电子雷管用可编程高精度抗冲击的桥丝自适应延时电路

本发明涉及集成电路，具体涉及一种电子雷管用可编程高精度抗冲击的桥丝自适应延时电路。

背景技术：

1、电子雷管主要应用于建筑爆破、矿山、钻井、军事以及地质勘探等领域。在实际应用中，通常需要将数百发甚至千余发电子雷管组网进行爆破，若同时引爆，则相当于一场小地震，对周围建筑物会带来很大的破坏，甚至威胁人身与财产安全。基于微差延时爆破原理来精确控制每发电子雷管的引爆时间，按毫秒级时差依次引爆炸药，则可以有效控制爆破冲击波、震动和噪音，提升安全性和生产效率。该方法虽然易于操作且安全性较高，但对延时精度的要求非常高，如果相邻雷管之间的实际起爆时间与预设值偏差过大，则会大大降低微差爆破的效果。

2、根据国标规定，普通电子雷管的发火冲能上限为7.9a2ms。虽然每一发的电子雷管的发火冲能均是一个确定的值，但不同发的电子雷管之间的发火冲能却会因工艺的偏差而存在较大差异，因此在一定的电流条件下，不同电子雷管的点燃时间存在一定的差异，即电子雷管的点火头的发火时间存在一定的差异。目前减小电子雷管点火头误差的方法包括：改进工艺，对发火药头进行二次或多次处理，减小桥丝加热药剂面积的差异以及导热过程的差异；增大桥丝发火的输出电流或电压，通过减小桥丝式点火药头发火时间从而减小误差；减小桥丝横截面积来缩短发火时间。这些典型方法的基本原理都是缩小发火时间，使得发火时间的标准差和极差减小，但都不是真正意义上的桥丝补偿，误差依然存在，而且还会造成成本和功耗的快速增加，以及电子雷管最大组网规模的急剧下降。因此，需要设计一种真正意义上根据点火头实际发热情况来自动调整延时的自适应补偿延时电路，可以通过高精度延时补偿以将这些误差减小到最小。

技术实现思路

1、本发明所要解决的是减小不同雷管之间因桥丝式点火药头发热情况不同而造成的延时误差的问题，提供一种电子雷管用可编程高精度抗冲击的桥丝自适应延时电路。

2、为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、电子雷管用可编程高精度抗冲击的桥丝自适应延时电路，由桥丝自适应检测延时补偿模块和可编程高精度抗冲击延时模块组成；桥丝自适应检测延时补偿模块包括桥丝无损检测运算核、dac、桥丝检测电桥、单adc双路采集电路和adc；可编程高精度抗冲击延时模块包括自适应精度控制器、晶体振荡器、rc谐振振荡器、计数周期产生器、参考脉冲产生器和3个计数器。

4、外部使能信号wiredete_en连接桥丝无损检测运算核的使能输入端；桥丝无损检测运算核的数据输出端连接dac的输入端，dac的输出端连接桥丝检测电桥的压差控制输入端；桥丝无损检测运算核的校准电流使能输出端和测量电流使能输出端分别连接桥丝检测电桥的校准电流使能输入端和测量电流使能输入端；桥丝无损检测运算核的开关控制输出端连接单adc双路采集电路的开关控制输入端；桥丝检测电桥的桥丝校准电压输出端和桥丝测量电压输出端分别连接单adc双路采集电路的桥丝校准电压输入端和桥丝测量电压输入端；单adc双路采集电路的电压输出端连接dac的输入端，dac的输出端连接桥丝无损检测运算核的数据输入端。

