CN103365204A

CN103365204A - 传感器接口收发器

Info

Publication number: CN103365204A
Application number: CN2013100992106A
Authority: CN
Inventors: D.哈默施密特
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2033-03-26
Also published as: US20140379202A1; CN103365204B; US8849520B2; DE102013103104A1; US9469306B2; US20130253774A1

Abstract

本发明涉及传感器接口收发器。本公开的一些实施例涉及一种传感器接口模块，该传感器接口模块基于一个或多个传感器与控制器（例如ECU）之间的交换数据信号的一个或多个属性选择性地改变RLC网络的电阻。所公开的传感器接口模块具有闭合控制回路，该闭合控制回路接收来自一个或多个传感器的调制传感器电流信号并且调控提供给所述一个或多个传感器的调制输出电压。协议处理器检测交换的电压和电流信号的一个或多个属性。协议处理器将检测的属性提供给阻抗控制器，该阻抗控制器选择性地改变位于传感器接口模块与所述一个或多个传感器之间的RLC网络内的阻抗元件的值，以便以改进传感器接口模块的性能的方式调节所述一个或多个属性。

Description

传感器接口收发器

背景技术

现代交通工具包括大量的传感器，诸如气囊传感器、轮胎压力传感器、引擎传感器、安全带传感器和许多其他的传感器。例如，气囊传感器将关于交通工具的操作的数据（例如轮速、减速度等等）提供给气囊控制单元（ACU）。基于接收自气囊传感器的数据，ACU可以确定应当何时展开交通工具内的气囊。

随着交通工具传感器的数量增加，集成对于汽车制造商而言正变成一个严重的挑战。例如，将ACU连接到其相应的气囊传感器的导线可能为数米长。这些导线是汽车系统中的显著的成本因素并且对交通工具的总体重量产生贡献。由此，一些常规的布线接口（诸如例如PSI5和DSI）将导线的数量限制为双线。遗憾的是，在缺乏反制措施的情况下，这些导线的电感和电容可能在由这些导线的电感和电容设定的谐振频率处引起噪声。

在一些常规的实现方式中，可以将RLC滤波器（其包括电阻器以及可选的与电阻器并联的旁路电感器）设置在ECU（例如诸如引擎控制单元之类的电子控制单元）与其相应传感器之间。该RLC滤波器可以被设计成衰减谐振频率处的噪声，从而帮助改进交通工具感测系统的性能。

附图说明

图1a为交通工具感测系统的框图。

图1b为可以传输至交通工具感测系统的传感器的调制输出电压信号的波形图。

图1c为可以从交通工具感测系统的传感器传输的调制传感器电流信号的波形图。

图2为依照一些实施例的传感器接口模块的框图。

图3为被配置成基于调制波形模式的压摆率（slew rate）改变虚拟电阻的传感器接口模块的框图。

图4a为示出与参考电压值相比压摆率增强如何改变接口模块的输出电压的曲线图。

图4b为图解说明图4a中所示压摆率增强机制的状态和产生的反应的表格。

图5a-5c为示出压摆率增强如何提高调制输出电压信号的质量的信号图。

图6为被配置成基于调制传感器电流信号的带外能量改变虚拟电阻的传感器接口模块的框图。

图7a-7b为示出在电磁注射到连接的布线网络中期间基于调制传感器电流信号的带外能量改变电阻如何降低传输器的功耗的信号图。

图8a-8b为示出基于调制传感器电流信号的带外能量改变电阻如何降低振荡的信号图。

图9为被配置成基于压摆率和带外能量改变虚拟电阻的传感器接口模块的框图。

图10为具有物理电阻性元件的传感器接口模块的框图的框图。

图11为改进ECU架构中的传感器接口模块的性能的示例性方法的流程图。

具体实施方式

现在参照附图描述要求保护的主题，其中相似的附图标记始终用来表示相似的元件。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多特定的细节以便提供对于要求保护的主题的透彻理解。然而，可以显然的是，可以在没有这些特定细节的情况下实施要求保护的主题。

为了更好地领会本公开的一些方面，图1a示出了包括传感器接口模块102的交通工具感测系统100。传感器接口模块102具有耦合到控制单元106（例如ECU）的控制单元接口104以及耦合到导线配对110、112的传感器接口108，所述导线配对连接到一定数量的传感器114（例如114a,…114n）。为了限制噪声并且衰减线谐振，将RLC网络116耦合到传感器接口108。

