CN111580438B - 一种基于sip技术的通用接口模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于SIP技术的通用接口模块，属于接口电路技术领域，包括电路基板，所述电路基板上集成有裸片和电路模块；所述裸片包括429收发器、422收发器、LVDS收发器和1553B收发器；所述电路模块包括温度修正模块、指令驱动隔离输入/输出模块、加角速度接口模块和时钟信号处理模块；所述裸片和所述电路模块在所述电路基板上堆叠以实现通用接口的集成，搭配主控电路使用。

Description

一种基于SIP技术的通用接口模块
技术领域
本发明涉及接口电路技术领域，特别涉及一种基于SIP技术的通用接口模块。
背景技术
目前大部分航天航空所用的1553B接口，422接口，429接口，LVDS接口等采用的是各个单立的电路，而这些接口又是必须的。采用各个电路焊接会占用较大的空间，同时也带来了可靠性成本高的缺点。因此通用接口模块的抗干扰能力、功能集成度、安全可靠性、安装方式、成本及尺寸等都是用户考察的重点。
现阶段国内外的同类产品，大多只集成了单一的接口，热耗大、体积大；无法通过实现航天航空军用器件的小型化，低成本需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于SIP技术的通用接口模块，以解决现有接口电路热耗大、体积大，且无法通过实现航天航空军用器件的小型化，低成本需求的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于SIP技术的通用接口模块，包括电路基板，所述电路基板上集成有裸片和电路模块；所述裸片包括429收发器、422收发器、LVDS收发器和1553B收发器；所述电路模块包括温度修正模块、指令驱动隔离输入/输出模块、加角速度接口模块和时钟信号处理模块；
所述裸片和所述电路模块在所述电路基板上堆叠以实现通用接口的集成，搭配主控电路使用。
可选的，所述429收发器包括429接收器JHI8591-40和429驱动器JHI8596，429驱动器JHI8596在管壳内部接入上拉电阻选择高速模式，并在内部集成电荷泵电容。
可选的，所述422收发器包括422接收器JS26CLV32BW和422驱动器JS26CLV32BW，实现4路422发送和4路422接收。
可选的，所述LVDS收发器包括LVDS驱动器JSRLVDS031LV和LVDS接收器JSRLVDS032LV，所述LVDS驱动器JSRLVDS031LV的4路LVDS总线通过ESD管SRV05-4进行数据总线进行保护，所述LVDS接收器JSRLVDS032LV内部集成100欧姆端接，便于进行数据采集。
可选的，所述1553B收发器包括1553B协议芯片JBU64843-1和1553B收发芯片JBU64843-2，上述两个芯片电气互连实现1553B总线接口；同时内部模拟电源和数字电源相互隔离，也不共地，电源端接入去耦电容。
可选的，所述温度修正模块包括电平转换芯片JS164245V，进行3.3V和5V电平转换，以处理3.3V和5V的温度信息交互；同时内部接入去耦电容，保证电源的稳定性。
可选的，所述指令驱动隔离输入/输出模块包括16路一次性指令驱动隔离输出电路和20路一次性指令驱动隔离输入电路；
所述16路一次性指令驱动隔离输出电路包括16个三极管FD251，每个三极管实现一路一次性指令驱动隔离输出；所述20路一次性指令驱动隔离输入电路包括5个GH3201S-4型光耦，每个光耦实现4路一次性指令驱动隔离输入，保证内外交互的隔离。
可选的，所述加角速度接口模块包括一个电平转换芯片JS164245V、一个六路反相器JS74HC04SX、6个三极管FD251、6个二极管1N4148及去耦电容；加速度信息先进行六路反相器处理增强驱动能力后，经过电平转换芯片，实现6路加速度的5V转3.3V输入，角速度信息利用三极管驱动，之后进行电平转换，并在输入端反接二极管进行输入信息保护，实现6路角速度的5V转3.3V输入。
可选的，所述时钟信号处理模块包括一个电平转换芯片JALVC164245、4个三极管、上下拉电阻和去耦电容，时钟信号经过电平转换芯片后，再利用三极管实现对相应器件的驱动。
可选的，所述电路基板为HTCC高温共烧陶瓷；所述429收发器、422收发器、LVDS收发器、1553B收发器、温度修正模块、指令驱动隔离输入/输出模块、加角速度接口模块和时钟信号处理模块之间两两隔离，使各部分之间无电气连接，达到抑制干扰目的。
本发明提供的基于SIP技术的通用接口模块具有以下有益效果：
(1)在不影响信号传输的情况下，将相互关联的多部分电路隔开，使各部分之间无电气连接，达到抑制干扰目的；
(2)该接口模块功耗极低，在保证性能的前提下优先选择低功耗元器件，满足大部分军用环境下可靠安全工作；
