【導讀】發(fā)動(dòng)機爆震傳感器的用途是通過(guò)監控發(fā)動(dòng)機振動(dòng)來(lái)提高發(fā)動(dòng)機效率和性能。 發(fā)動(dòng)機控制單元 (ECU) 使用該數據調整燃油空氣比，以減少“發(fā)動(dòng)機發(fā)出碰撞聲”并更正發(fā)動(dòng)機正時(shí)。 TI 的 TPIC8101 可用作此類(lèi)發(fā)動(dòng)機爆震傳感器的信號調節器。
新型解決方案有時(shí)會(huì )將該功能集成到發(fā)動(dòng)機 ECU 的一個(gè) MCU 中，不過(guò)，這意味著(zhù)可能更多地以遠程方式完成該處理過(guò)程（由于微控制器較低的溫度等級），這可能會(huì )導致信號劣化。 可通過(guò)查看來(lái)自爆震傳感器的信號的提取情況（與系統的噪聲相比）來(lái)驗證 TPIC8101 的性能。
簡(jiǎn)要的工作原理：
TPIC8101 執行爆震傳感元件的信號調節，這些元件是諧振壓電式傳感器元件。 在通過(guò)輸入放大器之后，噪聲會(huì )從信號中過(guò)濾掉（將一個(gè)帶通濾波器集中在傳感元件的中心頻率上）。 隨后對信號進(jìn)行整流和集成。 然后可以使用數字方式或通過(guò)模擬信號傳輸該輸出。 ECU 監控該信號的強度以確定爆震發(fā)生的時(shí)間。
圖 1： TPIC8101 內部方框圖
爆震傳感器信號調節器的目的之一是抑制所有帶外噪聲，因為發(fā)動(dòng)機已經(jīng)是固有的噪聲環(huán)境。 因此，系統提供的信噪比 (SNR) 非常重要。 具體而言，帶通濾波器決定從系統抑制噪聲的情況。 要測量帶通濾波器的性能，必須執行以下步驟。
選擇帶通濾波器中心頻率、集成時(shí)間常數、放大器增益和集成時(shí)間窗口等參數（如 TPIC8101 數據表的第 9.2.2 節中所述）。 必須根據系統級要求設置這些參數，也可以使用表 1 中示例測試設置中的值。
使用函數發(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。
記錄信號的峰值電壓。
調整輸入信號的頻率并重新測量信號。
然后將生成輸出電壓圖（相對于輸入頻率），通過(guò)該圖可以查看帶通濾波器的相對 SNR 值。
測試數據：
該測試數據將 TPIC8101 與競爭對手的器件進(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 器件和競爭對手的器件是按照與表 1 相同的方式進(jìn)行配置的。
表 2 顯示了各種頻率輸入信號的輸出信號振幅的測試數據。 已對每個(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，因此應抑制遠離該中心頻率的輸入信號。
SNR 的公式為：
圖 2 顯示了表 1 中的結果。 噪聲等級 () 在兩個(gè)器件之間大概是相同的，因為遠離中心頻率的振幅基本相同。 在中心頻率，TPIC8101 具有更高的振幅，這意味著(zhù)其 SNR 要優(yōu)于競爭產(chǎn)品。
圖 2： 測試結果 – 與競爭產(chǎn)品的振幅比較（相對于頻率）
總結：
帶通濾波器是 TPIC8101 的關(guān)鍵組件。 可以輕松對其進(jìn)行測試，并可將其用作兩個(gè)類(lèi)似器件之間的基準測試對比。 測試數據顯示 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。
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