CN201821375U - 1553b总线收发电路 - Google Patents

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朵慧智
王刚
朱天成
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Abstract

本实用新型属于收发电路，具体涉及一种1553B总线收发电路。该收发电路包括发送电路和接收电路两个部分，其中发送电路包括用于去除信号噪声的滤波电路，滤波电路后接将小功率信号转换为大功率信号的两个大功率MOS管，所述大功率MOS管栅极电压的斜率由斜率调整电路根据总线传输速率要求来控制；大功率MOS管接输出高电压信号的隔离变压器；接收电路包括将高压信号变为低压信号的隔离变压器，隔离变压器接两个电压比较器，参考电压产生电路输出的参考电压输入电压比较器；电压比较器判别后的信号经过自适应数字滤波电路滤除噪声，最终输出到1553B通讯控制模块。该收发电路满足可靠性要求，且在现有1553B总线网络上实现最高6Mbit/s的信号可靠传输。

Description

1553B总线收发电路
技术领域
本实用新型涉及收发电路，具体是指一种1553B总线收发电路。
背景技术
MIL-STD-1553B是美国军方于20世纪70年代推出的用于实现飞机电子系统综合化的军用总线标准。由于它良好的开放性和适应性，目前已广泛应用到了航天工业中。国外卫星、主要运输火箭以及国内卫星、飞船也普遍采用该总线作为数据传输及共享的通道。但是随着我国武器装备的发展，武器制造能力的提高，原有的1553B总线速度远远不能达到武器装备发展的要求。为此，需要在兼容原有协议和原有总线电缆(如图1所示)的基础之上开发高速的1553B总线通讯控制模块及其相关电路。
传统1553B总线收发电路的典型架构如图2所示。其中发送电路包括滤波电路、两只推挽输出的大功率MOS、隔离变压器组成；接收电路包括两个电压比较器、参考电压电路、电平转换电路组成。传统1553B总线收发电路通常选用DDC公司的BU-61580S3-110K、BU-61865G3-170两种集成收发器的1553B总线控制器的芯片或者选择HOTIC公司出的HI-1567PSM专用收发器电路芯片。上述器件的基本原理相同，都可以实现传统1553B总线的信号可靠传输。
该传统1553B总线收发电路只能达到最高1Mbit/s的1553B总线的传输速率，无法满足目前要求的高速1553B总线通讯速率。因而需要开发能够适应该高速1553B总线通讯控制模块的、并能够可靠发送和接收总线信号的1553B总线高速收发电路。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种可适应高速1553B总线通讯控制模块与总线之间的信号发送和接收的电路。
本实用新型的技术方案如下：
一种1553B总线收发电路包括发送电路和接收电路两个部分，其中，发送电路包括用于去除信号噪声的滤波电路，滤波电路后接将小功率信号转换为大功率信号的两个大功率MOS管，所述大功率MOS管栅极电压的斜率由斜率调整电路根据总线传输速率要求来控制；大功率MOS管接输出高电压信号的隔离变压器；
接收电路包括将高压信号变为低压信号的隔离变压器，隔离变压器接两个电压比较器，参考电压产生电路输出的参考电压输入电压比较器；电压比较器判别后的信号经过自适应数字滤波电路滤除噪声，最终输出到1553B通讯控制模块。
如上所述的一种1553B总线收发电路，其中：所述两个大功率MOS管中一个为NMOS管、一个为PMOS管。
如上所述的一种1553B总线收发电路，其中：所述斜率调整电路包括：串联在低通滤波器输出端和NMOS、PMOS管栅极之间的阻值可调的电阻电路和与电阻并联且容值可调的电容电路组成。
如上所述的一种1553B总线收发电路，其中：所述斜率调整电路的电阻开关阵列、电容开关阵列中的开关采用3DK002A型NPN双极晶体管实现；对应于16位控制信号，电阻阵列包括16个电阻，阻值在1K到1M；电容阵列包括16个容值为10uF的CA45B型电容。
如上所述的一种1553B总线收发电路，其中：所述斜率调整电路还包括译码器，所述译码器接收外部FPGA的控制信号，并转换为多位控制信号控制电阻开关阵列、电容开关阵列中开关的通断。
如上所述的一种1553B总线收发电路，其中：所述发送电路的滤波电路使用低通滤波器ACF451832-153-T。
如上所述的一种1553B总线收发电路，其中：所述接收电路中的比较器选择LM193芯片。
本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型提供的一种1553B总线高速收发电路是1553B通讯控制模块与总线之间接口电路，通过使用大功率MOS管和斜率调整电路，可实时根据总线传输速率要求来控制1553B总线高速收发电路的工作，满足高速1553B总线通讯控制模块与总线的通讯要求，实现提高1553B总线速度的目标；
2.本实用新型提供的1553B总线高速收发电路具有高可靠性，通过滤波电路、斜率调整电路等电路的设计，可以有效提高所设计的1553B总线高速收发电路的可靠性；