(3)对于裸片采用导电胶粘接，对于隔离光耦采用焊锡焊接，并在器件周围涂上保护胶，增强模块可靠性；
(4)集成的1553B收发器，429收发器，422收发器，LVDS收发器等重要器件均可采用国产芯片，且布板面积小；
(5)在尺寸36mm*36mm*5mm内集成多种通用接口，高密度集成，多功能化，且体积极小；
(6)内部电路基板选用HTCC高温共烧陶瓷，增加散热点设计，极大地改善内部散热效果，保证其可靠稳定工作；
(7)管壳内部采用薄金区域下沉的形式实现，保证薄厚金区域的高精度，以增加可靠性。
附图说明
图1是本发明提供的基于SIP技术的通用接口模块结构示意图；
图2是429收发器电路原理示意图；
图3是422收发器电路原理示意图；
图4是LVDS收发器电路原理示意图；
图5是1553B收发器电路原理示意图；
图6是温度修正模块电路原理示意图；
图7是16路一次性指令驱动隔离输出电路电路原理示意图；
图8是20路一次性指令驱动隔离输入电路电路原理示意图；
图9是加角速度接口模块电路原理示意图；
图10是时钟信号处理模块电路原理示意图；
图11是本发明提供的基于SIP技术的通用接口模块的封装壳体图；
图12是本发明提供的基于SIP技术的通用接口模块的3D效果图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种基于SIP技术的通用接口模块作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
本发明提供了一种基于SIP技术的通用接口模块，如图1所示，在电路基板上混合集成裸片和电路模块，该电路基板为HTCC高温共烧陶瓷；所述裸片和所述电路模块在36mm*36mm*5mm陶瓷管壳内堆叠以实现通用接口的集成，搭配主控电路使用。所述裸片包括429收发器、422收发器、LVDS收发器和1553B收发器；所述电路模块包括温度修正模块、指令驱动隔离输入/输出模块、加角速度接口模块和时钟信号处理模块。所述接口模块采用二次集成混合电路加工工艺、裸芯片组贴，集成度高，尺寸小；HTCC高温共烧陶瓷作为基板，全密封一体化外壳制造，采用CPGA361的封装形式稳固可靠，同时增加散热点，功耗低。
所述429收发器如图2所示，包括一个429接收器JHI8591-40和一个429驱动器JHI8596，429驱动器JHI8596在管壳内部接入上拉电阻选择高速模式，并在内部集成电荷泵电容。所述422收发器如图3所示，包括一个422接收器JS26CLV32BW和一个422驱动器JS26CLV32BW，实现4路422发送和4路422接收。所述LVDS收发器如图4所示，包括一个LVDS驱动器JSRLVDS031LV和一个LVDS接收器JSRLVDS032LV，所述LVDS驱动器JSRLVDS031LV的4路LVDS总线通过ESD管SRV05-4进行数据总线进行保护，提高其可靠性，所述LVDS接收器JSRLVDS032LV内部集成100欧姆端接，便于进行数据采集，LVDS驱动器JSRLVDS031LV和LVDS接收器JSRLVDS032LV两个芯片都进行了内部使能处理，减少板级的处理。所述1553B收发器如图5所示，包括1553B协议芯片JBU64843-1和1553B收发芯片JBU64843-2，上述两个芯片电气互连实现1553B总线接口；同时内部模拟电源和数字电源相互隔离，也不共地，电源端接入去耦电容，保证电源的稳定性。所述温度修正模块如图6所示，包括一个电平转换芯片JS164245V，进行3.3V和5V电平转换，以处理3.3V和5V的温度信息交互，可处理的温度信息多达256个；同时内部接入去耦电容，保证电源的稳定性。所述指令驱动隔离输入/输出模块包括16路一次性指令驱动隔离输出电路和20路一次性指令驱动隔离输入电路；16路一次性指令驱动隔离输出电路如图7所示，包括16个三极管FD251，每个三极管实现一路一次性指令驱动隔离输出；20路一次性指令驱动隔离输入电路如图8所示，包括5个GH3201S-4型光耦，每个光耦实现4路一次性指令驱动隔离输入，保证内外交互的隔离。所述加角速度接口模块如图9所示，包括一个电平转换芯片JS164245V、一个六路反相器JS74HC04SX、6个三极管FD251、6个二极管1N4148及去耦电容；加速度信息先进行六路反相器处理增强驱动能力后，经过电平转换芯片，实现6路加速度的5V转3.3V输入，角速度信息利用三极管驱动，之后进行电平转换，并在输入端反接二极管进行输入信息保护，实现6路角速度的5V转3.3V输入。所述时钟信号处理模块如图10所示，包括一个电平转换芯片JALVC164245、4个三极管、上下拉电阻和去耦电容，时钟信号经过电平转换芯片后，再利用三极管实现对相应器件的驱动。