为了将信息传输到传感器114，传感器接口模块102包括调制单元118，该调制单元调制供应电压（例如DC供应电压的变化）以便将信息传输至传感器114中的至少一个。图1b示出了调制单元118如何可以通过在高供应电压（V_HIGH）与低供应电压（V_LOW）之间改变控制电压而将调制输出电压信号124传输至传感器的一个实例。在图1b的实例中，上升沿电压转变与逻辑“0”相应并且下降沿电压转变与逻辑“1”相应，但是也可以使用其他的编码方案。当数据未被传输时，调制单元118经常将未调制的（例如DC）供应电压提供给传感器114。

为了接收来自传感器114的信息，传感器接口包括解调单元120，该解调单元对调制传感器电流信号解调以便接收来自传感器114中的至少一个的信息。可以将物理接口层122置于调制单元118和解调单元120与导线110和112之间以便允许由并联连接到调制单元118的解调单元120进行电流测量。

图1c示出了解调单元（例如图1中的解调单元120）如何可以评估调制传感器电流信号126以便解调传感器传输的信息的一个实例。在图1c的实例中，可以将数据比特编码为调制传感器电流信号126上的符号，其中每个符号由三个码片组成并且编码四个数据比特。解调单元120可以对调制传感器电流信号126进行数字采样以便辨别在给定符号时段内传输了哪个符号，从而解码由传感器传输的数字比特流。

本公开通过选择性地改变RLC网络的电阻改进了在一个或多个传感器与控制单元（例如ECU）之间交换数据信号的传感器接口模块的性能。在一些实施例中，所公开的传感器接口模块包括闭合控制回路，该闭合控制回路被配置成接收来自一个或多个传感器的调制传感器电流信号并且调控提供给所述一个或多个传感器的调制输出电压。协议处理器被配置成检测交换的电压和电流信号的一个或多个属性。协议处理器将所述一个或多个检测的属性提供给阻抗控制器，该阻抗控制器被配置成选择性地改变位于传感器接口模块与所述一个或多个传感器之间的RLC网络（例如包括总线导线和隔直电容器）内的阻抗元件（例如，包括真实电阻器或者被配置成实现使得输出电压与在存在电阻器的情况下类似地表现的行为的控制回路）的值，以便以改进传感器接口模块的性能的方式调节所述一个或多个属性。

图2图解说明了具有传感器接口模块202的ECU架构200（例如ACU）的一些实施例的框图，所述传感器接口模块被配置成在一个或多个传感器与控制单元206（例如ECU）之间交换数据信号。

传感器接口模块202包括与控制单元206和传感器接口208对接的控制单元接口204，所述传感器接口208与耦合到一个或多个传感器的导线配对210、212对接。传感器接口模块202进一步包括被配置成接收来自控制单元206的第一控制信号S_CTRL1并且基于此产生调制参考信号的参考电压源214。参考电压源214耦合到闭合控制回路216，该闭合控制回路产生提供给输出驱动级218的控制终端的数字信号D_PID。数字信号D_PID驱动输出驱动级218以便调控输出节点220处的输出电压。

位于传感器接口208与所述一个或多个传感器之间的RLC网络222被配置成阻尼传感器侧以及ECU侧的线电感与电容器之间的谐振。将领会的是，所公开的RLC网络222不必包含电阻器、电容器和电感器，而是相反地，在各个实施例中，可以包括可变阻抗元件224、电容性元件和/或电感性元件（例如与阻抗元件并联的模仿电感器）中的一个或多个。在一些实施例中，可变阻抗元件224包括物理电阻器，而在其他实施例中，可变阻抗元件224包括虚拟电阻器（在下文中描述）。

在操作期间，传感器接口模块202被配置成与一个或多个传感器交换数据信号。特别地，闭合控制回路216可以改变输出节点220处的输出电压以便跟踪第一控制信号S_CTRL1，从而将来自控制单元206的信息作为调制输出电压传输至传感器。闭合控制回路216也可以216通过路径226接收调制传感器电流信号，从而接收来自传感器的作为调制电流的信息。将领会的是，传感器接口模块202可以操作于半双工模式下，使得接收和传输在不同的时间进行。

