一種簡(jiǎn)單可靠離散量信號(hào)電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

摘要：基于目前航空電子設(shè)備離散量輸入／輸出電路實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，分立器件多，高低溫下參數(shù)不一致等現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)比分析典型離散量電路，提出了一種簡(jiǎn)單、高可靠性的離散量信號(hào)電路設(shè)計(jì)，同時(shí)由于典型離散量輸出電路故障率較高，提出了一種離散量輸出信號(hào)的過(guò)流保護(hù)電路設(shè)計(jì)思路，采用電路仿真軟件Multisim進(jìn)行了功能仿真、容差分析，在實(shí)際工程應(yīng)用中各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該電路滿足實(shí)際使用要求，具有很高的穩(wěn)定性和可靠性。
關(guān)鍵詞：航空電子；離散量輸入電路；離散量輸出電路；過(guò)流保護(hù)電路；功能仿真分析；差分電路

隨著航空電子產(chǎn)品復(fù)雜性日益提高，對(duì)硬件設(shè)計(jì)的可靠性、安全性等級(jí)，提出了新的設(shè)計(jì)需求。航空電子產(chǎn)品硬件功能的增加，也必然導(dǎo)致硬件復(fù)雜程度的不斷增加，同時(shí)對(duì)元器件的選型、各種模塊電路的可靠性、環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)也提出了新要求。而離散量信號(hào)電路作為航空電子電路的基本組成部分，已從傳統(tǒng)較復(fù)雜的硬件電路逐步改進(jìn)為簡(jiǎn)單、可靠的硬件電路，并在電路設(shè)計(jì)中，根據(jù)實(shí)際使用要求增加了過(guò)流保護(hù)功能電路，使離散量信號(hào)的設(shè)計(jì)電路更加簡(jiǎn)單、可靠、安全。
目前航空電子產(chǎn)品離散量信號(hào)處理電路均為典型電路，采用分立器件較多，個(gè)別器件在環(huán)境溫度下存在電平不一致現(xiàn)象，由于電路的容差設(shè)計(jì)不影響產(chǎn)品的性能指標(biāo)。根據(jù)Rockwell Collins公司研制的AFDC(Autopilot Flight Director Computer)資料手冊(cè)。為實(shí)現(xiàn)高可靠性、安全性的電路設(shè)計(jì)，在滿足硬件性能指標(biāo)的前提下，盡量使電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，以提高產(chǎn)品的硬件可靠性指標(biāo)。
基于上述需求，提出了一種簡(jiǎn)單、可靠、容差能力高的離散量信號(hào)電路設(shè)計(jì)，該電路功能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單易行，即滿足硬件性能指標(biāo)，又滿足系統(tǒng)的實(shí)際使用要求。

1 典型離散量信號(hào)電路實(shí)現(xiàn)
典型的離散量處理電路示意框圖如圖1所示，圖1中離散量輸入電路各級(jí)電路使用獨(dú)立器件較多，限幅電路在環(huán)境溫度下，一致性較差。在系統(tǒng)交聯(lián)復(fù)雜且離散量處理路數(shù)增加時(shí)，硬件電路設(shè)計(jì)占用板面大，集成度較低。

2 離散量輸入信號(hào)電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
通過(guò)對(duì)典型離散量處理電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)合國(guó)外電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路，提出了一種簡(jiǎn)單、可靠、容差能力高的離散量信號(hào)電路。該型電路不僅優(yōu)化了電路設(shè)計(jì)，而且實(shí)現(xiàn)原理簡(jiǎn)單，可靠性高，響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，電路功能框圖如圖2所示。

2．1 電路原理實(shí)現(xiàn)
2．1．1 地／開離散量輸入信號(hào)
地／開離散量輸入信號(hào)設(shè)計(jì)原理如圖3所示，該電路利用巧妙的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，并結(jié)合后級(jí)緩沖處理電路施密特觸發(fā)器的電路特性，使該電路在克服電阻溫度特性變化大的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)更加簡(jiǎn)單，且提高了電路的容差能力。
2．1．2 28 V／開離散量輸入信號(hào)
28 V／開離散量輸入信號(hào)設(shè)計(jì)原理如圖4所示，該電路同樣利用電阻分壓網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，原理實(shí)現(xiàn)與地／開離散量輸入信號(hào)相似，不同之處為電阻分壓網(wǎng)絡(luò)比例值。