5、外部预置延时信号preset_data连接自适应精度控制器的预置延时输入端，桥丝无损检测运算核的补偿延时输出端连接自适应精度控制器的补偿延时输入端；自适应精度控制器的精度控制输出端连接第一计数器的精度控制输入端，自适应精度控制器的校正预置延时输出端连接第二计数器的校正预置延时输入端，自适应精度控制器的校正补偿延时输出端连接第三计数器的校正补偿延时输入端；外部启动信号start_up连接第一计数器和计数周期产生器的启动输入端；晶体振荡器精度时钟输出端连接第一计数器的精度时钟输入端，第一计数器的计数输出端连接计数周期产生器、参考脉冲产生器和第二计数器的计数输入端；rc谐振振荡器的稳定时钟输出端连接计数周期产生器和参考脉冲产生器的稳定时钟输入端；计数周期产生器的计数周期输出端连接参考脉冲产生器的计数周期输入端；参考脉冲产生器的基准时钟输出端连接第二计数器和第三计数器的基准时钟输入端；第二计数器的计数输出端连接第三计数器的计数输入端；第三计数器的计数输出端连接电子雷管的点火电路。

6、上述方案中，桥丝检测电桥由pmos管m1～m8，nmos管m9，2个电流源idc1～idc2，以及电阻r1～r2；pmos管m1的源极、pmos管m4的源极、pmos管m5的源极和pmos管m8的源极共同接电源vdd；pmos管m1的漏极接pmos管m2的源极，pmos管m4的漏极接pmos管m3的源极，pmos管m5的漏极接pmos管m6的源极，pmos管m8的漏极接pmos管m7的源极；pmos管m1的栅极与pmos管m8的栅极共同形成桥丝检测电桥的校准电流使能输入端，pmos管m4的栅极与pmos管m5的栅极共同形成桥丝检测电桥的测量电流使能输入端；pmos管m2的栅极和漏极、pmos管m7的栅极与电流源idc1的正极相连，pmos管m3的栅极和漏极、pmos管m6的栅极与电流源idc2的正极相连；pmos管m6的漏极、pmos管m7的漏极、电阻r1的一端与电阻r2的一端相连；nmos管m9的栅极形成桥丝检测电桥的压差控制输入端；电阻r1的另一端与nmos管m9的漏极共同形成桥丝检测电桥的桥丝校准电压输出端；电阻r2的另一端与电子雷管的桥丝的正极共同形成桥丝检测电桥的桥丝测量电压输出端；电流源idc1的负极、电流源idc2的负极、nmos管m9的源极和电子雷管的桥丝的负极共同接地。

7、上述方案中，电流源idc2的电流值大于第一电流源idc的电流值。

8、上述方案中，电流源idc2的电流值大于等于第一电流源idc的电流值的10倍。

9、上述方案中，单adc双路采集电路由pmos管m1和m3，nmos管m2和m4，以及反相器inv1组成；

10、pmos管m1的漏极与nmos管m2的源极共同形成单adc双路采集电路的桥丝校准电压输入端；pmos管m3的漏极与nmos管m4的源极共同形成单adc双路采集电路的桥丝测量电压输入端；pmos管m1的栅极、nmos管m4的栅极与反相器inv1的输入端共同形成单adc双路采集电路的开关控制输入端；反相器inv1的输出端、nmos管m2与pmos管m3管的栅极相连；pmos管m1的源极、nmos管m2的漏极、pmos管m3的源极与nmos管m4的漏极共同形成单adc双路采集电路的电压输出端。

11、与现有技术相比，本发明具有如下特点：

12、1、在延时数据输入的同时加入了自适应延时精度控制电路，无需手动设置延时精度，可根据延时数据自动调节精度，在延时数据以及补偿延时数据的设置上具有更好的便利性和灵活性。

13、2、采用了基于桥丝无损检测的方案来对桥丝式点火药头的发火时间进行预测并对延时电路进行补偿，相较于传统的减少发火头发火时间来缩小误差的方法具有更高的精度以及更低的成本和功耗，从而还可以拓展电子雷管最大组网规模，同时还能检测点火药头中桥丝质量的好坏。

14、3、采用了单adc双路采集技术，而传统的单adc采集电路需要三运放组成的差分转单端电路及电平抬升电路，本发明采取的方法减少了功耗和面积开销并提高了adc的精度。