与闭合控制回路216和参考电压源214通信的协议处理器228被配置成检测交换的数据信号的一个或多个属性（例如压摆率、与带外能量成比例的量等等）。协议处理器228将检测的属性提供给阻抗控制器230。如果阻抗控制器230确定阻抗元件224的值的变化将以将改进接口模块202的性能的方式改变所述一个或多个属性，那么它基于所述一个或多个检测的属性调节阻抗元件224的值。换言之，阻抗控制器230作为反馈回路的一部分而操作，该反馈回路基于交换的数据信号的一个或多个属性以调节所述一个或多个属性以便改进传感器接口模块202的性能的方式动态地改变阻抗元件224的阻抗。

例如，在一些实施例中，协议处理器228将交换的数据信号的一个或多个属性提供给包括比较器232的阻抗控制器230。比较器232被配置成确定所述一个或多个检测的属性是否违反了指示不希望的性能水平的性能指示器。如果属性指示不希望的性能水平，那么阻抗控制器230被配置成产生第二控制信号S_CTRL2，该第二控制信号以调节所述一个或多个属性以便改进传感器接口模块202的性能的方式选择性地改变阻抗元件224的值。

将领会的是，尽管图2图解说明了某些元件包含在其他元件内，但是ECU架构200中的这样的元件定位是非限制性的。例如，尽管协议处理器228被示为处于控制单元206内，但是它可替换地可以包含在接口模块202内或者构成与控制单元206和接口模块202分离的部件。

图3图解说明了具有传感器接口模块302的ECU架构300的更详细实施例的框图，所述传感器接口模块被配置成基于调制波模式的压摆率改变虚拟电阻。

传感器接口模块302包括具有第一反馈路径312的闭合控制回路304，所述第一反馈路径帮助将输出节点324处的电压调整到参考电压V_ref。传感器接口模块302进一步包括促进虚拟电阻功能（示为元件R_E）的第二反馈路径314，该虚拟电阻功能模仿电压源的内部阻抗。该阻抗可以被设计成像电流路径中的物理电阻器将出现的那样衰减线谐振并且避免由于传感器供应电流I_sen而引起的DC电压降。

特别地，第一反馈路径312包括比较元件306（例如比较器、模数转换器），该比较元件具有耦合到求和元件320的第一输入和耦合到输出节点324的第二输入。比较元件306的输出耦合到PID控制器308。PID控制器308的输出依次耦合到具有第一和第二数字控制电流源的输出驱动级310。

求和元件320被配置成输出由波模式生成器326控制的调节的参考电压。波模式生成器326将与要发送到一个或多个传感器的信号相应的调制波模式提供给基于调制波模式改变参考电压V_ref的参考电压源322。基于调节的参考电压，比较元件306调节PID控制器308输出的数字信号D_PID，直到输出节点324处的电压匹配调节的参考信号。因此，波模式生成器326可以通过在低供应电压与高供应电压之间改变参考电压而将调制输出电压传输至传感器。

第二反馈路径314包括如图所示操作耦合的高通滤波器316、乘法器318和求和元件320。数字输出信号D_PID从PID控制器308提供给高通滤波器316。高通滤波器316被配置成衰减低于用于数据传输的感兴趣频率范围的频率（例如，如果要在100KHz与2MHz之间的频带内传输数据，那么高通滤波器316仅仅通过10kHz或者更大的频率）。为了得到将由实际电阻器造成的电压降，乘法器318将高通滤波器316的输出（其与输出节点324处的电流成正比）与虚拟电阻值R_Evi（其限定模仿电阻器的电阻）相乘以产生相乘信号（R_Evi∙D_PID）。求和元件320从参考电压源322提供的参考电压中减去该相乘信号。作为虚拟电阻的结果，输出节点324处的电压随着负载的电流消耗而成比例地减小，就像在将真实电阻插入到电流路径中的情况下将出现的那样。

虚拟电阻器R_E和电容器C₁形成具有时间常数的RLC网络，该时间常数限制输出节点324处的调制输出电压的变化速度（即RLC网络将对电压边沿滤波，限制输出电压的压摆率）。通过限制输出节点324处的调制输出电压的变化速度，也限制了交换的数据信号的可实现的数据速率。

为了防止限制调制电压的变化速度，缩放元件330被配置成接收来自波模式生成器326的、用来将数据传输至一个或多个传感器的调制波模式的一阶时间导数（例如压摆率）。由于传感器接口模块302基于调制波模式产生调制输出电压，因而缩放元件330可以分析调制波模式的压摆率并且以跟随调制波模式的方式缩放虚拟电阻器R_E。通过缩放虚拟电阻器R_E，RC时间常数被改变为与通过保持虚拟电阻器R_E恒定可以实现的相比提供更高的压摆率。例如，如果调制波模式的压摆率高于可实现的时间常数，那么缩放元件330通过将虚拟电阻值R_Evi乘以小于1的缩放因子而降低虚拟电阻器R_E的电阻。

