发动机爆震信号处理器HIP9011

发动机爆震信号处理器HIP9011是用来提供一种检测方法提前引爆通常被称为在“山寨或平”内燃机。在IC中示出的简化框图。该芯片两个传感器中的一个之间可以选择，如果需要的准确的监测或为“V”型发动机。内部控制通过SPI总线是足够快速地切换传感器每个发射周期。可编程带通滤波器处理从任一传感器的输入信号。该带通滤波器可被选择以优化提取来自发动机的发动机爆震或平信号背景噪声。由得到进一步单个处理经滤波的信号的全波整流，并将其应用于积分器的输出电压电平成比例爆震信号的振幅。该芯片是下通过SPI总线接口的微处理器控制。

简化框图：

操作说明

这种集成电路的设计是通用的数字控制的模拟发动机声学传感器或加速计之间的接口和内燃机的燃料管理系统。设置两个宽带输入放大器，这将使使用两个传感器。这些传感器是压电型的，可安装在任一内联或V最佳位置型发动机配置。从这些输入放大器的输出被定向到一个信道选择多路开关，然后进入一个3阶抗混叠滤波器。然后将输出信号被引导到两个可编程增益阶段，其中一个阶段，反转或转移的爆震信号180度。增益级的信号输出到2个可编程的带通滤波器阶段。从两个输出BPF阶段是数字化之前那么全波整流由可编程集成一体。积分输出由施加到线驱动器，以便进一步处理发动机燃油管理控制系统。增益，通过滤器和积分器级设置是由一个可编程通过SPI总线接口的微处理器用于宽带压电陶瓷换能器发动机信号拾取器具有在顺序器件电容1100pF和输出电压的范围从为5mV至8VRMS。在正常的发动机操作中，一个单一的输入信道被选择并应用到HIP9011 。发动机背景噪声通常远低于在振幅比预爆震噪音。因此，带通滤波器阶段可以进行优化，以进行进一步区分发动机的背景，燃烧噪声和预爆炸声。一个基本的方法，发动机的预爆系统是只有时间间隔内观察发动机的背景噪声预计，如果检测到，延缓时间。这基本的方法不要求的灵敏度和这是需要一个连续可调的选择性的解决方案。提高燃油经济性和性能获得当该IC是加上一个微处理器控制燃油管理系统。

引脚：

两个放大器器可以被选择为接口到发动机传感器。这些放大器器具有典型的开环增益100分贝，具有2.6MHz的典型带宽。常见模输入电压范围之内的0.5V任电源轨。该扩增fi er输出也有类似的输出范围。足够的增益，带宽和输出摆幅能力设置以保证该放大器能处理20的衰减的增益设置为1或-26dB 。这将是需要时高的峰值输出信号，在该范围8VRMS从换能器获得。增益设置的10倍，也可以在需要时换能器具有为5mV的输出电平RMS.在典型的应用中，输入信号频率可能会发生变化在1kHz到20kHz 。外部电容器可用于分离该集成电路由所述传感器（C1和C2）是指电容图4.典型值是为3.3nF 。串联输入电阻器R1和R2 ，用于连接所述反相放大器的输入端（引脚19和16 ）反馈电阻器R3和R4 ，结合R 3和R 4是用来设置放大器的增益。一个中等电压电平在IC内部产生。这电平被设定为V之间的中途DD和地面。整个集成电路这一水平被用作一个安静的直流参考用于IC内的信号处理电路。这一点是带出的几个原因，它可以被用作一参考电压，并且它必须被旁路，以确保它仍然作为内部电路的安静参考。输入放大器设计有断电能力，其中，当被激活时禁用其偏置电路其输出进入三态状态条件。这是在诊断模式期间使用，其中，所述放大器的输出端子通过外部驱动世界上的各种测试信号。

输入放大器连接：

抗混叠滤波器

集成电路具有3阶巴特沃斯滤波器有3dB的点为70kHz 。双聚电容和植入式电阻用于设置极点滤波器。这个滤波器需要具有不在20kHz的多大于1dB的衰减（频率最高的关利息）和10分贝在180kHz的最小衰减。这滤波器之前它在运行的开关电容滤波器阶段在200kHz的系统频率。

可编程增益级

涨幅为两个相同的可编程增益级可以进行调整，以使爆震的能量可以是如果需要补偿。这种调整可以通过进行64个不同的增益设置， 2和0.111之间不等。这些信号可以20之间摆动，以80％的VDD.编程的SPI通信讨论协议部分。

可编程带通滤波器

两个相同的可编程滤波器被用于检测的感兴趣的频率。带通滤波器（BPF）是编程，以传递发动机的频率成分敲。滤波器频率由特征建立在特定的发动机和换能器。通过积分从这两个整流滤波输出的积分阶段，爆震可以检测是否已经发生了。这些滤波器具有4.标称差分增益其频率是由一个可编程的单词（在所讨论的设置SPI通信协议部分）中心频率可以从1.22kHz进行编程，以19.98kHz ，在64步。该滤波器Q报表通常是2.4 。

有源全波整流器的带通滤波器的输出被单位增益之前缓冲全波整流用开关电容技术。整流电路的每一侧提供了阴性和爆震频率带通频率为正值滤波器输出。输出能够从20摆动到80％的V的DD。小心以尽量减少从RMS变化输入到该阶段的输出。

可编程集成阶段从整流器级的信号分离成2个输出然后将其集成到一起的信号路径。差分系统是用来减小噪声。一面集成从山寨高频整流正能量值。该第二侧做负能量值的积分。正和负能量信号相反的相位信号。使用这种技术减少了从系统噪声影响的实际信号。

积分时间常数是软件编程由在讨论的积分时间常数通信协议部分。该时间常数可以是从为40μs编程为600μs ，具有总共32个步骤。如果例如，我们设定一个时间常数为200μs ，然后用各信道间一伏的差异，的输出积分将伏在为200ps改变。积分是由输入控制的上升沿使能信号INT / HOLD 。内部集成了输入后20μs的达到逻辑高电平时，积分器的输出将下降大约VRESET， 0.125V 。的输出积分器是一个模拟电压。

差分至单端转换器该电路采用了积分器的差分输出（通过测试多路复用器电路），并提供一个信号这是这两个信号的总和。这个技术被用于提高了系统的抗干扰能力。

输出缓冲器该扩增fi er输出是一样的扩增fi er电路的输入放大器器用来与传感器接口。为当抗混叠滤波器的输出为诊断目的被评估，这扩增fi er是在掉电模式。

测试多路复用器此电路接收从正和负输出积分器，以从不同的部分的输出一起IC的。测试多路复用器的输出由网络连接第f控制通信协议的编程字。这复用的开关电容滤波器的输出，其增益控制输出和抗混叠滤波器的输出。

SPI通信协议通过SPI总线通信的爆震传感器（MOSI） 。甲芯片选择引脚（CS）被用于使能芯片，其中，在与SPI时钟（SCK） ，而移动一起一个8位的编程字。五种不同的编程字被用来设置以下内部可编程寄存器：增益，带通频率滤波器，积分器的时间常数，通道选择， SO输出模式，以及测试模块。当片选（CS）变低，对下一个下降沿SPI时钟（ SCK ） ，数据被锁存到寄存器的SPI。这些数据被转移最显着的一点科幻首先和最显着的最后一点。每个字被分成两个部分：网络连接第一个该地址，然后该值。根据不同的功能被控制，地址是2或3个比特，并且该值是5或6位长。所有的网络连接已经编程的话可以在操作的保持模式输入到IC中。该操作的集成或保持模式是由控制INT/HOLD输入信号。