脉冲数字电流采样电路的制作方法

1.本实用新型涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种脉冲数字电流采样电路。


背景技术：

2.随着发动机控制器的更新，不同的控制芯片有不同的泵电流形式，包括脉冲数字电流和模拟线性电流两种。控制芯片通过发动机驱动诸如温度等传感器时，得到的脉冲数字电流的幅值受该传感器型号的影响，即不同类型的传感器产生不同幅值的脉冲数字电流。与这类传感器相关的信号发生装置在工作时需要采集传感器上的脉冲数字电流，为了保证采样精度，需要根据传感器的型号设置合适的比较电压来采集不同幅值的脉冲数字电流信号。
3.然而，传统技术只能做到一个信号发生装置匹配一个相应的传感器，两个器件配套使用，只要更换其中一个，另一个也需要更换，在不方便的同时也增加了成本。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述问题，提供一种脉冲数字电流采样电路。
5.一种脉冲数字电流采样电路，包括：
6.控制电路，用于根据传感器的型号得到对应的数字信号；
7.比较电压电路，与所述控制电路连接，用于根据所述数字信号输出对应的比较电压；
8.采样电路，与所述比较电压电路和所述传感器连接，用于将所述传感器的脉冲数字电流与所述比较电压进行对比，以采集所述脉冲数字电流。
9.上述脉冲数字电流采样电路当更换传感器且传感器的型号改变后，可以根据新的传感器的型号改变比较电压的大小，从而在保证对脉冲数字电流的采样精度的同时，使得信号发生装置不再拘泥于单一型号的传感器，可以任意适配不同型号的传感器，即方便的测试调试，又降低了成本。
10.在其中一个实施例中，所述脉冲数字电流包括正脉冲数字电流和负脉冲数字电流；所述比较电压电路包括：
11.数模转换模块，与所述控制电路连接，用于根据所述数字信号输出第一模拟电压和第二模拟电压；
12.正跟随模块，与所述数模转换模块连接，用于对所述第一模拟电压进行正跟随，以得到正比较电压；
13.负跟随模块，与所述数模转换模块连接，用于对所述第二模拟电压进行负跟随，以得到负比较电压。
14.在其中一个实施例中，所述正跟随模块包括：正跟随运算放大器及正跟随电阻，所述正跟随运算放大器的正相输入端与所述数模转换模块连接以输入所述第一模拟电压，所述正跟随运算放大器的反相输入端与所述正跟随电阻的一端连接，所述正跟随电阻的另一
端与所述正跟随运算放大器的输出端连接。
15.在其中一个实施例中，所述负跟随模块包括：负跟随运算放大器、第一负跟随电阻及第二负跟随电阻，所述负跟随运算放大器的反相输入端与所述第一负跟随电阻的一端连接，所述第一负跟随电阻的另一端与所述数模转换模块连接以输入所述第二模拟电压，所述负跟随运算放大器的反相输入端还与所述第二负跟随电阻的一端连接，所述第二负跟随电阻的另一端与所述负跟随运算放大器的输出端连接，所述负跟随运算放大器的正相输入端接地。
16.在其中一个实施例中，所述采样电路包括：
17.正脉冲采集模块，与所述正跟随模块和所述传感器连接，用于将所述传感器的脉冲数字电流与所述正比较电压比较，得到正脉冲电压信号，以采集所述正脉冲数字电流；
18.负脉冲采集模块，与所述负跟随模块和所述传感器连接，用于将所述传感器的脉冲数字电流与所述负比较电压比较，得到负脉冲电压信号，以采集所述负脉冲数字电流。
19.在其中一个实施例中，所述正脉冲采集模块包括正比较器、第一上拉电阻、第一二极管及第一下拉电阻，所述正比较器的正相输入端与所述传感器连接以输入所述脉冲数字电流，所述正比较器的反相输入端与所述正跟随模块连接以输入所述正比较电压，所述正比较器的输出端与所述第一上拉电阻的一端连接且与所述第一二极管的阳极连接，所述第一上拉电阻的另一端输入电源电压，所述第一二极管的阴极与所述第一下拉电阻的一端连接，所述第一下拉电阻的另一端接地。
