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一種（zhǒng）伺服綜合（hé）控製電路（lù）的研製

2017-7-11 來源：陝西華經微電子股份有限公（gōng）司作者：甘建峰

摘要：文中總結了一種用於（yú）航空的伺服綜合控製電路的研製，詳細地介紹了該電路的（de）電路原理、研製方法、技術難點和測（cè）試原理（lǐ）等問（wèn）題。

關鍵詞：伺服；電路；綜合；控製

１概述

航空的伺服綜合控製電路為專（zhuān）用電路，在測試時要外接相應的線路構成一局部係統，才能進行全部指標的調試。

該產品的主要技術指標如下：

電源電壓範圍（ＵＣＣ１）５　Ｖ±０．２　Ｖ；電源電壓（yā）範圍（ＵＣＣ２）＋１５　Ｖ±０．５　Ｖ；電源電壓範圍（ＵＥＥ）－１５　Ｖ±０．５　Ｖ；工作溫度範圍（ＴＡ）－５５℃～＋１２５℃。

其電特性如表１。

表１　電（diàn）特性（xìng）

２　外形尺寸及引腳定義

外形尺寸見圖１；引腳定義見表２

圖１　外形尺寸

３.電路原理及測試方法

３．１　研發支（zhī）撐文件

（１）伺服綜合控（kòng）製電路技術協議書；

（２）ＧＪＢ２４３８Ａ－２００２《混合集成電路通用規範》。

３．２　電路組成及工作原理

伺服（fú）綜合（hé）控（kòng）製電路是由監控電（diàn）路、解調電（diàn）路、綜合電路組成。監控電路是（shì）將前級監測到的小信號經（jīng）過多級放大，其（qí）中一路輸（shū）入到故障門限電路（lù），通過故（gù）障門限電（diàn）路的狀態來控製（zhì）後級電路；解調電路是將（jiāng）放大信號通過ＣＭＯＳ模擬開關來（lái）控製後級電路；綜合電路中集成有比（bǐ）較器和與非門，與外圍（wéi）電路一起構成一個小係統（tǒng）來控製後級的狀態。三個分（fèn）係統相互影（yǐng）響、相互（hù）關聯，共（gòng）同構成（chéng）了伺服綜合控製電路。該電路主要由放大器ＬＭ１４８、比較器ＬＭ１３９與（yǔ）非門５４　ＨＣＴ００、ＣＭＯＳ模（mó）擬開（kāi）關ＤＧ－３０３Ａ、二極管１Ｎ４１４８、北元（yuán）六電容和外圍電阻組成。由於體積小，元器件數量較多，因此，采用陝（shǎn）西華經微電子股份有限公司（sī）成熟的厚膜集成工藝。電路中的電容采用片式化的（de），首選ＮＰＯ材料或Ｘ７Ｒ材料；電（diàn）阻采用印刷電阻，電阻（zǔ）漿料選用杜邦公司的優質漿料；集成塊選用合格供（gòng）應商提供的裸芯（xīn）片集成電路。電路原理如圖２。

表２　引腳定義（yì）

圖２　電原理圖

３．３　測試方法

電路測試原（yuán）理圖（tú）如圖３所示。

（１）準備工作初始各開關均處於斷開（kāi）狀（zhuàng）態；ＵＣＣ１＝＋５　Ｖ±０．２　Ｖ，ＵＣＣ２＝＋１５　Ｖ±０．５　Ｖ，ＵＥＥ＝－１５　Ｖ±０．５　Ｖ；信號源開啟，＋２７　Ｖ±０．２　Ｖ直流信號開啟；按測試原理圖（tú）３接線；下述測量參考地為１３腳。

圖３　電路（lù）測試（shì）原（yuán）理圖

（２）綜合放大增益Ａ１閉合（hé）Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ７、Ｋ１１、Ｋ１２、Ｋ１４（其餘開（kāi）關保（bǎo）持斷開），接（jiē）通電源ＶＣＣ１、ＶＣＣ２、ＶＥＥ，調節信號源為直流信號１　Ｖ，測５腳對地電壓（yā）Ｖ５和１０腳對地電（diàn）壓Ｖ１０，︱Ｖ１０／Ｖ５︱即為綜合放大增益（yì）Ａ１，Ａ１應符合表１的規定。

（３）綜合放大增益Ａ２閉合（hé）Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ９、Ｋ１１、Ｋ１２（其餘開關保持斷開），接通電源ＶＣＣ１、ＶＣＣ２、ＶＥＥ，調節信號源（yuán）為直流信號－１　Ｖ，測（cè）２９腳對地電壓Ｖ２９和（hé）Ａ１５對地電壓ＶＡ１５，︱ＶＡ１５／Ｖ２９︱即為綜合放大增益Ａ２，Ａ２應符合表１的（de）規定。

（４）解調器增益Ａ３閉（bì）合Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ８、Ｋ１０、Ｋ１３（其餘開關保持斷開），接通電源ＶＣＣ１、ＶＣＣ２、ＶＥＥ，調節信號（hào）源為直流信號１　Ｖ，測Ｂ１４對地（dì）電壓ＶＢ１４和４４腳對地電壓Ｖ４４，︱Ｖ４４／ＶＢ１４︱即為解調器（qì）增益Ａ３，Ａ３應符合表１的規定。

