专利名称：一种抗冲击的oc指令矩阵电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种抗冲击的OC指令矩阵电路，适用于OC指令输出中对重量、体积和可靠性要求较高的应用。
背景技术：
我国航天器中遥控指令输出大量采用0C(集电极开路，Open collector)接口形式，该接口结构简单，通用性强。为提高接口可靠性和驱动能力，遥控指令接口一般采用三极管双串、双并结构，该结构的最大问题是硬件资源开销大，当指令数量多，且体积和重量受限的情况下矛盾显得尤为突出。为使用有限的资源实现更多OC指令输出，且兼顾重量、体积和功耗的限制，设计中大量采用指令矩阵输出形式，减少了硬件资源，实现了电路的小型化。指令矩阵输出需要通过行、列信号选通来实现指令输出控制。由于矩阵指令输出电路中不同器件对组选通信号(列控制信号)与组内指令信号(行控制信号)建立和释放时刻响应不一致(器件差异所致)，会在组选通信号控制端形成瞬间高压冲击，对列控制电路形成瞬时冲击，并可能导致器件失效。因此，OC指令矩阵输出电路设计中，需要考虑接口电路抗冲击能力以提高接口可靠性。
发明内容
本发明的技术解决问题是针对现有技术的不足，提供了一种抗冲击的OC指令矩阵电路，采用本发明解决了指令矩阵接口瞬时冲击问题，提高了接口可靠性。本发明的技术解决方案是一种抗冲击的OC指令矩阵电路，用于对指令矩阵中N*M个基本单元进行选通控制，在所述矩阵电路中属于同一列N个基本单元为一组，包括用于产生N路行信号和M路列信号的行列信号控制电路，所述行信号为指令矩阵的组内选择信号，每一路行信号分别连接至指令矩阵不同组的M个基本单元；所述列信号为指令矩阵的组间选择信号，每一路列信号连接至指令矩阵中每一组的基本单元；当对指令矩阵中第n*m个基本单元进行选通时，所述行列信号产生电路产生并输出持续有效的行信号作为用于选通第n*m个基本单元的组内选择信号；经时间σ t后，所述行列信号产生电路产生并输出持续有效的列信号作为用于选通第n*m个基本单元的组选择信号，其中η属于N，m属于M;当完成对第n*m个基本单元选通时，所述行列信号产生电路释放有效的行信号， 取消对第n*m个基本单元组内选择信号的选通；经时间σ T后，所述列信号产生电路释放有效的列信号，取消对第n*m个基本单元组间选择信号的选通。所述的行信号均通过一个隔离二极管与每个基本单元相连。从行列信号产生电路输出的每路列信号均通过一个列信号控制电路与每组基本单元相连；
所述列信号控制电路包括电阻Rl、R2、R3、R4、R5、二极管D1、三极管VI、V2，输入的列信号与二极管Dl的阳极相连，二极管Dl的阴极通过电阻Rl和R2分别与三极管Vl和 V2的基极相连；三极管Vl的集电极为列信号控制电路的输出端，并通过电阻R5与地相连； 三极管V2的集电极与三极管Vl的射极相连，三极管V2的射极与地相连；电阻R3连接于三极管Vl的基极和射极之间；电阻R4连接于三极管Vl的基极和射极之间。所述时间O t选取行信号有效时间的1 % 5 %。本发明与现有技术相比具有如下优点(1)在每个列信号输出端，均通过一个列信号控制电路与对应的一组基本单元相连，列信号控制电路通过串接三极管防止单个三极管失效导致指令的误发出，实现了对单个器件失效的故障隔离设计。(2)在选通某个基本单元时，行列信号产生电路在输出行信号和列信号时，首先有效列信号，实现对属于一组的基本单元的选通，并在持续时间σ t后，再有效行信号，进而实现对组内某个基本单元的选通。在结束对基本单元选通时，首先释放行信号，再经过ot 时间后，再释放列信号，从而避免了器件差异导致的瞬间冲击。
图1为本发明示意图；图2为列信号控制电路示意图；图3为行、列信号时序图； 图4为本发明工作原理图。
具体实施例方式下面就结合附图对本发明做进一步介绍。本发明通过对指令矩阵的组内和组间两级选择，实现指令的矩阵输出，其中组内选择信号对应于选通指令矩阵的行信号；组间选择信号对应于选通指令矩阵的列信号。如图1所示，本发明采用行列信号产生电路产生控制指令矩阵的N路行信号和M 路列信号，行信号和列信号分别按照序号与指令矩阵中的每个基本单元相连接。当第η个行信号和第m个列信号均有效时，则实现了对第η * m个基本单元的选通，其中，η属于N， m属于M0如图3所示，在具体选通某个基本单元时(以第η女m个基本单元为例)，行列信号产生电路首先有效列信号，对第m列的基本单元进行选通，持续时间0 1后，行列信号产生电路再有效行信号，对第η行的基本单元进行选通。最终完成对第η * m个基本单元的选通。有效的行、列信号持续时间根据具体需求确定。当完成对第η * m个基本单元的选通后，行列信号产生电路首先释放行信号，再经过ot时间后，行列信号产生电路再释放列信号(如图3)，结束对第η *m个基本单元的选通，通过此种设计避免了器件差异导致的瞬间冲击。上述对时间σ t选取为行信号有效时间长度的1% 5%。三极管在极端条件下导通截至时间为数百纳秒，为保证三极管可靠开关，ot至少为lus，考虑工程实现中的时延，对于有效宽度为80ms的指令，取0. 