專利名稱：一種抗沖擊的oc指令矩陣電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗沖擊的OC指令矩陣電路，適用于OC指令輸出中對(duì)重量、體積和可靠性要求較高的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
我國航天器中遙控指令輸出大量采用0C(集電極開路，Open collector)接口形式，該接口結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)。為提高接口可靠性和驅(qū)動(dòng)能力，遙控指令接口一般采用三極管雙串、雙并結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的最大問題是硬件資源開銷大，當(dāng)指令數(shù)量多，且體積和重量受限的情況下矛盾顯得尤為突出。為使用有限的資源實(shí)現(xiàn)更多OC指令輸出，且兼顧重量、體積和功耗的限制，設(shè)計(jì)中大量采用指令矩陣輸出形式，減少了硬件資源，實(shí)現(xiàn)了電路的小型化。指令矩陣輸出需要通過行、列信號(hào)選通來實(shí)現(xiàn)指令輸出控制。由于矩陣指令輸出電路中不同器件對(duì)組選通信號(hào)(列控制信號(hào))與組內(nèi)指令信號(hào)(行控制信號(hào))建立和釋放時(shí)刻響應(yīng)不一致(器件差異所致)，會(huì)在組選通信號(hào)控制端形成瞬間高壓沖擊，對(duì)列控制電路形成瞬時(shí)沖擊，并可能導(dǎo)致器件失效。因此，OC指令矩陣輸出電路設(shè)計(jì)中，需要考慮接口電路抗沖擊能力以提高接口可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種抗沖擊的OC指令矩陣電路，采用本發(fā)明解決了指令矩陣接口瞬時(shí)沖擊問題，提高了接口可靠性。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種抗沖擊的OC指令矩陣電路，用于對(duì)指令矩陣中N*M個(gè)基本單元進(jìn)行選通控制，在所述矩陣電路中屬于同一列N個(gè)基本單元為一組，包括用于產(chǎn)生N路行信號(hào)和M路列信號(hào)的行列信號(hào)控制電路，所述行信號(hào)為指令矩陣的組內(nèi)選擇信號(hào)，每一路行信號(hào)分別連接至指令矩陣不同組的M個(gè)基本單元；所述列信號(hào)為指令矩陣的組間選擇信號(hào)，每一路列信號(hào)連接至指令矩陣中每一組的基本單元；當(dāng)對(duì)指令矩陣中第n*m個(gè)基本單元進(jìn)行選通時(shí)，所述行列信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生并輸出持續(xù)有效的行信號(hào)作為用于選通第n*m個(gè)基本單元的組內(nèi)選擇信號(hào)；經(jīng)時(shí)間σ t后，所述行列信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生并輸出持續(xù)有效的列信號(hào)作為用于選通第n*m個(gè)基本單元的組選擇信號(hào)，其中η屬于N，m屬于M;當(dāng)完成對(duì)第n*m個(gè)基本單元選通時(shí)，所述行列信號(hào)產(chǎn)生電路釋放有效的行信號(hào)， 取消對(duì)第n*m個(gè)基本單元組內(nèi)選擇信號(hào)的選通；經(jīng)時(shí)間σ T后，所述列信號(hào)產(chǎn)生電路釋放有效的列信號(hào)，取消對(duì)第n*m個(gè)基本單元組間選擇信號(hào)的選通。所述的行信號(hào)均通過一個(gè)隔離二極管與每個(gè)基本單元相連。從行列信號(hào)產(chǎn)生電路輸出的每路列信號(hào)均通過一個(gè)列信號(hào)控制電路與每組基本單元相連；
所述列信號(hào)控制電路包括電阻Rl、R2、R3、R4、R5、二極管D1、三極管VI、V2，輸入的列信號(hào)與二極管Dl的陽極相連，二極管Dl的陰極通過電阻Rl和R2分別與三極管Vl和 V2的基極相連；三極管Vl的集電極為列信號(hào)控制電路的輸出端，并通過電阻R5與地相連； 三極管V2的集電極與三極管Vl的射極相連，三極管V2的射極與地相連；電阻R3連接于三極管Vl的基極和射極之間；電阻R4連接于三極管Vl的基極和射極之間。所述時(shí)間O t選取行信號(hào)有效時(shí)間的1 % 5 %。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)在每個(gè)列信號(hào)輸出端，均通過一個(gè)列信號(hào)控制電路與對(duì)應(yīng)的一組基本單元相連，列信號(hào)控制電路通過串接三極管防止單個(gè)三極管失效導(dǎo)致指令的誤發(fā)出，實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)器件失效的故障隔離設(shè)計(jì)。(2)在選通某個(gè)基本單元時(shí)，行列信號(hào)產(chǎn)生電路在輸出行信號(hào)和列信號(hào)時(shí)，首先有效列信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)屬于一組的基本單元的選通，并在持續(xù)時(shí)間σ t后，再有效行信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)組內(nèi)某個(gè)基本單元的選通。在結(jié)束對(duì)基本單元選通時(shí)，首先釋放行信號(hào)，再經(jīng)過ot 時(shí)間后，再釋放列信號(hào)，從而避免了器件差異導(dǎo)致的瞬間沖擊。