3.本实用新型提供的1553B总线高速收发电路完全兼容现有的总线架构；且在现有1553B总线网络上实现最高6Mbit/s的信号可靠传输。比传统1Mbit/s的1553B总线的传输速率提高6倍。
附图说明
图1为所应用的1553B总线接口原理框图；
图2为传统1553B总线收发电路原理框图；
图3为本实用新型提供的一种1553B总线收发电路中发送电路原理框图；
图4为本实用新型提供的一种1553B总线收发电路中发送电路图；
图5为本实用新型提供的一种1553B总线收发电路中接收电路原理框图；
图6为本实用新型提供的一种1553B总线收发电路中接收电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型提出的一种1553B总线收发电路做进一步的详细说明。
一种1553B总线收发电路包括发送电路和接收电路，其中
发送电路的连接关系为如图3所示：发送电路接收1553B通讯控制模块输出的信号，经过滤波电路去除信号中的噪声，之后信号驱动两个大功率MOS管，将小功率信号转换为大功率信号，并且大功率MOS管栅极电压的斜率由斜率调整电路根据总线传输速率要求来控制。大功率MOS管输出的大功率信号驱动隔离变压器，推挽输出高电压信号到总线上。
如图4所示，1553B总线高速收发电路中发送电路图中1553B通讯控制模块的输出信号输入到低通滤波器ACF451832-153-T中，经过低通滤波器的信号加入到两个大功率MOS管(NMOS管BUR52A、PMOS管3CK452)的栅极，或选择电流大于60mA且小于200mA的其他型号功率MOS管。两个MOS管的漏极分别接正负3.3V电源电压、源极接隔离变压器的，隔离变压器可将±3.3V电压变比为±14V电压，也可以选用其他变比值的隔离变压器。
斜率调整电路包括电阻、电容开关阵列。接收外部FPGA输出的两路相同位数的控制信号，两路控制信号分别用于控制与位数相同的电阻串联开关阵列和电容并联开关阵列。外部FPGA也可以输出其他位数的控制信号，保证电阻、电容个数分别等于控制信号位数即可。
在本实施例中，人为根据总线的传输情况设定外部FPGA输出的两路4位的控制信号，例如总线传输速率大时输出十进制数较大的4位控制信号，为了简化电路并增加控制信号位数，使用了译码器。译码器将输出的4位控制信号转换为16位控制信号，控制电阻开关阵列、电容开关阵列中开关的通断。译码器电路为本领域技术人员的公知常识。电阻开关阵列、电容开关阵列中的开关采用3DK002A型NPN双极晶体管实现，也可以采用其他常见开关。对应于16位控制信号，电阻阵列包括16个阻值从1K到1M的电阻；电容阵列包括16个容值为10uF的CA45B型电容，也可选用其他的电阻、电容值，此为本领域工作人员的公知常识。通过FPGA给出的控制信号，可以控制电阻开关阵列和电容开关阵列中电阻、电容值的大小，而控制加入到MOS管栅极的信号电压的斜率，达到保护MOS寿命。
如图5所示，1553B总线收发电路中接收电路的连接关系为：接收电路接收总线传输过来的高压信号，经过隔离变压器输出低压信号；再通过两个电压比较器，以及参考电压产生电路输出的参考电压，判别总线输入的信号逻辑值；判别后的信号经过自适应数字滤波电路滤除噪声，最终输出到1553B通讯控制模块。
如图6所示，1553B总线收发电路的接收电路中，总线输出信号经过隔离变压器输入到一个集成四个低失调电压比较器的LM193芯片中。通过参考电压产生电路输出的高低参考电平(典型高低参考电平值为正负2.5V，也可以采用其他电平值)。比较器比较出总线上传输信号的逻辑值。比较器输出的信号输出到自适应数字滤波电路中。自适应数字滤波电路具有自适应信道补偿功能。自适应数字滤波电路输出的信号就可以接入1553B通讯控制模块进行信息的处理。
本实用新型的工作原理是：发送电路需要将1553B通讯控制模块输出的幅度为3.3V的数字信号转换为总线上传输的正负14V信号。首先，发送电路对1553B通讯控制模块输出的信号进行滤波，去除信号中的噪声信号。之后信号加入两个大功率、高速MOS管的栅极。当1553B通讯控制模块输入高电平时，NMOS管导通，3.3V电压通过NMOS管接到隔离变压器中，通过变压器的电压变比，产生接近14V的电压。当1553B通讯控制模块输入低电平时，PMOS管导通，-3.3V电压通过PMOS管接到隔离变压器中，通过隔离变压器的电压变比，产生接近-14V的电压。产生的高电压信号就可以通过总线进行信号传输。
接收电路需要将总线上传输过来的高压正负14V信号转换为1553B通讯控制模块可以处理的低电压信号。首先信号经过隔离变压器，将高压信号转换为低电压信号。之后通过接收电路中参考电压电路设定的参考电压值，接收电路中的两个比较器对总线输入的高压信号进行比较，从而判断总线上传输的信号。经过比较器判断得到的信号结果进入自适应数字滤波电路中滤除电路中的噪声，最终信号进入1553B通讯控制模块，完成信号在总线上的传输。
本实用新型涉及的1553B总线高速收发电路可以在现有1553B总线网络上实现最高6Mbit/s的信号可靠传输。比传统1Mbit/s的1553B总线的传输速率提高6倍。

