當(dāng)于9位在跳，這樣大的紋波，大大影響了A/D的精度。就拿陰極電壓來說，12kV的陰極電壓，過壓門限按5％計(jì)算，是12.6kV，那么這600V電壓轉(zhuǎn)換成5V電平相當(dāng)于600/12000×5=250mV，電平的變化淹沒在噪聲中，根本就體現(xiàn)不出來。不能完成過欠壓的精細(xì)比較。要想完成精細(xì)比較，紋波就得降下來。當(dāng)紋波小于100mV時(shí)，對于8位A/D變化只有3位在變，電平的變化沒有淹沒在噪聲中，是可以使用的，當(dāng)然紋波處理得越小越好。即使實(shí)在降不到太小，還可以通過數(shù)字信號(hào)處理的方法，用各種數(shù)字濾波器，對變換出來的數(shù)字信號(hào)濾掉干擾。

具體解決的辦法如下：

——將采樣各路信號(hào)的模擬電壓通過線性光耦與發(fā)射機(jī)的地隔離，使發(fā)射機(jī)的地線噪聲不會(huì)進(jìn)控制保護(hù)板；

——所有輸入的信號(hào)都加光耦，使發(fā)射機(jī)的地與整個(gè)控制保護(hù)電路的模擬地、數(shù)字地隔開；

——整個(gè)控保電路的模擬地、數(shù)字地懸浮起來，外加屏蔽罩。

采用以上方法后，A/D精度有了明顯的改善，能使紋波達(dá)到100mV。

5 結(jié)語

該控制保護(hù)電路板已經(jīng)在發(fā)射機(jī)上完成聯(lián)調(diào)，其控制和保護(hù)的功能，以及閉環(huán)加高壓的功能全都實(shí)現(xiàn)，精度滿足要求。當(dāng)需要更高采樣精度時(shí)，則可以用一些數(shù)字信號(hào)處理的方法來進(jìn)一步對A/D轉(zhuǎn)換過來的數(shù)字量進(jìn)行處理，使精度進(jìn)一步提高。

新技術(shù)的發(fā)展使發(fā)射機(jī)控制保護(hù)電路的技術(shù)不斷進(jìn)步，CPLD在實(shí)現(xiàn)控制保護(hù)電路功能方面有其獨(dú)到的優(yōu)勢，在國外這種模塊化的控制保護(hù)電路已經(jīng)很普遍，跟上國際先進(jìn)技術(shù)應(yīng)是我們努力的方向。