1导言
A/D转化组合是雷达方针诸元数据转化、传输的中心部件,一旦呈现毛病,方针信号将无法传送到信息处理中心进行处理,然后导致雷达主要功用失效。某设备的A/D转化设备结构杂乱,可靠性差,可修理性差,毛病率高,因而,选用CPLD技能和器材研讨A/D转化组合,改进该设备的整体功用。
2 A/D转化组合作业原理剖析
A/D转化组合作为武器体系的中心部件,接口特性和功用与武器体系的兼容,是新A/D转化组合研制成功的条件,因而,有必要对引入A/D转化组合进行具体的剖析研讨,提取接口特性及其参数,剖析组合功用和功用指标。
2.1 组合作业原理及端口信号阐明
原A/D转化组合由五个设备组成,这五个设备构成两个彻底相同且彼此独立的通道。每个通道包含一个预处理设备、一个模数转化和微调自检设备,如图1所示：A/D转化组合与武器体系其它部分的电路衔接端口有6个：端口1为电源端口,X2、X4为彼此正交的输入模仿信号,X5、X6为输入脉冲信号,X3为输出数字信号。
输入模仿信号X2和X4进入预处理设备,构成便于A/D转化的信号。此信号进入模数转化和微调自检设备,得到输出数字信号X3。每个通道将输入模仿信号数字化,在端口X3构成8个数据位和1个符号位,符号位与输入模仿信号极性相对应。X3一起完结对两个统统及整个组合的作业自检。
为确保组合的正常作业,须向同步设备输入脉冲信号X5和X6。X6称为“计数脉冲”,用作A/D转化的时钟。X5称为“主动微调脉冲”,用于A/D转化精度的微谐和作业状况的自检。同步设备依据X5和X6构成若干脉冲,这些脉冲分红彻底相同的两组一起送给两个通道。
2.2结构组成剖析
(1)同步设备
同步设备由三个子模块组成,构成一个闭环,如图2所示。
模块1的输入为X5、X6和来自模块3的四个脉冲T1、T2、T3、T4,尽管X5、X6都输入模块1,可是只要X6与此闭环有关,它们在模块1内经过一系列逻辑单元处理,输出为一系列脉冲,包含问询脉冲X(X=1,2,3,4)、寄存器问询脉冲、挑选脉冲、输出主动微调脉冲和其它脉冲。模块2的输入R是矩形波信号,输出S相似于三角波。模块3的主体是四个电位器和四个电压比较器。四个电位器经过精心调理在滑动端构成四个等距离的基准电压。四个电压比较器将S和这些基准电压别离进行比较,得到四个TTL电平脉冲信号T1、T2、T3、T4。T1、T2、T3、T4和S、R、X6时序联系如图3所示。
输出脉冲与X6的时序联系如图4所示。
(2)预处理设备
预处理设备包含模仿多路开关电路、求模电路、取符号电路和存储电路,其组成如图5所示。
X2(或X4)是双极性信号,在被模仿多路开关电路选通后,经过求模电路变为正极性信号,此正极性信号进入存储电路进行盯梢/坚持。别的,模仿多路开关电路的输出信号还进入取符号电路,得到符号位。
(3)模数转化和微调自检设备
该设备包含模数转化电路、主动微调电路和自检电路,其间模数转化电路又由四个模数转化模块组成,如图6所示。
图6 模数转化和微调自检设备内部结构图
SH进入模数转化模块1,在其内部被电阻网络分压,分压成果与内部基准电压进行比较,比较成果被编码,得到模数转化成果的最高两位D7D6;设数字输出D7×27+D6×26对应的模仿信号起伏为U1,在模数转化模块1内部,将SH和U1相减,输出RM1=SH-U1,RM1进入模数转化模块2,按相同的方法得到D5D4;模数转化模块3、模数转化模块4也彻底相似,别离输出D3D2(第3位和第2位)和D1D0(第1位和第0位)。这样就得到了模数转化成果的8个数据位。
3 A/D转化组合规划完结
新A/D转化组合的几许尺度应与引入A/D转化组合符合,输入输出接口特性应与引入A/D转化组合彻底一致。鉴于原A/D转化组合选用分立元件和低集成度芯片规划,导致电路杂乱,毛病率高的缺陷,本文选用高集成度的CPLD芯片规划国产A/D转化组合。
