CN210554602U - 一种模拟信号增强电路、车载电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种模拟信号增强电路、车载电子设备，模拟信号增强电路包括放大器(U1)、运放反馈回路、开关切换电路和译码器(U2)；其中放大器(U1)，正相输入端与车载传感器的信号输出端相连，接收车载传感器的输出信号；运放反馈回路，包括多个开关电阻和一个运放反馈电阻(R7)，多个开关电阻和运放反馈电阻在一端并联后共同连接至放大器(U1)的反相输入端，且多个开关电阻的另一端连接至开关切换电路，运放反馈电阻的另一端连接至放大器(U1)的输出端；开关切换电路，包括多个开关管，多个开关管的漏极分别连接至对应的开关电阻，源极接地；译码器(U2)包括多个输出端，分别连接至对应的开关管的栅极，控制多个开关管的导通或关断。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车电子领域，特别是涉及一种模拟信号增强电路及车载电子设备。
背景技术
汽车车身有许多种传感器，它把汽车运行中各种工况信息，如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等，转化成电信号输给计算机，以便发动机处于最佳工作状态。
实际应用中，传感器的输出信号很容易受到外部信号的干扰，在某些情况下，如果在一些关键的传感器上采集了错误的信号，很有可能导致严重的后果。因此，如何对关键传感器的输出信号做相应处理以保证传感器的输出信号与采集到的信号保持一致是急需解决的问题。
实用新型内容
鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的模拟信号增强电路及车载电子设备。
依据本实用新型的一个方面，提供了一种模拟信号增强电路，应用于增强车载传感器的输出信号，其特征在于，包括放大器(U1)、运放反馈回路、开关切换电路和译码器(U2)；其中
所述放大器(U1)，其正相输入端与所述车载传感器的信号输出端相连，配置为接收车载传感器的输出信号；
所述运放反馈回路，包括多个开关电阻和一个运放反馈电阻(R7)，所述多个开关电阻和所述运放反馈电阻在一端并联后共同连接至所述放大器(U1)的反相输入端，且所述多个开关电阻的另一端连接至所述开关切换电路，所述运放反馈电阻的另一端连接至所述放大器(U1)的输出端；
所述开关切换电路，包括多个开关管，所述多个开关管的漏极分别连接至对应的开关电阻，源极接地；
所述译码器(U2)，包括多个输出端，分别连接至对应的开关管的栅极，配置用于控制所述多个开关管的导通或关断。
可选地，所述运放反馈回路还包括电容C9，所述电容C9并联接在运放反馈电阻(R7)的两端，配置用于改变反馈网络相移、补偿运放相位滞后，提高放大器(U1)接收到的传感器输出信号的抗干扰性。
可选地，所述多个开关电阻包括开关电阻R10、开关电阻R11、开关电阻R12、开关电阻R13，所述多个开关管包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4，多个开关电阻的另一端与多个开关管的漏极一一对应连接；译码器(U2)的多个输出端包括输出端Y0、输出端Y1、输出端Y2、输出端Y3，分别与开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4的栅极一一对应连接；
所述译码器(U2)还包括信号接收端A、信号接收端B，分别与MCU的信号输出端IO1、信号输出端IO2一一对应连接；所述信号输出端IO1、IO2均输出0信号时，所述译码器(U2)控制开关管Q1导通，开关管Q2、开关管Q3以及开关管Q4关断；
所述信号输出端IO1输出1信号，信号输出端IO2输出0信号时，所述译码器(U2)控制开关管Q2导通，开关管Q1、开关管Q3以及开关管Q4关断；
所述信号输出端IO1输出0信号，信号输出端IO2输出1信号时，所述译码器(U2)控制开关管Q3导通，开关管Q1、开关管Q2以及开关管Q4关断；
所述信号输出端IO1、IO2均输出1信号时，所述译码器(U2)控制开关管Q4导通，开关管Q1、开关管Q2以及开关管Q3关断。
