DE68909609T2

DE68909609T2 - SUPPLY CIRCUIT FOR REFERENCE VOLTAGE.

Info

Publication number: DE68909609T2
Application number: DE89907118T
Authority: DE
Inventors: Josef Kleinhans
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1989-06-10
Filing date: 1989-06-10
Publication date: 1994-03-10
Anticipated expiration: 2009-06-11
Also published as: DE68909609D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, mit der eine Referenzspannung bereitgestellt wird, insbesondere für einen Sensor, der eine Ausgangsspannung liefert.The present invention relates to a circuit arrangement with which a reference voltage is provided, in particular for a sensor that provides an output voltage.

Bei Sensoren, die eine Ausgangsspannung liefern, können Fehler bei der Auswertung der Ausgangsspannung auftreten, wenn der Sensor und die Auswerteschaltung, beispielsweise ein Computer, voneinander getrennt angeordnet sind. Mit der vorliegenden Erfindung werden diese Probleme behoben oder reduziert.In sensors that provide an output voltage, errors can occur in the evaluation of the output voltage if the sensor and the evaluation circuit, for example a computer, are arranged separately from one another. The present invention eliminates or reduces these problems.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Spannungsversorgungsschaltung fur einen Sensor vorgeschlagen, die einen Schaltungsbereich aufweist, der das Sensorausgangssignal empfängt und eine Referenzspannungsquelle umfaßt, mit einem Schalter zwischen dem Ausgang (Ua) des Sensors und dem Empfangskreis und einer Sammelschaltung, die mit einem Punkt verbunden ist, der zwischen dem Schalter und dem Empfangskreis liegt. Dabei ist der Sammelschaltkreis so angeordnet, daß er bei geschlossenem Schalter eine Referenzspannung von der Referenzspannungsquelle des Empfangsschaltkreises erhält.According to the present invention, a voltage supply circuit for a sensor is proposed, which has a circuit area that receives the sensor output signal and includes a reference voltage source, with a switch between the output (Ua) of the sensor and the receiving circuit and a collector circuit that is connected to a point that lies between the switch and the receiving circuit. The collector circuit is arranged so that it receives a reference voltage from the reference voltage source of the receiving circuit when the switch is closed.

Ein Vorteil dieser Schaltung besteht in der erhöhten Genauigkeit, die erhalten wird, da der Sensor und der Empfangsschaltkreis an eine gemeinsame Referenzspannungsquelle angeschlossen sind. Die Anordnung der Referenzspannungsquelle ist wählbar, so daß sie beispielsweise weit weg von Störungsquellen untergebracht werden kann.An advantage of this circuit is the increased accuracy that is obtained because the sensor and the receiving circuit are connected to a common reference voltage source. The location of the reference voltage source is selectable so that it can be placed far away from sources of interference, for example.

In vorteilhafter Weise wird die Sammelschaltung als Sammel- und Halteschaltung ausgebildet, die auf die selbe Frequenz geregelt wird wie der Schalter, wobei die Sammelschaltung einen Referenzspannungsausgang aufweist. Dies ermöglicht einen Zeitmultiplexbetrieb und stellt sicher, daß die Verbindung zwischen dem Sensor und der Empfangsschaltung dauernd in Betrieb bleibt.Advantageously, the collecting circuit is designed as a collecting and holding circuit that is regulated to the same frequency as the switch, the collecting circuit having a reference voltage output. This enables time-multiplex operation and ensures that the connection between the sensor and the receiving circuit remains permanently in operation.

Die Schaltung kann in vorteilhafter Weise in Verbindung mit einem Sensor, der in gepulster Weise arbeitet, verwendet werden. Da ein Komparator als erstes Eingangssignal das Ausgangssignal des Sensors und als zweites Eingangssignal ein Signal, das durch einen Schwellwertkreis gebildet wird, empfängt, kann der obere und der untere Schwellwert mit Hilfe der Referenzspannung festgelegt werden, dies kann auch dazu verwendet werden, die Grenzen der möglichen Ausgangsspannung festzulegen. Als Sensor kann ein Heißfilmluftmassenmesser eingesetzt werden.The circuit can be used advantageously in conjunction with a sensor that operates in a pulsed manner. Since a comparator receives the output signal of the sensor as a first input signal and a signal formed by a threshold circuit as a second input signal, the upper and lower threshold values can be set using the reference voltage; this can also be used to set the limits of the possible output voltage. A hot-film air mass meter can be used as a sensor.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden nun beispielhaft beschrieben, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, die im einzelnen folgendes aufzeigen:Advantageous embodiments of the present invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings, which show in detail the following:

In Figur 1 ist eine Schaltungsanordnung eines ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung dargestellt;Figure 1 shows a circuit arrangement of a first embodiment of the invention;

Figur 2 zeigt Signalverläufe, die mit Hilfe der Auswerteschaltung nach Figur 1 erhalten werden;Figure 2 shows signal curves obtained with the aid of the evaluation circuit according to Figure 1;

in Figur 3 ist eine Schaltungsanordnung eines zweiten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung dargestellt, in Verbindung mit einem Heißfilmluftmassenmesser undFigure 3 shows a circuit arrangement of a second embodiment of the present invention, in connection with a hot-film air mass meter and

Figur 4 zeigt einen Signalverlauf, der erhalten wird, wenn eine Schaltung nach Figur 3 eingesetzt wird.Figure 4 shows a signal waveform obtained when a circuit according to Figure 3 is used.

