車載外部傳感器的電阻型模擬信號處理電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種車載外部傳感器的電阻型模擬信號處理電路，包括：串聯(lián)在電源與地之間的鉗位二極管和反接保護二極管，鉗位二極管負極接電源，反接保護二極管正極接地；電壓跟隨器電路一端接在鉗位二極管正極和反接保護二極管負極之間；另一端通過第一電阻接電阻型信號端，第一電阻通過第一電容接地，第一電阻通過電阻輸出模擬電壓量,第二電阻通過第二電容接地；電壓跟隨器電路能為電源短路、對地短路和電源反接提供電流通路，保護電路信號處理安全，能提高其輸出電源的精度，減小模擬量轉換誤差。本發(fā)明采用現(xiàn)有汽車級電阻的車載外部傳感器電阻型模擬信號處理電路，能避免由于車載蓄電池短路時上拉電阻功率過高，導致出現(xiàn)的電阻燒毀。
【專利說明】車載外部傳感器的電阻型模擬信號處理電路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車電子領域，特別是涉及一種車載外部傳感器的電阻型模擬信號處理電路。
【背景技術】
[0002]目前應用的車載外部傳感器主要有以下幾種:進氣壓力溫度傳感器、水溫傳感器、氧傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、空氣流量傳感器等。進氣壓力溫度傳感器:安裝在進氣歧管上，提供發(fā)動機負荷信息和進氣溫度信息；水溫傳感器:用于電子控制器燃油噴射裝置中監(jiān)測發(fā)動機冷卻水的溫度，輸出電壓信號給電子控制器作為發(fā)動機的負荷信息，從而對發(fā)動機的工況做出判斷；氧傳感器:用于電子控制裝置的反饋系統(tǒng)，實現(xiàn)閉環(huán)控制，提高電子控制器對空燃比控制精度；節(jié)氣門位置傳感器:用于電子控制燃油噴射裝置中，監(jiān)測節(jié)氣門開啟的角度，輸出電壓信號給電子控制器，作為發(fā)動機的負荷信息，從而對發(fā)動機的工況做出判斷；空氣流量傳感器:負責測量發(fā)動機進氣空氣質(zhì)量流量，通過測量該流量，可對發(fā)動機的排放和輸出功率的工作點做出優(yōu)化。車載外部傳感器輸出的模擬信號不能直接給電子控制器中的處理芯片，需經(jīng)過處理電路，目前的車載傳感器的模擬信號處理電路主要有以下兩種方式:1.電阻型模擬信號處理電路，其硬件結構如圖1所示，R.0UT代表外部傳感器經(jīng)連接器給信號處理電路的電阻型信號，傳感器結構中連接的是阻值隨傳感器特性變化的電阻。V_IN代表的是信號處理電路給控制器里的控制芯片的模擬信號。電容Cl是端口ESD保護電容，電容C2和電阻R2組成RC濾波網(wǎng)絡。R1、R2分別是處理電路中的上拉電阻，串接限流電阻。VCC_5V是此處理電路的供電電源。2.電壓型模擬信號處理電路如圖2所示，圖中的￥_0爪代表外部傳感器經(jīng)連接器給信號處理電路的電壓型信號，傳感器結構中包括阻值隨傳感器特 性變化的電阻，并且含有為此電阻供電的傳感器電源。V_IN代表的是此信號處理電路給車載控制器里的控制芯片的模擬信號。電容Cl是端口 ESD保護電容，電容C2和電阻R3組成RC濾波網(wǎng)絡。R2、R3分別是處理電路中的下拉電阻，串接限流電阻。
[0003]電壓型、電阻型模擬信號處理電路外接的傳感器結構不同，電壓型的模擬信號處理電路外接的傳感器結構中提供了此電路需要的電源，而電阻型的模擬信號處理電路外接的傳感器結構中沒有提供此電源。所以電阻型模擬信號處理電路的硬件結構中比電壓型模擬信號處理電路的硬件結構多了一個上拉電阻及供電電源。
[0004]車載控制器要求在連接器端口對車載電源短路，對地短路，電源反接時不會損壞。在進行連接器端口對車載電源短路時，兩種模擬信號處理電路中的下拉電阻和串接限流電阻都是大阻值的電阻，所以可以保證其功率不超過規(guī)格。但對于電阻型外部模擬信號處理電路，如圖1中的上拉電路R1，其阻值的選取取決于外部傳感器的本身的電阻和對模擬信號電壓范圍的要求。例如外部傳感器的內(nèi)置的電阻的阻值比較小，圖1中的上拉電阻的阻值也要求相應的變小。假設車載電源的電壓為VBAT，此時連接器端口對車載電源短路，此