图4a为示出改变虚拟电阻器R_E的电阻（即压摆率增强）如何与参考电压值相比改变接口模块的调制输出电压的曲线图400。如曲线图400中所示，波模式生成器326设定的参考电压由线402表示，并且接口模块302的调制输出电压由线404表示。

如果调制输出电压404的压摆率低于或者高于参考电压402的压摆率，那么缩放元件330采取行动来改变虚拟电阻器R_E的值。例如，在第一时间段406期间，参考电压402恒定并且缩放元件330不采取行动。在第二时间段408期间，参考电压402开始增加，使得闭合控制回路产生跟随参考电压402的调制输出电压404。然而，在调制输出电压404与参考电压402之间存在延迟，这使得调制输出电压404保持低于参考电压402（即使得反馈信号为负；Vref > Vout）。由于参考电压402的压摆率高于调制输出电压404的压摆率，因而缩放元件330降低虚拟电阻器R_E的值。降低虚拟电阻器R_E的值使得调制输出电压404的压摆率增加，从而调制输出电压404可以更快速地跟随参考电压402。

由于在调制输出电压404与参考电压402之间存在时间延迟，因而围绕参考电压402可能出现过冲和振荡。这样的振荡变得更严重，因为线电感与ECU和传感器侧上的隔直电容器一起造成的谐振的阻尼随着虚拟电阻器的降低而降低，这是不希望的副效应并且可能导致振荡。如果这样的振荡出现，那么调制输出电压404将超过参考电压402，使得反馈信号变为正；Vref < Vout。例如，在第三时间段410期间，调制输出电压404超过参考电压402。

为了避免这样的过冲，缩放元件330可以在以下情况下增加虚拟电阻器R_E的值：来自比较元件306的反馈未将其指向与压摆信号相同的方向。例如，如果压摆为正并且调制输出电压404高于参考电压402，那么缩放元件330增加虚拟电阻器R_E的值。然而，如果压摆为正并且调制输出电压404低于参考电压402，那么缩放元件330减小虚拟电阻器R_E的值。相同的机制在参考电压的下降沿期间适用，其中取决于反馈具有相反的反应。在图4b所示的表格412中概括了该机制的状态和产生的反应。

图5a图解说明了使用具有8欧姆的不可变电阻值的阻抗元件产生的信号图500。如曲线图508中所示，虚拟电阻值R_Evi与具有等于1的值的恒定缩放因子相乘。曲线图502示出了具有相对于参考电压504的300mV的低过冲的传感器供应电压506（即传感器处接收的调制输出电压）的平滑稳定。关联的眼图510具有宽的开口，其指示解调是可能的，具有高的安全裕度。然而，供应电压506的稳定是缓慢的（例如近似3微秒）并且信号显著延迟到达传感器，防止了数据的高速传输。

图5b图解说明了使用具有2欧姆的不可变电阻值的阻抗元件产生的信号图512。如曲线图520中所示，虚拟电阻值R_Evi与具有等于1的值的恒定缩放因子相乘。曲线图514示出了传感器供应电压518的快速稳定。然而，传感器供应电压518具有相对于参考电压516的1V的大过冲。此外，关联的眼图522具有由于不充分的阻尼线谐振造成的振荡而显著缩小的眼开口。

图5c图解说明了使用具有自适应压摆率增强的阻抗元件而产生的信号图524。如曲线图532中所示，缩放虚拟电阻值R_Evi的缩放因子在0与1之间改变以便提供压摆率增强。特别地，压摆率增强在电压调制边沿期间（例如从近似5.8至5.95mS）被激活以便调节阻抗元件的值，并且在电压调制阶段的恒定时段期间（例如从近似5.95至6.2mS）失活以便调节阻抗元件的值。

信号图526示出了传感器供应电压530的平滑稳定，其中稳定时间几乎与针对2欧姆的情况（曲线图514）一样快。快的稳定时间归因于压摆率增强造成虚拟电阻降低以达到2欧姆。传感器供应电压530相对于参考电压528也具有300mV的低过冲。低过冲归因于压摆率增强造成虚拟电阻增加以达到8欧姆。因此，所公开的压摆率增强将具有低欧姆输出的快速稳定的优点与线谐振的良好阻尼的优点结合。

