CN111322916A - 高精度数码电子雷管芯片及提高雷管延时精度的方法 - Google Patents

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CN111322916A CN202010190248.4A CN202010190248A CN111322916A CN 111322916 A CN111322916 A CN 111322916A CN 202010190248 A CN202010190248 A CN 202010190248A CN 111322916 A CN111322916 A CN 111322916A
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纪友哲
李长军
迟勇
朱建勇
薛璐
色泽
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    • F42C19/08—Primers; Detonators
    • F42C19/12—Primers; Detonators electric
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    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C11/00—Electric fuzes
    • F42C11/06—Electric fuzes with time delay by electric circuitry

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本申请是一种高精度数码电子雷管芯片，主要特点在于，芯片外设置有外部晶振，所述外部晶振对芯片内的内部振荡器进行校准；具体结构包括：芯片内设置有内部振荡器，通过内部振荡器开关与芯片内的数字模块连接，为数字模块提供时钟信号；设置在芯片外部的外部晶振，通过外部晶振开关与芯片内的数字模块连接，在延时校准时提供准确的时间脉冲；数字模块内设置有控制器；所述控制器连接外部晶振开关与内部振荡器开关；所述控制器通过通讯模块与总线连接；数字模块内设置有存储单元。本申请解决了在芯片上的振荡器无法满足更高延时精度要求的限制，延时精度可提高到万分之一，同时避免现场恶劣环境对延时精度的影响。