圖1為本發(fā)明示意圖；圖2為列信號(hào)控制電路示意圖；圖3為行、列信號(hào)時(shí)序圖； 圖4為本發(fā)明工作原理圖。
具體實(shí)施例方式下面就結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。本發(fā)明通過對(duì)指令矩陣的組內(nèi)和組間兩級(jí)選擇，實(shí)現(xiàn)指令的矩陣輸出，其中組內(nèi)選擇信號(hào)對(duì)應(yīng)于選通指令矩陣的行信號(hào)；組間選擇信號(hào)對(duì)應(yīng)于選通指令矩陣的列信號(hào)。如圖1所示，本發(fā)明采用行列信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生控制指令矩陣的N路行信號(hào)和M 路列信號(hào)，行信號(hào)和列信號(hào)分別按照序號(hào)與指令矩陣中的每個(gè)基本單元相連接。當(dāng)?shù)讦莻€(gè)行信號(hào)和第m個(gè)列信號(hào)均有效時(shí)，則實(shí)現(xiàn)了對(duì)第η * m個(gè)基本單元的選通，其中，η屬于N， m屬于M0如圖3所示，在具體選通某個(gè)基本單元時(shí)(以第η女m個(gè)基本單元為例)，行列信號(hào)產(chǎn)生電路首先有效列信號(hào)，對(duì)第m列的基本單元進(jìn)行選通，持續(xù)時(shí)間0 1后，行列信號(hào)產(chǎn)生電路再有效行信號(hào)，對(duì)第η行的基本單元進(jìn)行選通。最終完成對(duì)第η * m個(gè)基本單元的選通。有效的行、列信號(hào)持續(xù)時(shí)間根據(jù)具體需求確定。當(dāng)完成對(duì)第η * m個(gè)基本單元的選通后，行列信號(hào)產(chǎn)生電路首先釋放行信號(hào)，再經(jīng)過ot時(shí)間后，行列信號(hào)產(chǎn)生電路再釋放列信號(hào)(如圖3)，結(jié)束對(duì)第η *m個(gè)基本單元的選通，通過此種設(shè)計(jì)避免了器件差異導(dǎo)致的瞬間沖擊。上述對(duì)時(shí)間σ t選取為行信號(hào)有效時(shí)間長度的1% 5%。三極管在極端條件下導(dǎo)通截至?xí)r間為數(shù)百納秒，為保證三極管可靠開關(guān)，ot至少為lus，考慮工程實(shí)現(xiàn)中的時(shí)延，對(duì)于有效寬度為80ms的指令，取0. 8ms (1%)可保證三極管可靠開關(guān)且狀態(tài)穩(wěn)定；ο t 時(shí)間過長會(huì)增加行列控制電路的資源開銷，且無實(shí)際意義，工程上可取有效寬度的5%作為3/3頁上限。在具體電路連接上，行列信號(hào)產(chǎn)生電路輸出的每一路行信號(hào)均通過一個(gè)隔離二極管與基本單元相連；行列信號(hào)產(chǎn)生電路輸出的每一路列信號(hào)均通過一個(gè)列信號(hào)控制電路與基本單元相連。如圖2所示，列信號(hào)控制電路包括電阻Rl、R2、R3、R4、R5、二極管D1、三極管VI、 V2，輸入的列信號(hào)與二極管Dl的陽極相連，二極管Dl的陰極通過電阻Rl和R2分別與三極管Vl和V2的基極相連；三極管Vl的集電極為列信號(hào)控制電路的輸出端，并通過電阻R5與地相連；三極管V2的集電極與三極管Vl的射極相連，三極管V2的射極與地相連；電阻R3 連接于三極管Vl的基極和射極之間；電阻R4連接于三極管Vl的基極和射極之間。采用上述設(shè)計(jì)，一方面行信號(hào)通過隔離二極管防止組內(nèi)通過組間電阻網(wǎng)路相互串?dāng)_，其原理如圖4所示。當(dāng)列信號(hào)k有效后，第k組指令即被選通，行信號(hào)i有效后，則指令單元(i，k)即被選中，發(fā)出OC指令。若在行信號(hào)端不串接二極管Di，Di', Dj, Dj'則通過第L組中的電阻網(wǎng)路，在選擇指令單元(i，k)輸出時(shí)，指令單元(j，k)也會(huì)有指令發(fā)出。若串接隔離二極管則，潛在電阻網(wǎng)路通道被阻斷，不會(huì)出現(xiàn)指令間相互串?dāng)_。另一方面，對(duì)于列信號(hào)控制電路，進(jìn)行了單個(gè)器件失效的故障隔離設(shè)計(jì)列信號(hào)控制電路通過串接三極管防止單個(gè)三極管失效導(dǎo)致矩陣指令誤發(fā)出。