20.在其中一个实施例中，所述负脉冲采集模块包括负比较器、第二上拉电阻、第二二极管及第二下拉电阻，所述负比较器的正相输入端与所述传感器连接以输入所述脉冲数字电流，所述负比较器的反相输入端与所述负跟随模块连接以输入所述负比较电压，所述负比较器的输出端与所述第二上拉电阻的一端连接且与所述第二二极管的阳极连接，所述第二上拉电阻的另一端输入电源电压，所述第二二极管的阴极与所述第二下拉电阻的一端连接，所述第二下拉电阻的另一端接地。
21.在其中一个实施例中，还包括模数转换电路，所述模数转换电路与所述正脉冲采集模块、所述负脉冲采集模块及所述控制电路连接，所述模数转换电路用于将所述正脉冲电压信号转换为正脉冲数字信号并将所述负脉冲电压信号转换为负脉冲数字信号，所述控制电路还用于将所述正脉冲数字信号和所述负脉冲数字信号合并，以采集所述脉冲数字电流。
22.在其中一个实施例中，所述第一模拟电压和所述第二模拟电压相同。
23.在其中一个实施例中，还包括滤波电路，所述滤波电路与所述比较电压电路及所述采样电路连接，所述滤波电路用于滤波。
附图说明
24.图1为一实施例中脉冲数字电流采样电路的结构框图；
25.图2为一实施例中比较电压电路的电路图；
26.图3为一实施例中采样电路的电路图；
27.图4为一实施例中脉冲数字电流、正脉冲数字信号及负脉冲数字信号的波形图。
28.附图标记说明：
29.110、控制电路；120、比较电压电路；130、采样电路；121、数模转换模块；122、正跟随模块；123、负跟随模块；131、正脉冲采集模块；132、负脉冲采集模块。
具体实施方式
30.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
31.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”以及“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，需要说明的是，当元件被称为“形成在另一元件上”时，它可以直接连接到另一元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以直接连接到另一元件或者同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。
32.图1为一实施例中的脉冲数字电流采样电路的结构框图。如图1所示，脉冲数字电流采样电路包括控制电路110、比较电压电路120及采样电路130。控制电路110用于根据传感器的型号得到对应的数字信号。比较电压电路120与控制电路110连接，比较电压电路120用于根据数字信号输出对应的比较电压。采样电路130与比较电压电路120和传感器连接，采样电路130用于将传感器的脉冲数字电流与比较电压进行对比，以采集脉冲数字电流。
33.具体的，控制芯片根据传感器的型号控制驱动器输出对应的脉冲数字电流以驱动传感器工作。传感器的型号不同，脉冲数字电流的幅值也会不同。本技术中脉冲数字电流的幅值指的是脉冲宽度。控制电路110可以包括控制驱动器的控制芯片，也可以单独设置一个控制电路110。控制电路110根据传感器的型号得到对应的数字信号，该数字信号对应的模拟信号即基准比较电压，后续可以根据基准比较电压进一步得到比较电压。传感器的型号可以由操作人员通过键盘、鼠标、触控屏等输入设备输入控制电路110；也可以将控制电路110与传感器通信连接，从而获取传感器的型号。比较电压电路120与控制电路110连接，比较电压电路120用于根据数字信号输出对应的比较电压。比较电压根据数字信号得到，而数字信号与传感器的型号对应，因此，比较电压与传感器的型号也相互关联。传感器的型号不同，输出的比较电压也会随之变化。采样电路130将比较电压作为基准值与脉冲数字电流进行对比从而可以判断出基准值与脉冲数字电流的电压值的大小，可以得到脉冲数字电流的脉冲宽度信息，从而采集到脉冲数字电流。