图6图解说明了具有传感器接口模块602的ECU架构600的框图，所述传感器接口模块被配置成基于接收自一个或多个传感器的调制传感器电流信号的带外能量改变虚拟电阻。

传感器接口模块602包括具有PID控制器606的闭合控制回路604，所述PID控制器被配置成输出与接口模块602的输出电流成比例的数字数据信号D_PID。数字数据信号D_PID包括接收的电流，具有接收的电流调制传感器信号连同可能由像总线上的反射或者EMI（电磁注射）那样的外部失真造成的PID控制器的其他反应。

数字数据信号D_PID从PID控制器606输出到接收滤波器608。接收滤波器608被配置成将接收的电流的带外成分与带内成分分离，所述带内成分包括从一个或多个传感器传输的接收的电流调制传感器信号。在一些实施例中，接收滤波器608可以包括被配置成从接收的电流信号中移除带外成分（即移除不用于数据传输的频带）的低通滤波器。带内成分被提供给接收器610，该接收器被配置成解调接收的电流调制信号以便恢复从所述一个或多个传感器传输的数据。

将代表不属于电流调制传感器信号的信号成分的带外信号提供给整流器612，该整流器被配置成计算与带外成分的能量成比例（例如线性或非线性比例）的量E_OOB（例如通过使用平方函数对带外信号整流并且然后对整流的信号平均，通过移除带外信号的符号以得到与所述能量成比例的量，等等）。将量E_OOB提供给缩放元件614，该缩放元件评估量并且基于此选择性地调节虚拟电阻器R_E的值。在一些实施例中，缩放元件614将该量与预定阈值进行比较。如果该量（例如带外能量）超过预定阈值，那么可以增加虚拟电阻器R_E的值以便限制可以输送至接口模块的电流以抵消EMI并且确保控制器在带外能量上不反应。

例如，在EMI期间，注射到输出中的电流可以增加到远高于传感器的正常操作电流的值。由于低侧电流源616b两端的电压降为用于传感器供应器的输出电压（典型地介于4V与15V之间），其远高于高侧电流源616a两端的电压降（典型地介于1V与3V之间），因而接口模块的功耗由于在正常操作期间几乎可忽略的低侧电流源616b上的功耗的原因而增加，低侧电流源上的功耗变成高侧电流源上的功耗的一定倍数，该倍数介于2与15之间。器件的EMI期间的温度增加与这两个因素成比例。

为了避免低侧电流源616b的尺寸增加以便防止过热，虚拟电阻器R_E的值的变化限制了电流消耗。虚拟电阻器的值的变化产生来自高侧和低侧电流源的电流的成比例减小，并且因而将解调效应限制为在接收滤波器608之后仍然允许识别电流调制传感器信号的可接受水平。

图7a-7b为示出在电磁注射到连接的布线网络中期间基于调制传感器电流信号的带外能量改变输出电阻如何降低传输器的功耗的信号图。

图7a示出了与ECU系统相应的信号图700，该ECU系统不具有所公开的用于EMC注射的自适应输出电阻（即EMC注射机制）。如曲线图704中所示，虚拟电阻值R_Evi与具有等于1的值的恒定缩放因子相乘。曲线图702示出了从接口输出的范围从-100mA至150mA的电流水平。

图7b示出了与ECU系统相应的信号图706，该ECU系统具有所公开的EMC注射机制。如曲线图710中所示，虚拟电阻值R_Evi随着缩放因子在2.5与3.5之间改变而变化以便根据带外能量增加虚拟电阻。参照曲线图708，得到的低侧电流（由负电流值示出）降低至-50mA至100mA（即相对于曲线图702降低2倍）。因此，自适应输出电阻由于电流的下降（尤其是负电流）而显著地降低了功耗。

通过响应于带外能量改变虚拟电阻器R_E的值，也可以以更快的速率减小由于传输线的LC谐振而引起的振荡。图8a-8b为示出这样的信号图，其示出基于调制传感器电流信号的带外能量改变电阻如何降低数据传输期间由传感器供应电流调制的边沿激励传感器总线的LC谐振而造成的振荡。

图8a示出了与ECU系统相应的信号图800，该ECU系统没有所公开的EMC注射机制。如曲线图802中所示，虚拟电阻值R_Evi与具有等于1的值的恒定缩放因子相乘。曲线图804将从传感器输出的电流调制传感器信号示为线806，并且将由ECU接收的电流信号示为线808。在不改变虚拟电阻值以衰减振荡的情况下，由ECU接收的电流信号（线808）具有显著的过冲，因为线808在线806上方和下方行进。

