[发明专利]一种高可靠性模拟量输出装置

权利要求书

1.一种高可靠性模拟量输出装置，所述模拟量输出装置包括D/A转换模块、电流驱动输出模块、A/D输出回读模块、MCU、复杂逻辑编程控制器及通讯电路组成，其特征在于：所述电流驱动输出模块为电流驱动器，电流驱动器与信号连接器连接输出电流信号；D/A转换模块为数字信号转换为模拟信号的芯片，D/A转换模块的一端与电流驱动模块连接，D/A转换模块的另一端通过串行外围设备接口SPI与MCU连接；A/D输出回读模块为将模拟量转换为数字量的转换器，A/D输出回读模块的一端与电流驱动模块连接，A/D输出回读模块的另一端与串行外围设备接口SPI连接；所述模拟量D/A转换模块通过SN1总线接收IO通信单元板卡下行的配置数据，并将配置数据通过SPI口各通道输入DA芯片中，控制DA输出，DA输出的电压经电流驱动电路模块输出信号，电流驱动电路模块上设有报警输出信号EFCM和EFLD及在电流输出总线末端设置信号回读输出信号，回读的输出信号经A/D输出回读模块处理，通过SPI口送回板卡MCU，MCU与通道设定值进行比较判断输出状态。

2.根据权利要求1所述的一种高可靠性模拟量输出装置，其特征在于：所述电流驱动芯片内部集成I_A检测负载两端电压，I_AOUT输出成比例电流信号，配置采样电阻R_IA，将配置采样电阻R_IA上的电压输入AD，通过AD输出值结合当前通道输出电流值，计算获得通道负载阻抗。

3.根据权利要求2所述的一种高可靠性模拟量输出装置，其特征在于：所述电流驱动器计算获得通道负载阻抗的步骤具体设计如下：

考虑板卡输出电流信号I_OUT时，驱动负载不低于HRS连接器电阻R_HRS，按照负载固定数值时R_IA上采样电压为U，配置电阻R_GAIN，R_IA分别选取固定的电阻值：

根据电流驱动器内部仪放部分工作原理满足如下公式：

VIA=2RIARGAIN×VIN]]>V_IN＝I_out×R_LOAD

按照上面公式计算可以实现电流输出I_OUT的值；

电流驱动器中的EFLD引脚为芯片对输出状态负载监控的引脚，当电流驱动器工作电流输出正常值时，负载增加到芯片无法按照输入电压输出正常电流时，该引脚将置低电平，表明负载过大或开路；

EFCM引脚为芯片监控内部I_A共模输入范围报警输出，当负载两端电压超过电流驱动器内部I_A输入共模电压范围时，EFCM引脚将输出低电平；此信号将用于保证I_A测量值的正确性。

4.根据权利要求3所述的一种高可靠性模拟量输出装置，其特征在于：电流驱动输出模块采取在输出信号终端进行输出电路信号回读处理，所述输出电路信号回读处理为在板卡输出通道最末端的电流环路上串接一个小阻值的检测电阻，通过采样这个小电阻上的压降，经A/D回读通过SPI口送回板卡MCU，与对应通道设定值进行比对，做为通道输出正常的判据的基准。

5.根据权利要求4所述的一种高可靠性模拟量输出装置，其特征在于：所述D/A转换模块中的数字信号转换为模拟信号的芯片采用冗余设计；A/D输出回读模块中的模拟量转换为数字量的转换器采用冗余设计。

6.根据权利要求5所述的一种高可靠性模拟量输出装置，其特征在于：SN1总线驱动部分使用网络变压器实现本板卡电路与底板通讯信号的隔离，MCU在与D/A和A/D的SPI通讯采用高速数字隔离器进行隔离，其它低速数字信号通过光耦进行隔离，8路输出通道之间不隔离。