基于MDC103的模擬飛控數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計與聯(lián)試故障分析

陳新華+尹川+谷士鵬

摘 要：該文依據(jù)某飛行試驗測試任務(wù)的需要，詳細(xì)描述了基于通用采集系統(tǒng)KAM500下的MDC103板卡下模擬飛控數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)的搭建和模擬飛控隔離器的設(shè)計，并通過分析模擬飛控的接口電路，解決了地面聯(lián)試中飛控系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間的交聯(lián)問題，實現(xiàn)了模擬飛控的數(shù)據(jù)采集，順利保證了型號任務(wù)。

關(guān)鍵詞：模擬飛控 ?MDC103板卡 ?系統(tǒng)設(shè)計 ?故障分析

中圖分類號：V429 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0081-02

Analog Flight Control Data Acquisition System Design And Associated Test Failure Analysis Based MDC103

Chen Xinhua ?Yin Chuan ?Gu Shipeng

（ Chinese Flight Test Establishment， Xi'an ?Shaanxi，710089，China ）

Abstract：Based on a flight test mission requirements，a detailed description of building flight control data test system based on the use of the MDC103 card under the universal data acquisition KAM 500 system.And solved cross-linked problem between fight control system and data collection system in the associated test by analyzing the flight control system interface circuit，and achieved the analog flight control data collection，to ensure the task successfully.

Key Words：Flight Control Computer;MDC103;System Design;Failure Analysis

飛控計算機(jī)是飛行器飛行系統(tǒng)的中央控制單元。隨著航空技術(shù)的發(fā)展，飛控計算機(jī)正向著多功能、低成本、高精度和小型化的方向發(fā)展。通過其內(nèi)部的控制算法，飛控計算機(jī)將根據(jù)飛行器自身傳感器測得的飛機(jī)的姿態(tài)、高度、速度等參數(shù)，對飛行員的操作或者指令做出適當(dāng)?shù)妮敵鲰憫?yīng)，控制飛行器飛行姿態(tài)，完成飛行員所希望的動作。該文主要講述的是在KAM500采集系統(tǒng)下，利用MDC103板卡搭建某型模擬飛控計算機(jī)的采集系統(tǒng)的設(shè)計以及在聯(lián)試時解決的飛控數(shù)據(jù)無法采集的問題。

1 模擬飛控測試系統(tǒng)

1.1 模擬飛控計算機(jī)的測試接口特性

通過前期調(diào)研與協(xié)調(diào)，決定通過預(yù)留的檢測口對模擬飛控數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集，這樣既能夠順利采集模擬飛控的數(shù)據(jù)又不影響飛行器的控制。根據(jù)廠家提供的資料，該型模擬飛控計算機(jī)檢測口通道內(nèi)部信號建立時間大約為2～3 ms，數(shù)據(jù)輸出是通過6根地址線以及2根數(shù)據(jù)線來完成的。飛控計算機(jī)內(nèi)部通過判讀地址線的高低電平，將外部的選通地址與其內(nèi)部各個模擬量所在的內(nèi)部地址進(jìn)行比對，從而將與之所對應(yīng)的開關(guān)接通，然后將所需要的模擬量通過數(shù)據(jù)線輸出。數(shù)據(jù)線與地址線的電氣特性分別如下所示。

（1）數(shù)據(jù)線信號輸出特性：①信號形式：差分;②信號電平：±10V;

（2）地址選通信號輸入特性：①每通道6線地址輸出;②輸出形式：地/開; ?③邏輯電平：“地/開”形式，計算機(jī)內(nèi)部上拉12 V，形成“地/12 V”地址選通信號。邏輯“0”：0 V，選通地址線與選通源（地）連接;邏輯“1”：開路，選通地址線懸空（開）。

1.2 模擬飛控采集測試方案

KAM-500是性能卓越的模塊式PCM數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，符合IRIG-106標(biāo)準(zhǔn)，也滿足民用飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)，已被批準(zhǔn)可以應(yīng)用于飛機(jī)機(jī)載測試設(shè)備系統(tǒng)。在測試方案中，針對模擬飛控測試接口的電氣特性，筆者選用KAM500數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采用的模塊是MDC系列中的MDC/103板卡。

