用于位于內燃機中的壓電傳感器的經改進的測量放大器電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于位于內燃機中的壓電傳感器的經改進的測量放大器電路。本發明 更特別地但非排他地適合于內燃機中壓力測量的領域。
【背景技術】
[0002] 圖1示意性地表示位于內燃機的汽缸110內部的壓電壓力傳感器100。發動機的 汽缸110連接到發動機接地(masse)。傳感器100測量發動機的燃燒室中的壓力。所述壓 電壓力傳感器100遞送待測量信號Sc (在圖1中未表示)。該待測量信號Sc是差動的并且 對應于與內燃機的燃燒室中存在的壓力成比例的電荷。
[0003] 根據現有技術，傳感器100相關聯于測量放大器電路200,其使得能夠放大待測量 信號Sc (參見圖2)。所述電路200包括差動放大器210、共模（mode commun)電壓生成模 塊220 (以下標明為發生器模塊220)以及減法模塊230。
[0004] 差動放大器210是在傳感器100和減法模塊230之間的中間模塊，其實現阻抗適 配和電荷到電壓的轉換。為此，所述差動放大器210包括分別連接到傳感器100的第一端 子101和第二端子102的兩個輸入端Inl和In2,連接到發生器模塊220的兩個輸入端Ipl 和Ip2,以及連接到減法模塊230的兩個輸出端Oul和0u2。發生器模塊220連接到電壓源 VDD，并且遞送直流（continu)共模電壓信號Vcmc (其等于電壓VDD除以二）到被連接至發 生器模塊220的輸入端Ipl和Ip2。理論上，傳感器100在連接到傳感器100的差動放大器 210的輸入端Inl上以電荷的形式遞送第一信號Scl，并且在連接到傳感器100的差動放大 器210的另一輸入端In2上以電荷的形式遞送第二信號Sc2。待測量信號Sc對應于在由 傳感器100遞送的第一信號Scl和由傳感器100遞送的第二信號Sc2之間的差。差動放大 器210的第一輸出端Oul遞送第一輸出信號Sol，其對應于與傳感器100所遞送的第一信號 Scl的電荷等同的電壓，并且差動放大器210的第二輸出端0u2遞送第二輸出信號S〇2,該 信號對應于與傳感器100所遞送的第二信號Sc2的電荷等同的電壓。
[0005] 減法模塊230使得能夠放大信號So (未表示)，所述信號So對應于在第二輸出信 號S〇2和第一輸出信號Sol之間的電勢差。此外，模塊230拋棄所述輸出信號Sol和S 〇2 的共同部分。
[0006] 然而，實際上，對應于寄生電荷的第一寄生信號Spl和第二寄生信號Sp2分別來疊 加至傳感器100所遞送的第一信號Scl和第二信號Sc2。信號Spl以以下形式呈現：
【主權項】
1. 用于位于內燃機中的、遞送待測量信號（Sc)的壓電傳感器（100)的測量放大器電路 (400)，所述電路包括： ?共模電壓生成模塊（420)， ?差動放大器（410)，其包括第一運算放大器（411)，所述第一運算放大器具有連接到 壓電傳感器（100)的第一端子（101)的第一輸入端（E1-)、連接到共模電壓生成模塊（420) 的輸出端的第二輸入端（E1+) W及輸出端（S1)，所述差動放大器（410)包括第二運算放大 器（415)，所述第二運算放大器具有連接到壓電傳感器（100)的第二端子（102)的第一輸入 端（E2-)、連接到共模電壓生成模塊（420)的輸出端的第二輸入端（E化）W及輸出端（S2)， ?減法模塊（430 )，其包括運算放大器（431 )，所述運算放大器（431)連接到差動放大器 (410)的第一和第二運算放大器（411，415)的輸出端（S1，S2)， 其特征在于，共模電壓生成模塊（420)用于連接到發動機壁（111)，所述共模電壓生成 模塊（420 )被適配成遞送共模電壓信號（Vcm)，其再現從所述發動機壁（111)接收的發動機 信號（Sb)的變動。
2. 根據權利要求1所述的電路，其特征在于，共模電壓生成模塊（420)包括高通濾波器 (425)，其用于連接到發動機壁（111)，所述高通濾波器（425)被適配成消去從所述發動機 壁（111)接收的發動機信號（Sb )的直流分量并且讓其頻率被包括在待測量信號（Sc )的有 用頻帶中的所述發動機信號（Sb)的至少一部分變動通過。
