一种简单可靠离散量信号电路的设计和实现

时间:2013-05-18来源:网络

3.1.2 28 V/开离散量输出信号
28 V/开离散量输出信号原理实现如图7所示,在原有典型电路的基础上增加了过流保护电路。R3为采样电阻,利用差分电路实现过流保护功能,该电路使用运算放大器N1实现差分运算,当负载过大,N1的输出值达到门限值时,通过V3将前级输出电路自动关断,实现了过流保护功能。采样电阻的选择原则:在不影响后级电路负载特性,进行降额设计,即使用降额因子后实际应力不应超过推荐的最大应力。

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3.2 电路仿真分析
3.2.1 地/开离散量输出电路仿真分析
V3为NMOS场效应管,满足导通条件时,该电路输出为“地”,反之,输出为“开”状态。
电路仿真时,将外部负载上拉为+28VDC,当外部负载电流大于70 mA或短路时,仿真图8中利用R4电阻模拟外部负载,来保证测试验证的极限条件。当R4为0时,负载为短路状态,此时过流保护电路关断NMOS管(开状态),通过示波器监测电压输出范围为:26 V≤V开≤28 V;当外部负载正常工作时,输出地电压10 mV≤V地≤500 mV。电路仿真结果与预期设计结果一致,保证了电路的安全性。

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在芯片选型上,当负载对地短路时,V3瞬间承受的功率较大,因此应充分进行降额设计,以满足电路在实际使用中的无故障保护功能特性。
3.2.2 28 V/开离散量输出电路仿真分析
图7中差分电路的传递函数:Uo=UI2-UI1,按最大过流保护电流(70 mA)计算UI2-UI1=10x0.07=0.7 V,实际仿真电路见图9。仿真结果表明,实际仿真中图7中V3作为开关管的饱和导通电压为:UI2-UI1≥0.7 V,满足理论设计要求。

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4 结论
针对目前机载电子复杂性的增加,为降低产品的故障模式,提高整机的可靠性、测试性指标,本文主要介绍了一种简单、高可靠性的航空电子离散量信号电路的原理实现方法,并通过对典型电路的比较分析,分别对新型离散量输入/输出电路进行仿真分析及计算,该新型电路不仅保证了典型电路的输出特性,而且也进行了巧妙的优化设计,并增加了过流保护功能,使电路的可靠性、容差能力更高,同时使该电路的应用领域更加广泛。目前该新型电路已成功地应用在实际工程项目中,并已经过各种试验验证,高低温性能稳定,可靠性高。

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关键词: 航空电子 离散量输入电路 离散量输出电路 过流保护电路 功能仿真分析 差分电路

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