3.1整体功用规划
新A/D转化组合整体规划框图如图7所示,当X5(主动微调脉冲)为低电平时,地址构成逻辑构成的地址信号使模仿多路开关选通来自前端接纳体系的模仿输入信号X2(或X4)。X2(或X4)经过模仿多路开关送入模数转化电路进行转化。模数转化电路输出的数字信号经数据处理逻辑改换后,得到与原模数转化组合码制相同的10位输出信号,即8位数据位、1位符号位和1位奇校验位。这10位信号经寄存器锁存后,经过驱动电路送至后端核算体系。
当X5为高电平时,地址构成逻辑构成的地址信号使模仿多路开关选通规范电压电路供给的一个规范电压。规范电压进入模数转化电路构成数字量,基准主动微调逻辑依据此数字量调整单极性数模转化电路的输入数字量,零点主动微调逻辑依据此数字量调整双极性数模转化电路的输入数字量。单极性数模转化电路的输出模仿量为模数转化组合的基准电压,双极性数模转化电路的输出模仿量为模数转化电路的负模仿输入端电压。这样就完结了通道1(或通道2)模数转化精度的主动微调。
自检检测逻辑从寄存器取出对规范电压进行模数转化得到的数字量,并与预存储值比较,依据比较的成果确认通道1(或2)是否正常作业,并构成相应的指示信号送入驱动电路。驱动电路依据通道1自我检测逻辑输出的指示信号和通道2自我检测逻辑输出的指示信号构成“通道1正常”信号、“通道2正常”信号和“转化组合正常”信号,并送给后端核算体系。
X5(主动微调脉冲)和X6(计数脉冲)别离经过二选一开关进入缓冲及推迟电路,构成一组脉冲信号送入时序逻辑。时序逻辑依据此组脉冲信号构成体系正常作业所需的多种脉冲信号。数据处理逻辑、寄存器、地址构成逻辑、基准主动微调逻辑、零点主动微调逻辑、自我检测逻辑、时序逻辑都在Xilinx公司的大规模可编程逻辑器材XC95108内完结(图7中每个虚线框代表一片XC95108)。通道1和通道2别离运用一片XC95108。
调试脉冲构成电路输出X5A和X6A信号。在国产化模数转化组合脱离战车体系进行修理时,经过二选一开关选通X5A信号和X6A信号以代替前端输入的X5和X6,然后方便了该组合的修理。
3.2模数转化电路的规划
模数转化电路是整个国产化A/D转化组合的中心电路,需求精心规划。
首先是A/D转化芯片的挑选,依据引入A/D转化组合的作业原理,A/D转化芯片需求满意如下4点要求：
(1)双极性输入;
(2)分辨率≥9位;
(3)最大采样速率≥1.5MSPS;
(4)无流水延时,且模数转化在大约200ns内完结。
依据上述要求,一起考虑价格及功耗等要素,挑选逐次迫临式A/D转化芯片LTC1412。LTC1412引脚阐明见有关技能资料。其典型用法如图8所示。
电路规划中,LTC1412选用双端输入方法,即
, 端输入模仿多路开关送来的模仿信号,%20端输入双极性数模转化电路送来的微调信号。%20接数字地,然后使LTC1412一直处于选通状况。LTC1412的基准电压可由外部调理,改变范围在1.25V和3V之间,此处运用外部基准,基准电压由单极性数模转化电路供给。 端由缓冲及推迟电路送来的采样时钟驱动。
原A/D转化组合对X2(或X4)的采样时间相对于X6上升沿滞后约10ns,新规划A/D转化组合也与此坚持一致。模数转化电路在输入时钟信号的下降沿采样,而此输入时钟信号的下降沿相对于X6上升沿正好滞后约10ns。
LTC1412的一切正电源端均衔接到+5V模仿电源,一切地端均衔接到模仿地平面。尽管LTC1412的分辨率为12位,但产品阐明给出的评价板仅仅两层板,因而在规划PCB地图时也只运用两层板。在PCB地图上悉数运用表贴电容进行滤波和去藕,能够在按捺噪声方面起到重要作用。
4结束语
本文选用CPLD器材规划了新的A/D转化组合,代替了原组合,一起提高了可靠性,改进了转化位数、功耗等技能指标,现已定型并投入生产。