In Figur 1 ist ein Sensor dargestellt, der über Leitungen 11 mit einer Auswerteschaltung, beispielsweise einem Computer 20 verbunden ist. Der Ausgang Ua des Sensors ist über einen Schalter S1 und die Leitung 11 mit dem Eingang ADO eines Analog/Digtal-Wandlers 22 in der Auswerteschaltung 20 verbunden. Der Eingang ADO ist weiterhin über einen Pull-Up-Widerstand Rp mit einer Referenzspannungsquelle 21, die die Spannung Uref liefert, verbunden.Figure 1 shows a sensor which is connected via lines 11 to an evaluation circuit, for example a computer 20. The Output Ua of the sensor is connected via a switch S1 and the line 11 to the input ADO of an analog/digital converter 22 in the evaluation circuit 20. The input ADO is also connected via a pull-up resistor Rp to a reference voltage source 21, which supplies the voltage Uref.

Die Seite des Schalters S1, die vom Sensorausgang Ua entfernt ist, ist mit einer Sammel- und Halteschaltung 15 verbunden. Der Schalter S1 und die Schaltung 15 werden über eine gemeinsame Frequenz f0 geregelt. Solange der Schalter S1 offen ist, wird die Referenzspannung Uref an den Sammeleingang der Schaltung 15 gelegt, gleichzeitig ist ein Ausgang 16 der Sammel- und Halteschaltung als Referenzspannungsquelle für weitere Verwendungen innerhalb des Sensors 10 nutzbar.The side of the switch S1 that is remote from the sensor output Ua is connected to a collection and holding circuit 15. The switch S1 and the circuit 15 are controlled via a common frequency f0. As long as the switch S1 is open, the reference voltage Uref is applied to the collection input of the circuit 15, at the same time an output 16 of the collection and holding circuit can be used as a reference voltage source for further uses within the sensor 10.

Während dieser Sammelphase kann die Auswerteschaltung 20 den A/D-Wert ignorieren, alternativ dazu kann das Puls/Pause-Verhältnis der Sammelfrequenz f0 so klein gemacht werden, daß die Fehler, die durch Anlegen der Referenzspannung entstehen, unterdrückt werden.During this collection phase, the evaluation circuit 20 can ignore the A/D value; alternatively, the pulse/pause ratio of the collection frequency f0 can be made so small that the errors caused by the application of the reference voltage are suppressed.

Die genannte Anordnung hat eine Anzahl von Vorteilen. Sie hat eine erhöhte Genauigkeit, da nur eine einzige Referenzspannung benötigt wird. Zusätzlich werden die Kosten reduziert. Weiterhin haben äußere Einflüsse wie beispielsweise die Temperatur geringere Einflüsse auf die Schaltung, da die Anordnung der Referenzspannungsquelle für die Funktionsfähigkeit der Schaltung nicht wesentlich ist.The arrangement mentioned has a number of advantages. It has increased accuracy because only a single reference voltage is required. In addition, costs are reduced. Furthermore, external influences such as temperature have less influence on the circuit because the arrangement of the reference voltage source is not essential for the functionality of the circuit.

In Figur 3 ist eine Schaltung in Verbindung mit einem Heißfilmluftmassenmesser 30 dargestellt, wie sie in Verbindung mit den Figuren 1 und 2 bereits erläutert wurde. Der Luftmassenmesser ist ein gepulster Luftmassenmesser, wie er beispielsweise in der DE-A-38 03 608 beschrieben wird (Der Inhalt dieser Druckschrift soll auch Bestandteil der vorliegenden Beschreibung sein). Die Pulsfrequenz wird dabei dazu benutzt, um die Referenzspannung auszulesen. Dieses Auslesen wird mit Hilfe des Ausgangssignales eines Frequenzteilers 35 gesteuert.Figure 3 shows a circuit in connection with a hot-film air mass meter 30, as already explained in connection with Figures 1 and 2. The air mass meter is a pulsed air mass meter, as described, for example, in DE-A-38 03 608 (the content of this publication is also intended to be part of the present description). The pulse frequency is used to used to read the reference voltage. This reading is controlled by the output signal of a frequency divider 35.