MDC/103是一塊具有雙通道的采集板卡，每個通道最多能夠設(shè)置64個測試參數(shù)，每個通道的循環(huán)周期T可選擇從3.2 ms到512 ms，由于每個通道64個測試參數(shù)循環(huán)采集，因此，每個參數(shù)的采樣時間t（即地址線選通后最大通訊建立時間）通過計算可以得出：

t=（3.2～512）ms÷64=50u～8ms （1）

滿足模擬飛控計算機(jī)檢測口通道循環(huán)時間大約為2～3 ms的采樣要求。

而MDC/103板卡的數(shù)據(jù)線輸入與模擬飛控數(shù)據(jù)輸出口電氣特性一致，都是±10 V的差分信號。MDC/103板卡的地址線同樣為6根地址線，但是輸出形式為12 V/接地，12 V邏輯值為“1”，接地邏輯值為“0”。

由于MDC/103板卡的地址線的電氣特性與模擬飛控的地址線的電氣特性不一樣，另外為了防止機(jī)載測試設(shè)備影響飛機(jī)模擬飛控計算機(jī)工作狀態(tài)，因此，需要開發(fā)一款既實現(xiàn)地址線的電氣特性轉(zhuǎn)換，又完成與原機(jī)設(shè)備的電氣隔離的模擬飛控匹配隔離器。

1.3 模擬飛控隔離器的設(shè)計

模擬隔離器的功能主要是將采集設(shè)備輸出的2路（各6位）參數(shù)地址選擇信號匹配隔離之后以地/開的形式傳給模擬飛控計算機(jī)，選通所需要采集的PAM參數(shù);同時，接收模擬飛控計算機(jī)輸出的兩路差分PAM信號，隔離之后再以差分得形式傳輸給采集器。根據(jù)上述的分析可知，模擬隔離器主要包括兩個部分，即地址線的匹配隔離輸出和數(shù)據(jù)PAM信號的隔離輸出。其原理框圖如圖1所示。endprint

1.3.1 電路設(shè)計

由于PAM信號輸入輸出都是差動±10 V信號，因此整個模擬通路的增益為1，所以信號通路中的各級電路的增益也都是1。在輸入緩沖電路設(shè)計時，主要考慮信號輸入范圍，信號建立時間、增益誤差和工作的溫度范圍，綜合以上因素，筆者選用AD公司的儀表放大器AD8250，其作用是將模擬飛控計算機(jī)輸出的兩路差分PAM信號轉(zhuǎn)換為單端信號。為了防止高頻信號干擾，可在信號的輸入端搭建一個低通RC濾波網(wǎng)絡(luò)，其信號帶寬FilterFreq為：

FilterFreq=1/[2πR×（2C1+C2）]

在隔離電路的設(shè)計上，通過對比AD215、AD204、ISO124和ISO120的具體參數(shù)，最終選定電路設(shè)計采用AD215，雖然AD215的增益誤差較大，但是可通過后級的增益調(diào)整電路進(jìn)行修正。根據(jù)AD215的數(shù)據(jù)手冊，可以得出AD215的增益為1 時的電路圖如圖2所示。

由于AD215的輸出有一定的偏置電壓，所以需要對其調(diào)零。筆者通過R3、R4、R5構(gòu)成調(diào)零電路。同時，為了保證調(diào)零電路的電源精度，調(diào)零電路的電源由基準(zhǔn)電壓電路提供。

增益調(diào)理電路是由OP284組成的典型反向放大器;輸出驅(qū)動電路則是利用OP284搭成的典型單端轉(zhuǎn)差分電路。這里不再贅言。整個隔離器的整個設(shè)計原理如圖3所示。

地址線的信號隔離，筆者通過三個ISO7220BD來實現(xiàn)。ISO7220BD是一個雙通道隔離器。由于采用數(shù)字隔離的方式， ISO7220BD輸出的信號，通過接入三極管，然后再接入飛控計算機(jī)測試端口，由飛控計算機(jī)的內(nèi)部電路將接地/開路上拉為12 V/0V。