在实际生产使用时，可以根据实际需要对429收发器、422收发器、LVDS收发器的路数进行增减，以到达成本与功耗的最优化；在单个腔体内完成集成，可以根据实际需要在保证可靠性的前提下，采用双腔的形式进行进一步集成，减少体积；在通用接口模块内部进行了ESD保护，减少了板级防护；对裸片进行导电胶粘连，并采用了薄金区域下沉的方式实现薄厚金完美区分以保证模块的可靠性。所述429收发器、422收发器、LVDS收发器、1553B收发器、温度修正模块、指令驱动隔离输入/输出模块、加角速度接口模块和时钟信号处理模块之间两两隔离，使各部分之间无电气连接，达到抑制干扰目的。
本发明提供的基于SIP技术的通用接口模块采用CPGA361的封装形式，其封装壳体图如图11所示。完成以上设计后，进行了陶瓷的电路基板设计，其3D效果图，如图12所示。
功耗分析：当给该接口模块供电为5V，3.3V时，由于采用了各个电压隔离的设计，对各个模块的功耗进行了测试统计，并且与单个电路正常工作时的功耗进行了比较，详见表1。由此可见本基于SIP技术的通用接口模块的功耗为单个电路使用功耗的71.6％，功耗明显降低。
Figure BDA0002514403830000061
表1
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于SIP技术的通用接口模块，其特征在于，包括电路基板，所述电路基板上集成有裸片和电路模块；所述裸片包括429收发器、422收发器、LVDS收发器和1553B收发器；所述电路模块包括温度修正模块、指令驱动隔离输入/输出模块、加角速度接口模块和时钟信号处理模块；
所述裸片和所述电路模块在所述电路基板上堆叠以实现通用接口的集成，搭配主控电路使用；
所述指令驱动隔离输入/输出模块包括16路一次性指令驱动隔离输出电路和20路一次性指令驱动隔离输入电路；所述16路一次性指令驱动隔离输出电路包括16个三极管FD251，每个三极管实现一路一次性指令驱动隔离输出；所述20路一次性指令驱动隔离输入电路包括5个GH3201S-4型光耦，每个光耦实现4路一次性指令驱动隔离输入，保证内外交互的隔离。
2.如权利要求1所述的基于SIP技术的通用接口模块，其特征在于，所述429收发器包括429接收器JHI8591-40和429驱动器JHI8596，429驱动器JHI8596在管壳内部接入上拉电阻选择高速模式，并在内部集成电荷泵电容。
3.如权利要求1所述的基于SIP技术的通用接口模块，其特征在于，所述422收发器包括422接收器JS26CLV32BW和422驱动器JS26CLV32BW，实现4路422发送和4路422接收。
4.如权利要求1所述的基于SIP技术的通用接口模块，其特征在于，所述LVDS收发器包括LVDS驱动器JSRLVDS031LV和LVDS接收器JSRLVDS032LV，所述LVDS驱动器JSRLVDS031LV的4路LVDS总线通过ESD管SRV05-4进行数据总线进行保护，所述LVDS接收器JSRLVDS032LV内部集成100欧姆端接，便于进行数据采集。
5.如权利要求1所述的基于SIP技术的通用接口模块，其特征在于，所述1553B收发器包括1553B协议芯片JBU64843-1和1553B收发芯片JBU64843-2，上述1553B协议芯片JBU64843-1和1553B收发芯片JBU64843-2电气互连实现1553B总线接口；同时内部模拟电源和数字电源相互隔离，也不共地，电源端接入去耦电容。
6.如权利要求1所述的基于SIP技术的通用接口模块，其特征在于，所述温度修正模块包括电平转换芯片JS164245V，进行3.3V和5V电平转换，以处理3.3V和5V的温度信息交互；同时内部接入去耦电容，保证电源的稳定性。
7.如权利要求1所述的基于SIP技术的通用接口模块，其特征在于，所述加角速度接口模块包括一个电平转换芯片JS164245V、一个六路反相器JS74HC04SX、6个三极管FD251、6个二极管1N4148及去耦电容；加速度信息先进行六路反相器处理增强驱动能力后，经过电平转换芯片，实现6路加速度的5V转3.3V输入，角速度信息利用三极管驱动，之后进行电平转换，并在输入端反接二极管进行输入信息保护，实现6路角速度的5V转3.3V输入。
8.如权利要求1所述的基于SIP技术的通用接口模块，其特征在于，所述时钟信号处理模块包括一个电平转换芯片JALVC164245、4个三极管、上下拉电阻和去耦电容，时钟信号经过电平转换芯片后，再利用三极管实现对相应器件的驱动。
9.如权利要求1所述的基于SIP技术的通用接口模块，其特征在于，所述电路基板为HTCC高温共烧陶瓷；所述429收发器、422收发器、LVDS收发器、1553B收发器、温度修正模块、指令驱动隔离输入/输出模块、加角速度接口模块和时钟信号处理模块之间两两隔离，使各部分之间无电气连接，达到抑制干扰目的。
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