時圖1中的上拉電阻的功率為I = (J/R47 —1:Τ-分r因為此時Rl是小阻值的電阻，功率
八IPr1會是一個較大的數(shù)值，超出電阻的最大額定工作過功率?，F(xiàn)有電阻中沒有能滿足此需求的汽車級電阻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種采用現(xiàn)有汽車級電阻實現(xiàn)的車載外部傳感器的電阻型模擬信號處理電路，其能避免由于車載蓄電池短路時上拉電阻功率過高，導致出現(xiàn)的電阻燒毀。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明車載外部傳感器的電阻型模擬信號處理電路，包括:串聯(lián)在電源VCC與地GND之間的鉗位二極管Dl和反接保護二極管D2，其中，鉗位二極管Dl負極接電源VCC，反接保護二極管D2正極接地GND ；
[0007]電壓跟隨器電路V —端A連接在鉗位二極管Dl正極和反接保護二極管D2負極之間；另一端B通過第一電阻Rl接電阻型信號端R_0UT，第一電阻Rl通過第一電容Cl接地GND，連接器輸入的電阻型信號R_0UT通過電阻R2輸出模擬電壓量V_IN，第一電阻Rl通過第二電阻R2和第二電容C2接地GND ；
[0008]所述電壓跟隨器電路V能為電源短路、對地短路和電源反接提供電流通路，保護電路信號處理安全，能提高其輸出的電源VCC_5V的精度，減小模擬量的轉換誤差。
[0009]所述電壓跟隨器電路V包括:運算放大器Ul，其同向端通過第三電阻R3接傳感器電源AVCC，其反相端作為電壓跟隨器電路V的一端A，其輸出端連接防反二極管D3的正極，防反二極管D3的負極作為電壓跟隨器電路V的另一端B，防反二極管D3負極通過第四電阻R4與運算放大器Ul的反相端連接；
[0010]濾波電容C3連接在運算放大器Ul同向端和反相端之間。
[0011]本發(fā)明能夠保護車載電阻型外部模擬信號處理電路的部件，使其在連接器端口發(fā)生對電池電源短路、對地短路、電源反接的異常情況時不被損壞，并且在故障消除后電子部件能夠正常工作。與現(xiàn)有車載外部傳感器的電阻型模擬信號處理電路比較，本發(fā)明的電阻型模擬信號處理電路中電源的精度直接影響車載控制器的處理芯片對模擬量的轉換誤差，由于采用了電壓跟隨器電路，處理電路中的電源可以達到很高的精度，從而減小處理芯片對模擬量的轉換誤差。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0013]圖1是一種現(xiàn)有電阻型模擬信號處理電路的結構示意圖。
[0014]圖2是一種現(xiàn)有電壓型模擬信號處理電路的結構示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明的結構示意圖一。
[0016]圖4是本發(fā)明的結構示意圖二
[0017]附圖標記說明
[0018]VCC是電源
[0019]GND 是地
[0020]Dl是鉗位二極管
[0021]D2是反接保護二極管[0022]D3是防反二極管
[0023]V是電壓跟隨器電路
[0024]A是電壓跟隨器電路一端
[0025]B是電壓跟隨器電路另一端
[0026]R_0UT是電阻型信號端
[0027]V_IN是模擬電壓量
[0028]R1-R4是第一電阻至第四電阻
[0029]Cl是第一電容
[0030]C2是第二電容
[0031]C3是濾波電容
[0032]Ul是運算放大器
[0033]AVCC是傳感器電源
[0034]VBAT是車載蓄電池提供的供電電源
[0035]VCC_5V是電壓跟隨器輸出端為模擬信號處理電路提供的參考電源【具體實施方式】
[0036]如圖3所示，本發(fā)明的車載外部傳感器的電阻型模擬信號處理電路，包括:
[0037]串聯(lián)在電源VCC與地GND之間的鉗位二極管Dl和反接保護二極管D2，其中，鉗位二極管Dl負極接電源VCC，反接保護二極管D2正極接地GND ；