图8b示出了与具有所公开的EMC注射机制的ECU系统相应的信号图810。曲线图812图解说明了缩放虚拟电阻值R_Evi的缩放因子，而曲线图814将从传感器输出的电流调制传感器信号示为线816并且将由ECU接收的电流示为线818。

如曲线图812中所示，在从传感器输出的电流调制传感器信号（线816）中的边沿出现之后，缩放因子增加到在1.25与2之间改变的值。当用于传感器的新电流稳定时，该虚拟缩放因子减小到更低的值。通过在其中ECU接收的电流信号（线818）超过带外能量的某个水平的点处增加用于R_Evi的缩放因子，虚拟电阻自动地增加并且阻止了过冲。这避免了由控制回路输送的电流边沿的陡度的降低。

图9图解说明了具有接口模块902的ECU架构900的一些可替换实施例的框图，所述接口模块被配置成实现压摆率增强和带外EMC注射。

接口模块902包括接收滤波器908，该接收滤波器被配置成接收来自PID控制器904的数字输出信号D_PID。接收滤波器908对数字输出信号D_PID滤波以便将带外成分与和接收自所述一个或多个传感器的电流调制传感器信号相应的带内成分分离。在一些实施例中，接收滤波器908将带内成分和带外成分提供给接收器910，该接收器进一步将带外成分提供给协议处理器912。在其他实施例中，接收滤波器908将带内成分提供给接收器910并且将带外成分直接提供给协议处理器912。

协议处理器912被配置成通过控制参考电压源916的参考电压来控制接口模块902的输出电压。协议处理器912进一步被配置成计算与接收的电流信号的带外能量成比例的量以及输出电压信号的压摆率。然后，将该压摆率和/或量提供给缩放元件914，该缩放元件产生用于虚拟电阻值R_Evi的缩放因子，该缩放因子用来缩放虚拟电阻器R_E的效应。虚拟电阻值包括可以响应于所述压摆率和/或量而进行调节以便增加或减小虚拟电阻器R_E的值的数字值（例如16比特数字值）。例如，对于指示高带外信号能量的量而言，缩放元件914被配置成通过使用大于1的缩放因子来增加虚拟电阻器R_E的电阻，而对于高压摆率而言，缩放元件914被配置成通过使用小于1的缩放因子来减小虚拟电阻器R_E的电阻。

图10图解说明了具有接口模块1002的ECU架构1000的框图，该接口模块具有被配置成根据在ECU与传感器之间交换的数据信号的一个或多个参数而改变的物理可缩放电阻性元件1006。

接口模块1002包括可缩放电阻性元件1006。可缩放电阻性元件1006包括具有设定最大值的第一电阻器1008的第一信号路径。第一信号路径与具有第二电阻器1010的第二信号路径并联地配置。缩放元件1004被配置成产生激活开关元件1012（例如MOS开关）的控制信号，该开关元件被配置成选择性地并联放置第一和第二电阻器1008和1010。当开关元件1012关断时，可缩放电阻性元件1006的电阻等于电阻器1008的电阻。当开关元件1012接通，从而并联放置第一和第二电阻器时，可缩放电阻性元件1006的电阻低于第一和第二电阻器1008和1010的电阻。

例如，为了在2欧姆设置与8欧姆设置之间变化，第一电阻器将包括8欧姆电阻器并且第二电阻器将包括2.67欧姆电阻器。通过接通或关断第二电阻器，电阻性元件的电阻将在8欧姆与2欧姆之间变化。为了实现2欧姆与8欧姆之间的值（例如5欧姆），系统可以执行时间复用（例如以50%的占空比激活并联路径）。

图11为改进ECU架构中的传感器接口模块的性能的示例性方法1100的流程图。

将领会的是，尽管方法1100在下文中被图解说明和描述为一系列动作或事件，但是所图解说明的这样的动作或事件的排序不要在限制意义上进行解释。例如，除了本文中图解说明和/或描述的以外，一些动作可以以不同的顺序出现和/或与其他动作或事件并发地出现。此外，不是所有图解说明的动作都可能需要来实现本文中的本公开的一个或多个方面或实施例。再者，本文描绘的动作中的一个或多个可以在一个或多个单独的动作和/或阶段中实现。