1.3.2 信號建立時間

由于MDC/103板卡的最小采樣時間為50 us，因此該型隔離器的信號建立時間應(yīng)小于50 us，信號從輸入到輸出，一共經(jīng)過了5級調(diào)理電路，其器件分別是AD8250、AD215和3個OP284。其中AD8250的信號建立時間為615ns，AD215的信號建立時間為9 us，OP284的信號建立時間為4 us。

因此，隔離器模擬通路的信號建立時間T：

T=615ns+9us+4us+4us+4us=21.615us，滿足信號最短建立時間50 us的需要。

1.3.3 模擬電路的精度

由于模擬通路設(shè)有增益調(diào)整電路，產(chǎn)品調(diào)試時可將增益誤差δ控制在需要的范圍之內(nèi)。電路的誤差主要是由于增益溫度漂移和器件輸入失調(diào)電壓產(chǎn)生。

由于增益調(diào)整電路及輸出驅(qū)動電路的增益電阻選用的都是高穩(wěn)定性電阻，溫度系數(shù)很小，因此，增益溫度附加的誤差幾乎可以忽略不計。只計算輸入失調(diào)電壓以及失調(diào)電壓溫度漂移引起的誤差。

例如：AD8250的精度指標(biāo)如下：

失調(diào)電壓：0.39 mV;

失調(diào)電壓飄移：1.7 uV/℃;

全溫區(qū)增益誤差δ1：0.067%。

由于模擬飛控的使用環(huán)境為-40 ℃～80 ℃;因此，在20 ℃±60 ℃范圍內(nèi)的失調(diào)電壓V=±0.39 mV×1.7 uV/℃×60 ℃=±0.492 mV。

而由失調(diào)電壓帶來的誤差δ5則為：δ5±0.492mV/20V×100%=0.00246%;

同樣的道理，AD215和OP284的失調(diào)電壓帶來的誤差δ6和δ7的值分別為0.008%和0.00148%，而整個電路的精度總誤差為：

δs=±δ（δ12+δ22+δ32+δ42+δ52+δ62+δ72）1/2

=0.133%，滿足設(shè)計要求。

2 聯(lián)試故障現(xiàn)象與分析

2.1 初步分析

按照上述的方案，筆者完成了隔離器的設(shè)計，并將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與模擬飛控計算機(jī)進(jìn)行地面聯(lián)試，卻發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)無變化。通過分析聯(lián)試的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)顯示的結(jié)果只是對最初上電狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的采集，而對后面的數(shù)據(jù)變化，MDC/103板卡仿佛沒有采集。降低MDC/103通道的采樣率，現(xiàn)象依舊。將按照技術(shù)協(xié)議設(shè)計的模擬飛控采集仿真器與KAM500采集系統(tǒng)相連接，數(shù)據(jù)能夠正常采集，證實采集系統(tǒng)沒有問題，初步判斷故障的原因在模擬飛控的測試接口。

通過利用示波器測量模擬飛控測試端口的通道建立時間，發(fā)現(xiàn)從地址線信號輸入到模擬量信號輸出的時間大約為18 ms，而MDC/103板卡單個通道的采樣時間（即地址線狀態(tài)跳變最長時間）t最大為8 ms，因此當(dāng)MDC/103的地址線發(fā)生跳變時，模擬飛控測試端口還處在判讀地址線，等待輸出數(shù)據(jù)值狀態(tài)，而當(dāng)下一個地址線狀態(tài)輸入的時候，由于地址線狀態(tài)發(fā)生變化，所以模擬飛控測試端口重新進(jìn)行判斷，因此測試端口一直處于判斷地址線的狀態(tài)，從而無法向外輸出MDC/103所選擇的模擬量參數(shù)。顯然，地面聯(lián)試出錯的原因是可以初步定位為是由于測試端口通道建立時間偏大所造成的。那么，是什么原因造成通道的建立時間偏大呢？

