中心轉換裝置干擾故障的分析與處理

周元元

（國營蕪湖機械廠，安徽 蕪湖 241007）

中心轉換裝置主要保證飛行員與地面維護人員之間的機內雙向話語聯(lián)絡；保證飛行員和地面指揮臺的雙向話語通信，收聽告警系統(tǒng)、導航系統(tǒng)、應急接收機的信號以及專用信號。一旦該裝置出現(xiàn)問題，將導致飛行員無法與地面進行正常的通話，影響飛行任務。

1 故障情況

中心裝換裝置在內場進行通電測試，選擇后艙輸出時，所有機上耳機2輸出信號失真度大且均有雜波產(chǎn)生，如圖1所示。由于內場測試是針對單個產(chǎn)品進行測試，電磁環(huán)境比較簡單，受周邊其他設備電磁干擾影響較小。此類干擾考慮為產(chǎn)品內部之間信號干擾所致，由于該產(chǎn)品由多塊電路板組成，板件信號之間反饋回路頗多，交聯(lián)關系復雜，無法通過測試信號直接確定故障板件，為了進一步縮小故障范圍，采用替代的方法將故障隔離到其中一塊32位碼調整和處理裝置板件，之后對該板件進行故障排除。

圖1 耳機2輸出信號波形

2 故障分析

32位碼調整和處理裝置主要由數(shù)字部分和模擬部分組成，其中數(shù)字部分主要將控制臺輸入的429編碼信號經(jīng)過輸入信號變換電路、允許代碼寫入電路、移位寄存器電路、邏輯控制電路處理后產(chǎn)生模擬部分音量調整電路的控制信號，控制電子開關選通不同的衰減網(wǎng)絡，實現(xiàn)對電臺耳機音量的調整。模擬部分主要將輸入的模擬信號經(jīng)過音量調整電路和濾波器電路處理后輸出至耳機。該32位碼調整和處理裝置原理框圖如圖2所示。

圖2 32位碼調整和處理裝置功能原理框圖

2.1 干擾源分析

電子電路在工作過程中所受到的干擾多種多樣，具體情況，具體分析，對不同的干擾采取不同的措施是抗干擾的原則，如何克服這些干擾，保障電子電路的良好運行，那么首先必須搞清楚干擾的來源，通過對該電路板的原理分析，查找干擾源。經(jīng)分析該電路中除了429信號、電源信號和1KHz的音頻信號，沒有其它信號引入。那干擾信號是否與429信號和電源噪聲信號有關呢？為了確定干擾源信號，關閉音頻輸入信號，對輸出端信號進行測量，測量輸出的信號如圖3所示。該信號頻率為50KHz，觀察輸出信號的波形發(fā)現(xiàn)此波形與429信號的時鐘信號相同且頻率一致，干擾源信號確定為429時鐘信號。

圖3 示波器采集的干擾源信號

2.2 干擾源的傳播途徑和解決措施

干擾信號的傳播主要有兩種途徑：傳導和輻射，傳導是干擾源與敏感系統(tǒng)之間的主要干擾耦合途徑之一。傳導干擾可以通過電源線、信號線、連接電纜、接地導體等載體進行耦合。在音頻和低頻時，由于電源線、接地導體、電纜的屏蔽層等呈現(xiàn)低阻抗，所以電流經(jīng)過這些導體時容易以電磁輻射形式向外輻射。當噪聲傳導到其他敏感電路時，就可能激發(fā)產(chǎn)生干擾作用。輻射干擾是通過空間以電磁波形式傳播的電磁干擾，根據(jù)干擾源的傳播途徑和查找出的干擾源，排查可能故障點如下：（1）接地線的干擾；（2）低通濾波器故障；（3）板件設計缺陷。

針對上述可能故障點開展了下列工作：（1）為了避免數(shù)字電路部分電流通過地線對模擬電路產(chǎn)生干擾。在電子電路地線設計中通常采用地線割裂法使各級地線自成圓路，然后再分別一點接地。由于該電路板信號工作頻率低于1MHz采取單點接地的方式，將各個級別單元電路的地線連接在同一個點上，使得整個航空電子產(chǎn)品的運行過程不會出現(xiàn)環(huán)形地回響，有效避免了地環(huán)流的出現(xiàn)，使用萬用表靜態(tài)測量各個元器件接地電阻，接地情況良好。（2）該板輸出信號后級部分使用了低通濾波器對低頻信號進行濾波處理，低頻濾波主要濾除傳導干擾，抑制和衰減外界所產(chǎn)生的噪聲信號干擾和影響受到保護的設備，同時抑制和衰減設備對外界產(chǎn)生干擾，低通濾波器設計采用一階有源RC濾波器，主要由RC電路和放大器組成，電路原理圖及幅頻特性仿真圖如圖4所示。通過仿真圖可以看出本部分低通濾波器對于1kHz低頻信號進行放大，對于50kHz的干擾信號基本上不衰減的，該部分低通濾波器的設計中未考慮時鐘信號干擾，由于設計定型無法對該部分電路進行更改，所以靜態(tài)測量電容值C22、電阻R和R111的值與實際標稱值相同，排除此部分低通濾波器故障。（3）該板為數(shù)模混合板，相比模擬信號，數(shù)字信號具有較強的抗干擾性。為了防止數(shù)字部分信號干擾模擬部分，設計初期已根據(jù)電路原理將數(shù)字部分與模擬部分分開布局，避免數(shù)字部分與模擬部分器件交叉放置，考慮到干擾源產(chǎn)生的干擾信號要對數(shù)字模擬電路產(chǎn)生作用，就需要通過導線、公共線等通道進行耦合，對數(shù)字部分的429時鐘信號走線進行檢查發(fā)現(xiàn)，板件中429時鐘信號輸出D5/8腳通過外接導線連接至下一級芯片D12/1引腳上。如圖5所示，該導線正好經(jīng)過了模擬部分的放大器D41，小信號放大器是數(shù)字模擬電路中易受干擾源干擾的敏感器件，設計中應盡量拉開干擾源與敏感元件的距離，以減少干擾源對元件的輻射影響。將此導線重新焊接，盡量遠離模擬部分，重新測試產(chǎn)品，未發(fā)現(xiàn)干擾信號。

圖4 低通濾波器部分電路及仿真圖

圖5 時鐘信號走線圖

3 結語

通過上述方法已對有干擾的電路板進行了更改，對產(chǎn)品反復進行測試后未發(fā)現(xiàn)干擾信號，所以確定干擾源為時鐘信號走線經(jīng)過了模擬部分，導致信號串擾進入模擬部分所致。數(shù)模混合板已應用在越來越多的航空電子產(chǎn)品中，數(shù)模混合板的設計本身就是一個很復雜的工程，隨著空中電磁環(huán)境變的越來越復雜，這就要求設計人員在設計中必須采取抗干擾措施的制定，提高產(chǎn)品的抗干擾能力，保證航空電子產(chǎn)品在實際工作中的可靠性。