MAX1452診斷夾電路

在許多應(yīng)用中，特別是在汽車應(yīng)用中，將傳感器輸出限制為一些預(yù)定義的值，也稱為輸出削波，可以作為重要的診斷工具。MAX1455是低成本、高性能信號調(diào)理器，內(nèi)置削波功能。本文介紹了一種為MAX1452信號調(diào)理器實現(xiàn)外部輸出削波功能的簡單方法。這是通過增加幾個電阻并利用片內(nèi)非專用運算放大器來實現(xiàn)的。

MAX1452（圖1）輸出信號為模擬電壓，范圍從VDD軌到VSS軌。該器件可配置為限制（削波）其輸出電壓，以幫助傳感器應(yīng)用中的系統(tǒng)級診斷。此功能可以檢測由接線或連接器偽造引起的開路或短路，并可以檢測傳感器故障。

強制削波可通過使用集成的非專用運算放大器和幾個外部電阻來實現(xiàn)。削波電壓范圍可設(shè)置為與電源電壓對稱或不對稱。削波電壓與電源電壓完全成比例，保持系統(tǒng)的比例性能。

圖1.MAX1452原理圖

輸出削波電壓稱為 Clip-Top 用于限制 VDD 附近的上限電壓范圍，稱為 Clip-Bot，用于限制 VSS 附近的較低電壓范圍。圖 2 中可以看到三種不同的剪輯范圍設(shè)置。所有通常會導(dǎo)致輸出電壓大于剪輯頂部或低于剪輯機器人的信號都將在剪輯級別被截斷。通常會導(dǎo)致飽和的高輸出電壓或低輸出電壓的超量程信號會導(dǎo)致削波電壓設(shè)置下的輸出削波。電路的正?；虺砍坦ぷ鞑粫谙鞑妷汉碗娫窜壷g產(chǎn)生電壓輸出。系統(tǒng)故障條件（傳感器導(dǎo)線短路、開路或連接）將產(chǎn)生超出夾子電壓和接近電源軌電壓的電壓信號。

圖2.各種輸出診斷剪輯設(shè)置。

典型的應(yīng)用圖如圖3所示。傳感器組件包含一個壓力或力傳感器和MAX1452信號調(diào)理IC。線束將傳感器組件連接到主電子控制單元 （ECU）。ECU為傳感器提供電源電壓（典型值為5V），并從傳感器接收模擬電壓信號。這三根線束線通常與其他線束捆綁在一起，并可能穿過傳感器和ECU之間的多個連接器系統(tǒng)。希望檢測電線或連接器中的開路，以便ECU可以采取適當(dāng)?shù)拇胧４瞬僮骺赡馨P(guān)閉子系統(tǒng)、忽略可疑線上的所有測量值或激活警告燈以指示故障情況。

圖3.典型的傳感器接線配置。

通常的做法是在ECU的Vout線上使用上拉或下拉電阻，當(dāng)Vout線開路時，該電阻會將線路拉到定義的狀態(tài)，如圖2所示。R 的值濮或 R帕金森已使用2.2KΩ至10KΩ。當(dāng)Vout線路開路時，電阻將線路拉至電源軌，并保持穩(wěn)定在該值。如果沒有削波診斷功能，Vout 上的電壓為 0V 將被視為空載條件。通過將傳感器的正常工作輸出限制在略微遠離電源軌電壓的值，電源軌電壓被視為異常信號和故障條件（即Vout線路中的開路）。

構(gòu)成削波功能的三個電阻是R1、R2和R3，如圖4所示。通過選擇這些電阻的值，可以獲得精確的削波電壓。運算放大器配置為電壓跟隨器，為Vout提供驅(qū)動能力，并緩沖電阻網(wǎng)絡(luò)免受Vout線路上負載變化的影響。當(dāng) R1=R2 時發(fā)生對稱削波。將 R1 和 R2 設(shè)置為不同的值可控制不對稱裁剪。R3控制輸出信號Vout向每個供電軌擺動的距離。表1顯示了使用三種不同電阻設(shè)置創(chuàng)建的三種不同的削波范圍條件。

圖4.創(chuàng)建削波高和削波低診斷電壓限制。

表 1.輸出削波電壓 VDD = 5.0VDC 時的設(shè)置

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