2.2 進(jìn)一步分析定位

通過分析模擬飛控的測試端口電路，發(fā)現(xiàn)廠家設(shè)計員為了防止高頻干擾和電壓的抖動，在模擬飛控的測試端口電路設(shè)計了RC濾波電路和電壓比較器電路，使得通道建立的時間里包含了電壓比較器的電容充放電時間和RC濾波的時間，存在一定的延時，且延時時間大于MDC的最少跳變的時間8MS，因此，就出現(xiàn)了模擬飛控數(shù)據(jù)無法采集的現(xiàn)象。由于，模擬飛控測試端口的技術(shù)指標(biāo)與之前簽署的協(xié)調(diào)紀(jì)要不一致，因此建議廠家優(yōu)化模擬飛控測試端口設(shè)計。

3 結(jié)語

通過與新的飛控計算機(jī)地面聯(lián)試，隔離盒與MDC/103板卡的配合使用能夠很好的完成模擬飛控計算機(jī)所發(fā)出的數(shù)據(jù)，在后續(xù)的試飛任務(wù)中也順利保障了試飛數(shù)據(jù)的采集。該測試方案的成功應(yīng)用，節(jié)省了用于研制專門的模擬飛控采集器及相關(guān)配套設(shè)備的經(jīng)費，創(chuàng)造了較為可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時對于其它類似的選通形式的模擬量的測量具有一定的工程參考意義。

參考文獻(xiàn)

[1] ACRA公司.MDC/103板卡使用手冊[Z].2006.

[2] AD公司.ISO7220英文說明書[Z].

[3] AD公司.AD8253英文說明書[Z].

[4] AD公司.AD215英文說明書[Z].

[2] AD公司.OP284英文說明書[Z].

[5] 童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].高等教育出版社，2006.endprint

1.3.1 電路設(shè)計

由于PAM信號輸入輸出都是差動±10 V信號，因此整個模擬通路的增益為1，所以信號通路中的各級電路的增益也都是1。在輸入緩沖電路設(shè)計時，主要考慮信號輸入范圍，信號建立時間、增益誤差和工作的溫度范圍，綜合以上因素，筆者選用AD公司的儀表放大器AD8250，其作用是將模擬飛控計算機(jī)輸出的兩路差分PAM信號轉(zhuǎn)換為單端信號。為了防止高頻信號干擾，可在信號的輸入端搭建一個低通RC濾波網(wǎng)絡(luò)，其信號帶寬FilterFreq為：

FilterFreq=1/[2πR×（2C1+C2）]

在隔離電路的設(shè)計上，通過對比AD215、AD204、ISO124和ISO120的具體參數(shù)，最終選定電路設(shè)計采用AD215，雖然AD215的增益誤差較大，但是可通過后級的增益調(diào)整電路進(jìn)行修正。根據(jù)AD215的數(shù)據(jù)手冊，可以得出AD215的增益為1 時的電路圖如圖2所示。

由于AD215的輸出有一定的偏置電壓，所以需要對其調(diào)零。筆者通過R3、R4、R5構(gòu)成調(diào)零電路。同時，為了保證調(diào)零電路的電源精度，調(diào)零電路的電源由基準(zhǔn)電壓電路提供。

增益調(diào)理電路是由OP284組成的典型反向放大器;輸出驅(qū)動電路則是利用OP284搭成的典型單端轉(zhuǎn)差分電路。這里不再贅言。整個隔離器的整個設(shè)計原理如圖3所示。

地址線的信號隔離，筆者通過三個ISO7220BD來實現(xiàn)。ISO7220BD是一個雙通道隔離器。由于采用數(shù)字隔離的方式， ISO7220BD輸出的信號，通過接入三極管，然后再接入飛控計算機(jī)測試端口，由飛控計算機(jī)的內(nèi)部電路將接地/開路上拉為12 V/0V。

1.3.2 信號建立時間

由于MDC/103板卡的最小采樣時間為50 us，因此該型隔離器的信號建立時間應(yīng)小于50 us，信號從輸入到輸出，一共經(jīng)過了5級調(diào)理電路，其器件分別是AD8250、AD215和3個OP284。其中AD8250的信號建立時間為615ns，AD215的信號建立時間為9 us，OP284的信號建立時間為4 us。

因此，隔離器模擬通路的信號建立時間T：

T=615ns+9us+4us+4us+4us=21.615us，滿足信號最短建立時間50 us的需要。

1.3.3 模擬電路的精度

由于模擬通路設(shè)有增益調(diào)整電路，產(chǎn)品調(diào)試時可將增益誤差δ控制在需要的范圍之內(nèi)。電路的誤差主要是由于增益溫度漂移和器件輸入失調(diào)電壓產(chǎn)生。