8ms (1%)可保证三极管可靠开关且状态稳定；ο t 时间过长会增加行列控制电路的资源开销，且无实际意义，工程上可取有效宽度的5%作为3/3页上限。在具体电路连接上，行列信号产生电路输出的每一路行信号均通过一个隔离二极管与基本单元相连；行列信号产生电路输出的每一路列信号均通过一个列信号控制电路与基本单元相连。如图2所示，列信号控制电路包括电阻Rl、R2、R3、R4、R5、二极管D1、三极管VI、 V2，输入的列信号与二极管Dl的阳极相连，二极管Dl的阴极通过电阻Rl和R2分别与三极管Vl和V2的基极相连；三极管Vl的集电极为列信号控制电路的输出端，并通过电阻R5与地相连；三极管V2的集电极与三极管Vl的射极相连，三极管V2的射极与地相连；电阻R3 连接于三极管Vl的基极和射极之间；电阻R4连接于三极管Vl的基极和射极之间。采用上述设计，一方面行信号通过隔离二极管防止组内通过组间电阻网路相互串扰，其原理如图4所示。当列信号k有效后，第k组指令即被选通，行信号i有效后，则指令单元(i，k)即被选中，发出OC指令。若在行信号端不串接二极管Di，Di', Dj, Dj'则通过第L组中的电阻网路，在选择指令单元(i，k)输出时，指令单元(j，k)也会有指令发出。若串接隔离二极管则，潜在电阻网路通道被阻断，不会出现指令间相互串扰。另一方面，对于列信号控制电路，进行了单个器件失效的故障隔离设计列信号控制电路通过串接三极管防止单个三极管失效导致矩阵指令误发出。若列控制电路采用单个三极管接地，当三极管发生C-E极击穿故障后，则本组常选通，当其它组发送指令时，本组对应的行控制单元会发出误指令。实施例指令矩阵中输出指令的基本单元采用LINFINITY公司的集成芯片SG2023，每个芯片内部封装7路OC符合驱动，如图2所示为一路指令矩阵驱动电路示意图，将芯片的公共地端用矩阵指令的列选通控制电路进行控制。为防止单个器件失效导致误指令发出，列指令控制电路采用两级三极管串联实现。图2中行信号为公共信号，为防止信号间串扰，通过二极管进行隔离保护。IM欧姆对地电阻R5实现列信号控制电路上端三极管跟随极的虚地连接，保证无指令发出时该点有固定电平值，并始终为该器件电势最低点，保证了器件可正常工作并提高电路抗干扰能力。实际工作过程中列信号比行信号早Ims建立，晚Ims结束(输出指令宽度为80ms， 若有效指令宽度改变可适当调整早建立晚结束时间)，保证上端SG2023导通期间，下端三极管始终处于导通状态。本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
权利要求
1.一种抗冲击的OC指令矩阵电路，用于对指令矩阵中N*M个基本单元进行选通控制， 在所述矩阵电路中属于同一列N个基本单元为一组，其特征在于包括用于产生N路行信号和M路列信号的行列信号控制电路，所述行信号为指令矩阵的组内选择信号，每一路行信号分别连接至指令矩阵不同组的M个基本单元；所述列信号为指令矩阵的组间选择信号， 每一路列信号连接至指令矩阵中每一组的基本单元；当对指令矩阵中第n*m个基本单元进行选通时，所述行列信号产生电路产生并输出持续有效的行信号作为用于选通第n*m个基本单元的组内选择信号；经时间σ t后，所述行列信号产生电路产生并输出持续有效的列信号作为用于选通第n*m个基本单元的组选择信号，其中η属于N，m属于M;当完成对第n*m个基本单元选通时，所述行列信号产生电路释放有效的行信号，取消对第n*m个基本单元组内选择信号的选通；经时间σ t后，所述列信号产生电路释放有效的列信号，取消对第n*m个基本单元组间选择信号的选通。
2.如权利要求1所述的一种抗冲击的OC指令矩阵电路，其特征在于所述的行信号均通过一个隔离二极管与每个基本单元相连。
3.如权利要求1所述的一种抗冲击的OC指令矩阵电路，其特征在于从行列信号产生电路输出的每路列信号均通过一个列信号控制电路与每组基本单元相连；所述列信号控制电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、二极管D1、三极管V1、V2，输入的列信号与二极管Dl的阳极相连，二极管Dl的阴极通过电阻Rl和R2分别与三极管Vl和V2的基极相连；三极管Vl的集电极为列信号控制电路的输出端，并通过电阻R5与地相连；三极管V2的集电极与三极管Vl的射极相连，三极管V2的射极与地相连；电阻R3连接于三极管 Vl的基极和射极之间；电阻R4连接于三极管Vl的基极和射极之间。
4.如权利要求1所述的一种抗冲击的OC指令矩阵电路，其特征在于所述时间0{选取行信号有效时间的1% 5 %。
全文摘要
本发明公开了一种抗冲击的OC指令矩阵电路，包括用于产生N路行信号和M路列信号的行列信号控制电路。每一路行信号均通过一个隔离二极管与对应的每个基本单元相连接，每一路列信号均通过一个列信号控制电路与同一组基本单元相连接。采用本发明解决了OC指令矩阵接口瞬时冲击的问题，提高了接口可靠性。
文档编号H03K19/003GK102447462SQ20111041813
公开日2012年5月9日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者刘波, 宫经刚 申请人:北京控制工程研究所