混合集成特定頻率信號發(fā)生器的設計簡(jiǎn)介

混合集成特定頻率信號發(fā)生器主要應用于某軍用引信安全控制系統。它在該引信設計中起著(zhù)中樞神經(jīng)的作用,主要用于實(shí)現全電子安全系統狀態(tài)的控制,即按預定條件(如時(shí)間、氣壓、指令等)控制引信在一定邏輯程序作用下,正確實(shí)現保險設置、保險解除、環(huán)境信息綜合判斷、特定頻率信號產(chǎn)生等控制功能。該系統可根據魚(yú)雷的特點(diǎn)和使用要求來(lái)控制三級保險的設置。依靠敏感的系統發(fā)射或運動(dòng)過(guò)程中不同的獨立航道環(huán)境或指令來(lái)解除保險,以確保系統使用過(guò)程中的安全,同時(shí)選用簡(jiǎn)單、成熟的保險機構來(lái)提高可靠性。

混合集成特定頻率信號發(fā)生器的設計主要是采用可編程邏輯器件進(jìn)行邏輯編程,以實(shí)現高性能系統所需求的復雜邏輯功能。該方法可大大減小元器件數量,增加系統可靠性,而且工作狀態(tài)穩定,反應速度快,設計周期短,系統成本低。其工藝采用先進(jìn)的厚膜混合集成技術(shù),產(chǎn)品重量輕,體積小,可靠性高,一致性好。

1 電路設計原理框圖

該電路的基本原理框圖如圖1所示。它主要由晶體振蕩器為兩個(gè)可編程邏輯器件(isp1016E)提供4.096MHz的頻率信號,并經(jīng)分頻產(chǎn)生1 kHz信號,然后將其作為計數器的時(shí)鐘觸發(fā)。三級開(kāi)關(guān)信號(即系統中的解保信號)依次加到四光電耦合器上,其中第一級開(kāi)關(guān)信號用于驅動(dòng)可編程邏輯器件isp1016E-1,其輸出信號經(jīng)過(guò)驅動(dòng)器轉換后,可將原來(lái)輸出端的高電平信號轉換為低電平信號,以解除系統第一級保險。

第二級開(kāi)關(guān)信號經(jīng)光耦隔離后用于驅動(dòng)另一個(gè)可編程邏輯器件isp1016E-2,該信號經(jīng)判斷確認時(shí)序正確時(shí),isp1016E-2的輸出信號經(jīng)驅動(dòng)器可產(chǎn)生低電平信號,以解除系統第二級保險。

當第三級開(kāi)關(guān)信號到來(lái)并確認當前的三級開(kāi)關(guān)信號時(shí)序關(guān)系正常后,系統便通過(guò)isp1016E-2產(chǎn)生特定頻率和占空比的5 V TTL信號,以解除第三級保險,從而使系統進(jìn)行高壓充電,此時(shí)引信處于待爆狀態(tài)。

當三級開(kāi)關(guān)信號時(shí)序不正常時(shí)。第四路開(kāi)關(guān)信號經(jīng)過(guò)光耦隔離可為兩只isp1016E提供復位信號,以使特定頻率信號輸出端無(wú)輸出,從而使引信絕火。

2 方案設計

傳統數字電路中多由TTL和CMOS器件構成邏輯電路,這樣的系統大多存在邏輯器件數目多,電路復雜,板塊龐大等缺點(diǎn)。而可編程邏輯器件內部有大量的門(mén)電路(2000門(mén))和觸發(fā)器,通過(guò)編程可以連接成各種中小規模的數字電路。這樣。寄存器、計數器、多路選擇、譯碼器等電路都很容易通過(guò)編程實(shí)現。另外,也可以利用可編程邏輯器件配套軟件中具備的宏單元庫,來(lái)編程完成高性能系統所要求的復雜邏輯功能。

由于混合集成特定頻率信號發(fā)生器的邏輯關(guān)系比較復雜,為此,本設計選用可編程邏輯器件isp1016E來(lái)實(shí)現邏輯功能。以簡(jiǎn)化設計難度。這樣,只要在計算機上輸入數字電路原理圖或用硬件描述語(yǔ)言描述數字電路,然后經(jīng)過(guò)編譯,并將編譯后的數據文件下載到可編程邏輯器件上即可完成數字電路的設計,而且電路結構簡(jiǎn)單,器件少,成本低,設計方便,不容易損壞,同時(shí)可大大增加系統的可靠性、減少系統體積。

3 軟件設計

混合集成特定頻率信號發(fā)生器軟件由isp1016E-1芯片軟件和isp1016E-2芯片軟件組成。用于實(shí)現有效環(huán)境信號的識別、時(shí)序判斷、兩級保險的解除、特定頻率信號的產(chǎn)生等功能。設計時(shí)應首先定義可編程邏輯器件isp1016E的I／O端口,然后采用Viewlogic軟件對系統可編程邏輯器件進(jìn)行仿真設計。設計編譯完成后,便可將數據文件下載到可編程器件中。IspLSI器件可在線(xiàn)路板上編程;也可在專(zhuān)用編程器上編程。

3.1 isp1016E-1芯片設計

isp 1016E-1芯片主要用來(lái)實(shí)現有效環(huán)境信號識別、第一級保險的解除等功能。其設計思想首先是將外接晶振頻率分頻至1 kHz,以將其作為計數器的時(shí)鐘觸發(fā),每毫秒采樣一次第一級開(kāi)關(guān)信號(即解保信號)來(lái)對有效信號進(jìn)行計數,當計數至第N次時(shí),截止計數過(guò)程并發(fā)驅動(dòng)信號,接著(zhù)輸出低電平以驅動(dòng)后序第一級保險動(dòng)作,同時(shí)將信號傳至isp 1016E-2。