34.上述脉冲数字电流采样电路当更换传感器且传感器的型号改变后，可以根据新的传感器的型号改变比较电压的大小，从而在保证对脉冲数字电流的采样精度的同时，使得信号发生装置不再拘泥于单一型号的传感器，可以任意适配不同型号的传感器，即方便的测试调试，又降低了成本。
35.在一实施例中，脉冲数字电流采样电路还包括滤波电路(图1未示出)。滤波电路与比较电压电路120及采样电路130连接，滤波电路用于滤波。
36.在一实施例中，如图2所示，比较电压电路120包括数模转换模块121、正跟随模块
122及负跟随模块123。数模转换模块121与控制电路110连接，数模转换模块121用于根据数字信号输出第一模拟电压outb和第二模拟电压outa。正跟随模块122与数模转换模块121连接，正跟随模块122用于对第一模拟电压outb进行正跟随，以得到正比较电压vref_p。负跟随模块123与数模转换模块121连接，负跟随模块123用于对第二模拟电压outa进行负跟随，以得到负比较电压vref_n。
37.具体的，本实施例中的脉冲数字电流包括正脉冲数字电流和负脉冲数字电流，因此需要设置两个比较电压，即正比较电压vref_p作为正脉冲数字电流的比较基准值，两者比较以采集正脉冲数字电流；负比较电压vref_n作为负脉冲数字电流的比较基准值，两者比较以采集负脉冲数字电流。数模转换模块121将数字信号转换为第一模拟电压outb和第二模拟电压outa。第一模拟电压outb和第二模拟电压outa可以均为正电压，两者可以相同也可以不同。譬如，可以配置为第一模拟电压outb和第二模拟电压outa的值均为5v。可以根据传感器的型号设置不同的数字信号，从而设置第一模拟电压outb和第二模拟电压outa的值。
38.正跟随模块122对第一模拟电压outb进行正跟随，以得到正比较电压vref_p。负跟随模块123对第二模拟电压outa进行负跟随，以得到负比较电压vref_n。本实施例中，正比较电压vref_p的值与第一模拟电压outb的值相同，负比较电压vref_n的绝对值与第二模拟电压outa的值相同。在其他实施例中，也可以根据实际需求设置为正比较电压vref_p的值与第一模拟电压outb的值不同，两者可以成正比设置；根据实际需求设置为负比较电压vref_n的绝对值与第二模拟电压outa的值不同，两者可以成正比设置。
39.在一实施例中，仍然如图2所示，数模转换模块121可以包括数模转换芯片u1。数模转换芯片u1的管脚10接地，管脚9输入电源电压(可以为5v)，管脚8输入控制信号da2_din_iso，管脚7输入控制信号da2_clk_iso，管脚6输入控制信号da2_cs_iso。数模转换芯片u1的管脚5输入电源电压，管脚3和管脚4接地，管脚2输出第一模拟电压outb，管脚1输出第二模拟电压outa。管脚8、管脚7、管脚6均与控制电路110连接，控制电路110通过这三个管脚实现对数模转换芯片u1的控制，向其输入数字信号，从而控制数模转换芯片u1的管脚1和管脚2输出的两个模拟电压信号的大小。
40.其中，滤波电路可以包括电容c1、电容c2及电阻r1。在数模转换芯片u1的管脚10和接地端gnd之间连接电容c2。数模转换芯片u1的管脚9还与电容c1的一端连接，电容c1的另一端与接地端连接。电阻r1的一端与数模转换芯片u1的管脚5连接，电阻r2的另一端输入电源电压。电容c1、电容c2及电阻r1用于滤波。
