一种高速pwm信号采集电路的制作方法

文档序号:10337766来源:国知局
一种高速pwm信号采集电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种汽车电子中的高速敏感信号采集电路,尤其涉及一种高速PWM信号采集的电子电路。
【背景技术】
[0002]随着汽车行业的发展,汽车行业越来越多的关注用户体验,由此也越来越多地采用电子部件。随着科技的不断进步,对汽车电子部件中存在的诸如车速信号、安全带预紧器控制信号和汽车电动助力转向系统控制信号等高速敏感信号采集电路中越来越多的使用自带诊断功能的智能传感器,这样虽然使得高速PWM信号采集电路带了诊断功能,但也使得采集电路中存在了较多的用于滤波的运放电路,不仅增加了汽车电子部件的成本,而且对电路中运放的低偏置电流也存在着较高的要求,因此,需要一种成本较低、电路结构简单且具有良好性能的高速PWM信号采集电路来替代现有的电路。

【发明内容】

[0003]本实用新型正是针对现有高速PWM信号采集电路中存在的技术问题,提供一种高速Pmi信号采集电路,该电路在不牺牲性能的情况下,通过合理配置晶体三极管来对输入PffM的高速信号有效进行采样、放大,具有成本低、电路结构简单、响应速度快等特点。
[0004]为了实现上述目的,本实用新型采用的技术方案为,一种高速Pmi信号采集电路,包括电源、NPN型晶体管、RC高通滤波模块、运算放大器、PffM信号输入端和信号输出端,所述RC高通滤波模块采用第一电容和第一电阻串联构成,电源连接上拉电阻的一端,上拉电阻的另一端连接第一电容,所述第一电阻连接NPN型晶体管的基极,从上拉电阻和第一电容之间引出一条支路作为PWM信号输入端;从上拉电阻和第一电容之间还引出一条支路连接第二电阻的一端,第二电阻的另一端连接运算放大器的正相输入端,运算放大器的正相输入端通过第三电阻接模拟地,运算放大器的反相输入端与其输出端相连,运算放大器的接地端直接接地,运算放大器的电源端直接连接电源,运算放大器的输出端为信号输出端;所述NPN型晶体管的集电极通过第四电阻连接电源,NPN型晶体管的基极通过第五电阻连接电源,在NPN型晶体管的基极和发射极之间接入第六电阻,NPN型晶体管的发射极连接模拟地,在第四电阻和NPN型晶体管的集电极之间引出一条支路作为时钟同步端。
[0005]作为本实用新型的一种改进,所述PWM信号输入端通过双向TVS二极管连接模拟地,将双向TVS 二极管放置在信号线及接地之间,能够避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。
[0006]作为本实用新型的一种改进,所述双向TVS二极管的型号为NUP1105,将WM信号输入端连接至NUPl 105 二极管的第一正极,NUPl 105 二极管的第二正极连接模拟地,NUPl 105二极管的负极悬空,NUPl 105 二极管对输入的高速PffM信号进行静电防保护。
[0007]作为本实用新型的一种改进,所述时钟同步端通过第二电容接地。
[0008]作为本实用新型的一种改进,所述NPN型晶体管的型号为MMBT3904,为一高频小功率管,经常用于正电压供电的放大电路里前级小信号放大,通过合理配置该晶体管的外围电阻(即第四至第六电阻)的阻值,使得晶体管在使能时工作在饱和状态,而在关闭时工作在放大状态。
[0009]作为本实用新型的一种改进,所述运算放大器采用型号为LM2904的低功率运放,其转换速率为0.6V/ys,由于在运放的正相输入端配置有高阻值的第二和第三电阻,使得该运放的输入阻抗较大,从而可作为诊断用。
[0010]相对于现有技术,本实用新型的采样电路整体结构简单可靠,成本低,电路中的高通滤波模块能滤除掉输入信号中的低频噪声,设置在电源与信号输入端之间的上拉电阻为输入信号提供供电电源,并在信号输入端接入双向TVS 二极管以对输入信号进行静电防护;在运算放大器的正相输入端设置的第二和第三电阻为运算放大器提供高输入阻抗,使运算放大器作为诊断用,从而使得该电路自带诊断功能;通过合理配置NPN型晶体管的外围电阻(即第四、第五和第六电阻)的阻值,使得晶体管在使能时工作在饱和状态,而在关闭时工作在放大状态,整个采样电路的信号响应速度快、输出信号无畸变和延时,能够对输入的高速PWM信号有效进行采样。
【附图说明】
[0011 ]图1为现有汽车电子部件中所采用的高速PffM信号采集电路图。
[0012]图2为本实用新型所提出的高速PffM信号采集电路图。
[0013 ]图3为本实用新型所提出的高速PffM信号采集电路中的晶体管的静态工作特性。
【具体实施方式】
[0014]为了加深对本实用新型的理解和认识,下面结合附图对本实用新型作进一步描述和介绍。
[0015]如图1所示,是目前汽车电子部件中采用的高速PWM信号采样电路,在该电路中存在由电容C17和电阻R33串联构成的高通滤波模块、由电容C13和电阻R29并联构成的加速模块、由电阻R43、R48以及运算放大器OPI构成的比较模块,运算放大器OPl的电源端连接参考电源Vref,并且在该比较模块的后端还采用了运算放大器0P2、电阻R38和R35等构成整形模块。该采样电路的结构较为复杂,采样输出信号精度较高,但成本也比较高。
[0016]因此,为了降低成本并在不牺牲性能的情况下简化该采样电路,本实用新型提出一种如图2所示的高速PWM信号采集电路。在该采样电路中包括供电电源VCC_T、NPN型晶体管Q1、RC高通滤波模块、运算放大器0P、PWM信号输入端IN和信号输出端0UT,所述RC高通滤波模块采用第一电容C15和第一电阻R26串联构成,电源连接上拉电阻R21的一端,上拉电阻R21的另一端连接第一电容Cl5,所述第一电阻R26连接NPN型晶体管Ql的基极I,从上拉电阻R21和第一电容C15之间引出一条支路作为HVM信号输入端IN;从上拉电阻R21和第一电容C15之间还引出一条支路连接第二电阻R29的一端,第二电阻R29的另一端连接运算
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