混合集成特定頻率信號發(fā)生器的設計

3.2 isp1016E-2芯片設計

isp 1016E-2芯片用于完成第二、第三級保險解除控制邏輯、時(shí)序判斷、特定頻率信號的產(chǎn)生等功能?？刹捎猛瑯拥姆诸l與累計計數方法,來(lái)對二、三級解保信號進(jìn)行抗干擾濾波處理。若接收到第二級解保信號且判斷一、二級解保信號時(shí)序正確,則發(fā)驅動(dòng)信號并變?yōu)榈碗娖?同時(shí)驅動(dòng)第二級保險動(dòng)作;若判斷時(shí)序不對,則封閉第二級解保信號接收通路(不再接收);在接收到控制系統給出的第三級解保信號并確認這三級解保信號的時(shí)序關(guān)系正常后,系統將輸出特定頻率和占空比的5 V特定頻率信號。

4 系統可靠性及版圖設計

為了使電路能更安全可靠的工作,各路的開(kāi)關(guān)信號都先經(jīng)過(guò)光耦再輸入電路。輸人地與輸出地嚴格分開(kāi)可保證電路電子元器件的安全;為了減小外界對電源的干擾,設計時(shí)應在供電電源與地之間、芯片的工作電源上都接入濾波電容以進(jìn)行濾波處理,從而保證電路正常工作。

電路程序設計包含了對各種環(huán)境信息的綜合判斷,如抗干擾、抗抖動(dòng)處理、時(shí)序判斷等功能。采用“時(shí)間窗、時(shí)序判斷”等技術(shù)措施進(jìn)行綜合控制設計可濾除ms級的干擾信號,從而保證系統安全可靠地工作。

此外,該電路還具有單檢與重新解保功能。程控采用雙套備份、冗余設計。需要單套檢驗與聯(lián)試時(shí),可以給一套程控的isp芯片一直加上復位信號,這樣可檢驗另一套引信的功能;在系統運行過(guò)程中,如在三級解保后發(fā)現目標跟蹤有誤,可以接收復位信號,并通過(guò)程控重新進(jìn)行解保動(dòng)作。

在版圖設計時(shí),器件的放置和分布既要考慮電路合理布局,散熱均勻,也應考慮工藝加工過(guò)程中的組裝生產(chǎn)。具體可將元件按照功能相對集中放置;輸入、輸出線(xiàn)分開(kāi)放置,并按工作順序排列;布線(xiàn)時(shí),電源線(xiàn)和地線(xiàn)均應短而粗,要盡量減少相互之間的電磁干擾。

該電路共采用兩片邏輯器件來(lái)完成邏輯功能。每一片芯片有44只管腳(PLCC封裝)。兩片芯片之間、芯片與外圍電路之間都會(huì )相互提供信號,連線(xiàn)縱橫交錯,交叉往來(lái)連線(xiàn)復雜,且電路體積要求也比較嚴格,這都會(huì )在版圖設計過(guò)程中增加布版的難度。因此,在設計時(shí),兩只芯片的放置位置與方向要用畫(huà)圖軟件反復比較和驗證,以盡量減少相互之間走線(xiàn)的交錯和復雜度;布線(xiàn)時(shí)最好將縱線(xiàn)在同一層面,橫線(xiàn)在另一層面,并用介質(zhì)絕緣。在線(xiàn)路走線(xiàn)上,連線(xiàn)應盡可能短,并使布線(xiàn)盡可能優(yōu)化。

5 工藝制作及加工

本產(chǎn)品的工藝加工沒(méi)有選用PCB板表面貼裝技術(shù),主要是因為PCB板組裝時(shí)過(guò)多的焊接連線(xiàn)、焊點(diǎn)、接插件等嚴重阻礙了生產(chǎn)率和可靠性的進(jìn)一步提高;另外,電路的工作頻率和速度的提高也要求盡量縮短信號在系統內的傳輸延遲。為此,電路專(zhuān)門(mén)選用了厚膜混合集成工藝,即用厚膜多層布線(xiàn)工藝來(lái)制作導電帶和電阻器;晶體管、單片集成電路等則采用裸芯片組裝金絲球焊鍵合,封口采用平行縫焊技術(shù)充氮氣密封。厚膜工藝可減少電路體積,提高精度、穩定性和產(chǎn)品可靠性,且利于批量生產(chǎn)。

在厚膜工藝中,電容器應采用粘接工藝;光藕、MOS管等器件應采用載流焊工藝。PLCC封裝的可編程邏輯器件加工相對比較少。在初期載流焊組裝邏輯器件過(guò)程中,由于邏輯器件管腳較多且細短(焊區面積僅1.8mm×0.4mm,相鄰管腳的間距約0.3mm),故在點(diǎn)焊料時(shí),因焊料流量不容易控制,焊料極易將相鄰管腳粘連在一起而造成短路現象。加工時(shí)經(jīng)常要擦除短路處的焊料并重新點(diǎn)膠反復操作,這都會(huì )極大地影響效率。經(jīng)過(guò)摸索實(shí)驗。筆者專(zhuān)門(mén)配置了直徑較小的點(diǎn)焊劑的針孔來(lái)減小流量和焊接面積,圖2給出了該產(chǎn)品的主要工藝流程圖。

6 結束語(yǔ)

混合集成特定頻率信號發(fā)生器是某軍事系統中常用的組件之一。本文通過(guò)在軟件、制版、工藝等方面的一系列設計,最終實(shí)現了該器件邏輯功能的集成化、小型化。經(jīng)多次聯(lián)機測試證明,該器件性能穩定、工作正常、其電性能指標完全滿(mǎn)足系統和用戶(hù)的要求。目前,用戶(hù)已連續小批量訂貨。此外,該產(chǎn)品還可以根據系統需要修改程序軟件,以輸出不同頻率、不同占空比的信號。由此可見(jiàn),該產(chǎn)品具有易于擴展和設計升級等優(yōu)點(diǎn)。而且電路體積小、精度高、重量輕,使用靈活,具有重要的使用價(jià)值和良好的應用前景。