由于增益調(diào)整電路及輸出驅(qū)動電路的增益電阻選用的都是高穩(wěn)定性電阻，溫度系數(shù)很小，因此，增益溫度附加的誤差幾乎可以忽略不計。只計算輸入失調(diào)電壓以及失調(diào)電壓溫度漂移引起的誤差。

例如：AD8250的精度指標(biāo)如下：

失調(diào)電壓：0.39 mV;

失調(diào)電壓飄移：1.7 uV/℃;

全溫區(qū)增益誤差δ1：0.067%。

由于模擬飛控的使用環(huán)境為-40 ℃～80 ℃;因此，在20 ℃±60 ℃范圍內(nèi)的失調(diào)電壓V=±0.39 mV×1.7 uV/℃×60 ℃=±0.492 mV。

而由失調(diào)電壓帶來的誤差δ5則為：δ5±0.492mV/20V×100%=0.00246%;

同樣的道理，AD215和OP284的失調(diào)電壓帶來的誤差δ6和δ7的值分別為0.008%和0.00148%，而整個電路的精度總誤差為：

δs=±δ（δ12+δ22+δ32+δ42+δ52+δ62+δ72）1/2

=0.133%，滿足設(shè)計要求。

2 聯(lián)試故障現(xiàn)象與分析

2.1 初步分析

按照上述的方案，筆者完成了隔離器的設(shè)計，并將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與模擬飛控計算機(jī)進(jìn)行地面聯(lián)試，卻發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)無變化。通過分析聯(lián)試的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)顯示的結(jié)果只是對最初上電狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的采集，而對后面的數(shù)據(jù)變化，MDC/103板卡仿佛沒有采集。降低MDC/103通道的采樣率，現(xiàn)象依舊。將按照技術(shù)協(xié)議設(shè)計的模擬飛控采集仿真器與KAM500采集系統(tǒng)相連接，數(shù)據(jù)能夠正常采集，證實采集系統(tǒng)沒有問題，初步判斷故障的原因在模擬飛控的測試接口。

通過利用示波器測量模擬飛控測試端口的通道建立時間，發(fā)現(xiàn)從地址線信號輸入到模擬量信號輸出的時間大約為18 ms，而MDC/103板卡單個通道的采樣時間（即地址線狀態(tài)跳變最長時間）t最大為8 ms，因此當(dāng)MDC/103的地址線發(fā)生跳變時，模擬飛控測試端口還處在判讀地址線，等待輸出數(shù)據(jù)值狀態(tài)，而當(dāng)下一個地址線狀態(tài)輸入的時候，由于地址線狀態(tài)發(fā)生變化，所以模擬飛控測試端口重新進(jìn)行判斷，因此測試端口一直處于判斷地址線的狀態(tài)，從而無法向外輸出MDC/103所選擇的模擬量參數(shù)。顯然，地面聯(lián)試出錯的原因是可以初步定位為是由于測試端口通道建立時間偏大所造成的。那么，是什么原因造成通道的建立時間偏大呢？

2.2 進(jìn)一步分析定位

通過分析模擬飛控的測試端口電路，發(fā)現(xiàn)廠家設(shè)計員為了防止高頻干擾和電壓的抖動，在模擬飛控的測試端口電路設(shè)計了RC濾波電路和電壓比較器電路，使得通道建立的時間里包含了電壓比較器的電容充放電時間和RC濾波的時間，存在一定的延時，且延時時間大于MDC的最少跳變的時間8MS，因此，就出現(xiàn)了模擬飛控數(shù)據(jù)無法采集的現(xiàn)象。由于，模擬飛控測試端口的技術(shù)指標(biāo)與之前簽署的協(xié)調(diào)紀(jì)要不一致，因此建議廠家優(yōu)化模擬飛控測試端口設(shè)計。

3 結(jié)語

通過與新的飛控計算機(jī)地面聯(lián)試，隔離盒與MDC/103板卡的配合使用能夠很好的完成模擬飛控計算機(jī)所發(fā)出的數(shù)據(jù)，在后續(xù)的試飛任務(wù)中也順利保障了試飛數(shù)據(jù)的采集。該測試方案的成功應(yīng)用，節(jié)省了用于研制專門的模擬飛控采集器及相關(guān)配套設(shè)備的經(jīng)費，創(chuàng)造了較為可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時對于其它類似的選通形式的模擬量的測量具有一定的工程參考意義。

參考文獻(xiàn)

[1] ACRA公司.MDC/103板卡使用手冊[Z].2006.

