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帶通濾波器可以很好地抑製噪聲測試

發布時間：2018-04-19 責任編輯：lina

【導讀】發動機爆震傳感器的用途是通過監控發動機振動來提高發動機效率和性能。發動機控製單元 (ECU) 使用該數據調整燃油空氣比，以減少“發動機發出碰撞聲”並更正發動機正時。 TI 的 TPIC8101 可用作此類發動機爆震傳感器的信號調節器。

新型解決方案有時會將該功能集成到發動機 ECU 的一個 MCU 中，不過，這意味著可能更多地以遠程方式完成該處理過程（由於微控製器較低的溫度等級），這可能會導致信號劣化。可通過查看來自爆震傳感器的信號的提取情況（與係統的噪聲相比）來驗證 TPIC8101 的性能。

簡要的工作原理：

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。在通過輸入放大器之後，噪聲會從信號中過濾掉（將一個帶通濾波器集中在傳感元件的中心頻率上）。隨後對信號進行整流和集成。然後可以使用數字方式或通過模擬信號傳輸該輸出。 ECU 監控該信號的強度以確定爆震發生的時間。

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製所有帶外噪聲，因為發動機已經是固有的噪聲環境。因此，係統提供的信噪比 (SNR) 非常重要。具體而言，帶通濾波器決定從係統抑製噪聲的情況。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、集成時間常數、放大器增益和集成時間窗口等參數（如 TPIC8101 數據表的第 9.2.2 節中所述）。必須根據係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並重新測量信號。

然後將生成輸出電壓圖（相對於輸入頻率），通過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。已對每個器件的帶通濾波器進行編程，使其具有 6.94kHz 的中心頻率，因此應抑製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，這意味著其 SNR 要優於競爭產品。

圖 2：測試結果 – 與競爭產品的振幅比較（相對於頻率）

總結：

帶通濾波器是 TPIC8101 的關鍵組件。可以輕鬆對其進行測試，並可將其用作兩個類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製噪聲，效果優於競爭產品。

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