（５）故障門限ＶＧＺ閉合Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５、Ｋ６、Ｋ７、Ｋ１１、Ｋ１２（其餘開關保持斷開），接通（tōng）電源ＶＣＣ１、ＶＣＣ２、ＶＥＥ，調節信號源（直流信號（hào））從０開始向正方向由小到大改變電壓值，監（jiān）視芯片１４腳，當（dāng）１４腳有輸（shū）出時（≥２Ｖ）測１腳對地（dì）電壓Ｖ１，此時︱Ｖ１︱即為故障門限ＶＧＺ，ＶＧＺ應符合表１的規定。

（６）輸出零位電壓ＶＺＥＲ（）閉合Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ１１、Ｋ１２（其（qí）餘開關（guān）保持斷開），接（jiē）通電源（yuán）ＶＣＣ１、ＶＣＣ２、ＶＥＥ，測（cè）５腳對地電（diàn）壓Ｖ，此時︱Ｖ︱即為輸出零位電壓ＶＺＥＲＯ，ＶＺＥＲＯ應符合表１的規（guī）定。

（７）比較器閥值Ｖ閉合Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ６、Ｋ１１、Ｋ１２、Ｋ１５（其餘開關保持斷開），接通電（diàn）源ＶＣＣ１、ＶＣＣ２、ＶＥＥ，測３３腳對地電（diàn）壓Ｖ３３，此時︱Ｖ３３︱即為比較器閥值Ｖ閥，Ｖ閥應符合表１的規定。

（８）絕緣電阻ＲＪ室溫下用超高值絕緣電阻測試儀在直流１００　Ｖ條件下（xià）測外殼和地之間的電阻值應符合表１規定。

４　技術難點及解決方案

４．１　高密度集成（chéng）及細線（xiàn）工藝

該產品電（diàn）路較為複雜，所用元件較多，在有限的外殼體積下，必（bì）須提（tí）高集成密度才能合理（lǐ）完（wán）成布版。在研製（zhì）過程中為（wéi）解決高密度集成問題重點攻關了細線工藝。細線工藝的重點是控製細線的分辨（biàn）率，保證印刷線條表麵光滑（huá）、無毛（máo）刺（cì）、無斷線、根根分明，以確保導（dǎo）帶不會短（duǎn）路或斷路。在厚膜印刷中，影響細線分辨率的主要因素有以下幾個方麵：絲網的目數及張力、掩膜、漿料、印刷參數等。采用措施：（１）絲網采用（yòng）４００目不鏽鋼（gāng）絲網，在網版製作上采用（yòng）先進的水洗膜製作（zuò）工藝，替代（dài）了原有的製網工藝，使圖形（xíng）邊緣清晰度更高，無毛刺、更加（jiā）平整（zhěng），漏印效果非常好；（２）選擇粘度適中，具（jù）有較高的觸變（biàn）性和較好的（de）凝膠效應的（de）５７係列杜邦漿料，確保了導帶根根分（fèn）明；（３）在印刷時保（bǎo）證刮板（bǎn）沿線條方向刮料，減少了線條短路（lù）的幾率，同（tóng）時也減小了布線間的串繞。通過以上措施，經（jīng）過（guò）反複的工藝實驗，目前，細線印刷最小線（xiàn）寬可達到（dào）１００μｍ，最小線間距可達到１２５μｍ，印刷合格率可達到８０％以上，並製定了相應的工藝文件。

４．２　解決內部水汽含量

本試驗是測定該電路內部氣體中的水汽含量，在初樣階段，電（diàn）路封裝後做內部水汽含量試驗，比標準的（de）要求差的很遠。查找原因，發現（xiàn）導電膠、高（gāo）溫環氧、焊膏裏分別有水汽。針對此情況，通過提高烘幹溫度、延長烘幹時間和在蓋板上印（yìn）刷水汽吸收劑等（děng）特（tè）殊工藝後，嚴（yán）格按照以上措施操作後，解決（jué）了內部水汽含量問題。

４．３　關於測（cè）試（shì）準確性的問題（tí）

在產品測試（shì）過（guò）程中，容易出現（xiàn）開始測試時輸出電壓偏高（gāo），半分鍾左右後電壓（yā）才能恢複正常的現象，這主要是由於該產品內是由相互關聯的多個小係統構成，在（zài）整機測試時各係統同時工作，而在單獨（dú）測試該產品時隻能分係統各個測試。在測試一個係統時，其餘係統就處於懸空空載狀（zhuàng）態，這樣不工作的引出腳就容易（yì）積攢電荷（hé），通過電（diàn）路內（nèi）部的（de）放大電（diàn）路將幹擾放大，所以在測試時要將產品的引出腳（jiǎo）在防靜電膜上插一下將靜電放掉（diào）。

５協議和（hé）實測電特性對（duì）比

協議和實測電特性對比表見（jiàn）表３。

表３　協議和實測（cè）電特（tè）性對比表

６.結論

該產品為用戶專（zhuān）用產品，研製成（chéng）功（gōng）後（hòu）在（zài）用戶整機上測試滿足要求。同時該產品高密度集成、體積小（xiǎo）、重量輕、全金屬屏蔽封（fēng）殼使用戶整機體積和重量大幅下降，滿足了航空產品減重的發展趨（qū）勢，具（jù）有廣（guǎng）闊的應用（yòng）前景。

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