CN202995310U - 离散信号控制电路及飞机电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于航空技术领域，提供了一种离散信号控制电路，离散信号控制电路与集成电路的GPIO端相连，离散信号控制电路包括实现电平转换并防止电流反灌的电平转换模块、增强电流驱动能力的反相放大器件，最后实现驱动需要不同离散输入电平的设备，避免了互连的设备或元器件的工作电压不同而造成的异常。此外，还提供了一种包括上述离散信号控制电路的飞机电子设备。
Description
技术领域
本实用新型属于航空技术领域，尤其涉及一种离散信号控制电路及飞机电子设备。
背景技术
在电子设备之间或设备内部的元器件进行互连传输离散信号的过程中，有时会出现互连的两个设备或元器件的连接两端电平不同的现象，如果对两个设备或元器件的之间的信号不作处理而直接互连控制，时常会导致设备的性能异常，甚至是设备或其内部的元器件损毁。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的在于提供一种能够实现电平转换的离散信号控制电路，旨在解决互连的两个设备或元器件的连接两端电平不同，会导致设备的性能异常，设备或元器件损毁的问题。
本实用新型实施例是这样实现的，一种离散信号控制电路，与集成电路的GPIO端相连，所述离散信号控制电路包括：
低电位端与所述GPIO端连接实现电平转换并防止电流反灌的电平转换模块；
输入端与所述电平转换模块的高电位端电连接将所述转换过后的电平反转的反相器件；
输入端与所述反相器件的输出端连接并将所述反转过后的电平再次反转且增强驱动能力的反相放大器件，所述反相放大器件的输出端输出驱动离散信号；以及
第一端同时与所述GPIO端及所述电平转换模块的低电位端连接、第二端与第一电源连接的上拉电阻R1。
进一步地，所述电平转换模块包括具有防反灌功能的N沟道MOS管Q1及上拉电阻R2，其中，
所述N沟道MOS管Q1的源极作为所述电平转换模块的低电位端，所述N沟道MOS管Q1的栅极与所述第一电源连接，所述N沟道MOS管Q1的漏极作为所述电平转换模块的高电位端并与所述上拉电阻R2的第一端连接，所述上拉电阻R2的第二端与电源电压比所述第一电源大的第二电源连接。
进一步地，所述电平转换模块包括N型三极管Q2、二极管D1及上拉电阻R2，其中，
所述N型三极管Q2的集电极作为所述电平转换模块的低电位端并与所述二极管D1的阳极连接，所述N型三极管Q2的基极与所述第一电源连接，所述N型三极管Q2的发射极作为所述电平转换模块的高电位端并同时与所述上拉电阻R2的第一端和所述二极管D1的阴极连接，所述上拉电阻R2的第二端与电源电压比所述第一电源大的第二电源连接。
进一步地，所述反相器件为反相器，所述反相放大器件为达林顿管，所述反相器的多个输入端同时与所述电平转换模块的高电位端连接，所述反相器的多个输出端与所述达林顿管的多个输入端对应连接，所述达林顿管的多个输出端分别输出所述驱动离散信号。
进一步地，所述离散信号控制电路还包括多个预留选择电阻R3，所述多个预留选择电阻R3依次连接在所述反相器的多个输入端和与所述多个输入端相应的多个输出端之间。
进一步地，所述离散信号控制电路还包括与所述反相放大器件的输出端连接的可恢复保险丝F1。
进一步地，所述离散信号控制电路还包括限流电阻R4和三端电容C1，所述限流电阻R4的第一端和三端电容C1的第一端与所述反相放大器件的输出端电连接，所述三端电容C1的接地端接地，所述限流电阻R4的第二端或三端电容C1的第二端作为所述离散信号控制电路的输出端。
进一步地，所述离散信号控制电路还包括稳压管D2，所述稳压管D2的阴极同时与所述限流电阻R4的第二端和三端电容C1的第二端连接、阳极接地。
进一步地，所述离散信号控制电路还包括保护电容C2，所述保护电容C2的第一端与所述电平转换模块的高电位端连接、第二端接地。
本实用新型的另一目的在于提供一种飞机电子设备，其包括上述离散信号控制电路。
上述离散信号控制电路收接并通过电平转换模块实现电平转换将电平拉高，其后通过反相器件将转换后的电平实现相位反转180度，最后通过反相放大器件将反转过后的电平再反转并增强电流驱动能力后输出驱动离散信号到下一个设备或元器件，实现驱动需要不同离散输入电平的设备，避免了互连的设备或元器件的工作电压不同而造成的异常。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的离散信号控制电路模块图；