可选地，所述模拟信号增强电路还包括稳压管(D1)，所述稳压管(D1)的负极接在车载传感器的信号输出端、放大器(U1)的正向输入端之间，所述稳压管(D1)的正极与电压输入端相连，配置为当车载传感器的信号输出端输出的信号电压过高时，将输出信号的电压钳位在3.3V，避免所述运放反馈回路放大电压值高于3.3V的信号，保护后级电路。
可选地，所述所述译码器(U2)还包括电源接收端(VCC)；
所述模拟信号增强电路还包括：电源滤波电路，所述电源滤波电路接在电压输入端与所述电源接收端(VCC)间，配置为将电压输入端的电压转换为稳定直流电压经由电源接收端(VCC)传输给译码器(U2)。
根据本实用新型的另一个方面，还提供了一种车载电子设备，其特征在于，包括如上述任一项所述的模拟信号增强电路。
在本实用新型实施例中，放大器(U1)的正相输入端与车载传感器的信号输出端(INPUT)相连，运放反馈回路的多个开关电阻和运放反馈电阻(R7)在一端并联后共同连接至放大器(U1)的反相输入端，运放反馈电阻(R7)的另一端连接至放大器(U1)的输出端，多个开关电阻的另一端与开关切换电路中的多个开关管的漏极一一对应连接，多个开关管的栅极与译码器的多个输出端一一对应连接，多个开关管在译码器的控制下导通或关断，使得可以控制车载传感器的输出信号的放大倍数，进而减小外部复杂环境对输出信号的影响，有效提高了车载传感器输出信号的传输质量。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1示出了根据本实用新型实施例的模拟信号增强电路的电路图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在不冲突的前提下本实用新型实施例及可选实施例中的技术特征可以相互结合。
为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种模拟信号增强电路10，应用于增强车载传感器的输出信号，该模拟信号增强电路10包括放大器(U1)、运放反馈回路11、开关切换电路12和译码器(U2)；其中，放大器(U1)，其正相输入端与车载传感器的信号输出端(INPUT)相连，配置为接收车载传感器的输出信号；运放反馈回路13，包括多个开关电阻和一个运放反馈电阻(R7)，多个开关电阻和运放反馈电阻(R7)在一端并联后共同连接至放大器(U1)的反相输入端，且多个开关电阻的另一端连接至开关切换电路12，运放反馈电阻(R7)的另一端连接至放大器(U1)的输出端；开关切换电路12，包括多个开关管，多个开关管的漏极分别连接至对应的开关电阻，源极接地；译码器(U2)，包括多个输出端，分别连接至对应的开关管的栅极，配置用于控制多个开关管的导通或关断。
在本实用新型实施例中，放大器(U1)的正相输入端与车载传感器的信号输出端(INPUT)相连，运放反馈回路的多个开关电阻和运放反馈电阻(R7)在一端并联后共同连接至放大器(U1)的反相输入端，运放反馈电阻(R7)的另一端连接至放大器(U1)的输出端，多个开关电阻的另一端与开关切换电路中的多个开关管的漏极一一对应连接，多个开关管的栅极与译码器的多个输出端一一对应连接，多个开关管在译码器的控制下导通或关断，使得可以控制车载传感器的输出信号的放大倍数，进而减小外部复杂环境对输出信号的影响，有效提高了车载传感器输出信号的传输质量。
在一优选实施例中，上述运放反馈回路13还包括电容C9，电容C9并联接在运放反馈电阻(R7)的两端，配置用于改变反馈网络相移、补偿运放相位滞后，提高放大器(U1)接收到的传感器的输出信号的抗干扰性，在本优选实施例中，电容C9为220pF，本实用新型对电容C9的数值不做具体限定。
在一优选实施例中，上述多个开关电阻包括开关电阻R10、开关电阻R11、开关电阻R12、开关电阻R13，上述多个开关管包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4，多个开关电阻与多个开关管的漏极一一对应连接；放大器(U1)的多个输出端包括输出端Y0、输出端Y1、输出端Y2、输出端Y3，分别与开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4的栅极一一对应连接；上述译码器(U2)还包括信号接收端A、信号接收端B，分别与MCU的信号输出端IO1、信号输出端IO2一一对应连接；信号输出端IO1、信号输出端IO2均输出0信号时，译码器(U2)控制开关管Q1导通，开关管Q2、开关管Q3以及开关管Q4关断；信号输出端IO1输出1信号，信号输出端IO2输出0信号时，所述译码器(U2)控制开关管Q2导通，开关管Q1、开关管Q3以及开关管Q4关断；信号输出端IO1输出0信号，信号输出端IO2输出1信号时，译码器(U2)控制开关管Q3导通，开关管Q1、开关管Q2以及开关管Q4关断；信号输出端IO1、信号输出端IO2均输出1信号时，译码器(U2)控制开关管Q4导通，开关管Q1、开关管Q2以及开关管Q3关断。
