本方法技術(shù)領(lǐng)域?yàn)榍度胧接?jì)算機(jī)領(lǐng)域，是機(jī)載電子產(chǎn)品、電子設(shè)備的組成部分之一。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)品在機(jī)載環(huán)境的大范圍使用及對(duì)惡劣環(huán)境適應(yīng)性的要求增強(qiáng)，對(duì)雷電環(huán)境和瞬態(tài)高壓條件下的敏感數(shù)字電路進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)成為一項(xiàng)重要的需求。經(jīng)過(guò)對(duì)雷電瞬態(tài)敏感度設(shè)計(jì)要求、靜電防護(hù)等敏感數(shù)字電路防護(hù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，提出通過(guò)二極管及瞬態(tài)電壓抑制二極管對(duì)敏感的數(shù)字接口電路、數(shù)字傳輸電路等進(jìn)行防護(hù)，使敏感電子設(shè)備在雷電環(huán)境、瞬態(tài)高壓環(huán)境及靜電泄放等使用條件下保持穩(wěn)定、正常的工作狀態(tài)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的：
設(shè)計(jì)一種數(shù)字信號(hào)有源防護(hù)電路，完成在機(jī)載環(huán)境下或瞬態(tài)高電壓條件下對(duì)敏感數(shù)字電路的保護(hù)，使電子產(chǎn)品能夠在瞬態(tài)高電壓條件下處于正常、穩(wěn)定的工作狀態(tài)。
本發(fā)明的技術(shù)方案：
一種數(shù)字信號(hào)有源防護(hù)電路，包括：
第一二極管V1、第二二極管V2、第三二極管V3、第四二極管V4、第五二極管V5；
所述第一二極管V1負(fù)端與鉗位電壓連接，所述第一二極管V1正端與第二二極管V2負(fù)端連接，第二二極管V2正端接鉗位電壓地；
所述第四二極管V4負(fù)端與鉗位電壓連接，所述第四二極管V4正端與第五二極管V5負(fù)端連接，第五二極管V5正端接鉗位電壓地地；
所述第三二極管V3負(fù)端與鉗位電壓連接，正端接鉗位電壓地；
第一數(shù)字信號(hào)連接在第一二極管V1正端，第二數(shù)字信號(hào)連接在第四二極管V4正端。
所述鉗位電壓為5伏。
具體的，第一數(shù)字信號(hào)為輸入信號(hào)Input+；第二數(shù)字信號(hào)為輸入信號(hào)Input-。
或者，第一數(shù)字信號(hào)為輸出信號(hào)Output+；第二數(shù)字信號(hào)為輸出信號(hào)Output-。
本方法具有的優(yōu)點(diǎn)及效果：
●電路簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，防護(hù)效果顯著；
●通過(guò)有源鉗位電路設(shè)計(jì)，數(shù)字信號(hào)保持在穩(wěn)定的電壓范圍內(nèi)；
●適用于雷電瞬態(tài)敏感環(huán)境、高壓瞬態(tài)環(huán)境、靜電敏感環(huán)境；
●可實(shí)現(xiàn)低壓數(shù)字電路、高速網(wǎng)絡(luò)、圖形顯示接口等多種電路的防護(hù)。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明數(shù)字信號(hào)有源防護(hù)電路設(shè)計(jì)圖。
具體實(shí)施方式
隨著電子產(chǎn)品使用范圍的快速增長(zhǎng)，尤其在特殊應(yīng)用環(huán)境下，例如雷電感應(yīng)環(huán)境、高壓瞬態(tài)環(huán)境、靜電條件的低壓數(shù)字信號(hào)屬于敏感信號(hào)，易受到外界的雷電引起的電磁感應(yīng)影響、惡劣環(huán)境下的高壓瞬態(tài)電壓的直接應(yīng)力影響及靜電環(huán)境引起的電壓信號(hào)的損壞，各種不同環(huán)境下對(duì)數(shù)字信號(hào)的影響共性之處是全部都具有電壓幅度高、作用時(shí)間短、無(wú)法預(yù)判等特點(diǎn)，因此對(duì)敏感數(shù)字信號(hào)在設(shè)計(jì)中針對(duì)不同的應(yīng)用環(huán)境配置相應(yīng)的保護(hù)電路，確保敏感數(shù)字信號(hào)在各種惡劣環(huán)境下均能夠處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，完成預(yù)定的功能。為了達(dá)到此，就需要針對(duì)不同的應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì)相應(yīng)的保護(hù)電路，能夠?qū)崿F(xiàn)各種工作環(huán)境下對(duì)敏感數(shù)字信號(hào)的保護(hù)，本設(shè)計(jì)方法就是針對(duì)敏感數(shù)字?jǐn)?shù)字信號(hào)的防護(hù)要求，提出一種通用的有源防護(hù)電路的設(shè)計(jì)方法，采用分立的二極管及瞬態(tài)抑制二極管實(shí)現(xiàn)在雷電感應(yīng)、瞬態(tài)高壓、靜電等不同環(huán)境下對(duì)敏感數(shù)字信號(hào)電路的保護(hù)，提高敏感數(shù)字信號(hào)在各種應(yīng)用環(huán)境中的抗干擾性及耐受程度特性，提升電子產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性。該防護(hù)電路設(shè)計(jì)如圖1所示，包括：
