一种多机间互不干扰的多路AD采集设备制造技术

本发明专利技术公开了一种多机间互不干扰的多路AD采集设备，可支持多路AD采集设备同时采样，每路AD采集设备均包括：输入端匹配阻容网络，用于对输入模拟量信号进行RC滤波，实现多机故障隔离；两级多路开关切换电路，用于实现外部模拟量输入通道的切换；电压跟随器，用于对多路开关输出的信号进行缓冲和隔离；AD采样电路，用于对所述电压跟随器输出的模拟信号进行多位AD转换；采样同步电路，用于协调多机采样节拍，确保采样时间的差异性；FPGA控制电路，用于对整个采样链路的时序控制，并根据硬件和软件状态，实现对采样方式的切换。本发明专利技术消除冗余设备之间、采样通道之间的相互干扰，确保每个设备采样的精确度。

A Multiplex AD Acquisition Equipment with Non-interference among Multi-computers

The invention discloses a multi-channel AD acquisition device without interference between multiple computers, which can support multi-channel AD acquisition devices to simultaneously sample. Each AD acquisition device includes: input matching resistance-capacitance network for RC filtering of input analog signals to achieve multi-machine fault isolation; two-stage multi-channel switch switching circuit for switching input channels of external analog signals; AD sampling circuit is used to convert analog signals output by the voltage follower into multi-AD signals; sampling synchronization circuit is used to coordinate multi-machine sampling rhythm and ensure the difference of sampling time; and the control circuit of FPGA is used to control the timing of the whole sampling link, which is realized according to the hardware and software states. Switching of sampling mode. The invention eliminates the mutual interference between redundant devices and sampling channels, and ensures the sampling accuracy of each device.

