[发明专利]一种高精度模拟量输出自诊断冗余切换电路

权利要求书

1.一种高精度模拟量输出自诊断冗余切换电路，其特征在于：

带自诊断电路的高精度模拟量输出模块包括处于正常工作状态的主模块A和处于非工作状态并与主模块互为冗余的备用模块B；

互为冗余的两个模块间通过心跳信号和电平信号进行通信，当主模块A自诊断检测到输出故障时，将备用模块B切换为工作状态；

心跳信号是主模块A和备用模块B通过背板输出给对方的包含冗余信息的脉冲信号；心跳线信息用于主模块A和备用模块B交互冗余信息及运行状态信息；主模块A通过心跳线信息告知备用模块B当前主模块A为主且运行正常或出现故障由主变为备，备用模块B通过心跳线信息告知主模块A当前存在备用模块且运行正常或由备变成主或存在故障，上述几种信息的心跳线频率不同；

电平信号是主模块A和备用模块B通过端子板输出给对方的包含模块输出信息的电平信号；

主模块A与备用模块B为完全相同的模块，通过背板槽位地址来区分，其结构包括FPGA冗余判断及控制单元、高精度数模转换电路、诊断电路、执行切换电路；

当主模块A与备用模块B都与背板模块相连接时，备用模块B保持热备状态，不中断与通信总线连接，其与主模块A接收到的数据一致，但只收不发，同时备用模块B的高精度数模转换电路按通信数据输出，执行切换电路的开关关闭；

主模块A与备用模块B分别与背板模块相连接，通过背板模块中背板内的连接总线实现相互之间的心跳线隔离通信，分别经背板模块与端子模块相连，通过端子模块中端子板内的连接总线实现相互之间的电平隔离通信。

2.根据权利要求1所述的一种高精度模拟量输出自诊断冗余切换电路，其特征在于：选用多线程FPGA作为FPGA冗余判断及控制单元控制芯片。

3.根据权利要求1所述的一种高精度模拟量输出自诊断冗余切换电路，其特征在于：高精度数模转换电路选用大于等于16位的模拟量输出芯片，同时选用高速SPI总线。

4.根据权利要求1所述的一种高精度模拟量输出自诊断冗余切换电路，其特征在于：背板模块用于提供模块插装的机械支持、模块供电、主模块A与备用模块B间的心跳线隔离通信连接。

5.根据权利要求1所述的一种高精度模拟量输出自诊断冗余切换电路，其特征在于：端子模块用于主模块A与备用模块B输出的信号合并、与现场的线路连接、主模块A与备用模块B的电平隔离通信连接。

6.根据权利要求1所述的一种高精度模拟量输出自诊断冗余切换电路，其特征在于：电平信号控制执行切换电路的开关切换，决定模块的输出；同时将主备模块当前输出信息传递给对方，通过冗余模块对执行电路进行诊断。

7.根据权利要求1所述的一种高精度模拟量输出自诊断冗余切换电路，其特征在于：执行切换电路为故障关断模式设计。

8.根据权利要求1所述的一种高精度模拟量输出自诊断冗余切换电路，其特征在于：选用多线程FPGA作为FPGA冗余判断及控制单元控制芯片；高精度数模转换电路选用大于等于16位的模拟量输出芯片，同时选用高速SPI总线；背板模块用于提供模块插装的机械支持、模块供电、主模块A与备用模块B间的心跳线隔离通信连接；端子模块用于主模块A与备用模块B输出的信号合并、与现场的线路连接、主模块A与备用模块B的电平隔离通信连接；电平信号控制执行切换电路的开关切换，决定模块的输出；同时将主备模块当前输出信息传递给对方，通过冗余模块对执行电路进行诊断；执行切换电路为故障关断模式设计。