HIP9011发动机爆震信号处理器

　　HIP9011用于提供一种检测方法早期爆炸通常被称为“撞击或撞击”内燃机。集成电路如简化的框图所示。芯片如果需要，可以在两个传感器之间进行选择精确监控或“V”型发动机。内部控制通过SPI总线的速度足以在每个发射周期。可编程带通滤波器处理来自任一传感器输入的信号。这个可以选择带通滤波器来优化提取发动机发出的爆震或爆震信号背景噪音。进一步的单一处理通过滤波信号的全波整流及其应用一种积分器，其输出电压电平与爆震信号的振幅。芯片在下面通过SPI接口总线的微处理器控制。
　　
　　为磁带和卷盘添加“T”后缀。
　　注：Intersil无铅+退火产品采用特殊无铅材料组；模塑料/模具连接材料和100%哑光镀锡板终饰，符合RoHS标准兼容SnPb和无铅焊接操作。英特矽尔无铅产品在无铅峰值回流焊时被归类为MSL达到或超过无铅要求的温度IPC/JEDEC J标准-020。
　　特征
　　两个传感器输入
　　微处理器可编程
　　准确稳定的滤芯
　　数字可编程增益
　　数字可编程时间常数
　　数字可编程滤波器特性
　　片上晶体振荡器
　　可编程分频器
　　外部时钟频率高达24MHz-4、5、6、8、10、12、16、20和24MHz
　　工作温度范围-40oC至125oC
　　提供无铅加退火（符合RoHS）
　　应用
　　发动机爆震检测器处理器
　　可控滤波器的模拟信号处理
　　需要特性
　　
　　注：
　　1.θJA是用安装在评估PC板上的组件在自由空气中测量的
　　电气规格VDD=5V±5%，GND=0V，时钟频率4MHz±0.1%，TA=-40oC至125oC，除非另有规定
　　
　　电气规格VDD=5V±5%，GND=0V，时钟频率4MHz±0.1%，TA=-40oC至125oC，除非另有规定（续）
　　
　　笔记：
　　2.Q=fo/BW，式中：fo=中心频率，BW=3dB带宽
　　3.理想方程：INTOUT（伏特）=［VIN*GIN*GPR*GBPF*1/π*（N/tC（ms）*fQ（kHz））*GDSE］+VRESET式中：VIN=输入信号幅度（VP-P）GIN=外部输入增益；GIN=RF/RINGPR=编程增益GBPF=带通滤波器增益（中心理想情况下为2）tiNT=积分时间；tINT=N/fQ0.318=1/πN=输入信号的周期数fQ=输入信号的频率RF=反馈电阻值RIN=信号输入电阻值tC=编程时间常数GDSE=DSE转换器的增益（理想情况下为2）VRESET=积分器复位电压=0.125V，典型值
　　
　　HIP9011操作说明这种集成电路设计成一种通用的数字控制模拟电路发动机声学传感器或加速计之间的接口以及内燃机燃料管理系统。提供两个宽带输入放大器，允许使用两个传感器。这些传感器是压电式的，可以安装在最佳位置的键入发动机配置。这些输入放大器的输出被导向一个通道选择mux开关，然后进入三阶抗锯齿滤波器。然后输出信号被引导至两个可编程增益阶段，其中一个阶段反转或移动爆震信号180度。增益级信号输出到两个可编程带通滤波器级。两者的输出BPF级在被数字化之前被全波整流由可编程积分器集成。积分器输出应用于线路驱动器，以便发动机燃油管理控制系统。增益，带通滤波器和积分器级设置可通过通过SPI总线接口的微处理器宽频带压电陶瓷换能器发动机信号传感器的设备电容按顺序排列1100pF，输出电压范围为5mV至8V有效值。在发动机正常运行期间，单个输入选择通道并应用于HIP9011。引擎背景噪声的振幅通常远低于爆震前的噪音。因此，带通滤波器可以优化阶段以进一步区分发动机背景噪声、燃烧噪声和震前噪声。发动机预爆震系统的基本方法是仅在时间间隔内观察发动机背景预计会有噪音，如果检测到，则延迟正时。这个基本方法不需要灵敏度和连续可调所需的选择性解决方案。提高燃油经济性和性能当该集成电路与微处理器耦合时可获得受控燃料管理系统。