【技术实现步骤摘要】
一种多机间互不干扰的多路AD采集设备
本专利技术属于卫星星载电子设备
，尤其涉及一种多机间互不干扰的多路AD采集设备。
技术介绍
卫星在轨运行期间，地面站通过卫星对地遥测掌握其飞行的基本状态和信息，而这些遥测数据通常是卫星平台的各个分系统和单机的供电遥测值、温度、工作电流等模拟量，经过星载计算机或遥测采集设备等进行接收和AD转换处理后，按规定格式编排形成的。为保证模拟量遥测数据采集和处理的可靠性，通常这些采集设备会进行双击冗余、三机冗余等多机备份设计，因此，各系统和单机送来的电压、温度、电流等模拟量将在接口端进行分路，去往采集设备中的各冗余机进行后端转换和处理。然而，对于模拟量采集进行多机冗余设计时，特别地，当多机热冗余同时工作时，低阻输出的遥测量存在信号下跌或鼓包现象的可能。比如，双机热备份遥测采集模拟量时，若A机和B机同时对遥测量进行采集，模拟量会被一分为二地直接连接到A机和B机独立的采集电路中，由于采集电路中存在容性，在一机的多路选通模拟门中打开一路模拟量时瞬间存在一定的浪涌电流，即，选通新的一路模拟量瞬间，对地阻抗较小，从而导致遥测点的压降变大，被采集的遥测值就会下跌。总之，当遥测采集设备在多机热冗余备份的情况下，若同时对一路模拟量进行采集，则可能导致模拟量遥测值失真、数据浮动，影响了模拟量采集的准确性，从而使得卫星的遥测信息出现波动或不稳定现象，干扰卫星状态的正常获取和判断。若该遥测数据亦用于卫星姿态、热控等的闭环控制，则有可能导致其他分系统的工作异常。因此，必须在提高采集电路冗余备份可靠性的同时，进行多机多路AD采集之间互不干扰的措施设计，从而保证模拟量遥测采集数据的准确性、可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多机间互不干扰的多路AD采集设备，以解决由于多机采样不同步下引起的采样误差问题，保证多机同时采样下的采样准确度。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种多机间互不干扰的多路AD采集设备，可支持多路AD采集设备同时采样，每路AD采集设备均包括：输入端匹配阻容网络，用于对输入模拟量信号进行RC滤波，通过与多路开关之间的隔离电阻实现多机故障隔离；两级多路开关切换电路，用于实现外部模拟量输入通道的切换；电压跟随器，用于对多路开关输出的信号进行缓冲和隔离；AD采样电路，用于对所述电压跟随器输出的模拟信号进行多位AD转换；采样同步电路，用于协调多机采样节拍，确保采样时间的差异性；FPGA控制电路，用于对整个采样链路的时序控制，并根据硬件和软件状态，自动实现对采样方式的切换。较佳的，所述输入端匹配阻容网络采用电阻的不同安装方式使输入端兼容电压、电流和电阻三种不同的模拟量。较佳的，所述两级多路开关切换电路的供电端采用二极管进行隔离。较佳的，所述两级多路开关切换电路包括第一级多路开关切换电路和第二级多路开关切换电路，所述第一级多路开关切换电路用于首次对外部模拟量输入通道的切换，所述第二级多路开关切换电路，用于对所述第一级多路开关切换电路的输出的切换。较佳的，所述第二级多路开关切换电路还用于再次对外部模拟量输入通道的切换。较佳的，所述第一级多路开关切换电路和所述第二级多路开关切换电路的通道信号由所述FPGA控制电路分别控制，所述第一级多路开关切换电路先切换，待其输出稳定后，所述第二级多路开关切换电路再进行切换。较佳的，所述采样同步电路用于接收采样同步信号，不同的AD采集设备同时检测到脉冲信号后依次序进行启动采样。较佳的，所述FPGA控制电路的工作模式包括：工作模式一，当同步信号有效时，所述FPGA控制电路为单次循环模式；工作模式二，当同步信号无效、数字处理有效时，所述FPGA控制电路为多次轮采模式；工作模式三，当同步信号无效、数字处理无效时，所述FPGA控制电路为单次轮采模式。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：多机间互不干扰的多路ADA采集设备较好地利用了现有设备的硬件和软件资源，减少了硬件更改，保持了设备继承性；多机间互不干扰的多路AD采集设备具有开放式架构，支持单机、双机、三机及更多机同时采样，提高了所述设备的功能扩展，可以完成更多工程任务；多机间互不干扰的多路AD采集设备具有较高的故障隔离度，提高了设备可靠性，符合航天产品使用要求。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明图1为本专利技术的一种多机间互不干扰的多路AD采集设备的电路原理框图；图2为本专利技术的输入端匹配阻容网络的电阻的安装方式示意图；图3为本专利技术的FPGA控制电路的工作流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的各实施方式进行详细的阐述。以下全文请参考图1，一种多机间互不干扰的多路AD采集设备，可支持多路AD采集设备同时采样，图中示出采集设备1(108)和采集设别K(109)，每路AD采集设备均包括输入端匹配阻容网络101、两级多路开关切换电路、电压跟随器104、AD采样电路105、采样同步电路106和FPGA控制电路107。输入端匹配阻容网络101，用于对输入模拟量信号进行RC滤波，通过与多路开关之间的隔离电阻实现多机故障隔离。输入端匹配阻容网络可以采用不同的安装电阻的方式使输入端兼容电压、电流和电阻三种不同的模拟量。如图2所示，当输入电压量时，R0不安装，R1安装1MΩ电阻；当输入电流量时，R0不安装，R1安装，阻值根据电流大小进行计算；当输入为电阻时，R0安装，阻值根据基准电压值和输入电阻值进行计算。两级多路开关切换电路，用于实现外部模拟量输入通道的切换。两级多路开关切换电路选用“先断后通”(Break-Before-Make)类型的多路开关，避免发生两个通道短接的现象，优先选用具有断电冷高阻特性的多路开关以及优选在两级多路开关切换电路的供电端采用二极管进行隔离，防止冷机模式下的串电现象。电压跟随器104由低功耗、超低失调电压、超高增益的运算放大器和高精度电阻搭建而成，具有对多路开关输出的信号进行缓冲和隔离的作用。电压跟随器具有超高输入阻抗，使得多路开关的负载趋近于无穷大，有效减小静态误差。电压跟随器具有超低的输出阻抗，对AD采样芯片来说相当于一个恒压源，保证了采样稳定度。AD采样电路105选用高精度的、非线性误差小的AD转换芯片，用于对电压跟随器输出的模拟信号进行多位AD转换。采样同步电路106通过LVDS接口或者RS422接口接收采样同步信号输出至FPGA，保证多机采样节拍的同步性和采样时间的差异性。采样同步电路106用于接收采样同步信号，该采样同步信号为周期性的脉冲信号，不同的AD采集设备同时检测到脉冲信号后依次序进行启动采样。例如，设备1检测到脉冲信号后立即启动采样，设备2收到脉冲信号延迟1个T时间单位后启动采样，设备3收到脉冲信号后延迟2个T时间单位后启动采样。多机采样下，依次类推，从而确保多机不会同时对同一个通道进行采样。同步信号周期由整个采样任务周期、采样刷新频率决定，延迟单位时间T由单通道单次采样周期决定。FPGA控制电路107根据采样同步电路的节拍，实现对整个采样链路的时序控制，根据硬件和软件状态，自动实现对采样方式的切换，并可对获取的数字量进行数据存储、处理和转发。在一个实施例中，两级多路开关切换电路包括第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多机间互不干扰的多路AD采集设备，可支持多路AD采集设备同时采样，其特征在于，每路AD采集设备均包括：输入端匹配阻容网络，用于对输入模拟量信号进行RC滤波，通过与多路开关之间的隔离电阻实现多机故障隔离；两级多路开关切换电路，用于实现外部模拟量输入通道的切换；电压跟随器，用于对多路开关输出的信号进行缓冲和隔离；AD采样电路，用于对所述电压跟随器输出的模拟信号进行多位AD转换；采样同步电路，用于协调多机采样节拍，确保采样时间的差异性；FPGA控制电路，用于对整个采样链路的时序控制，并根据硬件和软件状态，自动实现对采样方式的切换。

【技术特征摘要】
1.一种多机间互不干扰的多路AD采集设备，可支持多路AD采集设备同时采样，其特征在于，每路AD采集设备均包括：输入端匹配阻容网络，用于对输入模拟量信号进行RC滤波，通过与多路开关之间的隔离电阻实现多机故障隔离；两级多路开关切换电路，用于实现外部模拟量输入通道的切换；电压跟随器，用于对多路开关输出的信号进行缓冲和隔离；AD采样电路，用于对所述电压跟随器输出的模拟信号进行多位AD转换；采样同步电路，用于协调多机采样节拍，确保采样时间的差异性；FPGA控制电路，用于对整个采样链路的时序控制，并根据硬件和软件状态，自动实现对采样方式的切换。2.根据权利要求1所述的一种多机间互不干扰的多路AD采集设备，其特征在于，所述输入端匹配阻容网络采用电阻的不同安装方式使输入端兼容电压、电流和电阻三种不同的模拟量。3.根据权利要求1所述的一种多机间互不干扰的多路AD采集设备，其特征在于，所述两级多路开关切换电路的供电端采用二极管进行隔离。4.根据权利要求1所述的一种多机间互不干扰的多路AD采集设备，其特征在于，所述两级多路开关切换电路包括第一级多路开关切换电路和第二级多路开关切换电路，所述第一级多路开关切换电路用...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳宜川，邱源，刘骁，王盛，朱新忠，王茂森，杨凯，
申请(专利权)人：上海航天计算机技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31