Claims (7)

1.一种1553B总线收发电路包括发送电路和接收电路两个部分，其中，发送电路包括用于去除信号噪声的滤波电路；接收电路包括将高压信号变为低压信号的隔离变压器，隔离变压器接两个电压比较器，参考电压产生电路输出的参考电压输入电压比较器；电压比较器判别后的信号经过自适应数字滤波电路滤除噪声，最终输出到1553B通讯控制模块；
其特征在于：所述发送电路的滤波电路后接将小功率信号转换为大功率信号的两个大功率MOS管，所述大功率MOS管栅极电压的斜率由斜率调整电路根据总线传输速率要求来控制；大功率MOS管接输出高电压信号的隔离变压器。
2.根据权利要求1所述的一种1553B总线收发电路，其特征在于：所述两个大功率MOS管中一个为NMOS管、一个为PMOS管。
3.根据权利要求2所述的一种1553B总线收发电路，其特征在于：所述斜率调整电路包括：串联在低通滤波器输出端和NMOS、PMOS管栅极之间的阻值可调的电阻电路和与电阻并联且容值可调的电容电路组成。
4.根据权利要求3所述的一种1553B总线收发电路，其特征在于：所述斜率调整电路的电阻开关阵列、电容开关阵列中的开关采用3DK002A型NPN双极晶体管实现；对应于16位控制信号，电阻阵列包括16个电阻，阻值在1K到1M；电容阵列包括16个容值为10uF的CA45B型电容。
5.根据权利要求3所述的一种1553B总线收发电路，其特征在于：所述斜率调整电路还包括译码器，所述译码器接收外部FPGA的控制信号，并转换为多位控制信号控制电阻开关阵列、电容开关阵列中开关的通断。
6.根据权利要求1所述的一种1553B总线收发电路，其特征在于：所述发送电路的滤波电路使用低通滤波器ACF451832-153-T。
7.根据权利要求1所述的一种1553B总线收发电路，其特征在于：所述接收电路中的比较器选择LM193芯片。
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