车载外部传感器的电阻型模拟信号处理电路的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种车载外部传感器的电阻型模拟信号处理电路，包括：串联在电源与地之间的钳位二极管和反接保护二极管，钳位二极管负极接电源，反接保护二极管正极接地；电压跟随器电路一端接在钳位二极管正极和反接保护二极管负极之间；另一端通过第一电阻接电阻型信号端，第一电阻通过第一电容接地，第一电阻通过电阻输出模拟电压量,第二电阻通过第二电容接地；电压跟随器电路能为电源短路、对地短路和电源反接提供电流通路，保护电路信号处理安全，能提高其输出电源的精度，减小模拟量转换误差。本发明采用现有汽车级电阻的车载外部传感器电阻型模拟信号处理电路，能避免由于车载蓄电池短路时上拉电阻功率过高，导致出现的电阻烧毁。
【专利说明】车载外部传感器的电阻型模拟信号处理电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车电子领域，特别是涉及一种车载外部传感器的电阻型模拟信号处理电路。
【背景技术】
[0002]目前应用的车载外部传感器主要有以下几种:进气压力温度传感器、水温传感器、氧传感器、节气门位置传感器、空气流量传感器等。进气压力温度传感器:安装在进气歧管上，提供发动机负荷信息和进气温度信息；水温传感器:用于电子控制器燃油喷射装置中监测发动机冷却水的温度，输出电压信号给电子控制器作为发动机的负荷信息，从而对发动机的工况做出判断；氧传感器:用于电子控制装置的反馈系统，实现闭环控制，提高电子控制器对空燃比控制精度；节气门位置传感器:用于电子控制燃油喷射装置中，监测节气门开启的角度，输出电压信号给电子控制器，作为发动机的负荷信息，从而对发动机的工况做出判断；空气流量传感器:负责测量发动机进气空气质量流量，通过测量该流量，可对发动机的排放和输出功率的工作点做出优化。车载外部传感器输出的模拟信号不能直接给电子控制器中的处理芯片，需经过处理电路，目前的车载传感器的模拟信号处理电路主要有以下两种方式:1.电阻型模拟信号处理电路，其硬件结构如图1所示，R.0UT代表外部传感器经连接器给信号处理电路的电阻型信号，传感器结构中连接的是阻值随传感器特性变化的电阻。V_IN代表的是信号处理电路给控制器里的控制芯片的模拟信号。电容Cl是端口ESD保护电容，电容C2和电阻R2组成RC滤波网络。R1、R2分别是处理电路中的上拉电阻，串接限流电阻。VCC_5V是此处理电路的供电电源。2.电压型模拟信号处理电路如图2所示，图中的￥_0爪代表外部传感器经连接器给信号处理电路的电压型信号，传感器结构中包括阻值随传感器特 性变化的电阻，并且含有为此电阻供电的传感器电源。V_IN代表的是此信号处理电路给车载控制器里的控制芯片的模拟信号。电容Cl是端口 ESD保护电容，电容C2和电阻R3组成RC滤波网络。R2、R3分别是处理电路中的下拉电阻，串接限流电阻。
[0003]电压型、电阻型模拟信号处理电路外接的传感器结构不同，电压型的模拟信号处理电路外接的传感器结构中提供了此电路需要的电源，而电阻型的模拟信号处理电路外接的传感器结构中没有提供此电源。所以电阻型模拟信号处理电路的硬件结构中比电压型模拟信号处理电路的硬件结构多了一个上拉电阻及供电电源。
[0004]车载控制器要求在连接器端口对车载电源短路，对地短路，电源反接时不会损坏。在进行连接器端口对车载电源短路时，两种模拟信号处理电路中的下拉电阻和串接限流电阻都是大阻值的电阻，所以可以保证其功率不超过规格。但对于电阻型外部模拟信号处理电路，如图1中的上拉电路R1，其阻值的选取取决于外部传感器的本身的电阻和对模拟信号电压范围的要求。例如外部传感器的内置的电阻的阻值比较小，图1中的上拉电阻的阻值也要求相应的变小。假设车载电源的电压为VBAT，此时连接器端口对车载电源短路，此
时图1中的上拉电阻的功率为I = (J/R47 —1:Τ-分r因为此时Rl是小阻值的电阻，功率