　　电路块说明
　　输入放大器可选择两个放大器与发动机连接传感器。这些放大器具有典型的开环增益100dB，典型带宽为2.6MHz。普通人模式输入电压范围扩展到供电轨。放大器输出具有相似的输出范围。足够的增益、带宽和输出摆幅能力提供以确保放大器能够处理衰减增益设置为20至1或-26dB。这会是当高峰值输出信号时需要，在从传感器获得8VRMS。增益设置当传感器有输出电平为5mVRMS。在典型应用中，输入信号频率可能会变化从1kHz到20kHz。外部电容器用于从传感器（C1和C2）上断开IC参见图。电容器的典型值为3.3nF。串联输入电阻R1和R2用于连接放大器的反向输入（引脚19和16）反馈电阻器R3和R4，连同R3和R4用于设置放大器的增益。中间电压电平在集成电路内部产生。这个水平设置为VDD和地面之间的一半。在整个集成电路中，该电平用作安静的直流参考电压用于集成电路内的信号处理电路。这一点是出于几个原因，它可以用作参考电压，必须旁路以确保作为内部电路的安静参考。输入放大器是在断电的情况下设计的功能，当激活时，禁用其偏置电路它们的输出进入三态状态。这个在诊断模式期间使用，其中输出放大器的终端由外界驱动各种测试信号。抗锯齿滤波器集成电路有一个三阶巴特沃斯滤波器，其3dB点位于70千赫。双聚电容器和注入电阻器用于在过滤器中设置极点。此筛选器要求没有20kHz时衰减超过1dB（最高频率关闭兴趣）和最小衰减10dB在180kHz。这个滤波器位于开关电容滤波器级之前系统频率200kHz。
　　可编程增益级
　　两个相同的可编程增益级的增益可以调整，使爆震能量必要时予以补偿。这种调整可以用64种不同的增益设置，范围在2到0.111之间。信号可以在VDD的20%到80%之间摆动。在SPI通信中讨论了编程协议部分。可编程带通滤波器两个相同的可编程滤波器用于检测感兴趣的频率。带通滤波器（BPF）是编程以通过发动机的频率分量敲门。滤波器频率由特性确定特定的发动机和传感器。通过整合这两个滤波器在积分器上的整流输出阶段，如果发生爆震，可以检测到。滤波器的标称微分增益为4。他们的频率由一个可编程的单词设置（在SPI通信协议部分）中心频率可在1.22kHz到19.98kHz之间编程，64步。滤波器Qs通常为2.4。有源全波整流器带通滤波器的输出是单位增益缓冲先验利用开关电容技术实现全波整流。整流器电路的每侧都提供负极和爆震频率带通频率正值过滤输出。输出能从20%摆动到80%关于VDD。注意尽量减小此阶段的输入到输出。可编程积分器级来自整流级的信号被分成两个输出端然后集成在一起的信号路径。差分系统用于最小化噪音。一侧集成来自爆震频率整流器的正能量值。第二面是负能量的积分价值。正负能量信号相反相位信号。使用此技术可降低系统噪音不影响实际信号。积分器时间常数由软件编程积分时间常数在通信协议部分。时间常数可以是从40微秒编程到600微秒，总共32步。如果例如，我们将时间常数编程为200微秒，然后每个通道之间的一个电压差积分器将在200微秒内以伏特变化。
　　
