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摘要：汽车电喇叭作为感性负载，工作时在线束上产生极大的瞬态传导干扰，如果敏感信号线与电喇叭共线产生互感，敏感信號会受到干扰，这时如果敏感源信号回路的滤波电路无法滤除该干扰就是会产生误动作甚至失效;所以本文主要研究敏感信号端的滤波电路频带宽度和干扰波形用傅里叶变换公式展开后的频谱图之间的关系，找出相互之间的幅频特性，然后采用最低成本最短周期的方法去解决干扰问题。
关键词：电喇叭干扰;油门踏板;幅频特性;频谱
中图分类号：U463.6 文献标识码：A
0引言
电喇叭作为整车上的强干扰电器，工作时极易干扰其他敏感信号。例如，某品牌车在厂内测试时测试人员反馈，该车出现按喇叭会偶尔导致发动机故障灯故障灯点亮、加速踏板踏板失效等故障现象。测试人员采用示波器对故障车加速踏板信号、发动机控制单元输出5.0V电源，喇叭正极电压进行采集，发现喇叭工作时电压从0.0V上升至13.5V后，其余2路信号出现剧烈波动。其中加速踏板信号电压波动幅度最大，并与喇叭电源线电压波动关联，可以判断该故障干扰源为电喇叭。
1干扰源分析
从采集到的喇叭电压波形看（图1），是一个周期T为1.93ms（下面按2.00ms计算）的连续模拟信号，并且有一个脉宽为50μs的脉冲跳变。整个周期内，其余时间段的波形近似直线信号。电路上的电容和电感，其阻抗随着电压的变化速率大小而变化口]，但脉;中波形在传播过程中不方便换算;而正/余弦曲波在传播中只有幅度和相位可能发生变化，其频率和波的形状仍是一样的。所以要用交变的正/余弦来表示上述脉冲信号会更加简单，方便计算电喇叭干扰脉冲的幅频特性。
根据傅里叶变换公式，把脉冲波信号展开为正/余弦信号波形（图2），变成一个常量αAmax和一系列余弦波（频率间隔为500Hz，幅值随着阶次提升下降不明显）。
当n=40时（第40次谐振波）出现振幅最小的余弦波，对应频率为20 kHz（500Hz×40），40阶次以后的余弦波幅值很小，这里可以忽略。所以这个脉冲在频域上集中在500Hz～20 kHz，阶次越高其幅值逐步下降。
2故障原因分析
实车观察发现，电喇叭线束和加速踏板线束有一段较长的共线线束，共线长度大于1.5m。当喇叭工作时，喇叭电源线上产生的瞬态电流经过电源回路，由于共线而造成喇叭电源线与加速踏板信号线之间互感系数较大。喇叭电源线上的瞬态电流变化在加速踏板线束上感应出瞬态变化的电动势，加速踏板信号线通过发动机控制单元（ECU）与整车12.0V电源系统相连。所以ECU采集的加速踏板信号叠加了线路上的干扰信号，干扰传递路径如图3所示。
分析整个干扰传递路径，波1为电喇叭在电源线上的干扰，干扰波形的周期t为2 ms。每个周期有一个脉冲，该脉冲为喇叭线圈接通瞬间，由于动铁芯在高速运动，静铁芯线圈产生反向电动势（相当于发电机），见图1中的脉冲1。干扰波形的峰值为-8.0～19.0V（参考地为蓄电池负极，示波器采样速率为1MS/s），波形上升时间50μs。图4为加速踏板信号线上干扰波形图，波形走势与图1一致，只是电压峰值下降峰值为-1.0～0.5V（参考地为蓄电池负极）。
图5是经过ECU内部滤波电路滤波后的波形，图示信号2（黄色）为加速踏板信号，信号4（粉色）为喇叭电源电压。信号2的峰值为-1.0～0.5V（参考地为蓄电池负极），表示内部滤波电路无法滤除该毛刺信号。
图6中信号2是模数转换器（ADC）处理之后的加速踏板信号，ADC一般采样频率为200 kHz，而喇叭干扰信号频率大部分都在20 kHz以下，容易被采集到。图6中所示的突变毛刺为ECU采集到喇叭干扰信号，误以为是加速踏板加速信号异常（信号电压超过设定的最高阀值2.1V），所以ECU进入安全保护模式，使加速踏板无效。
3解决措施
