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ANALOG/MIXED SIGNAL
AUTO MICROPHONE
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- ELETTRONICA OGGI 441 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2014
a un valore stabilito correlato alla tensione
di ingresso richiesta al microfono, con un
anello stabile e un condensatore di uscita
economico di resistenza equivalente serie
(ESR) standard.
Un esempio applicativo
La figura 2 riporta un esempio di un rego-
latore microfonico in un ambiente applica-
tivo standard. Il dispositivo utilizzato è il
nuovo circuito integrato NCV47551 di
ON
Semiconductor
, dotato di una tensione di
uscita regolabile tra 3,3V e 20V attraverso
un partitore resistivo esterno. Lo specchio
di corrente alimentato dal contatto CSO
(Current Sense Output) del regolatore, che ha un rapporto
fisso (1:1 tipico) con la corrente di carico, può essere mon-
itorato come tensione (VCSO) attraverso un resistore fisso
collegato a massa e campionato utilizzando un convertitore
analogico-digitale (ADC). Il valore della resistenza, RCSO,
programma inoltre il livello di soglia limite di corrente. Moni-
torando la tensione sul piedino CSO, lo specchio di corrente
può essere utilizzato per distinguere tra circuito aperto, cor-
tocircuito a massa e le normali condizioni di funzionamento.
Poiché la corrente di carico del microfono è di solito piuttosto
bassa, il rapporto tra le correnti dello specchio deve essere
fissato a un livello tale da non causare problemi di rileva-
mento di circuiti aperti. In caso di circuito aperto, la corrente
del CSO ritornerà al valore minimo. Deve tuttavia mantenersi
sufficientemente alta da permettere alla capacità di ingresso
dell’ADC di ricaricarsi entro la costante di tempo del circuito
di “sample and hold”. Ciò nonostante, lo stesso ADC presenta
un carico al contatto CSO che, combinando quest’ultimo le
funzioni di monitoraggio della corrente e delle soglie limite
di corrente, può disturbare il valore limite della corrente se
la soglia di corrente di rilevamento è troppo bassa. Con un
rapporto di correnti nello specchio pari a 1:1, si evita quindi
la necessità di un buffer esterno.
Monitorando il valore VCSO, diverse condizioni di guasto
possono essere rivelate tramite un ADC. Se il piedino VOUT è
cortocircuitato a massa, l’impedenza di carico scende a zero,
o vicino a zero, facendo sì che la corrente di carico superi il
limite di corrente programmato esternamente e la tensione
in uscita si riduca in modo proporzionale. Ciò fa sì che la
tensione VCSO salga istantaneamente al suo limite superiore.
Viene fornita una protezione secondaria con una seconda
soglia predefinita di corrente, impostata a un valore fisso in-
terno, con una risposta ad anello chiuso più veloce del limite
di corrente programmato, garantendo una limitazione della
corrente di avvio.
C’è un ulteriore livello di protezione con una soglia termica
limite, rilevata da un sensore termico (TSD, Thermal Sensing
Device) situato accanto al semiconduttore del regolatore lin-
eare, per garantire che non venga superata la temperatura
massima di giunzione.
Se questa soglia viene superata, il regolatore si disabilita fino
a quando la situazione non cambia.
Qualora si presentasse una condizione di circuito aperto, la
corrente di carico cadrà a zero o a un valore prossimo allo
zero. Reciprocamente la VCSO cadrà vicino al potenziale di
massa con un ICSO garantito non superiore a ciò che è suffi-
ciente per caricare la maggior parte delle capacità di ingres-
so dell’ADC, nel rispetto dei requisiti del circuito di sample-
and-hold. Anche se non è possibile identificare direttamente
una condizione di cortocircuito verso la batteria utilizzando
il contatto di uscita VCSO, il dispositivo è protetto dai corto-
circuiti di VOUT verso la batteria, che sia o meno alimentato.
Se necessario, si possono aggiungere dei circuiti esterni per
rilevare un cortocircuito verso la batteria.
Un’altra tematica importante è la soppressione del rumore.
Un elevato guadagno in continua fornisce la reiezione del
ripple di alimentazione (PSRR) riducendo al minimo il ru-
more all’uscita del regolatore. Viene anche utilizzato un siste-
ma di bypass, con un percorso secondario a bassa impe-
denza e ad alta frequenza su cui viene deviata la corrente ad
alta frequenza, riducendo ulteriormente il rumore in uscita. A
questo scopo, si utilizza un condensatore ceramico esterno
di bypass (CNOISE).
Il circuito integrato NCV47551 è stato progettato per essere
impiegato all’interno di un veicolo. I contatti di abilitazione e
di ingresso sopportano disconnessioni sotto carico, secondo
quanto specificato nella normativa ISO 16750-2, con picchi
di tensione fino a 45V, ed eliminano la necessità di una prote-
zione esterna dalle inversioni di polarità. Inoltre, NCV47551 è
stato specificamente progettato per fornire una alimentazio-
ne a bassa rumorosità, garantendo la compatibilità dell’ADC
nel rilevare eventuali condizioni di guasto nei microfoni.
Q
Fig. 2 – Circuito applicativo del regolatore microfonico con il circuito integrato NCV47551 di ON
Semiconductor