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[3] AD公司.AD8253英文說明書[Z].

[4] AD公司.AD215英文說明書[Z].

[2] AD公司.OP284英文說明書[Z].

[5] 童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].高等教育出版社，2006.endprint

1.3.1 電路設(shè)計

由于PAM信號輸入輸出都是差動±10 V信號，因此整個模擬通路的增益為1，所以信號通路中的各級電路的增益也都是1。在輸入緩沖電路設(shè)計時，主要考慮信號輸入范圍，信號建立時間、增益誤差和工作的溫度范圍，綜合以上因素，筆者選用AD公司的儀表放大器AD8250，其作用是將模擬飛控計算機(jī)輸出的兩路差分PAM信號轉(zhuǎn)換為單端信號。為了防止高頻信號干擾，可在信號的輸入端搭建一個低通RC濾波網(wǎng)絡(luò)，其信號帶寬FilterFreq為：

FilterFreq=1/[2πR×（2C1+C2）]

在隔離電路的設(shè)計上，通過對比AD215、AD204、ISO124和ISO120的具體參數(shù)，最終選定電路設(shè)計采用AD215，雖然AD215的增益誤差較大，但是可通過后級的增益調(diào)整電路進(jìn)行修正。根據(jù)AD215的數(shù)據(jù)手冊，可以得出AD215的增益為1 時的電路圖如圖2所示。

由于AD215的輸出有一定的偏置電壓，所以需要對其調(diào)零。筆者通過R3、R4、R5構(gòu)成調(diào)零電路。同時，為了保證調(diào)零電路的電源精度，調(diào)零電路的電源由基準(zhǔn)電壓電路提供。

增益調(diào)理電路是由OP284組成的典型反向放大器;輸出驅(qū)動電路則是利用OP284搭成的典型單端轉(zhuǎn)差分電路。這里不再贅言。整個隔離器的整個設(shè)計原理如圖3所示。

地址線的信號隔離，筆者通過三個ISO7220BD來實現(xiàn)。ISO7220BD是一個雙通道隔離器。由于采用數(shù)字隔離的方式， ISO7220BD輸出的信號，通過接入三極管，然后再接入飛控計算機(jī)測試端口，由飛控計算機(jī)的內(nèi)部電路將接地/開路上拉為12 V/0V。

1.3.2 信號建立時間

由于MDC/103板卡的最小采樣時間為50 us，因此該型隔離器的信號建立時間應(yīng)小于50 us，信號從輸入到輸出，一共經(jīng)過了5級調(diào)理電路，其器件分別是AD8250、AD215和3個OP284。其中AD8250的信號建立時間為615ns，AD215的信號建立時間為9 us，OP284的信號建立時間為4 us。

因此，隔離器模擬通路的信號建立時間T：

T=615ns+9us+4us+4us+4us=21.615us，滿足信號最短建立時間50 us的需要。

1.3.3 模擬電路的精度

由于模擬通路設(shè)有增益調(diào)整電路，產(chǎn)品調(diào)試時可將增益誤差δ控制在需要的范圍之內(nèi)。電路的誤差主要是由于增益溫度漂移和器件輸入失調(diào)電壓產(chǎn)生。

由于增益調(diào)整電路及輸出驅(qū)動電路的增益電阻選用的都是高穩(wěn)定性電阻，溫度系數(shù)很小，因此，增益溫度附加的誤差幾乎可以忽略不計。只計算輸入失調(diào)電壓以及失調(diào)電壓溫度漂移引起的誤差。

例如：AD8250的精度指標(biāo)如下：

失調(diào)電壓：0.39 mV;

失調(diào)電壓飄移：1.7 uV/℃;

