發(fā)動(dòng)機(jī)爆震傳感器的用途是通過監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)來提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率和性能。 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元 (ECU) 使用該數(shù)據(jù)調(diào)整燃油空氣比，以減少“發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出碰撞聲”并更正發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)。TI的TPIC8101 可用作此類發(fā)動(dòng)機(jī)爆震傳感器的信號(hào)調(diào)節(jié)器。新型解決方案有時(shí)會(huì)將該功能集成到發(fā)動(dòng)機(jī) ECU的一個(gè)MCU中，不過，這意味著可能更多地以遠(yuǎn)程方式完成該處理過程(由于微控制器較低的溫度等級(jí))，這可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)劣化。 可通過查看來自爆震傳感器的信號(hào)的提取情況(與系統(tǒng)的噪聲相比)來驗(yàn)證 TPIC8101 的性能。

簡要的工作原理

TPIC8101 執(zhí)行爆震傳感元件的信號(hào)調(diào)節(jié)，這些元件是諧振壓電式傳感器元件。在通過輸入放大器之后，噪聲會(huì)從信號(hào)中過濾掉(將一個(gè)帶通濾波器集中在傳感元件的中心頻率上)。隨后對(duì)信號(hào)進(jìn)行整流和集成。然后可以使用數(shù)字方式或通過模擬信號(hào)傳輸該輸出。ECU 監(jiān)控該信號(hào)的強(qiáng)度以確定爆震發(fā)生的時(shí)間。

圖 1：TPIC8101內(nèi)部方框圖

爆震傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器的目的之一是抑制所有帶外噪聲，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)是固有的噪聲環(huán)境。因此，系統(tǒng)提供的信噪比 (SNR) 非常重要。具體而言，帶通濾波器決定從系統(tǒng)抑制噪聲的情況。要測量帶通濾波器的性能，必須執(zhí)行以下步驟。

1.選擇帶通濾波器中心頻率、集成時(shí)間常數(shù)、放大器增益和集成時(shí)間窗口等參數(shù)。必須根據(jù)系統(tǒng)級(jí)要求設(shè)置這些參數(shù)，也可以使用表 1 中示例測試設(shè)置中的值。

2.使用函數(shù)發(fā)生器以指定的頻率和振幅生成正弦波，以模仿爆震傳感元件的輸出。

3.記錄信號(hào)的峰值電壓。

4.調(diào)整輸入信號(hào)的頻率并重新測量信號(hào)。

然后將生成輸出電壓圖(相對(duì)于輸入頻率)，通過該圖可以查看帶通濾波器的相對(duì) SNR 值。

測試數(shù)據(jù)

該測試數(shù)據(jù)將 TPIC8101 與競爭對(duì)手的器件進(jìn)行比較，以顯示帶通濾波器中的差異如何影響器件性能和 SNR。 TI 器件和競爭對(duì)手的器件是按照與表 1 相同的方式進(jìn)行配置的。

SNR 的公式為：

表2顯示了各種頻率輸入信號(hào)的輸出信號(hào)振幅的測試數(shù)據(jù)。 已對(duì)每個(gè)器件的帶通濾波器進(jìn)行編程，使其具有6.94kHz 的中心頻率，因此應(yīng)抑制遠(yuǎn)離該中心頻率的輸入信號(hào)。

圖 2：測試結(jié)果–與競爭產(chǎn)品的振幅比較(相對(duì)于頻率)

總結(jié)

帶通濾波器是 TPIC8101 的關(guān)鍵組件?？梢暂p松對(duì)其進(jìn)行測試，并可將其用作兩個(gè)類似器件之間的基準(zhǔn)測試對(duì)比。測試數(shù)據(jù)顯示 TPIC8101 的帶通濾波器可以很好地抑制噪聲，效果優(yōu)于競爭產(chǎn)品。