（1）从干扰源方面可以取消电喇叭内部电容（47μF大电容），改变电喇叭工作时干扰脉冲电压的上升或下降时间。该时间越短，转化到频谱图上能量（余弦波的幅值）落在高频区域越多，越容易被低通滤波电路滤除掉。
图7是取消电容后，喇叭干扰波形脉冲电压上升及下降时间（
关键词：电喇叭干扰;油门踏板;幅频特性;频谱
中图分类号：U463.6 文献标识码：A
0引言
电喇叭作为整车上的强干扰电器，工作时极易干扰其他敏感信号。例如，某品牌车在厂内测试时测试人员反馈，该车出现按喇叭会偶尔导致发动机故障灯故障灯点亮、加速踏板踏板失效等故障现象。测试人员采用示波器对故障车加速踏板信号、发动机控制单元输出5.0V电源，喇叭正极电压进行采集，发现喇叭工作时电压从0.0V上升至13.5V后，其余2路信号出现剧烈波动。其中加速踏板信号电压波动幅度最大，并与喇叭电源线电压波动关联，可以判断该故障干扰源为电喇叭。
1干扰源分析
从采集到的喇叭电压波形看（图1），是一个周期T为1.93ms（下面按2.00ms计算）的连续模拟信号，并且有一个脉宽为50μs的脉冲跳变。整个周期内，其余时间段的波形近似直线信号。电路上的电容和电感，其阻抗随着电压的变化速率大小而变化口]，但脉;中波形在传播过程中不方便换算;而正/余弦曲波在传播中只有幅度和相位可能发生变化，其频率和波的形状仍是一样的。所以要用交变的正/余弦来表示上述脉冲信号会更加简单，方便计算电喇叭干扰脉冲的幅频特性。
根据傅里叶变换公式，把脉冲波信号展开为正/余弦信号波形（图2），变成一个常量αAmax和一系列余弦波（频率间隔为500Hz，幅值随着阶次提升下降不明显）。
当n=40时（第40次谐振波）出现振幅最小的余弦波，对应频率为20 kHz（500Hz×40），40阶次以后的余弦波幅值很小，这里可以忽略。所以这个脉冲在频域上集中在500Hz～20 kHz，阶次越高其幅值逐步下降。
2故障原因分析
实车观察发现，电喇叭线束和加速踏板线束有一段较长的共线线束，共线长度大于1.5m。当喇叭工作时，喇叭电源线上产生的瞬态电流经过电源回路，由于共线而造成喇叭电源线与加速踏板信号线之间互感系数较大。喇叭电源线上的瞬态电流变化在加速踏板线束上感应出瞬态变化的电动势，加速踏板信号线通过发动机控制单元（ECU）与整车12.0V电源系统相连。所以ECU采集的加速踏板信号叠加了线路上的干扰信号，干扰传递路径如图3所示。
分析整个干扰传递路径，波1为电喇叭在电源线上的干扰，干扰波形的周期t为2 ms。每个周期有一个脉冲，该脉冲为喇叭线圈接通瞬间，由于动铁芯在高速运动，静铁芯线圈产生反向电动势（相当于发电机），见图1中的脉冲1。干扰波形的峰值为-8.0～19.0V（参考地为蓄电池负极，示波器采样速率为1MS/s），波形上升时间50μs。图4为加速踏板信号线上干扰波形图，波形走势与图1一致，只是电压峰值下降峰值为-1.0～0.5V（参考地为蓄电池负极）。
图5是经过ECU内部滤波电路滤波后的波形，图示信号2（黄色）为加速踏板信号，信号4（粉色）为喇叭电源电压。信号2的峰值为-1.0～0.5V（参考地为蓄电池负极），表示内部滤波电路无法滤除该毛刺信号。
图6中信号2是模数转换器（ADC）处理之后的加速踏板信号，ADC一般采样频率为200 kHz，而喇叭干扰信号频率大部分都在20 kHz以下，容易被采集到。图6中所示的突变毛刺为ECU采集到喇叭干扰信号，误以为是加速踏板加速信号异常（信号电压超过设定的最高阀值2.1V），所以ECU进入安全保护模式，使加速踏板无效。
3解决措施
（1）从干扰源方面可以取消电喇叭内部电容（47μF大电容），改变电喇叭工作时干扰脉冲电压的上升或下降时间。该时间越短，转化到频谱图上能量（余弦波的幅值）落在高频区域越多，越容易被低通滤波电路滤除掉。
图7是取消电容后，喇叭干扰波形脉冲电压上升及下降时间（