41.在一实施例中，仍然如图2所示，正跟随模块122包括正跟随运算放大器u2a及正跟随电阻r7。正跟随运算放大器u2a的正相输入端与数模转换模块121连接以输入第一模拟电压outb。正跟随运算放大器u2a的反相输入端与正跟随电阻r7的一端连接，正跟随电阻r7的另一端与正跟随运算放大器u2a的输出端连接。正跟随模块122用于对输入的第一模拟电压outb进行正跟随，使得输出的正比较电压vref_p的值与第一模拟电压outb的值相等。
42.其中，滤波电路还可以包括电阻r2、电阻r3、电容c3、电容c4及电容c5。电阻r2的一端与数模转换芯片u1的管脚2连接，电阻r2的另一端与电容c3的一端连接且与电阻r3的一端连接，电容c3的另一端接地，电阻r3的另一端与正跟随运算放大器u2a的正相输入端连接。电容c4的一端与正跟随运算放大器u2a的正相电源端连接且输入电源电压，电容c4的另
一端接地。电容c5的一端与正跟随运算放大器u2a的反相电源端连接且输入负的电源电压(可以为
‑
5v)，电容c5的另一端接地。电阻r2、电阻r3、电容c3、电容c4及电容c5用于滤波。
43.在一实施例中，仍然如图2所示，负跟随模块123包括负跟随运算放大器u2b、第一负跟随电阻r5及第二负跟随电阻r6。负跟随运算放大器u2b的反相输入端与第一负跟随电阻r5的一端连接，第一负跟随电阻r5的另一端与数模转换模块121连接以输入第二模拟电压outa，负跟随运算放大器u2b的反相输入端还与第二负跟随电阻r6的一端连接，第二负跟随电阻r6的另一端与负跟随运算放大器u2b的输出端连接，负跟随运算放大器u2b的正相输入端接地。负跟随模块123用于对输入的第二模拟电压outa进行负跟随，使得输出的负比较电压vref_n为负的第二模拟电压outa。
44.其中，滤波电路还可以包括电阻r4及电容c6。电阻r4的一端与数模转换芯片u1的管脚1连接，电阻r4的另一端与电容c6的一端连接且与第一负跟随电阻r5的一端连接，电容c6的另一端接地。电阻r4及电容c6用于滤波。
45.在一实施例中，如图3所示，采样电路130包括正脉冲采集模块131及负脉冲采集模块132。正脉冲采集模块131与正跟随模块122和传感器连接，用于将传感器的脉冲数字电流lsu_cj135_ip与正比较电压vref_p比较，得到正脉冲电压信号pos_pp0_iso，以采集脉冲数字电流中的正脉冲数字电流。负脉冲采集模块132与负跟随模块123和传感器连接，用于将传感器的脉冲数字电流lsu_cj135_ip与负比较电压vref_n比较，得到负脉冲电压信号neg_pp5_iso，以采集脉冲数字电流中的负脉冲数字电流。
46.具体的，请结合图3和图4，采样电路130与传感器连接从而获取传感器的脉冲数字电流lsu_cj135_ip。采样电路130还与比较电压电路120连接以获取与脉冲数字电流lsu_cj135_ip相对应的比较电压。传感器的脉冲数字电流lsu_cj135_ip分为两路(两路信号相同，均为脉冲数字电流lsu_cj135_ip)，一路输入正脉冲采集模块131，另一路输入负脉冲采集模块132。
47.正脉冲采集模块131还与正跟随模块122连接以获得正比较电压vref_p，将正比较电压vref_p作为基准电压，正脉冲采集模块131将脉冲数字电流lsu_cj135_ip与正比较电压vref_p进行比较。当脉冲数字电流lsu_cj135_ip的电压值大于或等于正比较电压vref_p的值时，正脉冲采集模块131可以输出高电平；当脉冲数字电流lsu_cj135_ip的电压值小于正比较电压vref_p的值时，正脉冲采集模块131可以输出低电平。正脉冲采集模块131输出的电平信号为正脉冲电压信号pos_pp0_iso，且正脉冲电压信号pos_pp0_iso中高电平的维持时间t2能够表示脉冲数字电流lsu_cj135_ip中高电平的宽度即脉冲数字电流lsu_cj135_ip中各时间段维持高电平的时间t1，从而采集到脉冲数字电流lsu_cj135_ip中各高电平信号的幅值即宽度。
