一种基于新型电压信号采集电路的车载电子标签的制作方法

本实用新型主要涉及一种基于新型电压信号采集电路的车载电子标签。这种电压信号采集电路通过新型的AD单元采集方式，允许AD单元直接对高位信号进行采样，主要解决了普通OBU电压信号采集电路在采集过程中的高能耗问题，以及当备用电池电压下降后采集精度降低的问题。

背景技术：
：

将模拟信号转换为数字信号的电路称为模数转换器(Analog to Digital Converter)，即AD转换器。模拟信号与数字信号之间的相互转换具有非常重要的意义。

首先，数字信号具有结构简单、抗干扰能力强、稳定性好、设计及测试自动化程度高、易于实现大规模集成等优点，用数字信号来处理模拟信号在信号传输、处理、存储、输出与显示保密性等方面都具有非常明显的优势。其次，随着集成电路工艺的进步和数字集成电路技术的迅速发展，数字集成电路的性能不断提高，规模越来越大，成本不断降低，所以采用数字信号处理技术来处理模拟信号已变得十分普遍。

OBU电压信号采集电路对模数采集电路提出了高分辨率，低功耗和便于小型化的多重严格要求。现阶段OBU电压信号采集电路面临三个方面的问题。

一、测量范围小。备用电源存在着伴随能量消耗而电压降低的特点，而备用电源电压幅值与AD单元基准电压幅值直接相关。一般的OBU测量电路，对于基准电压的选择一般来自AD单元自身LDO生成，该电压称为内核电压，或者选择外置LDO生成。因此，基准电压不会很高，这也就导致测量范围不会很大。待测信号必须电阻分压后才能测量。

二、测量精度低。AD单元的模拟输入通道都存在一定的零漂，这使得测量所得结果变得非线性。通常做法需要在AD单元工作前先用软件补偿零漂。这种做法虽然可以提升测量精度，但是会增加电路设计复杂度。

三、高功耗。由于OBU需要采集防拆信息，来保证自身的安全性，因此OBU对于功耗控制非常严格，而现有采集技术需要电阻分压手段来保证AD单元的正常工作，这使得采集电路维持耗电。

技术实现要素：

如图1所示，一种基于新型电压信号采集电路的车载电子标签主要包括控制器、电压信号采集电路、备用电源、安全加密单元和射频单元，控制器内置模数采集单元和电源管理单元，模数采集单元具备多路模拟量输入管脚和一路参考信号输入管脚，电源管理单元与备用电源U1相连接，LDO将备用电源稳压后输出直流电压U2，直流电压U2为控制器的工作提供能量。待测模拟量U3连接至控制器内置的AD单元的参考电压输入管脚，并将直流电压U2正端连接至AD单元的第一模拟量输入端，同时将AD单元第二模拟量采集输入端连接至直流电压U2负端，AD单元对第一模拟量输入端和第二模拟量输入端同时进行模数转换得到第 一数字量和第二数字量，通过计算得到待测模拟量U3电压幅值。安全加密单元的1脚与备用电源正端连接，安全加密单元的2脚与备用电源负端连接，安全加密单元的3脚与所述控制器的13脚连接。射频单元的1脚与备用电源正端连接，射频单元的2脚与备用电源负端连接，射频单元的3脚与所述控制器的14脚连接。

模数转换单元同时对第一模拟量输入端和第二模拟量输入端同时进行模数转换得到第一数字量X1和第二数字量X2，通过计算得出待测电压信号电压幅值，公式如1所示。

当U3电压信号来源于备用电源时，控制器需要对采集到的电压U3的幅值进行判断，并做出相应决策。如果电压足够高，控制器允许OBU交易，使能射频单元，等待射频单元发出交易请求；当U3下降到U4时，控制器会禁用射频单元来降低备用电源的功耗，控制器自身进入低功耗模式，以维持OBU自身的防拆检测电路的有效性；当U3进一步下降到U5时，控制器会直接将安全加密单元锁死，使得自身交易功能失效。由此可以看出，OBU对于检测电路的功耗异常敏感。

常规AD采集电路的连接方式为基准电压连接至AD单元的参考电压输入端，待测模拟量连接至AD单元模拟量输入端。与新型电压信号采集电路的连接方式有极大的不同，新型电压信号采集电路所采集的数字量的特点是：待测信号电压幅值越高，所得数字量越小，不同于常规AD采集电路的正比例关系，新型电压信号采集电路呈现出来反比例特性。

综上所述，这种基于新型电压信号采集电路的车载电子标签具有以下4个优点：

1.高位信号直接输入：在测量电压值高于参考电压的模拟信号时，可以不使用电阻分压、传感器等降压手段，可以直接进行测量。

2.降低了分布式测量单元对参考电压的要求：分布式测量单元普遍使用电池或分布式取电，其特点是，电能有限且分布式取电的电能质量不高。而普通AD测量电路对参考电压的精确度和幅值要求极高，而电池放电或分布式取电都存在能量释放后电压幅值下降的问题，这对参考电压会造成极大影响。本电路中的电压基准源幅值可以低于被测信号，降低了对参考电压的要求。

3.降低能耗：对于分布式测量单元需要测量自身供电电池电压的情况，可以以幅值很低的电压基准做输入，电池电压直接接入参考电压输入端，这样可以减少降压手段带来的静态电流损耗，并且幅值很低的电压基准源功耗也极小。

4.该测量电路外围简单：成本低，仅需要极少的额外器件，方便实现设备的小型化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些 附图获得其他的附图。

图1是一种基于新型电压信号采集电路的车载电子标签电路图。

图2是一种基于新型电压信号采集电路的车载电子标签应用于电池电压采集电路连接图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图，对本实用新型中的技术方案作进一步的详细描述。

在通篇说明书中，涉及到某一部分与另一部分“连接”时，不仅包括“直接连接”的情形，而且包括中间相隔其他元件而“电连接”的情形。

在通篇说明书中，涉及到某一部分“包括”某一构件时，除非另有特别说明，否则就表示进一步包括其他构件，而不排除其他构件。

一、一种基于新型电压信号采集电路的车载电子标签应用于电池电压采集的实施例一

OBU低功耗模式下对于电池的损耗非常敏感，需要尽可能的减小功耗，同时又必须对电池电压进行采集，从而做出决策。通常，当OBU电 池电压过低，接近控制器工作电压下限时，控制器需要将OBU中的安全加密单元失效，控制器工作电压下限值一般为在1.8V至2.5V之间。因此，控制器需要实时测量当前电池供电电压。该电池电压测量实施例如图2所示。图中控制器的电源输入管脚1与电池U1相连接；GND管脚2与地相连接；Vref为参考电压输入端3与U1相连接；4脚为控制器AD单元的芯片模拟量输入管脚与控制器内部工作用电的LDO电源7脚相连接，该电源幅值通常为1.8V；5脚为控制器AD单元的芯片模拟量输入管脚LDO电源8脚相连接。LDO的输入为6脚，需要高于1.8V才能工作；LDO的8脚为地，与控制器地相连接。控制器的逻辑计算单元与AD单元通过9和10脚通信连接，可以进行数据交互。AD单元为12位转换精度。

该检测电路工作时，AD单元直接对Vin1和Vin2的模拟量进行转换，转换后数字量为X1和X2然后利用公式2，可以计算出电池电压U1的值，将转换结果传送至逻辑计算单元进行处理。该电路保证，无论U1下降多少，只要高于芯片工作电压的下限，都不会影响检测。而且U1无需进行分压可以直接输入到Vref中。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及核心思想，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行一定的改变而不偏离本实用新型的精神和范围，上述改变也将被包含在本实用新型以内。