具体地，上述开关电阻R10与开关管Q1的漏极相连，开关电阻R12与开关管Q2的漏极相连，开关电阻R13与开关管Q3的漏极相连，开关电阻R13与开关管Q4的漏极相连；译码器(U2)的信号接收端A与MCU的信号输出端IO1相连，信号接收端B与MCU的信号输出端IO2相连，具体控制逻辑为当信号输出端IO1、IO2均输出0信号时，开关管Q1导通，根据同向输入放大器的标准公式Vout＝Vin*(1+Rf/Rs)可得Vout＝Vin*(1+R7/R10)＝Vin，其中，Vout为放大后的输出信号；Vin为未经放大的车载传感器的输出信号；Rf为运放反馈电阻；Rs为开关电阻；当信号输出端IO1输出0信号，信号输出端IO2输出1信号时，Vout＝Vin*(1+R7/R11))＝4*Vin；当信号输出端IO1输出1信号，信号输出端IO2输出0信号时，Vout＝Vin*(1+R7/R12))＝8*Vin；当信号输出端IO1、IO2均输出1信号时，Vout＝Vin*(1+R7/R13))＝16*Vin，其中，电阻R10为100千欧、电阻R11为330欧、电阻R13为143欧、电阻R14为64.9欧，电阻R7为1千欧，上述给出的电阻阻值只是一个示例，本实用新型对上述电阻的阻值不做具体限定。
上述开关管为N型MOS管，开关管Q1的栅极与源极间连接有电阻R5，开关管Q2的栅极与源极间连接有电阻R6，开关管Q3的栅极与源极间连接有电阻R7，开关管Q4的栅极与源极间连接有电阻R8，其中，电阻R5、R6、R7、R8均为2.2千欧，本实用新型对以上电阻的阻值不做具体限定，具体依据实际情况而定。
在一优选实施例中，模拟信号增强电路10还包括稳压管(D1)，稳压管(D1)的负极接在车载传感器的信号输出端(INPUT)、放大器(U1)的正向输入端之间，稳压管(D1)的正极与电压输入端相连，配置为当车载传感器的信号输出端(INPUT)输出的信号电压过高时，将输出信号的电压钳位在3.3V，避免运放反馈回路11放大电压值高于3.3V的信号，保护后级电路。
具体地，在本实施例中，稳压管(D1)的电压值为3.3V，放大器U1的安全电压为3.3V，当传感器输出电压值高于3.3V的信号时，稳压管(D1)会将输出信号的电压钳位在3.3V，避免损坏放大器(U1)。
在一优选实施例中，译码器(U2)还包括电源接收端(VCC)；上述模拟信号增强电路还包括电源滤波电路13，电源滤波电路13接在电压输入端与电源接收端(VCC)间，配置为将电压输入端的电压转换为稳定直流电压经由电源接收端(VCC)传输给译码器(U2)。
具体地，上述电源滤波电路13包括与电压输入端并联的电容C1、电容C3，电压输入端分别与译码器(U2)的外置连接端(COM)、电源接收端(VCC)相连，其中，电容C1可以为10uF，电容C3可以为10nF，本实用新型对以上电容的数值不做具体限定，具体依据实际情况而定。
上述译码器(U2)型号可以为SN74LV4051AQPWRQ1，本实用新型对译码器(U2)的型号不做具体限定。
基于上述实施例，本实用新型还提出了一种车载电子设备，包括如上述任一实施例所述的模拟信号增强电路。
本实用新型实施例提出了一种模拟信号增强电路及车载电子设备，其中，放大器(U1)的正相输入端与车载传感器的信号输出端(INPUT)相连，运放反馈回路的多个开关电阻和运放反馈电阻(R7)在一端并联后共同连接至放大器(U1)的反相输入端，运放反馈电阻(R7)的另一端连接至放大器(U1)的输出端，多个开关电阻的另一端与开关切换电路中的多个开关管的漏极一一对应连接，多个开关管的栅极与译码器的多个输出端一一对应连接，多个开关管在译码器的控制下导通或关断，使得可以控制车载传感器的输出信号的放大倍数，进而减小外部复杂环境对输出信号的影响，有效提高了车载传感器输出信号的传输质量使采集到准确的信号；以及运放反馈回路还包括并联接在运放反馈电阻(R7)两端的电容C9，可以改变反馈网络相移、补偿运放相位滞后，提高放大器(U1)接收到的输出信号的抗干扰性；模拟信号增强电路还包括稳压管(D1)，可以在车载传感器的信号输出端输出的信号电压过高时，将输出信号的电压钳位在3.3V，避免运放反馈回路放大电压值高于3.3V的信号，保护后级电路。