一種簡單可靠離散量信號電路的設計和實現

摘要：基于目前航空電子設備離散量輸入／輸出電路實現復雜，分立器件多，高低溫下參數不一致等現象，通過對比分析典型離散量電路，提出了一種簡單、高可靠性的離散量信號電路設計，同時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的過流保護電路設計思路，采用電路仿真軟件Multisim進行了功能仿真、容差分析，在實際工程應用中各項實驗結果證明，該電路滿足實際使用要求，具有很高的穩定性和可靠性。
關鍵詞：航空電子；離散量輸入電路；離散量輸出電路；過流保護電路；功能仿真分析；差分電路

隨著航空電子產品復雜性日益提高，對硬件設計的可靠性、安全性等級，提出了新的設計需求。航空電子產品硬件功能的增加，也必然導致硬件復雜程度的不斷增加，同時對元器件的選型、各種模塊電路的可靠性、環境適應性設計也提出了新要求。而離散量信號電路作為航空電子電路的基本組成部分，已從傳統較復雜的硬件電路逐步改進為簡單、可靠的硬件電路，并在電路設計中，根據實際使用要求增加了過流保護功能電路，使離散量信號的設計電路更加簡單、可靠、安全。
目前航空電子產品離散量信號處理電路均為典型電路，采用分立器件較多，個別器件在環境溫度下存在電平不一致現象，由于電路的容差設計不影響產品的性能指標。根據Rockwell Collins公司研制的AFDC(Autopilot Flight Director Computer)資料手冊。為實現高可靠性、安全性的電路設計，在滿足硬件性能指標的前提下，盡量使電路實現簡單，以提高產品的硬件可靠性指標。
基于上述需求，提出了一種簡單、可靠、容差能力高的離散量信號電路設計，該電路功能實現簡單易行，即滿足硬件性能指標，又滿足系統的實際使用要求。

1 典型離散量信號電路實現
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電路使用獨立器件較多，限幅電路在環境溫度下，一致性較差。在系統交聯復雜且離散量處理路數增加時，硬件電路設計占用板面大，集成度較低。

2 離散量輸入信號電路設計和實現
通過對典型離散量處理電路的優化設計，結合國外電子產品的設計思路，提出了一種簡單、可靠、容差能力高的離散量信號電路。該型電路不僅優化了電路設計，而且實現原理簡單，可靠性高，響應速度快等特點，電路功能框圖如圖2所示。

2．1 電路原理實現
2．1．1 地／開離散量輸入信號
地／開離散量輸入信號設計原理如圖3所示，該電路利用巧妙的電阻分壓網絡實現電平轉換，并結合后級緩沖處理電路施密特觸發器的電路特性，使該電路在克服電阻溫度特性變化大的同時，實現更加簡單，且提高了電路的容差能力。
2．1．2 28 V／開離散量輸入信號
28 V／開離散量輸入信號設計原理如圖4所示，該電路同樣利用電阻分壓網絡實現電平轉換，原理實現與地／開離散量輸入信號相似，不同之處為電阻分壓網絡比例值。