全溫區(qū)增益誤差δ1：0.067%。

由于模擬飛控的使用環(huán)境為-40 ℃～80 ℃;因此，在20 ℃±60 ℃范圍內(nèi)的失調(diào)電壓V=±0.39 mV×1.7 uV/℃×60 ℃=±0.492 mV。

而由失調(diào)電壓帶來的誤差δ5則為：δ5±0.492mV/20V×100%=0.00246%;

同樣的道理，AD215和OP284的失調(diào)電壓帶來的誤差δ6和δ7的值分別為0.008%和0.00148%，而整個電路的精度總誤差為：

δs=±δ（δ12+δ22+δ32+δ42+δ52+δ62+δ72）1/2

=0.133%，滿足設(shè)計要求。

2 聯(lián)試故障現(xiàn)象與分析

2.1 初步分析

按照上述的方案，筆者完成了隔離器的設(shè)計，并將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與模擬飛控計算機(jī)進(jìn)行地面聯(lián)試，卻發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)無變化。通過分析聯(lián)試的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)顯示的結(jié)果只是對最初上電狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的采集，而對后面的數(shù)據(jù)變化，MDC/103板卡仿佛沒有采集。降低MDC/103通道的采樣率，現(xiàn)象依舊。將按照技術(shù)協(xié)議設(shè)計的模擬飛控采集仿真器與KAM500采集系統(tǒng)相連接，數(shù)據(jù)能夠正常采集，證實采集系統(tǒng)沒有問題，初步判斷故障的原因在模擬飛控的測試接口。

通過利用示波器測量模擬飛控測試端口的通道建立時間，發(fā)現(xiàn)從地址線信號輸入到模擬量信號輸出的時間大約為18 ms，而MDC/103板卡單個通道的采樣時間（即地址線狀態(tài)跳變最長時間）t最大為8 ms，因此當(dāng)MDC/103的地址線發(fā)生跳變時，模擬飛控測試端口還處在判讀地址線，等待輸出數(shù)據(jù)值狀態(tài)，而當(dāng)下一個地址線狀態(tài)輸入的時候，由于地址線狀態(tài)發(fā)生變化，所以模擬飛控測試端口重新進(jìn)行判斷，因此測試端口一直處于判斷地址線的狀態(tài)，從而無法向外輸出MDC/103所選擇的模擬量參數(shù)。顯然，地面聯(lián)試出錯的原因是可以初步定位為是由于測試端口通道建立時間偏大所造成的。那么，是什么原因造成通道的建立時間偏大呢？

2.2 進(jìn)一步分析定位

通過分析模擬飛控的測試端口電路，發(fā)現(xiàn)廠家設(shè)計員為了防止高頻干擾和電壓的抖動，在模擬飛控的測試端口電路設(shè)計了RC濾波電路和電壓比較器電路，使得通道建立的時間里包含了電壓比較器的電容充放電時間和RC濾波的時間，存在一定的延時，且延時時間大于MDC的最少跳變的時間8MS，因此，就出現(xiàn)了模擬飛控數(shù)據(jù)無法采集的現(xiàn)象。由于，模擬飛控測試端口的技術(shù)指標(biāo)與之前簽署的協(xié)調(diào)紀(jì)要不一致，因此建議廠家優(yōu)化模擬飛控測試端口設(shè)計。

3 結(jié)語

通過與新的飛控計算機(jī)地面聯(lián)試，隔離盒與MDC/103板卡的配合使用能夠很好的完成模擬飛控計算機(jī)所發(fā)出的數(shù)據(jù)，在后續(xù)的試飛任務(wù)中也順利保障了試飛數(shù)據(jù)的采集。該測試方案的成功應(yīng)用，節(jié)省了用于研制專門的模擬飛控采集器及相關(guān)配套設(shè)備的經(jīng)費，創(chuàng)造了較為可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時對于其它類似的選通形式的模擬量的測量具有一定的工程參考意義。

參考文獻(xiàn)

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[2] AD公司.ISO7220英文說明書[Z].

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[4] AD公司.AD215英文說明書[Z].

[2] AD公司.OP284英文說明書[Z].

[5] 童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].高等教育出版社，2006.endprint