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：在本实用新型的精神和原则之内，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案脱离本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种模拟信号增强电路，应用于增强车载传感器的输出信号，其特征在于，包括放大器(U1)、运放反馈回路、开关切换电路和译码器(U2)；其中
所述放大器(U1)，其正相输入端与所述车载传感器的信号输出端相连，配置为接收车载传感器的输出信号；
所述运放反馈回路，包括多个开关电阻和一个运放反馈电阻(R7)，所述多个开关电阻和所述运放反馈电阻在一端并联后共同连接至所述放大器(U1)的反相输入端，且所述多个开关电阻的另一端连接至所述开关切换电路，所述运放反馈电阻的另一端连接至所述放大器(U1)的输出端；
所述开关切换电路，包括多个开关管，所述多个开关管的漏极分别连接至对应的开关电阻，源极接地；
所述译码器(U2)，包括多个输出端，分别连接至对应的开关管的栅极，配置用于控制所述多个开关管的导通或关断。
2.根据权利要求1所述的模拟信号增强电路，其特征在于，
所述运放反馈回路还包括电容C9，所述电容C9并联接在运放反馈电阻(R7)的两端，配置用于改变反馈网络相移、补偿运放相位滞后，提高放大器(U1)接收到的传感器输出信号的抗干扰性。
3.根据权利要求1或2所述的模拟信号增强电路，其特征在于，
所述多个开关电阻包括开关电阻R10、开关电阻R11、开关电阻R12、开关电阻R13，所述多个开关管包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4，多个开关电阻的另一端与多个开关管的漏极一一对应连接；译码器(U2)的多个输出端包括输出端Y0、输出端Y1、输出端Y2、输出端Y3，分别与开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4的栅极一一对应连接；
所述译码器(U2)还包括信号接收端A、信号接收端B，分别与MCU的信号输出端IO1、信号输出端IO2一一对应连接；所述信号输出端IO1、IO2均输出0信号时，所述译码器(U2)控制开关管Q1导通，开关管Q2、开关管Q3以及开关管Q4关断；
所述信号输出端IO1输出1信号，信号输出端IO2输出0信号时，所述译码器(U2)控制开关管Q2导通，开关管Q1、开关管Q3以及开关管Q4关断；
所述信号输出端IO1输出0信号，信号输出端IO2输出1信号时，所述译码器(U2)控制开关管Q3导通，开关管Q1、开关管Q2以及开关管Q4关断；
所述信号输出端IO1、IO2均输出1信号时，所述译码器(U2)控制开关管Q4导通，开关管Q1、开关管Q2以及开关管Q3关断。
4.据权利要求1或2所述的模拟信号增强电路，其特征在于，
所述模拟信号增强电路还包括稳压管(D1)，所述稳压管(D1)的负极接在车载传感器的信号输出端、放大器(U1)的正向输入端之间，所述稳压管(D1)的正极与电压输入端相连，配置为当车载传感器的信号输出端输出的信号电压过高时，将输出信号的电压钳位在3.3V，避免所述运放反馈回路放大电压值高于3.3V的信号，保护后级电路。
5.根据权利要求1或2所述的模拟信号增强电路，其特征在于，
所述译码器(U2)还包括电源接收端(VCC)；
所述模拟信号增强电路还包括：电源滤波电路，所述电源滤波电路接在电压输入端与所述电源接收端(VCC)间，配置为将电压输入端的电压转换为稳定直流电压经由电源接收端(VCC)传输给译码器(U2)。
6.一种车载电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的模拟信号增强电路。
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