48.在一个示例中，脉冲数字电流lsu_cj135_ip可以为周期性信号，此时各个时间段中脉冲数字电流lsu_cj135_ip维持高电平的时间t1均相等。在其他示例中，脉冲数字电流lsu_cj135_ip可以不是周期性信号，此时各个时间段中脉冲数字电流lsu_cj135_ip维持高电平的时间t1仍然能够与正脉冲电压信号pos_pp0_iso中各个高电平信号的时间t2一一对应相等。
49.负脉冲采集模块132还与负跟随模块123连接以获得负比较电压vref_n，将负比较电压vref_n作为基准电压，负脉冲采集模块132将脉冲数字电流lsu_cj135_ip与负比较电
压vref_n进行比较。当脉冲数字电流lsu_cj135_ip的电压值大于或等于负比较电压vref_n的值时，负脉冲采集模块132可以输出高电平；当脉冲数字电流lsu_cj135_ip的电压值小于负比较电压vref_n的值时，负脉冲采集模块132可以输出低电平。负脉冲采集模块132输出的电平信号为负脉冲电压信号neg_pp5_iso，且负脉冲电压信号neg_pp5_iso中低电平的维持时间t4能够表示脉冲数字电流lsu_cj135_ip中低电平的宽度即脉冲数字电流lsu_cj135_ip中各时间段维持低电平的时间t3，从而采集到脉冲数字电流lsu_cj135_ip中各低电平信号的幅值即宽度。
50.在一个示例中，脉冲数字电流lsu_cj135_ip可以为周期性信号，此时各个时间段中脉冲数字电流lsu_cj135_ip维持低电平的时间t3均相等。在其他示例中，脉冲数字电流lsu_cj135_ip可以不是周期性信号，此时各个时间段中脉冲数字电流lsu_cj135_ip维持低电平的时间t3仍然能够与负脉冲电压信号neg_pp5_iso中各个低电平信号的时间t4一一对应相等。
51.根据正脉冲电压信号pos_pp0_iso能够得到脉冲数字电流lsu_cj135_ip中各高电平的幅值，根据负脉冲电压信号neg_pp5_iso能够得到脉冲数字电流lsu_cj135_ip中各低电平的幅值，从而可以根据正脉冲电压信号pos_pp0_iso和负脉冲电压信号lsu_cj135_ip采集到完整的脉冲数字电流lsu_cj135_ip。
52.在一实施例中，如图3所示，正脉冲采集模块131包括正比较器u3a、第一上拉电阻r13、第一二极管d1及第一下拉电阻r15。正比较器u3a的正相输入端与传感器连接以输入脉冲数字电流lsu_cj135_ip，正比较器u3a的反相输入端与正跟随模块122连接以输入正比较电压vref_p，正比较器u3a的输出端与第一上拉电阻r13的一端连接且与第一二极管d1的阳极连接，第一上拉电阻r13的另一端输入电源电压，第一二极管d1的阴极与第一下拉电阻r15的一端连接，第一下拉电阻r15的另一端接地。
53.在其他示例中，正脉冲采集模块131还可以包括电阻r9和电阻r10。电阻r9的一端与传感器连接以输入脉冲数字电流lsu_cj135_ip，电阻r9的另一端与正比较器u3a的正相输入端连接。电阻r10的一端与正跟随模块122连接以输入正比较电压vref_p，电阻r10的另一端与正比较器u3a的反相输入端连接。电阻r9和电阻r10可以平衡正比较器u3a的正相输入端和反相输入端的电阻。