图2是本实用新型第一个实施例提供的离散信号控制电路的原理图；
图3是本实用新型第二个实施例提供的离散信号控制电路的原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，为本实用新型实施例提供的离散信号控制电路模块图。离散信号控制电路与集成电路的GPIO（General Purpose Input/Output，通用输入输出）端相连，离散信号控制电路包括上拉电阻R1、电平转换模块100、反相器件200以及反相放大器件300。电平转换模块100的低电位端与集成电路的GPIO端连接实现电平转换并防止电流反灌；反相器件200的输入端与电平转换模块100的高电位端电连接将转换过后的电平反转；反相放大器件300的输入端与反相器件200的输出端连接并将反转过后的电平再次反转且增强驱动能力，反相放大器件300的输出端（即离散信号控制电路的输出端CIDS_PAOUT）输出驱动离散信号；上拉电阻R1的第一端同时与GPIO端及电平转换模块100的低电位端连接、第二端与第一电源Vcc1连接。
上述离散信号控制电路收接并通过上拉电阻R1提升集成电路输出的离散信号的电平，然后通过具有防止电流反灌功能的电平转换模块100实现电平转换将电平拉高，其后通过反相器200件将转换后的电平实现相位反转180度，最后通过反相放大器300件将反转过后的电平再反转并增强电流驱动能力后输出驱动离散信号到下一个设备或元器件，实现驱动需要不同离散输入电平的设备，避免了互连的设备或元器件的工作电压不同而造成的异常。
如图2所示，优选的实施例中，电平转换模块100包括具有防反灌功能的N沟道MOS管Q1及上拉电阻R2。
N沟道MOS管Q1的源极作为电平转换模块100的低电位端，N沟道MOS管Q1的栅极与第一电源Vcc1连接，N沟道MOS管Q1的漏极作为电平转换模块100的高电位端并与上拉电阻R2的第一端连接，上拉电阻R2的第二端与电源电压比第一电源Vcc1大的第二电源Vcc2连接。本实施例中，N沟道MOS管为内设防反灌二极管的MOS管，第一电源Vcc1电压为3.3V，第二电源电压为5V。在其他实施例中，第一电源Vcc1电压根据N沟道MOS管Q1栅极导通电压设计，需要保持的是第二电源Vcc2电源电压比第一电源Vcc1大。当离散信号为高电平时，N沟道MOS管Q1不导通，离散信号通过防反灌二极管输入到上拉电阻R2的第一端使得电平被转换，则反相器件200的输入端为高电平；当离散信号为低电平时，N沟道MOS管Q1导通，上拉电阻R2接地，则反相器件200的输入端为低电平。
如图3所示，在另一个优选的实施例中，电平转换模块100包括N型三极管Q2、二极管D1及上拉电阻R2。
N型三极管Q2的集电极作为电平转换模块100的低电位端并与二极管D1的阳极连接，N型三极管Q2的基极与第一电源Vcc1连接，N型三极管Q2的发射极作为电平转换模块100的高电位端并同时与上拉电阻R2的第一端和二极管D1的阴极连接，上拉电阻R2的第二端与电源电压比第一电源Vcc1大的第二电源Vcc2连接。本实施例中，内设防反灌二极管的MOS管被N型三极管Q2和二极管D1替换。而第一电源Vcc1的电压根据三极管Q2的导通条件设置。当离散信号为高电平时，N型三极管Q2不导通，离散信号通过二极管D1输入到上拉电阻R2的第一端使得电平被转换，则反相器件200的输入端为高电平；当离散信号为低电平时，N型三极管Q2导通，上拉电阻R2接地，则反相器件200的输入端为低电平。
如图2所示，在优选的实施例中，反相器件200为反相器U20，反相放大器件300为达林顿管U25，反相器U20的多个输入端（参照图2、3所示的A0……A5）同时与电平转换模块100的高电位端连接，反相器U20的多个输出端（参照图2、3所示的B0……B5）与达林顿管U25的多个输入端（参照图2、3所示的I0……I7）对应连接，达林顿管U25的多个输出端（参照图2、3所示的O0……O7）输出驱动离散信号。本实施例中，反相器U20的是型号为74ACTQ024SC，达林顿管U25的型号为MC1413BDR2G，在其他实施例中，反相器U20和达林顿管U25可以分别为其他功能相近的反相器和达林顿管。此外，本实施例中，如图2所示，本离散信号控制电路将一个输入的离散信号分成三个驱动离散信号输出，具体是反相器U20的A0、A1、A2引脚均与电平转换模块100的高电位端连接，形成三个输入，后续的达林顿管U25同时对这三个信号进行处理。在其他实施例中，还可以将离散信号分成更多的驱动离散信号输出，只要添加与电平转换模块100的高电位端连接的反相器U20及达林顿管U25。
