在許多應(yīng)用中，特別是在汽車(chē)應(yīng)用中，將傳感器輸出限制為一些預(yù)定義的值，也稱(chēng)為輸出削波，可以作為重要的診斷工具。MAX1455是低成本、高性能信號(hào)調(diào)理器，內(nèi)置削波功能。本文介紹了一種為MAX1452信號(hào)調(diào)理器實(shí)現(xiàn)外部輸出削波功能的簡(jiǎn)單方法。這是通過(guò)增加幾個(gè)電阻并利用片內(nèi)非專(zhuān)用運(yùn)算放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

MAX1452（圖1）輸出信號(hào)為模擬電壓，范圍從VDD軌到VSS軌。該器件可配置為限制（削波）其輸出電壓，以幫助傳感器應(yīng)用中的系統(tǒng)級(jí)診斷。此功能可以檢測(cè)由接線(xiàn)或連接器偽造引起的開(kāi)路或短路，并可以檢測(cè)傳感器故障。

強(qiáng)制削波可通過(guò)使用集成的非專(zhuān)用運(yùn)算放大器和幾個(gè)外部電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。削波電壓范圍可設(shè)置為與電源電壓對(duì)稱(chēng)或不對(duì)稱(chēng)。削波電壓與電源電壓完全成比例，保持系統(tǒng)的比例性能。

圖1.MAX1452原理圖

輸出削波電壓稱(chēng)為 Clip-Top 用于限制 VDD 附近的上限電壓范圍，稱(chēng)為 Clip-Bot，用于限制 VSS 附近的較低電壓范圍。圖 2 中可以看到三種不同的剪輯范圍設(shè)置。所有通常會(huì)導(dǎo)致輸出電壓大于剪輯頂部或低于剪輯機(jī)器人的信號(hào)都將在剪輯級(jí)別被截?cái)唷Ｍǔ?huì)導(dǎo)致飽和的高輸出電壓或低輸出電壓的超量程信號(hào)會(huì)導(dǎo)致削波電壓設(shè)置下的輸出削波。電路的正常或超量程工作不會(huì)在削波電壓和電源軌之間產(chǎn)生電壓輸出。系統(tǒng)故障條件（傳感器導(dǎo)線(xiàn)短路、開(kāi)路或連接）將產(chǎn)生超出夾子電壓和接近電源軌電壓的電壓信號(hào)。

圖2.各種輸出診斷剪輯設(shè)置。

典型的應(yīng)用圖如圖3所示。傳感器組件包含一個(gè)壓力或力傳感器和MAX1452信號(hào)調(diào)理IC。線(xiàn)束將傳感器組件連接到主電子控制單元 （ECU）。ECU為傳感器提供電源電壓（典型值為5V），并從傳感器接收模擬電壓信號(hào)。這三根線(xiàn)束線(xiàn)通常與其他線(xiàn)束捆綁在一起，并可能穿過(guò)傳感器和ECU之間的多個(gè)連接器系統(tǒng)。希望檢測(cè)電線(xiàn)或連接器中的開(kāi)路，以便ECU可以采取適當(dāng)?shù)拇胧４瞬僮骺赡馨P(guān)閉子系統(tǒng)、忽略可疑線(xiàn)上的所有測(cè)量值或激活警告燈以指示故障情況。

圖3.典型的傳感器接線(xiàn)配置。

通常的做法是在ECU的Vout線(xiàn)上使用上拉或下拉電阻，當(dāng)Vout線(xiàn)開(kāi)路時(shí)，該電阻會(huì)將線(xiàn)路拉到定義的狀態(tài)，如圖2所示。R 的值濮或 R帕金森已使用2.2KΩ至10KΩ。當(dāng)Vout線(xiàn)路開(kāi)路時(shí)，電阻將線(xiàn)路拉至電源軌，并保持穩(wěn)定在該值。如果沒(méi)有削波診斷功能，Vout 上的電壓為 0V 將被視為空載條件。通過(guò)將傳感器的正常工作輸出限制在略微遠(yuǎn)離電源軌電壓的值，電源軌電壓被視為異常信號(hào)和故障條件（即Vout線(xiàn)路中的開(kāi)路）。

構(gòu)成削波功能的三個(gè)電阻是R1、R2和R3，如圖4所示。通過(guò)選擇這些電阻的值，可以獲得精確的削波電壓。運(yùn)算放大器配置為電壓跟隨器，為Vout提供驅(qū)動(dòng)能力，并緩沖電阻網(wǎng)絡(luò)免受Vout線(xiàn)路上負(fù)載變化的影響。當(dāng) R1=R2 時(shí)發(fā)生對(duì)稱(chēng)削波。將 R1 和 R2 設(shè)置為不同的值可控制不對(duì)稱(chēng)裁剪。R3控制輸出信號(hào)Vout向每個(gè)供電軌擺動(dòng)的距離。表1顯示了使用三種不同電阻設(shè)置創(chuàng)建的三種不同的削波范圍條件。

圖4.創(chuàng)建削波高和削波低診斷電壓限制。

表 1.輸出削波電壓 VDD = 5.0VDC 時(shí)的設(shè)置

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