[发明专利]用于位于内燃机中的压电传感器的经改进的测量放大器电路

说明书

技术领域

本发明涉及用于位于内燃机中的压电传感器的经改进的测量放大器电路。本发明更特别地但非排他地适合于内燃机中压力测量的领域。

背景技术

图1示意性地表示位于内燃机的汽缸110内部的压电压力传感器100。发动机的汽缸110连接到发动机接地（masse）。传感器100测量发动机的燃烧室中的压力。所述压电压力传感器100递送待测量信号Sc（在图1中未表示）。该待测量信号Sc是差动的并且对应于与内燃机的燃烧室中存在的压力成比例的电荷。

根据现有技术，传感器100相关联于测量放大器电路200，其使得能够放大待测量信号Sc（参见图2）。所述电路200包括差动放大器210、共模（mode commun）电压生成模块220（以下标明为发生器模块220）以及减法模块230。

差动放大器210是在传感器100和减法模块230之间的中间模块，其实现阻抗适配和电荷到电压的转换。为此，所述差动放大器210包括分别连接到传感器100的第一端子101和第二端子102的两个输入端In1和In2，连接到发生器模块220的两个输入端Ip1和Ip2，以及连接到减法模块230的两个输出端Ou1和Ou2。发生器模块220连接到电压源VDD，并且递送直流（continu）共模电压信号Vcmc（其等于电压VDD除以二）到被连接至发生器模块220的输入端Ip1和Ip2。理论上，传感器100在连接到传感器100的差动放大器210的输入端In1上以电荷的形式递送第一信号Sc1，并且在连接到传感器100的差动放大器210的另一输入端In2上以电荷的形式递送第二信号Sc2。待测量信号Sc对应于在由传感器100递送的第一信号Sc1和由传感器100递送的第二信号Sc2之间的差。差动放大器210的第一输出端Ou1递送第一输出信号So1，其对应于与传感器100所递送的第一信号Sc1的电荷等同的电压，并且差动放大器210的第二输出端Ou2递送第二输出信号So2，该信号对应于与传感器100所递送的第二信号Sc2的电荷等同的电压。

减法模块230使得能够放大信号So（未表示），所述信号So对应于在第二输出信号So2和第一输出信号So1之间的电势差。此外，模块230抛弃所述输出信号So1和So2的共同部分。

然而，实际上，对应于寄生电荷的第一寄生信号Sp1和第二寄生信号Sp2分别来叠加至传感器100所递送的第一信号Sc1和第二信号Sc2。信号Sp1以以下形式呈现：

其中，C1是第一寄生电容元件120的电容，并且是在内燃机接地Vm和传感器的电气接地140 Ve之间的电势差相对于时间的导数。同样地，信号Sp2以以下形式呈现：

其中C2是第二寄生电容元件130的电容，并且是发动机接地Vm和电气接地140 Ve之间的电势差相对于时间的导数。所述寄生电容元件120、130通过在发动机汽缸110的内壁111与传感器100的端子101、102之间的缩减的间隔而产生（参见图1）。

电路200使得能够在其中所述寄生信号Sp1和Sp2相等的唯一情况中消去寄生信号Sp1和Sp2。然而，第一寄生电容元件120的电容C1很少等于第二寄生电容元件130的电容C2。在两个寄生信号Sp1和Sp2之间的差因此以与待测量信号Sc相同的方式被放大，这使所实现的测量有误差。

图3表示了曲线300，其对应于关于时间t在电路200的输出端处所获得的输出信号Ou3。信号Ou3表示信号Sc。该曲线300包括一些电压峰值310，其对应于发动机燃烧室的内部的压力峰值。所述曲线300还包括一些变动320，其对应于在两个寄生信号Sp1和Sp2之间的差，这些变动使测量误差大约十毫伏。

本发明的目的尤其在于解决该问题。

发明内容

为此，本发明涉及用于位于内燃机中的、递送待测量信号的压电传感器的测量放大器电路，所述电路包括：

·共模电压生成模块，

·差动放大器，其包括第一运算放大器，所述第一运算放大器具有连接到压电传感器的第一端子的第一输入端、连接到共模电压生成模块的输出端的第二输入端以及输出端，所述差动放大器包括第二运算放大器，所述第二运算放大器具有连接到压电传感器的第二端子的第一输入端、连接到共模电压生成模块的输出端的第二输入端以及输出端，

·减法模块，其包括连接到差动放大器的第一和第二运算放大器的输出端的运算放大器，