如图2和3所示，在优选的实施例中，离散信号控制电路还包括多个预留选择电阻R3，多个预留选择电阻R3依次连接在反相器U20的多个输入端和与多个输入端相应的多个输出端之间，优选地多个预留电阻R3是分别通过开关S1连接在反相器U20的输入端和输出端之间。若要将信号应用在某些特殊场合中，如飞机上离散输入信号通常为低有效，默认状态下离散信号为高电平，则当需要离散信号控制电路的输出端CIDS_PAOUT输出驱动离散信号控制外部设备时，离散信号控制电路的输出端CIDS_PAOUT输出为低电平。而通常集成电路在启动过程中的时候GPIO端所输出的离散信号是一个不稳定的状态，但是，现实中必须保证在设备上电到***稳定离散信号控制电路的输出端CIDS_PAOUT输出的驱动离散信号为高电平以防止被控制设备的误动作。
因此，作为一种备选方案，需要在电路中加入预留选择电阻R3来保持离散信号控制电路的输出端CIDS_PAOUT输出驱动离散信号稳定。当集成电路启动过程中，GPIO端输出的离散信号确定为高电平，反相器U20上键正常工作，预留选择电阻R3不用接入到电路，此时反相器U20输出为低电平，经过达林顿管U25输出的驱动离散信号为高电平。当GPIO端输出确定为低电平，此时反相器U20不用接入电路，预留选择R3接入电路，GPIO端输出的低电平离散信号经过预留选择R3到达林顿管U25后输出的驱动离散信号还是为高电平。如在飞机客舱管理终端上，确定集成电路的输出端输出为高电平。
在优选的实施例中，离散信号控制电路还包括与反相放大器件300的输出端连接的可恢复保险丝F1。可恢复保险丝F1用于防止防治外部负载异常而对离散信号控制电路造成影响。
在优选的实施例中，离散信号控制电路还包括限流电阻R4和三端电容C1，限流电阻R4的第一端和三端电容C1的第一端与反相放大器件300的输出端电连接，三端电容C1的接地端接地，限流电阻R4的第二端或三端电容C1的第二端作为离散信号控制电路的输出端CIDS_PAOUT。本实施中，三端电容C1用于对输出的驱动离散信号进行滤波。上述限流电阻R4的第二端或三端电容C1的第二端作为离散信号控制电路的输出端CIDS_PAOUT理解为，当离散信号控制电路所输出的驱动离散信号稳定，干扰性的波动少或者可以忽略时，选择限流电阻R4的第二端作为离散信号控制电路的输出端CIDS_PAOUT；而当离散信号控制电路所输出的驱动离散信号不稳定，干扰性的波动大或者不能忽略时，基于三端电容C1对电磁辐射有一定的抑制作用，则选择三端电容C1的第二端作为离散信号控制电路的输出端CIDS_PAOUT。
在优选的实施例中，离散信号控制电路还包括稳压管D2，稳压管D2的阴极同时与限流电阻R4的第二端和三端电容C1的第二端连接、阳极接地。稳压管D2用于保证输出信号的稳定。
在优选的实施例中，离散信号控制电路还包括保护电容C2，保护电容C2的第一端与电平转换模块100的高电位端连接、第二端接地。保护电容C2对控制状态的转换起保护作用。
在优选的实施例中，离散信号控制电路还包括上拉电阻R5，上拉电阻R5的第一端与反相放大器件300的输出端电连接、第二端与第三电源Vcc3连接，优选地，第三电源Vcc3的电压28V。
下面结合图2以一个实施例说明离散信号控制电路的原理。
离散信号控制电路的输入端即上拉电阻R1的第一端和电平转换模块的低电位端收接并集成电路的GPIO端输出的离散信号，上拉电阻R1提升集成电路输出的离散信号的电平，然后通过具有防止电流反灌功能的电平转换模块100实现电平转换，其后通过反相器件200将转换后的电平实现相位反转180度，最后通过反相放大器件300将反转过后的电平再反转并将增强其电流驱动能力输出到下一个设备或元器件，该驱动离散信号的相位保持与集成电路的GPIO端输出的离散信号相位一致，实现驱动需要不同离散输入电平的设备，避免了互连的两个设备或元器件的连接两端电平不同，会导致设备的性能异常，设备或元器件损毁的问题。
此外，还提供了一种飞机电子设备，其包括上述离散信号控制电路。
