一種簡單可靠離散量信號電路的設(shè)計和實現(xiàn)
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
3．1．2 28 V／開離散量輸出信號
28 V／開離散量輸出信號原理實現(xiàn)如圖7所示，在原有典型電路的基礎(chǔ)上增加了過流保護(hù)電路。R3為采樣電阻，利用差分電路實現(xiàn)過流保護(hù)功能，該電路使用運算放大器N1實現(xiàn)差分運算，當(dāng)負(fù)載過大，N1的輸出值達(dá)到門限值時，通過V3將前級輸出電路自動關(guān)斷，實現(xiàn)了過流保護(hù)功能。采樣電阻的選擇原則：在不影響后級電路負(fù)載特性，進(jìn)行降額設(shè)計，即使用降額因子后實際應(yīng)力不應(yīng)超過推薦的最大應(yīng)力。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/175798.htm
3．2 電路仿真分析
3．2．1 地／開離散量輸出電路仿真分析
V3為NMOS場效應(yīng)管，滿足導(dǎo)通條件時，該電路輸出為“地”，反之，輸出為“開”狀態(tài)。
電路仿真時，將外部負(fù)載上拉為+28VDC，當(dāng)外部負(fù)載電流大于70 mA或短路時，仿真圖8中利用R4電阻模擬外部負(fù)載，來保證測試驗證的極限條件。當(dāng)R4為0時，負(fù)載為短路狀態(tài)，此時過流保護(hù)電路關(guān)斷NMOS管(開狀態(tài))，通過示波器監(jiān)測電壓輸出范圍為：26 V≤V開≤28 V；當(dāng)外部負(fù)載正常工作時，輸出地電壓10 mV≤V地≤500 mV。電路仿真結(jié)果與預(yù)期設(shè)計結(jié)果一致，保證了電路的安全性。
在芯片選型上，當(dāng)負(fù)載對地短路時，V3瞬間承受的功率較大，因此應(yīng)充分進(jìn)行降額設(shè)計，以滿足電路在實際使用中的無故障保護(hù)功能特性。
3．2．2 28 V／開離散量輸出電路仿真分析
圖7中差分電路的傳遞函數(shù)：Uo=UI2-UI1，按最大過流保護(hù)電流(70 mA)計算UI2-UI1=10x0．07=0．7 V，實際仿真電路見圖9。仿真結(jié)果表明，實際仿真中圖7中V3作為開關(guān)管的飽和導(dǎo)通電壓為：UI2-UI1≥0．7 V，滿足理論設(shè)計要求。
4 結(jié)論
針對目前機(jī)載電子復(fù)雜性的增加，為降低產(chǎn)品的故障模式，提高整機(jī)的可靠性、測試性指標(biāo)，本文主要介紹了一種簡單、高可靠性的航空電子離散量信號電路的原理實現(xiàn)方法，并通過對典型電路的比較分析，分別對新型離散量輸入／輸出電路進(jìn)行仿真分析及計算，該新型電路不僅保證了典型電路的輸出特性，而且也進(jìn)行了巧妙的優(yōu)化設(shè)計，并增加了過流保護(hù)功能，使電路的可靠性、容差能力更高，同時使該電路的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。目前該新型電路已成功地應(yīng)用在實際工程項目中，并已經(jīng)過各種試驗驗證，高低溫性能穩(wěn)定，可靠性高。
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