今天终于开始动手写东西了,正好写到这个开关检测的方面。
12V上拉电阻传感器的问题 -1
12V上拉电阻传感器的问题 -2
组合开关检测
以上写过的关于组合开关阻值的采集和热电阻的采集,在福特的参考中,实际上是要求采用电流源电路替代电压源供电的,电压供电的缺点如下:
1.12V供电电压跨度很大9~16V,软件需要采集12V电压进行修正,计算量较大,引入的误差因素较多。
2.5V系统供电虽然稳定,但是带来了很大的隐患,对地短路引起了电流负荷,对电源短路引起倒灌,保护加入二极管之后,二极管的导通电压波动引起了采集的误差。
3.本身上拉电阻就存在误差,12V系统的分压电阻的误差也客观存在。
当然电压供电的成本较低,可靠性相对较高,这是选择它作为设计的一个要素。
电流源电路的好处是可使用12V系统而不会引入电压波动的问题,关于恒流源的电路设计,参考有两个
模电书上的设计:
http://www1.gradjob.com.cn/EBSync/jpkc/education/chap4/concept4/42.htm
Panic的细说恒流源
http://blog.ednchina.com/panic/3473/message.aspx
根据Panic的初始的电流源设计,偶也想从功耗和准确度上进行筛选和重新设计。
首先我们设计的范围在于外部电阻从5.2千欧~51.1千欧,因此输出的恒流源大小应在80uA左右。
R5:51.1KOhm ===》4.088
R6:42.2KOhm ===》3.376
R7:28.7KOhm ===》2.296
R8:12.4KOhm ===》0.992
R9:5.2KOhm ===》0.416
需要注意的是地线一定要通过模块的地接回,这样可保证地偏移的移除。
这是第一个可能用到的电路,就像Panic所说的那样,最大的问题在于Vbe的变化,可能在0.4~1.2V之间波动(主要因素是温度)加上电阻R1的精度,该电流源的问题相当明显,我们不能使用。
左半边电路的分析:
除开这个因素,我们来分析一下这个恒流源本身具有的误差,一般的看Io=Vbe.Q1/R1
假设上管为Q2,下管为Q1
输出电流:Io=Ic_Q2
而Ie_Q2=Vbe.Q1/R1+Ib_Q1
Q1是在一定的线性放大区状态下的,因为其CE电压为Vbe.Q1+Vbe.Q2
Ic_Q1=(Vcc-Vbe.Q1-Vbe.Q2)/R2-Ib_Q2
Ic_Q2=Vbe.Q1/R1+Ib_Q1-Ib_Q2
电路的误差因素集中于Ib_Q1-Ib_Q2
由于Q1是在线性放大状态的Ib_Q1=((Vcc-Vbe.Q1-Vbe.Q2)/R2-Ib_Q2)/hfe
误差因素变为((Vcc-Vbe.Q1-Vbe.Q2)/R2-Ib_Q2)/hfe-Ib_Q2
如果我们采用这个电路,需要协调电压和R2的关系,如果采用12V供电,误差随着电压变化。
右半边电路:
Panic的原图有错误,电源和地的位置搞反了,偶将之改正了。
值得一提的是,如果以上的电路直接运用在汽车电子上,即使精度上可以通过,在短路测试的时候也会出现巨大的问题,这是因为在短路的时候Q2的压降为 12V-Vbe,很容易导致三极管的损坏,而且在信号传导干扰耦合至信号线上时,Q2也是异常脆弱的,不加保护这个电路很难使用。