第一二極管V1、第二二極管V2、第三二極管V3、第四二極管V4、第五二極管V5；
所述第一二極管V1負(fù)端與鉗位電壓連接，所述第一二極管V1正端與第二二極管V2負(fù)端連接，第二二極管V2正端接鉗位電壓地；
所述第四二極管V4負(fù)端與鉗位電壓連接，所述第四二極管V4正端與第五二極管V5負(fù)端連接，第五二極管V5正端接鉗位電壓地地；
所述第三二極管V3負(fù)端與鉗位電壓連接，正端接鉗位電壓地；
第一數(shù)字信號(hào)連接在第一二極管V1正端，第二數(shù)字信號(hào)連接在第四二極管V4正端。
所述鉗位電壓為5伏。
具體的，第一數(shù)字信號(hào)為輸入信號(hào)Input+；第二數(shù)字信號(hào)為輸入信號(hào)Input-。
或者，第一數(shù)字信號(hào)為輸出信號(hào)Output+；第二數(shù)字信號(hào)為輸出信號(hào)Output-。
圖1中的信號(hào)防護(hù)基本原理是采用有源鉗位電路，通過(guò)分立二極管及瞬態(tài)抑制二極管對(duì)輸入的高壓瞬態(tài)信號(hào)、靜電進(jìn)行泄放，并將數(shù)字信號(hào)電平維持在常態(tài)(+5Vdc)下。
防護(hù)原理為輸入的正端數(shù)字信號(hào)(Input+)、負(fù)端數(shù)字信號(hào)(Input-)通過(guò)常態(tài)下通過(guò)鉗位電路(鉗位電壓+5V)及兩個(gè)二極管(V1\V2、V4/V5)分別對(duì)輸入的正端信號(hào)、負(fù)端信號(hào)進(jìn)行信號(hào)傳輸，保持?jǐn)?shù)字信號(hào)穩(wěn)定、規(guī)則的傳輸。在瞬態(tài)高電壓(雷電瞬態(tài)感應(yīng)、靜電、瞬態(tài)高電壓)條件下，數(shù)字信號(hào)疊加了瞬態(tài)高壓信號(hào)進(jìn)入到防護(hù)電路中，此狀態(tài)下瞬態(tài)抑制二極管V3對(duì)超出鉗位電源的高電壓信號(hào)進(jìn)行鉗位、抑制、泄放，通過(guò)穩(wěn)壓二極管的工作原理，將此狀態(tài)下的高電壓信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)壓及功率泄放，完成對(duì)輸入的高能量瞬態(tài)信號(hào)的泄放，達(dá)到對(duì)敏感數(shù)字信號(hào)的防護(hù)功能。
同樣的原理，對(duì)于輸出的敏感數(shù)字信號(hào)(Output+、Output-)，其亦可能受到高壓瞬態(tài)信號(hào)的干擾，因此亦可將輸出的敏感數(shù)字信號(hào)聯(lián)接到圖1的保護(hù)電路中，通過(guò)鉗位電壓、瞬態(tài)抑制二極管等器件，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的敏感數(shù)字信號(hào)的防護(hù)，完善輸出信號(hào)電路的防護(hù)功能。
通過(guò)以上采用有源鉗位電路及瞬態(tài)抑制二極管的泄放、信號(hào)傳輸電路設(shè)計(jì)方法，可極大的增強(qiáng)敏感數(shù)字輸入信號(hào)、輸出信號(hào)的抗干擾能力，顯著增強(qiáng)數(shù)字電子產(chǎn)品的抗惡劣環(huán)境的能力，提升電子產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性。
實(shí)施例
某機(jī)載顯示器通過(guò)RS422總線、ARINC429總線等數(shù)字接口信號(hào)與外部設(shè)備互聯(lián)，其RS422總線、ARINC429總線均為雙工輸入/輸出互聯(lián)方式，為適應(yīng)機(jī)載惡劣環(huán)境、靜電環(huán)境等對(duì)敏感數(shù)字信號(hào)電路的影響，需要進(jìn)行防護(hù)電路的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證。
采用圖1所示的防護(hù)電路，采用4個(gè)相同型號(hào)的二極管(V1\V2\V4\V5)及1個(gè)瞬態(tài)抑制二極管，由機(jī)載顯示器內(nèi)部供電電源作為鉗位電源(+5Vdc)對(duì)4路RS422總線信號(hào)、2路ARINC429總線信號(hào)進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)，按照民用飛機(jī)雷電瞬態(tài)敏感度試驗(yàn)條件進(jìn)行嚴(yán)格、規(guī)范的實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，配備了防護(hù)電路的所有RS422接口電路、ARINC429電路全部通過(guò)試驗(yàn)考核，機(jī)載顯示器輸入接口電路、輸出接口電路及互聯(lián)電路無(wú)損壞，達(dá)到了預(yù)期的保護(hù)效果。