此外，所公开的方法可以使用产生软件、固件、硬件或者其任意组合的标准编程和/或工程技术而实现为设备或者制品以便控制计算机实现所公开的主题（例如图2、图3等中示出的电路为可以用来实现所公开的方法的电路的非限制性实例）。当在本文中使用时，措词“制品”意在涵盖可从任何计算机可读器件、载体或介质访问的计算机程序。当然，本领域技术人员将认识到，可以对此做出许多修改。

在1102处，该方法在传感器接口模块与一个或多个传感器之间提供阻抗元件。在各个实施例中，阻抗元件可以包括物理电阻器或虚拟电阻器以及限定模仿的阻抗的依赖于频率的行为的滤波器。

在1104处，该方法在传感器接口模块与所述一个或多个传感器之间交换数据信号。在一些实施例中，数据信号可以包括从传感器接口模块提供给一个或多个传感器的调制输出电压或者由传感器接口模块接收自所述一个或多个传感器的调制传感器电流信号。

在1106处，该方法确定交换的数据信号的一个或多个属性。在一些实施例中，所述一个或多个属性可以包括调制输出电压的压摆率或者与接收自一个或多个传感器的调制传感器电流信号的带外能量成比例的量。

在1108处，基于一个或确定的属性选择性地调节阻抗元件的值。在一些实施例中，在检测的一个或多个属性违反性能指示器的情况下调节阻抗元件的值。例如，在其中基于调制参考电压产生调制输出电压的一个实施例中，在调制电压信号的压摆率低于参考电压的压摆率的情况下调节阻抗元件的值。在另一个实施例中，在与带外能量成比例的量高于预定值的情况下调节阻抗元件的值。

尽管关于一种或多种实现方式示出和描述了本公开，但是本领域技术人员基于本说明书和附图的阅读和理解将想到等效的变动和修改。

此外，将领会到，诸如“第一”和“第二”之类的标识符并不暗示相对于其他元件的任何类型的排序或放置；而是“第一”和“第二”以及其他类似的标识符仅仅是一般的标识符。此外，将领会到，术语“耦合”包括直接和间接的耦合。本公开包括所有这样的修改和变动并且仅由以下权利要求书的范围限制。尤其在上面描述的部件（例如元件和/或资源）执行的各个功能方面，除非另外指明，用来描述这样的部件的术语意在与执行所描述的部件的指定功能的任何部件相应（例如在功能上等效），即使在结构上不等效于所公开的执行本公开的本文中图解说明的示例性实现方式中的功能的结构。此外，尽管本公开的特定特征可能关于若干实现方式中的仅仅一个而被公开，但是如可能对于任何给定或特定应用而言是所希望的和有利的，这样的特征可以与其他实现方式中的一个或多个其他特征结合。此外，当在本申请和所附权利要求书中使用时，冠词“一”要解释为表示“一个或多个”。

此外，在措词“包含”、“具有”、“拥有”、“带有”或者其变体用于具体实施方式或权利要求书中的程度上，这样的措词意在以与措词“包括”类似的方式是包含性的。

Claims

1.一种控制单元，包括：

传感器接口模块，其被配置成将调制输出电压输出到一个或多个传感器并且从所述一个或多个传感器接收调制传感器电流信号；

RLC网络，其包括位于传感器接口模块与所述一个或多个传感器之间的阻抗元件；

协议处理器，其被配置成检测调制输出电压或者调制传感器电流信号的一个或多个属性；以及

阻抗控制器，其被配置成基于所述一个或多个属性选择性地调节阻抗元件的值以便改进控制单元的性能。

2.权利要求1的控制单元，其中阻抗控制器包括：

比较元件，其被配置成在所述一个或多个属性中的一个违反性能指示器的情况下产生控制信号，其中该控制信号以调节所述一个属性使得该一个属性不违反性能指示器的方式选择性地改变阻抗元件的值。

3.权利要求1的控制单元，其中传感器接口模块包括

参考电压源，其被配置成输出调制参考信号；

比较器，其具有连接到参考电压源的第一比较器输入、第二比较器输入以及比较器输出；

PID控制器，其包括PID输入和PID输出，其中PID输入耦合到比较器输出并且PID输出耦合到输出驱动级的控制终端，该输出驱动级被配置成在输出驱动级的输出节点处提供调制输出电压；以及

