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帶通濾波器可以很好地抑制噪聲測試

發(fā)布時(shí)間:2018-04-19 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】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。
 
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)(如 TPIC8101 數(shù)據(jù)表的第 9.2.2 節(jié)中所述)。  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。
 
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。
 
記錄信號(hào)的峰值電壓。
 
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。
 
 
 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)。
 
 
 SNR 的公式為:
 
 
圖 2 顯示了表 1 中的結(jié)果。  噪聲等級(jí) () 在兩個(gè)器件之間大概是相同的,因?yàn)檫h(yuǎn)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,這意味著其 SNR 要優(yōu)于競爭產(chǎn)品。
 
 
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。  可以輕松對(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。
 

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