Description

高精度数码电子雷管芯片及提高雷管延时精度的方法
技术领域：
本申请属于集成电路设计领域及火工品技术领域，具体来说是一种高精度数码电子雷管芯片，还包括通过该芯片提高雷管延时精度的一种方法。
背景技术：
数码电子雷管，即采用电子控制模块对起爆过程进行控制的雷管，其本质在于用一个含有微型电子芯片的控制模块驱动点火头。其中电子控制模块是指置于数码电子雷管内部，具备雷管起爆延期时间控制、起爆能量控制功能，内置雷管身份信息码和起爆密码，能对自身功能、性能以及雷管点火元件的电性能进行测试，并能和起爆控制器及其他外部控制设备进行通信的专用电路模块。
现有的产品中由于工艺材料的限制，延时精度只能达到千分之一左右，限制延时精度提升的瓶颈，在于芯片上的振荡器无法满足更高延时精度要求。
具体地说，雷管芯片内部集成的振荡器多采用RC振荡器，由于此结构和器件性能，芯片功耗等各个方面的限制，RC振荡器的精度比较低。而精度更高的石英振荡器却不能集成在芯片上，因为石英抗震效果差，在爆破现场这种恶劣工况下容易产生损坏导致无法正常工作。
发明内容：
发明目的：
本申请的目的在于：解决了在芯片上的振荡器无法满足更高延时精度要求的问题。
技术方案：
本申请包括一种高精度数码电子雷管芯片，主要特点在于，芯片外设置有外部晶振，所述外部晶振对芯片内的内部振荡器进行校准；
具体结构包括：芯片内设置有内部振荡器，通过内部振荡器开关与芯片内的数字模块连接，为数字模块提供时钟信号；
设置在芯片外部的外部晶振，通过外部晶振开关与芯片内的数字模块连接，在延时校准时提供准确的时间脉冲；
数字模块内设置有控制器；所述控制器连接外部晶振开关与内部振荡器开关；所述控制器通过通讯模块与总线连接；
数字模块内设置有存储单元。
进一步地，所述的外部晶振为石英晶振。所述内部振荡器为RC振荡器。
本申请还包括一种通过外部晶振对内部振荡器进行校准以提高雷管延时精度的方法，该方法的特征是：
在起爆计数前，数字模块将外部晶振的计数信号作为准确的时间脉冲，用该脉冲作为内部振荡器的使能脉冲，计数使能脉冲下内部振荡器的周期数，存储在存储单元中；
起爆时，用存储单元中的周期数作为起爆延时时间。
更具体的是，通过芯片内数字模块中的控制器，控制外部晶振开关与内部振荡器开关的通断，实现对内部振荡器校准的目的；
所述控制器在起爆计数之前，接收总线端提供的延时校准信号，并设定延时校准时间；
所述延时校准时间内，控制器使外部晶振开关与内部振荡器开关导通；
起爆计数时，控制器使外部晶振开关断开，内部振荡器开关导通；
所述外部晶振通过外部晶振开关与芯片内数字模块连接；所述内部振荡器通过内部振荡器开关与芯片内数字模块连接；所述外部晶振开关与内部振荡器开关均与控制器连接。
本方法适用的前提是：所述外部晶振的精度较内部振荡器更高。
还包括：安装有前文所述高精度数码电子雷管芯片的数码电子雷管。
优点及效果：本申请使用精度更高的外部石英晶振对内部振荡器进行校准，解决了在芯片上的振荡器无法满足更高延时精度要求的限制，延时精度可提高到万分之一，同时避免现场恶劣环境对延时精度的影响。
附图说明：
图1为本申请有关部分电路图
图中：S1为外部晶振开关；S2为内部振荡器开关。
具体实施方式：
本申请的技术思想是，先采用外部高精度晶振对内部振荡器进行校准，当延时计数时，采用内部振荡器，用校准后的内部振荡器进行计数，提高延时精度。
以下述技术方案作为实施例对本申请进行说明：
在芯片外设置有外部晶振，所述外部晶振对芯片内的内部振荡器进行校准；起爆计数之前进行延时校准，延时校准时，通过BUS端提供延时校准信号，给一个延时校验的时间，此时S1、S2导通，数字模块采用外部晶振计数得到准确的时间的脉冲，用此脉冲作为内部晶振的使能脉冲，去计数使能脉冲下内部振荡器的周期数，存储在存储单元下。起爆时S1断开，S2导通，用计数出的内部振荡器的周期数作为起爆延时时间，而不是设计时理论上的周期去计数。
具体结构包括：芯片内设置有内部振荡器，通过内部振荡器开关与芯片内的数字模块连接，为数字模块提供时钟信号；
设置在芯片外部的外部晶振，通过外部晶振开关与芯片内的数字模块连接，在延时校准时提供准确的时间脉冲；
数字模块内设置有控制器；所述控制器连接外部晶振开关与内部振荡器开关；所述控制器通过通讯模块与总线连接；
数字模块内设置有存储单元。
进一步地，所述的外部晶振为石英晶振。所述内部振荡器为RC振荡器。
本申请还包括一种通过外部晶振对内部振荡器进行校准以提高雷管延时精度的方法，该方法的特征是：
在起爆计数前，数字模块将外部晶振的计数信号作为准确的时间脉冲，用该脉冲作为内部振荡器的使能脉冲，计数使能脉冲下内部振荡器的周期数，存储在存储单元中；
起爆时，用存储单元中的周期数作为起爆延时时间。
更具体的是，通过芯片内数字模块中的控制器，控制外部晶振开关与内部振荡器开关的通断，实现对内部振荡器校准的目的；
所述控制器在起爆计数之前，接收总线端提供的延时校准信号，并设定延时校准时间；
所述延时校准时间内，控制器使外部晶振开关与内部振荡器开关导通；
起爆计数时，控制器使外部晶振开关断开，内部振荡器开关导通；
所述外部晶振通过外部晶振开关与芯片内数字模块连接；所述内部振荡器通过内部振荡器开关与芯片内数字模块连接；所述外部晶振开关与内部振荡器开关均与控制器连接。
本方法适用的前提是：所述外部晶振的精度较内部振荡器更高。即外部为高精度不抗震的石英晶振，内部为抗震但精度稍差的RC振荡器。
还包括：安装有前文所述高精度数码电子雷管芯片的数码电子雷管。该雷管除应用本申请的部分外，其他未提及的结构与部件均为现有技术，在此不再赘述。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高精度数码电子雷管芯片，其特征在于：
芯片外设置有外部晶振，所述外部晶振对芯片内的内部振荡器进行校准；
芯片内设置有内部振荡器，通过内部振荡器开关(S2)与芯片内的数字模块连接，为数字模块提供时钟信号；
设置在芯片外部的外部晶振，通过外部晶振开关(S1)与芯片内的数字模块连接，在延时校准时提供准确的时间脉冲；
数字模块内设置有控制器；所述控制器连接外部晶振开关(S1)与内部振荡器开关(S2)；所述控制器通过通讯模块与总线连接；
数字模块内设置有存储单元。
2.根据权利要求1所述高精度数码电子雷管芯片，其特征在于：
所述的外部晶振为石英晶振。
3.根据权利要求1所述高精度数码电子雷管芯片，其特征在于：
所述内部振荡器为RC振荡器。
4.一种通过外部晶振对内部振荡器进行校准以提高雷管延时精度的方法，其特征在于：
在起爆计数前，数字模块将外部晶振的计数信号作为准确的时间脉冲，用该脉冲作为内部振荡器的使能脉冲，计数使能脉冲下内部振荡器的周期数，存储在存储单元中；
起爆时，用存储单元中的周期数作为起爆延时时间。
5.根据权利要求4所述的通过外部晶振对内部振荡器进行校准以提高雷管延时精度的方法，其特征在于：通过芯片内数字模块中的控制器，控制外部晶振开关(S1)与内部振荡器开关(S2)的通断，实现对内部振荡器校准的目的；
所述控制器在起爆计数之前，接收总线端提供的延时校准信号，并设定延时校准时间；
所述延时校准时间内，控制器使外部晶振开关(S1)与内部振荡器开关(S2)导通；
起爆计数时，控制器使外部晶振开关(S1)断开，内部振荡器开关(S2)导通；
所述外部晶振通过外部晶振开关(S1)与芯片内数字模块连接；所述内部振荡器通过内部振荡器开关(S2)与芯片内数字模块连接；所述外部晶振开关(S1)与内部振荡器开关(S2)均与控制器连接。
6.根据权利要求4所述的通过外部晶振对内部振荡器进行校准以提高雷管延时精度的方法，其特征在于：所述外部晶振的精度较内部振荡器更高。
7.安装有如权利要求1-3任一项所述高精度数码电子雷管芯片的数码电子雷管。
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