离散信号控制电路与集成电路的GPIO端相连，所述离散信号控制电路包括：低电位端与所述GPIO端连接实现电平转换并防止电流反灌的电平转换模块；输入端与所述电平转换模块的高电位端连接将所述转换过后的电平反转的反相器件；输入端与所述反相器件的输出端连接并将所述反转过后的电平再次反转且增强驱动能力的反相放大功能器件，所述反相放大器件的输出端输出驱动离散信号；以及第一端同时可以与所述GPIO端及所述电平转换模块的低电位端连接、第二端与第一电源连接的上拉电阻R1。
离散信号控制电路的电路原理及其说明如上所说，这里不再赘述。
飞机电子设备的输入端即上拉电阻R1的第一端和电平转换模块的低电位端收接并集成电路的GPIO端输出的离散信号，上拉电阻R1提升集成电路输出的离散信号的电平，然后通过具有防止电流反灌功能的电平转换模块100实现电平转换，其后通过反相器件200将转换后的电平实现相位反转180度，最后通过反相放大器件300将反转过后的电平再反转并将增强其电流驱动能力输出到下一个设备或元器件，该驱动离散信号的相位保持与集成电路的GPIO端输出的离散信号相位一致，实现驱动需要不同离散输入电平的设备，避免了互连的两个设备或元器件的连接两端电平不同，会导致设备的性能异常，设备或元器件损毁的问题。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种离散信号控制电路，与集成电路的GPIO端相连，其特征在于，所述离散信号控制电路包括：
低电位端与所述GPIO端连接实现电平转换并防止电流反灌的电平转换模块；
输入端与所述电平转换模块的高电位端连接将所述转换过后的电平反转的反相器件；
输入端与所述反相器件的输出端连接并将所述反转过后的电平再次反转且增强驱动能力的反相放大器件，所述反相放大器件的输出端输出驱动离散信号；以及
第一端同时与所述GPIO端及所述电平转换模块的低电位端连接、第二端与第一电源连接的上拉电阻R1。
2.如权利要求1所述的离散信号控制电路，其特征在于，所述电平转换模块包括具有防反灌功能的N沟道MOS管Q1及上拉电阻R2，其中，
所述N沟道MOS管Q1的源极作为所述电平转换模块的低电位端，所述N沟道MOS管Q1的栅极与所述第一电源连接，所述N沟道MOS管Q1的漏极作为所述电平转换模块的高电位端并与所述上拉电阻R2的第一端连接，所述上拉电阻R2的第二端与电源电压比所述第一电源大的第二电源连接。
3.如权利要求1所述的离散信号控制电路，其特征在于，所述电平转换模块包括N型三极管Q2、二极管D1及上拉电阻R2，其中，
所述N型三极管Q2的集电极作为所述电平转换模块的低电位端并与所述二极管D1的阳极连接，所述N型三极管Q2的基极与所述第一电源连接，所述N型三极管Q2的发射极作为所述电平转换模块的高电位端并同时与所述上拉电阻R2的第一端和所述二极管D1的阴极连接，所述上拉电阻R2的第二端与电源电压比所述第一电源大的第二电源连接。
4.如权利要求1所述的离散信号控制电路，其特征在于，所述反相器件为反相器，所述反相放大器件为达林顿管，所述反相器的多个输入端同时与所述电平转换模块的高电位端连接，所述反相器的多个输出端与所述达林顿管的多个输入端对应连接，所述达林顿管的多个输出端分别输出所述驱动离散信号。
5.如权利要求4所述的离散信号控制电路，其特征在于，所述离散信号控制电路还包括多个预留选择电阻R3，所述多个预留选择电阻R3依次连接在所述反相器的多个输入端和与所述多个输入端相应的多个输出端之间。
6.如权利要求1所述的离散信号控制电路，其特征在于，所述离散信号控制电路还包括与所述反相放大器件的输出端连接的可恢复保险丝F1。
7.如权利要求1至6任一项所述的离散信号控制电路，其特征在于，所述离散信号控制电路还包括限流电阻R4和三端电容C1，所述限流电阻R4的第一端和三端电容C1的第一端与所述反相放大器件的输出端电连接，所述三端电容C1的接地端接地，所述限流电阻R4的第二端或三端电容C1的第二端作为所述离散信号控制电路的输出端。
8.如权利要求7所述的离散信号控制电路，其特征在于，所述离散信号控制电路还包括稳压管D2，所述稳压管D2的阴极同时与所述限流电阻R4的第二端和三端电容C1的第二端连接、阳极接地。
9.如权利要求1所述的离散信号控制电路，其特征在于，所述离散信号控制电路还包括保护电容C2，所述保护电容C2的第一端与所述电平转换模块的高电位端连接、第二端接地。
10.一种飞机电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的离散信号控制电路。
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