[0038]電壓跟隨器電路V —端A與鉗位二極管Dl正極和反接保護二極管D2負極連接；另一端B通過第一電阻Rl接電阻型信號端R_0UT，第一電阻Rl通過第一電容Cl接地GND，第一電阻Rl通過電阻R2輸出模擬電壓量V_IN，第一電阻Rl通過第二電阻R2和第二電容C2接地GND ；
[0039]所述電壓跟隨器電路V能為電源短路、對地短路和電源反接提供電流通路，保護電路信號處理安全，能提高其輸出的電源VCC_5V的精度，減小模擬量的轉換誤差。
[0040]如圖4所示，電壓跟隨器電路V包括:
[0041 ] 運算放大器Ul，其同向端通過第三電阻R3接傳感器電源AVCC，其反相端作為電壓跟隨器電路V的一端A，其輸出端連接防反二極管D3的正極，防反二極管D3的負極作為電壓跟隨器電路V的另一端B，防反二極管D3負極通過第四電阻R4與運算放大器Ul的反相端連接；
[0042]濾波電容C3連接在運算放大器Ul同向端和反相端之間。
[0043]電壓跟隨器電路有2個作用:為信號處理電路提供電源VCC_5V ;當連接器端口處R.0UT短路到車載電源時，為電流提供回路，通過鉗位二極管Dl流到電源VCC，保護處理電路中的上拉電阻Rl不被大電流燒壞，D2為電源反接時的保護二極管。
[0044]其中，電壓跟隨器電路中，R3 一端接運算放大器Ul的同向端，一端接傳感器電源AVCC ；C3為運算放大器Ul的輸入端的濾波電容，接在運算放大器的同向端和反向端之間；D3接在運算放大器的輸出端，R4為運算放大器Ul的負反饋回路的電阻；R1為處理電路中的上拉電阻，一端接D3的負極，另一端接R2 ；R2是處理電路中的串接限流電阻，一端接R1，另一端接到車載控制器處理芯片的模擬信號處理通道；C1作為連接器端口處ESD保護電容，一端和R2相連，另一端接地；C2作為處理電路的輸出端濾波電容，一端和R2相連，另一端接地。
[0045]本發(fā)明實際工作中:
[0046]1、當電路正常工作時，電壓跟隨器電路為模擬信號處理電路提供穩(wěn)定的5V供電電源，處理電路可以將連接器端采集到的電阻型信號R_0UT轉化為處理后的模擬電壓量V_IN,輸入給車載控制器中處理芯片的模擬信號通道。
[0047]2、當連接器輸入端R_0UT發(fā)生對車載電源VBAT短路時，由于VBAT大于VCC，電流流通的路徑如下:R_0UT — Rl — R4 — Dl — VCC。此時由于R4阻值遠大于Rl阻值，電流被
限制的很小，電流值為
【權利要求】
1.一種車載外部傳感器的電阻型模擬信號處理電路，其特征是，包括： 串聯(lián)在電源（VCC )與地（GND )之間的鉗位二極管（D1)和反接保護二極管（D2 )，其中，鉗位二極管（Dl)負極接電源（VCC)，反接保護二極管（D2)正極接地（GND)； 電壓跟隨器電路（V) —端（A)連接在鉗位二極管（Dl)正極和反接保護二極管（D2)負極之間；另一端（B)通過第一電阻（Rl)接電阻型信號端（R_OUT)，第一電阻（Rl)通過第一電容（Cl)接地（GND)，連接器輸入的電阻型信號（R_OUT)通過電阻（R2)輸出模擬電壓量（V_IN)，第一電阻（Rl)通過第二電阻（R2)和第二電容（C2)接地(GND)； 所述電壓跟隨器電路（V)能為電源短路、對地短路和電源反接提供電流通路，保護電路信號處理安全，能提高其輸出的電源（VCC_5V)的精度，減小模擬量的轉換誤差。
2.如權利要求1所述車載外部傳感器的電阻型模擬信號處理電路，其特征是：電壓跟隨器電路（V)包括： 運算放大器（U1)，其同向端通過第三電阻（R3)接傳感器電源（AVCC)，其反相端作為電壓跟隨器電路（V)的一端（A)，其輸出端連接防反二極管（D3)的正極，防反二極管（D3)的負極作為電壓跟隨器電路（V)的另一端（B)，防反二極管（D3)負極通過第四電阻（R4)與運算放大器（Ul)的反相端連接； 濾波電容（C3 )連接在運算放大器（UI)同向端和反相端之間。
【文檔編號】B60R16/02GK103832354SQ201210484654
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月23日 優(yōu)先權日:2012年11月23日
【發(fā)明者】王德金, 盛巍巍, 岳少鵬, 孫琦, 韓本忠 申請人:聯(lián)創(chuàng)汽車電子有限公司