　　集成由输入控件的上升沿启用信号输入/保持。集成输入后20微秒内达到逻辑高电平，积分器的输出将下降大约VRSET，0.125V。积分器是模拟电压。差动单端变流器该电路接收积分器的差分输出（通过测试多路复用电路）并提供信号这是两个信号的总和。这种技术习惯于提高系统的抗噪声能力。输出缓冲区该输出放大器与用于与传感器接口的输入放大器。为了当抗锯齿滤波器的输出为经过评估，这个放大器处于断电模式。测试多路复用器该电路接收来自积分器，以及来自不同部分的输出关于集成电路。测试Mux输出由第五方控制通信协议的编程字。这个多路开关电容滤波器输出，增益控制输出和反别名过滤器输出。SPI通信协议通过SPI总线与爆震传感器通信（摩西）。芯片选择引脚（CS）用于启用芯片，它与SPI时钟（SCK）一起移动一个八位的编程字。五种不同的编程文字用于设置以下内部可编程寄存器：增益，带通频率滤波器，积分器时间常数，通道选择，所以输出模式和测试模式。当芯片选择（CS）变低时，在SPI时钟（SCK）数据被锁存到SPI寄存器中。数据首先以最有效位和最小位进行移位有效位最后。每个词分为两部分：第一部分地址和值。取决于功能受控制时，地址为2或3位，值为5位或6位长。所有五个编程单词都可以是在保持操作模式下进入IC。这个集成或保持操作模式由输入/保持信号。
　　编程用词
　　1.带通滤波器频率：定义中心系统中带通滤波器的频率。第一次2位用于地址，最后6位用于因为它的价值。00FFFFFF示例：00001010将是中心频率为1.78kHz（bit）的带通滤波器表3中10的值）。
　　2.增益控制：定义增益级的值增益设置衰减。前2位再次使用地址和最后6位的值。10ggggg示例：10010100将是增益控制（前两位为10），衰减为0.739（表3中位值为20）。
　　3.积分器时间常数：定义积分器时间系统的常数。前3位用于地址和值的最后5位。110吨示例：11000011将是积分器时间常数（前3位为110）和积分时间常数为55微秒（表3中的位值3）。
　　4.测试/通道选择控制：再次输入前三位，111是这个函数的地址，最后5位定义可编程的功能。例子：111B4B3B2B1B0；选项有：A） 如果B0为“0”，则选择通道0。如果B0是“1”；选择通道1作为输入。
　　B） 剩余的位用于选择诊断模式。测试销（14）=低。不适用在运行模式下。
　　5.预分频器/SO终端状态：定义内频率预分频器及其状态端子，针脚11。P1到P4位定义可与外部时钟一起使用。的状态三态，所以pin由最后一个Z位设置。01P5P4P3P2P1Z；示例：0100000，注意，在本例中未使用位P5。（前2位的01设置预分频器/SO功能）P1到P4设置时钟的预分频器频率为4MHz，最后一位将S0终端设置为活跃的状态。
　　
　　图中的数字SPI框图显示芯片编程流程。八位字在国际机场。当芯片由CS引脚启用。这个词是按地址解码的解码电路，信息被引导到5个登记册。这些寄存器控制以下芯片功能：
　　1.带通滤波器频率。
　　2.获得控制或衰减。
　　3.校正BPF输出的积分时间常数。
　　4.预分频器。
　　5.测试/通道选择。
　　a） 零件的试验条件。
　　b） 通道选择到两个输入放大器之一。提供一种晶体振荡器电路。芯片需要至少有一个4MHz晶体通过OSCIN和断针。外部4MHz信号也可以是提供给OSCIN端子引脚9。在诊断模式下，我们可以使用数字多路转换器通过SO引脚（11）输出以下结果之一：
　　1.芯片中五个寄存器之一的值
　　2.SI引脚（12）的缓冲值。
　　3.用于校正模拟量的内部比较器的值信号数字SPI滤波器位于SPI块中，SPI块提供一种伪噪声抗扰特性。数字SPI滤波器操作要求SCK低在CS下降之前，接着是8个SCK脉冲（低-高-低跃迁）。当SCK结束脉冲序列时逻辑低条件，CS从低到高的转换转换将导致SPI缓冲区中的数据字加载到正确的寻址可编程寄存器中。在集成模式中，INT/HOLD pin高，任意如果满足数字SPI滤波器的条件。数字SPI过滤器只允许接受每个字8位