第一反馈路径，其将输出驱动级的输出节点耦合到第二比较器输入；

其中比较器被配置成操作PID控制器以便调节输出驱动级的输出，直到调制输出电压跟随调制参考信号。

4.权利要求3的控制单元，其中协议处理器包括：

波模式生成器，其被配置成产生控制调制参考信号的调制波模式，并且将包括调制波模式的压摆率的属性提供给阻抗控制器。

5.权利要求4的控制单元，其中阻抗控制器在调制输出电压的压摆率低于或者高于调制波模式的压摆率的情况下调节阻抗元件的值，从而改变RLC网络的时间常数以便改变调制输出电压的压摆率。

6.权利要求4的控制单元，其中阻抗控制器在将数据传输至所述一个或多个传感器的电压调制阶段期间被激活以便调节阻抗元件的值，并且在从所述一个或多个传感器接收数据的电流调制阶段期间失活以便调节阻抗元件的值。

7.权利要求3的控制单元，其中协议处理器包括：

接收滤波器，其耦合到PID输出并且被配置成将调制传感器电流信号分离成带内信号成分和带外信号成分；以及

整流器，其被配置成从接收滤波器接收带外信号成分并且确定与带外信号成分的能量成比例的量，该量作为属性而被提供给阻抗控制器。

8.权利要求7的控制单元，其中在所述量大于预定值的情况下增加阻抗元件的值。

9.权利要求7的控制单元，其中阻抗元件包括虚拟电阻器，包括：

求和元件，其具有耦合到参考电压源的第一求和输入、第二求和输入以及耦合到第二比较器输入的求和输出；

第二反馈路径，其将比较器输出耦合到第二求和输入；以及

乘法器，其设置在第二反馈路径上，其中该乘法器被配置成基于第一反馈路径上的信号与虚拟电阻值相乘而将相乘信号提供给第二求和输入。

10.权利要求1的控制单元，其中阻抗元件包括物理电阻性元件，包括：

第一信号路径，其具有第一电阻器；

第二信号路径，其与第一信号路径并联并且具有第二电阻器；

开关元件，其被配置成将第一电阻器和第二电阻器选择性地并联放置。

11.一种控制单元，包括：

参考电压源，其被配置成提供调制参考信号；

闭合控制回路，其被配置成驱动输出驱动级以便将跟踪调制参考信号的调制输出电压提供给输出节点并且接收来自一个或多个传感器的调制传感器电流信号；

RLC网络，其包括位于输出驱动级与所述一个或多个传感器之间的虚拟电阻器；

协议处理器，其与闭合控制回路和参考电压源通信，其被配置成将调制参考信号的压摆率或者调制传感器电流信号的带外能量提供给协议处理器输出；以及

阻抗控制器，其耦合到协议处理器输出并且被配置成在所述压摆率或带外能量违反性能指示器的情况下动态地调节虚拟电阻器的值。

12.权利要求11的控制单元，其中协议处理器包括：

波模式生成器，其被配置成产生控制调制参考信号的调制波模式，并且将调制波模式的压摆率提供给阻抗控制器。

13.权利要求12的控制单元，其中阻抗控制器在调制输出电压的压摆率低于或者高于调制波模式的压摆率的情况下调节虚拟电阻器的值，从而改变RLC网络的时间常数以便改变调制输出电压的压摆率。

14.权利要求11的控制单元，其中闭合控制回路包括：

15.权利要求14的控制单元，其中协议处理器包括：

整流器，其被配置成从接收滤波器接收带外信号成分，确定与带外信号成分的能量成比例的量，并且将该量提供给阻抗控制器。

16.权利要求14的控制单元，其中虚拟电阻器包括：

第二反馈路径，其将比较器输出耦合到第二求和输入；以及

17.一种改进控制单元架构中的传感器接口模块的性能的方法，包括：

在传感器接口模块与一个或多个传感器之间提供阻抗元件；

在传感器接口模块与所述一个或多个传感器之间交换数据信号；

确定交换的数据信号的一个或多个属性；

基于所述一个或多个属性选择性地调节阻抗元件的值。

18.权利要求17的方法，其中一个或多个属性包括从传感器接口模块提供给所述一个或多个传感器的调制输出电压的压摆率或者与接收自所述一个或多个传感器的调制传感器电流信号的带外能量成比例的量。

19.权利要求18的方法，进一步包括：

基于调制参考电压产生调制输出电压；以及

在调制输出电压的压摆率低于调制参考电压的压摆率的情况下调节阻抗元件的值。

20.权利要求18的方法，其中在所述量高于预定值的情况下调节阻抗元件的值。