若列控制電路采用單個(gè)三極管接地，當(dāng)三極管發(fā)生C-E極擊穿故障后，則本組常選通，當(dāng)其它組發(fā)送指令時(shí)，本組對(duì)應(yīng)的行控制單元會(huì)發(fā)出誤指令。實(shí)施例指令矩陣中輸出指令的基本單元采用LINFINITY公司的集成芯片SG2023，每個(gè)芯片內(nèi)部封裝7路OC符合驅(qū)動(dòng)，如圖2所示為一路指令矩陣驅(qū)動(dòng)電路示意圖，將芯片的公共地端用矩陣指令的列選通控制電路進(jìn)行控制。為防止單個(gè)器件失效導(dǎo)致誤指令發(fā)出，列指令控制電路采用兩級(jí)三極管串聯(lián)實(shí)現(xiàn)。圖2中行信號(hào)為公共信號(hào)，為防止信號(hào)間串?dāng)_，通過二極管進(jìn)行隔離保護(hù)。IM歐姆對(duì)地電阻R5實(shí)現(xiàn)列信號(hào)控制電路上端三極管跟隨極的虛地連接，保證無指令發(fā)出時(shí)該點(diǎn)有固定電平值，并始終為該器件電勢(shì)最低點(diǎn)，保證了器件可正常工作并提高電路抗干擾能力。實(shí)際工作過程中列信號(hào)比行信號(hào)早Ims建立，晚Ims結(jié)束(輸出指令寬度為80ms， 若有效指令寬度改變可適當(dāng)調(diào)整早建立晚結(jié)束時(shí)間)，保證上端SG2023導(dǎo)通期間，下端三極管始終處于導(dǎo)通狀態(tài)。本發(fā)明未詳細(xì)說明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。
權(quán)利要求
1.一種抗沖擊的OC指令矩陣電路，用于對(duì)指令矩陣中N*M個(gè)基本單元進(jìn)行選通控制， 在所述矩陣電路中屬于同一列N個(gè)基本單元為一組，其特征在于包括用于產(chǎn)生N路行信號(hào)和M路列信號(hào)的行列信號(hào)控制電路，所述行信號(hào)為指令矩陣的組內(nèi)選擇信號(hào)，每一路行信號(hào)分別連接至指令矩陣不同組的M個(gè)基本單元；所述列信號(hào)為指令矩陣的組間選擇信號(hào)， 每一路列信號(hào)連接至指令矩陣中每一組的基本單元；當(dāng)對(duì)指令矩陣中第n*m個(gè)基本單元進(jìn)行選通時(shí)，所述行列信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生并輸出持續(xù)有效的行信號(hào)作為用于選通第n*m個(gè)基本單元的組內(nèi)選擇信號(hào)；經(jīng)時(shí)間σ t后，所述行列信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生并輸出持續(xù)有效的列信號(hào)作為用于選通第n*m個(gè)基本單元的組選擇信號(hào)，其中η屬于N，m屬于M;當(dāng)完成對(duì)第n*m個(gè)基本單元選通時(shí)，所述行列信號(hào)產(chǎn)生電路釋放有效的行信號(hào)，取消對(duì)第n*m個(gè)基本單元組內(nèi)選擇信號(hào)的選通；經(jīng)時(shí)間σ t后，所述列信號(hào)產(chǎn)生電路釋放有效的列信號(hào)，取消對(duì)第n*m個(gè)基本單元組間選擇信號(hào)的選通。
2.如權(quán)利要求1所述的一種抗沖擊的OC指令矩陣電路，其特征在于所述的行信號(hào)均通過一個(gè)隔離二極管與每個(gè)基本單元相連。
3.如權(quán)利要求1所述的一種抗沖擊的OC指令矩陣電路，其特征在于從行列信號(hào)產(chǎn)生電路輸出的每路列信號(hào)均通過一個(gè)列信號(hào)控制電路與每組基本單元相連；所述列信號(hào)控制電路包括電阻R1、R2、R3、R4、R5、二極管D1、三極管V1、V2，輸入的列信號(hào)與二極管Dl的陽極相連，二極管Dl的陰極通過電阻Rl和R2分別與三極管Vl和V2的基極相連；三極管Vl的集電極為列信號(hào)控制電路的輸出端，并通過電阻R5與地相連；三極管V2的集電極與三極管Vl的射極相連，三極管V2的射極與地相連；電阻R3連接于三極管 Vl的基極和射極之間；電阻R4連接于三極管Vl的基極和射極之間。
4.如權(quán)利要求1所述的一種抗沖擊的OC指令矩陣電路，其特征在于所述時(shí)間0{選取行信號(hào)有效時(shí)間的1% 5 %。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗沖擊的OC指令矩陣電路，包括用于產(chǎn)生N路行信號(hào)和M路列信號(hào)的行列信號(hào)控制電路。每一路行信號(hào)均通過一個(gè)隔離二極管與對(duì)應(yīng)的每個(gè)基本單元相連接，每一路列信號(hào)均通過一個(gè)列信號(hào)控制電路與同一組基本單元相連接。采用本發(fā)明解決了OC指令矩陣接口瞬時(shí)沖擊的問題，提高了接口可靠性。
文檔編號(hào)H03K19/003GK102447462SQ20111041813
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者劉波, 宮經(jīng)剛 申請(qǐng)人:北京控制工程研究所