3. 根據權利要求2所述的電路，其特征在于，共模電壓生成模塊（420)的高通濾波器 (425)包括第一電阻（421 )、第二電阻（422)和電容元件（423)，所述電容元件（423)的第一 端子連接到電阻（421、422)，并且其第二端子用于連接到發動機壁（111)。
4. 根據權利要求3所述的電路，其特征在于： ?第一電阻（421)的第一端子連接到電壓源（VDD)， ?第一電阻（421)的第二端子連接到第二電阻（422)的第一端子、連接到電容元件 (423)的第一端子并且連接到共模電壓生成模塊（420)的輸出端， ?第二電阻（422)的第二端子連接到電氣接地（140)。
5. 根據權利要求2至4中之一所述的電路，其特征在于，高通濾波器（425)包括截止頻 率（Fc)，所述截止頻率小于待測量信號（Sc)的有用頻帶的最小頻率。
6. 根據權利要求1至5中之一所述的電路，其特征在于，CEM濾波器（427)與共模電壓 生成模塊（420)串聯連接。
7. 根據權利要求1至6中之一所述的電路，其特征在于： ?差動放大器（410)的第一運算放大器（411)的輸出端（S1)通過負反饋環路而連接到 所述第一運算放大器（411)的第一輸入端（E1-)，所述負反饋環路包括與電阻（413)并聯連 接的電容元件（412)， ?差動放大器（410)的第二運算放大器（415)的輸出端（S2)通過負反饋環路而連接到 所述第二運算放大器（415)的第一輸入端（E2-)，所述負反饋環路包括與電阻（417)并聯連 接的電容元件（416)。
8. 用于位于內燃機中的壓電傳感器（100)的測量放大方法，其用于通過根據權利要求 1至7中之一所述的電路實施，其特征在于，其包括在于W下各項的步驟： a)向差動放大器（410)的第一運算放大器（411)的第一輸入端（E1-)遞送（500)第一 有噪聲信號（Scpl)并且向差動放大器（410)的第二運算放大器（411)的第一輸入端（E2-) 遞送第二有噪聲信號（Scp2)， ?每個有噪聲的信號（Scpl，Scp2)是傳感器的信號（Scl，Sc2)與寄生信號（Spl，Sp2) 的疊加， ?在傳感器信號（Scl，Sc2)之間的差對應于待測量信號（Sc)， b)對發動機信號（Sb，訊f)進行濾波（503)，W便產生遵循發動機信號（Sb，訊f)的變 動的共模電壓信號（Vcm)， C)將共模電壓信號（Vcm)施加（504)到差動放大器（410)的每個運算放大器（411， 415)的第二輸入端（E1+，E化)，W使得維持寄生電容元件（120, 130)的端子處的固定電壓 (Vcl，Vc2)，W便寄生電容元件（120, 130)不發射寄生電荷（C1，C2)。
9. 根據權利要求8所述的方法，其特征在于，其在步驟C)之后包括在于W下各項的步 驟： d) 從差動放大器（410)的第二放大器（415)的輸出端處獲得的第二輸出信號（St2) 中減去（505)在差動放大器（410)的第一放大器（411)的輸出端處獲得的第一輸出信號 (Stl)，W便獲得待放大的信號（St)，其對應于沒有寄生信號的待測量信號（Sc)， e) 放大（506)所述待放大信號（St)。
10. 根據權利要求8或9所述的方法，其特征在于，其在步驟b)之前包括在于W下各項 的步驟： f) 針對大于頻率闊值（Sn)的頻率，對第一和第二有噪聲的信號（Scpl，Scp2)進行濾 波（501)， g) 針對大于頻率闊值（sn)的頻率，對發動機信號（Sb)進行濾波（502)。
【專利摘要】本發明本質上涉及用于位于內燃機中的、遞送待測量信號的壓電傳感器（100）的測量放大器電路（400），所述電路包括：·共模電壓生成模塊（420），·差動放大器（410），·減法模塊（430），其特征在于，共模電壓生成模塊（420）用于連接到發動機壁（111），所述共模電壓生成模塊（420）被適配成遞送共模電壓信號（Vcm），其再現從所述發動機壁（111）接收的發動機信號（Sb）的變動。
【IPC分類】G01L23-22, G01L23-10
【公開號】CN104685331
【申請號】CN201380052027
【發明人】D.米拉蘇
【申請人】法國大陸汽車公司, 大陸汽車有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年8月26日
【公告號】EP2904364A1, WO2014053205A1