[發明專利]一種高可靠性模擬量輸出裝置

有效

• 申請號: 200910249911.7
• 申請日: 2009-12-04
• 公開（公告）號: CN101995826A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 程康;郝志堅;劉偉
• 申請（專利權）人: 北京廣利核系統工程有限公司;中國廣東核電集團有限公司
• 主分類號: G05B19/02
• 分類號: G05B19/02
• 代理公司: 北京元中知識產權代理有限責任公司 11223
• 代理人: 楊建君

1.一種高可靠性模擬量輸出裝置，所述模擬量輸出裝置包括D/A轉換模塊、電流驅動輸出模塊、A/D輸出回讀模塊、MCU、復雜邏輯編程控制器及通訊電路組成，其特征在于：所述電流驅動輸出模塊為電流驅動器，電流驅動器與信號連接器連接輸出電流信號；D/A轉換模塊為數字信號轉換為模擬信號的芯片，D/A轉換模塊的一端與電流驅動模塊連接，D/A轉換模塊的另一端通過串行外圍設備接口SPI與MCU連接；A/D輸出回讀模塊為將模擬量轉換為數字量的轉換器，A/D輸出回讀模塊的一端與電流驅動模塊連接，A/D輸出回讀模塊的另一端與串行外圍設備接口SPI連接；所述模擬量D/A轉換模塊通過SN1總線接收IO通信單元板卡下行的配置數據，并將配置數據通過SPI口各通道輸入DA芯片中，控制DA輸出，DA輸出的電壓經電流驅動電路模塊輸出信號，電流驅動電路模塊上設有報警輸出信號EFCM和EFLD及在電流輸出總線末端設置信號回讀輸出信號，回讀的輸出信號經A/D輸出回讀模塊處理，通過SPI口送回板卡MCU，MCU與通道設定值進行比較判斷輸出狀態。

2.根據權利要求1所述的一種高可靠性模擬量輸出裝置，其特征在于：所述電流驅動芯片內部集成I_A檢測負載兩端電壓，I_AOUT輸出成比例電流信號，配置采樣電阻R_IA，將配置采樣電阻R_IA上的電壓輸入AD，通過AD輸出值結合當前通道輸出電流值，計算獲得通道負載阻抗。

3.根據權利要求2所述的一種高可靠性模擬量輸出裝置，其特征在于：所述電流驅動器計算獲得通道負載阻抗的步驟具體設計如下：

考慮板卡輸出電流信號I_OUT時，驅動負載不低于HRS連接器電阻R_HRS，按照負載固定數值時R_IA上采樣電壓為U，配置電阻R_GAIN，R_IA分別選取固定的電阻值：

根據電流驅動器內部儀放部分工作原理滿足如下公式：

VIA=2RIARGAIN×VIN]]>V_IN＝I_out×R_LOAD

按照上面公式計算可以實現電流輸出I_OUT的值；

電流驅動器中的EFLD引腳為芯片對輸出狀態負載監控的引腳，當電流驅動器工作電流輸出正常值時，負載增加到芯片無法按照輸入電壓輸出正常電流時，該引腳將置低電平，表明負載過大或開路；

EFCM引腳為芯片監控內部I_A共模輸入范圍報警輸出，當負載兩端電壓超過電流驅動器內部I_A輸入共模電壓范圍時，EFCM引腳將輸出低電平；此信號將用于保證I_A測量值的正確性。

4.根據權利要求3所述的一種高可靠性模擬量輸出裝置，其特征在于：電流驅動輸出模塊采取在輸出信號終端進行輸出電路信號回讀處理，所述輸出電路信號回讀處理為在板卡輸出通道最末端的電流環路上串接一個小阻值的檢測電阻，通過采樣這個小電阻上的壓降，經A/D回讀通過SPI口送回板卡MCU，與對應通道設定值進行比對，做為通道輸出正常的判據的基準。

5.根據權利要求4所述的一種高可靠性模擬量輸出裝置，其特征在于：所述D/A轉換模塊中的數字信號轉換為模擬信號的芯片采用冗余設計；A/D輸出回讀模塊中的模擬量轉換為數字量的轉換器采用冗余設計。

6.根據權利要求5所述的一種高可靠性模擬量輸出裝置，其特征在于：SN1總線驅動部分使用網絡變壓器實現本板卡電路與底板通訊信號的隔離，MCU在與D/A和A/D的SPI通訊采用高速數字隔離器進行隔離，其它低速數字信號通過光耦進行隔離，8路輸出通道之間不隔離。