八IPr1会是一个较大的数值，超出电阻的最大额定工作过功率。现有电阻中没有能满足此需求的汽车级电阻。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种采用现有汽车级电阻实现的车载外部传感器的电阻型模拟信号处理电路，其能避免由于车载蓄电池短路时上拉电阻功率过高，导致出现的电阻烧毁。
[0006]为解决上述技术问题，本发明车载外部传感器的电阻型模拟信号处理电路，包括:串联在电源VCC与地GND之间的钳位二极管Dl和反接保护二极管D2，其中，钳位二极管Dl负极接电源VCC，反接保护二极管D2正极接地GND ；
[0007]电压跟随器电路V —端A连接在钳位二极管Dl正极和反接保护二极管D2负极之间；另一端B通过第一电阻Rl接电阻型信号端R_0UT，第一电阻Rl通过第一电容Cl接地GND，连接器输入的电阻型信号R_0UT通过电阻R2输出模拟电压量V_IN，第一电阻Rl通过第二电阻R2和第二电容C2接地GND ；
[0008]所述电压跟随器电路V能为电源短路、对地短路和电源反接提供电流通路，保护电路信号处理安全，能提高其输出的电源VCC_5V的精度，减小模拟量的转换误差。
[0009]所述电压跟随器电路V包括:运算放大器Ul，其同向端通过第三电阻R3接传感器电源AVCC，其反相端作为电压跟随器电路V的一端A，其输出端连接防反二极管D3的正极，防反二极管D3的负极作为电压跟随器电路V的另一端B，防反二极管D3负极通过第四电阻R4与运算放大器Ul的反相端连接；
[0010]滤波电容C3连接在运算放大器Ul同向端和反相端之间。
[0011]本发明能够保护车载电阻型外部模拟信号处理电路的部件，使其在连接器端口发生对电池电源短路、对地短路、电源反接的异常情况时不被损坏，并且在故障消除后电子部件能够正常工作。与现有车载外部传感器的电阻型模拟信号处理电路比较，本发明的电阻型模拟信号处理电路中电源的精度直接影响车载控制器的处理芯片对模拟量的转换误差，由于采用了电压跟随器电路，处理电路中的电源可以达到很高的精度，从而减小处理芯片对模拟量的转换误差。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明:
[0013]图1是一种现有电阻型模拟信号处理电路的结构示意图。
[0014]图2是一种现有电压型模拟信号处理电路的结构示意图。
[0015]图3是本发明的结构示意图一。
[0016]图4是本发明的结构示意图二
[0017]附图标记说明
[0018]VCC是电源
[0019]GND 是地
[0020]Dl是钳位二极管
[0021]D2是反接保护二极管[0022]D3是防反二极管
[0023]V是电压跟随器电路
[0024]A是电压跟随器电路一端
[0025]B是电压跟随器电路另一端
[0026]R_0UT是电阻型信号端
[0027]V_IN是模拟电压量
[0028]R1-R4是第一电阻至第四电阻
[0029]Cl是第一电容
[0030]C2是第二电容
[0031]C3是滤波电容
[0032]Ul是运算放大器
[0033]AVCC是传感器电源
[0034]VBAT是车载蓄电池提供的供电电源
[0035]VCC_5V是电压跟随器输出端为模拟信号处理电路提供的参考电源【具体实施方式】
[0036]如图3所示，本发明的车载外部传感器的电阻型模拟信号处理电路，包括:
[0037]串联在电源VCC与地GND之间的钳位二极管Dl和反接保护二极管D2，其中，钳位二极管Dl负极接电源VCC，反接保护二极管D2正极接地GND ；
[0038]电压跟随器电路V —端A与钳位二极管Dl正极和反接保护二极管D2负极连接；另一端B通过第一电阻Rl接电阻型信号端R_0UT，第一电阻Rl通过第一电容Cl接地GND，第一电阻Rl通过电阻R2输出模拟电压量V_IN，第一电阻Rl通过第二电阻R2和第二电容C2接地GND ；
