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如何增加达拉斯半导体燃油计的电流测量动态范围

来源:analog 发布时间:2023-12-25

摘要: 本应用说明讨论了如何增加达拉斯半导体燃油计的电流测量动态范围,以测量峰值高于规定的最大可测量恒流值的电池的电流使用情况

Maxim的DS27xx系列燃油表设备都指定了一个动态范围,在这个动态范围内可以测量恒定电流。但是,可以通过实现RC滤波器来测量高于此范围的峰值电流,该滤波器可以将波形平滑到设备的可测量范围内。本应用笔记讨论了如何使用单个外部电容实现该滤波器,然后继续指导读者如何为应用选择合适的电容值。

介绍


图1所示。DS27XX A/D滤波电路。

数据表规定了DS27XX燃油表设备上电流传感A/D的最大允许输入范围,显示为恒定电流值。然而,这不是可测量的真正峰值电流。每个Maxim燃油计的A/D输入包含RC滤波器,该滤波器将平滑波形,并允许大于指定最大值的峰值被适当集成。滤波器电容是可选的,以产生波形,使用全范围的a /D,但不饱和其输入。

操作


图2。滤波和未滤波波形。

滤波器电阻在器件内部,不能改变;滤波电容连接在IS1和IS2输入端之间。滤波电容的值应选择在不超过输入限制的情况下利用全范围的A/D。中的例子图2显示原始波形大于A/D输入范围,滤波波形的最大峰值(V(2))小于A/D输入范围。

滤波电容的理想值既可以通过实验确定,也可以用数学方法确定。最大滤波电压可以用滤波器分量和输入波形参数表示。方程1显示了假设模式是重复的,并且滤波波形已达到稳定状态,如何推导出最大滤波电压。从这个方程中可以选择满足应用要求的电容值。方程1的推导见附录。



方程1。最大滤波电压的计算

地点:

V (1)=滤波波形的最小电压
V (2)=滤波波形的最大电压
V(低)=输入波形的最小电压
V(高)=输入波形的最大电压
t(低)=输入波形的低周期
t(高)=输入波形的高周期
R (f)= DS27XX器件内部的滤波器电阻
C (f)=所选外部滤波电容


例如,如果使用滤波器电阻(R(f))为9.4k欧姆(两个4.7k欧姆电阻串联),输入电压限制为64mV的DS2762来测量波形图1(V(low) = 6mV, V(high) = 74mV, t(low) = 2.0ms, t(high) = 1.125ms),需要至少0.068µf的滤波电容(C(f))来防止a /D输入饱和。此计算不包括器件或波形公差。假设滤波器电阻公差为所列数据表值的±15%。

总结

基于ds27xx的燃油计可以通过滤波待测波形来测量远大于其指定输入范围的电流脉冲。波形的形状被改变,改变了单个电流测量值,但波形能量被保持,以保持累积电流测量的准确性。

附录C(f)计算公式

给定图1中的输入波形,电流A/D所看到的最大电压可以用数学方法计算出来。为了使滤波后的波形处于稳定状态,脉冲高周期的电压上升必须等于脉冲低周期的电压下降。因此,滤波后的峰值电压可以通过以下公式与滤波后的最小电压相关:


地点:

V (1)=滤波波形的最小电压
V (2)=滤波波形的最大电压
V(低)=输入波形的最小电压
V(高)=输入波形的最大电压
t(低)=输入波形的低周期
t(高)=输入波形的高周期
R (f)= DS27XX器件内部的滤波器电阻
C (f)=所选外部滤波电容


将两式合代入V(1)得:


然后可以简化为:


求出这一点以外的C(f)在数学上很复杂。可以使用迭代过程来确定C(f)的值,该值将最大电压V(2)限制在a /D的饱和点以下。在计算C(f)值时,请记住包括设备公差。

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