54.具体的，正比较器u3a可以将其正相输入端输入的脉冲数字电流lsu_cj135_ip和反相输入端输入的正比较电压vref_p进行比较。若脉冲数字电流lsu_cj135_ip的电压值大于或等于正比较电压vref_p的值，则正比较器u3a输出端的第一上拉电阻r13将输出端的电压上拉至电源电压(电源电压可以根据需求进行设置，譬如设置为5v)，并且由于第一二极管d1的阳极电压大于阴极电压，使得第一二极管d1正向导通，此时正脉冲电压信号pos_pp0_iso为高电平；若脉冲数字电流lsu_cj135_ip的电压值小于正比较电压vref_p的值，则正比较器u3a输出端输出低电平，并且由于第一二极管d1的阳极电压小于阴极电压，使得第一二极管d1关断，第一下拉电阻r15将正脉冲电压信号pos_pp0_iso下拉至低电平(低电平的值可以为0v)。
55.在一实施例中，如图3所示，负脉冲采集模块132包括负比较器u3b、第二上拉电阻r14、第二二极管d2及第二下拉电阻r16。负比较器u3b的正相输入端与传感器连接以输入脉冲数字电流lsu_cj135_ip，负比较器u3b的反相输入端与负跟随模块123连接以输入负比较
电压vref_n，负比较器u3b的输出端与第二上拉电阻r14的一端连接且与第二二极管d2的阳极连接，第二上拉电阻r14的另一端输入电源电压，第二二极管d2的阴极与第二下拉电阻r16的一端连接，第二下拉电阻r16的另一端接地。
56.在其他示例中，负脉冲采集模块132还可以包括电阻r11和电阻r12。电阻r11的一端与传感器连接以输入脉冲数字电流lsu_cj135_ip，电阻r11的另一端与负比较器u3b的正相输入端连接。电阻r12的一端与负跟随模块123连接以输入负比较电压vref_n，电阻r12的另一端与负比较器u3b的反相输入端连接。电阻r11和电阻r12可以平衡负比较器u3b的正相输入端和反相输入端的电阻。
57.在其他示例中，滤波电路还可以包括电容c7、电容c8以及电阻r8。电容c7的一端与负比较器u3b的正相电源端连接且输入电源电压，电容c7的另一端接地。电容c8的一端与负比较器u3b的反相电源端连接且输入负的电源电压，电容c8的另一端接地。电阻r8的一端与传感器和电阻r9、电阻r11连接，电阻r8的另一端接地并连接至其余电路的接地端lsu_sensor_vm。电容c7、电容c8以及电阻r8用于滤波。
58.具体的，负比较器u3b可以将其正相输入端输入的脉冲数字电流lsu_cj135_ip和反相输入端输入的负比较电压vref_n进行比较。若脉冲数字电流lsu_cj135_ip的电压值大于或等于负比较电压vref_n的值，则负比较器u3b输出端的第二上拉电阻r14将输出端的电压上拉至电源电压(电源电压可以根据需求进行设置，譬如设置为5v)，并且由于第二二极管d2的阳极电压大于阴极电压，使得第二二极管d2正向导通，此时负脉冲电压信号neg_pp5_iso为高电平；若脉冲数字电流lsu_cj135_ip的电压值小于负比较电压vref_n的值，则负比较器u3b输出端输出低电平，并且由于第二二极管d2的阳极电压小于阴极电压，使得第二二极管d3关断，第二下拉电阻r16将负脉冲电压信号neg_pp5_iso下拉至低电平(低电平的值可以为0v)。
59.在一实施例中，脉冲数字电流采样电路还包括模数转换电路(图未示出)。模数转换电路与正脉冲采集模块131、负脉冲采集模块132及控制电路110连接。模数转换电路用于将正脉冲电压信号pos_pp0_iso转换为正脉冲数字信号并将负脉冲电压信号转换为负脉冲数字信号。控制电路110还用于将正脉冲数字信号和负脉冲数字信号合并，以采集脉冲数字电流。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
60.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。