[0039]所述电压跟随器电路V能为电源短路、对地短路和电源反接提供电流通路，保护电路信号处理安全，能提高其输出的电源VCC_5V的精度，减小模拟量的转换误差。
[0040]如图4所示，电压跟随器电路V包括:
[0041 ] 运算放大器Ul，其同向端通过第三电阻R3接传感器电源AVCC，其反相端作为电压跟随器电路V的一端A，其输出端连接防反二极管D3的正极，防反二极管D3的负极作为电压跟随器电路V的另一端B，防反二极管D3负极通过第四电阻R4与运算放大器Ul的反相端连接；
[0042]滤波电容C3连接在运算放大器Ul同向端和反相端之间。
[0043]电压跟随器电路有2个作用:为信号处理电路提供电源VCC_5V ;当连接器端口处R.0UT短路到车载电源时，为电流提供回路，通过钳位二极管Dl流到电源VCC，保护处理电路中的上拉电阻Rl不被大电流烧坏，D2为电源反接时的保护二极管。
[0044]其中，电压跟随器电路中，R3 一端接运算放大器Ul的同向端，一端接传感器电源AVCC ；C3为运算放大器Ul的输入端的滤波电容，接在运算放大器的同向端和反向端之间；D3接在运算放大器的输出端，R4为运算放大器Ul的负反馈回路的电阻；R1为处理电路中的上拉电阻，一端接D3的负极，另一端接R2 ；R2是处理电路中的串接限流电阻，一端接R1，另一端接到车载控制器处理芯片的模拟信号处理通道；C1作为连接器端口处ESD保护电容，一端和R2相连，另一端接地；C2作为处理电路的输出端滤波电容，一端和R2相连，另一端接地。
[0045]本发明实际工作中:
[0046]1、当电路正常工作时，电压跟随器电路为模拟信号处理电路提供稳定的5V供电电源，处理电路可以将连接器端采集到的电阻型信号R_0UT转化为处理后的模拟电压量V_IN,输入给车载控制器中处理芯片的模拟信号通道。
[0047]2、当连接器输入端R_0UT发生对车载电源VBAT短路时，由于VBAT大于VCC，电流流通的路径如下:R_0UT — Rl — R4 — Dl — VCC。此时由于R4阻值远大于Rl阻值，电流被
限制的很小，电流值为
【权利要求】
1.一种车载外部传感器的电阻型模拟信号处理电路，其特征是，包括： 串联在电源（VCC )与地（GND )之间的钳位二极管（D1)和反接保护二极管（D2 )，其中，钳位二极管（Dl)负极接电源（VCC)，反接保护二极管（D2)正极接地（GND)； 电压跟随器电路（V) —端（A)连接在钳位二极管（Dl)正极和反接保护二极管（D2)负极之间；另一端（B)通过第一电阻（Rl)接电阻型信号端（R_OUT)，第一电阻（Rl)通过第一电容（Cl)接地（GND)，连接器输入的电阻型信号（R_OUT)通过电阻（R2)输出模拟电压量（V_IN)，第一电阻（Rl)通过第二电阻（R2)和第二电容（C2)接地(GND)； 所述电压跟随器电路（V)能为电源短路、对地短路和电源反接提供电流通路，保护电路信号处理安全，能提高其输出的电源（VCC_5V)的精度，减小模拟量的转换误差。
2.如权利要求1所述车载外部传感器的电阻型模拟信号处理电路，其特征是：电压跟随器电路（V)包括： 运算放大器（U1)，其同向端通过第三电阻（R3)接传感器电源（AVCC)，其反相端作为电压跟随器电路（V)的一端（A)，其输出端连接防反二极管（D3)的正极，防反二极管（D3)的负极作为电压跟随器电路（V)的另一端（B)，防反二极管（D3)负极通过第四电阻（R4)与运算放大器（Ul)的反相端连接； 滤波电容（C3 )连接在运算放大器（UI)同向端和反相端之间。
【文档编号】B60R16/02GK103832354SQ201210484654
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月23日 优先权日:2012年11月23日
【发明者】王德金, 盛巍巍, 岳少鹏, 孙琦, 韩本忠 申请人:联创汽车电子有限公司