Das Signal vom Luftmassenmesser wird über einen Differentialverstärker 31 und ein Tiefpaßfilter 32 weitergeleitet, um ein Ausgangssignal Ua zu erzeugen, das sowohl zum Schalter S1 als auch zum ersten Eingang eines Komparators 41 gelangt. Das Signalverhältnis v am Ausgang des Komparators ist abhängig von der Luftmasse, es gilt v=v(m). Mit diesem Ausgangssignal wird ein Schalter 52 angesteuert, der die Zählimpulse C an den Luftmassenmesser liefert.The signal from the air mass meter is passed on via a differential amplifier 31 and a low-pass filter 32 to generate an output signal Ua, which reaches both the switch S1 and the first input of a comparator 41. The signal ratio v at the output of the comparator depends on the air mass, v=v(m). This output signal is used to control a switch 52, which supplies the counting pulses C to the air mass meter.

Der zweite Eingang des Komparators 41 wird durch einen Integrator 42 und eine Schwellwertschaltung 43 beeinflußt. Die entsprechenden Ausgänge B1, B2 der Schaltungen sind in Figur 4 dargestellt. Die oberen und unteren Schwellwerte der Schaltung 3 werden festgelegt durch die Referenzspannung Uref, die von der Auswerte- oder von der Regelschaltung 20 geliefert wird.The second input of the comparator 41 is influenced by an integrator 42 and a threshold circuit 43. The corresponding outputs B1, B2 of the circuits are shown in Figure 4. The upper and lower threshold values of the circuit 3 are determined by the reference voltage Uref, which is supplied by the evaluation or control circuit 20.

Wenn die obere Grenze festgelegt wird als Produkt von x1 mit der Referenzspannung und die untere Grenze als Produkt von x0 mit der Referenzspannung ergibt sich ein Verhältnis zwischen den verschiedenen Signalen wie es in Figur 4 dargestellt ist. Es gilt dann: If the upper limit is defined as the product of x1 with the reference voltage and the lower limit as the product of x0 with the reference voltage, the relationship between the different signals is as shown in Figure 4. The following then applies:

daraus kann erhalten werden, daß gilt:From this it can be obtained that:

Ua = [x0 + v * (x1 - x0)] * UrefUa = [x0 + v * (x1 - x0)] * Uref

Damit ist Ua direkt proportional zur Referenzspannung Uref der Regelschaltung 20. Der Bereich der möglichen Ausgangsspannungen kann dann wie gewünscht mit Hilfe der beiden Schwellwerte festgelegt werden, beispielsweise durch Wahl von:Thus, Ua is directly proportional to the reference voltage Uref of the control circuit 20. The range of possible output voltages can can then be set as desired using the two threshold values, for example by selecting:

x0 * Uref = 0,2 Vx0 * Uref = 0.2 V

x1 * Uref = 4,5 Vx1 * Uref = 4.5 V

Unter der Voraussetzung, daß v immer zwischen 0 und 1 liegt, kann die Spannung Ua also nur innerhalb eines Bereiches von 0,2 bis 4,5 V liegen.Assuming that v is always between 0 and 1, the voltage Ua can only be within a range of 0.2 to 4.5 V.

Obwohl die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in Verbindung mit einem Heißfilmluftmassenmesser beschrieben wird, kann die Schaltung auch in Verbindung mit den verschiedensten Typen von Sensoren eingesetzt werden.Although the circuit arrangement according to the invention is described in connection with a hot-film air mass meter, the circuit can also be used in connection with a wide variety of types of sensors.

Claims

1. Voltage supply circuit for a sensor (10) with a sensor output receiving circuit (20) with a reference voltage source (21), characterized in that a switch (S1) is connected between the output (Ua) of the sensor (10) and the receiving circuit (20) and that a collecting circuit (15) is connected to a point between the switch (S1) and the receiving circuit (20) and that the collecting circuit (15) is arranged such that it receives a reference voltage (Uref) from the reference voltage source (21) of the receiving circuit (20) when the switch (S1) is open.

2. Circuit according to claim 1, wherein the collecting circuit (15) is a collecting and holding circuit which is regulated to the same frequency (f0) as the switch (S1) and which has a reference voltage output (16).

3. Circuit according to claim 1 or 2, wherein the receiving circuit comprises an analog-digital converter (22) with an input (ADO) which is connected to the reference voltage source (22) via a resistor (Rp).

4. Circuit according to one of the preceding claims, in which the output (Ua) of the sensor is connected to a first input of a comparator (41), the second input of which receives a signal which fluctuates between two values which are determined by the reference voltage (Uref).

5. Circuit according to claim 4, wherein the second input of the comparator (41) is connected to the output of an integrating circuit (42) which is further connected to a threshold circuit (43), the threshold circuit being connected to the output of the hold circuit (15) and determining the two values.

6. Circuit according to claim 4 or 5, in which the sensor (10) is connected to a pulsed supply and the output of the comparator (41) has a pulse-pause ratio (v) and controls a second switch (S2) which supplies the reference voltage (Uref) to the sensor in a pulsed manner.

7. Circuit according to one of claims 4 to 6, in which the output of the comparator (41) is connected to a frequency divider (35), the output of which controls the first switch (S1) and the collecting circuit (15).

8. Circuit according to one of the preceding claims, wherein the sensor is a hot film air mass meter (30).