半导体装置及声距离测量系统的制作方法

半导体装置及声距离测量系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及半导体装置及声距离测量系统。在实施例中，提供了一种电路，用于在声距感测系统中检测紧密接近的物体。当发射声距感测脉冲后的时间对应于所定义的紧密接近范围时，该电路产生紧密接近区域标记。该电路还可以包括飞行时间计数器，用于确定接收的回波的飞行时间。如果飞行有效标记指示在紧密接近时间帧内正在接收到回波，该电路还可以产生紧密接近时间。
【专利说明】半导体装置及声距离测量系统
[0001]优先权申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年3月9日提交的临时申请61 / 609，083的权利，通过引用将
其全部内容结合在此。
【技术领域】
[0003]本实用新型通常涉及用于声距离测量系统中，特别是在声回波距离测量系统中的方法、半导体装置、电气与电子电路、以及产品。
【背景技术】
[0004]声距离感测和距离测量系统已经在各种应用中使用多年。这些系统通常通过如下进行操作:发射声能的短脉冲，在环境空气中生成声波，以及测量接收该脉冲的回波所花费的时间，这指示到反射该声脉冲的物体的距离。产生声回波的物体越近，发射后回波到达传感器的时间就越短。
[0005]为了开始声脉冲的发射，向声换能器提供电信号，以使换能器的工作部件与电信号相应地振动。然而，当信号停止或者被从换能器移除时，换能器在一段时间内继续振动，被称为“余音”或“混响”。混响的持续时间取决于换能器的品质因数。在余音期间，换能器震动频率为处于其自然频率或谐振频率，并且此时段的持续时间取决于换能器的品质因数。如果用于驱动换能器的频率与换能器的自然频率不同，那么换能器的振动频率在混响时段期间从驱动频率转变为换能器当前的自然频率，并且在混响时段期间，换能器振动的幅值衰减。在换能器既用于发射又用于接收的系统中，在混响时段期间，余音或混响时段通常妨碍对在混响时段期间接收的回波信号(即，非常紧临换能器的物体产生的回波)的检测。在实践中，可能容易导致有瑕`疵的距离测量(可以重叠的多个反射的情况下)，或者甚至导致回波完全丢失的情况，这是由于混响使其模糊不清，或者由于系统就是在混响时段期间不尝试回波检测。因此，需要能够检测在换能器的混响时段期间接收的回波信号，并确定多个回波在何时重叠。
[0006]实用新型内容
[0007]在实践中，现有技术的方案至少存在这样的:可能容易导致有瑕疵的距离测量(可以重叠的多个反射的情况下)，或者甚至导致回波完全丢失的情况。
[0008]根据本实用新型的一个实施例，提供了一种半导体装置，包括:紧密接近区域标志电路，操作来在来自声换能器的接收信号的当前周期是在接近窗口时间周期期间的预先选择的范围内时断言紧密接近区域标志；飞行时间电路，操作来:基于在被低通滤波之后的所述接收信号的当前周期的流跨过预先选择的阈值时的时间周期产生飞行时间计数；以及紧密接近飞行时间有效标志电路，操作来:将所述飞行时间计数与有效时间间隔阈值进行比较，并且当所述飞行时间计数在有效距离阈值间隔内时，断言紧密接近飞行时间有效标
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[0009]根据本实用新型的另一实施例，提供了一种声距离测量系统，包括:发射器；声换能器，耦接到所述发射器，发射与提供到所述发射器的驱动信号对应的声信号，并接收反射该声信号的物体所产生的声信号的回波；感测电路，耦接到所述换能器，其包括:紧密接近区域标志电路，操作来在来自所述声换能器的接收信号的当前周期是在接近窗口时间周期期间的预先选择的范围内时，断言紧密接近区域标志；飞行时间电路，操作来:基于在被低通滤波之后的所述接收信号的当前周期的流跨过预先选择的阈值时的时间周期产生飞行时间计数；以及紧密接近飞行时间有效标志电路，操作来将所述飞行时间计数与有效时间间隔阈值进行比较，并且当所述飞行时间计数在有效距离阈值间隔内时，断言紧密接近飞行时间有效标志。
[0010]根据本实用新型的技术方案，能够至少减轻或克服现有技术的部分上述技术问题，从而提供了改善的声回波距离测量系统中的方法、半导体装置、电气与电子电路、以及
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【专利附图】

【附图说明】
[0011]在附图中示出了当前优选的实施例，然而应理解，本实用新型并不限于所示出的精确的装置和手段。
[0012]图1示出了根据某些实施例的声距离测量系统的框图；
[0013]图2示出了根据某些实施例的表示接收信号有效性的感测电路的框图；
[0014]图3示出了根据某些实施例的用于紧密接近物体的声感测的感测电路的示意图；以及
[0015]图4示出了根据某些实施例的在声距离感测系统中在物体紧密接近声距离感测系统的情况下的声信号的时序图。
[0016]这些附图意图是示出能够根据这里的教导实施的某些实施例的例子。本领域技术人员将理解，可以在实施例的整个范围内在教导和权利要求中进行各种变型。
【具体实施方式】
[0017]虽然本实用新型概括了定义被认为是新颖的实施例的特征的权利要求，然而相信，结合附图考虑说明书，将可以更好地理解这些实施例。在这里以认为必要的程度公开了详细实施例；然而应理解，所公开的实施例总的来说是示例性的。某些实施例可以采用替代的方式实现。例如，本实用新型可以被实现为半导体装置或产品、电路、或方法，包括形成半导体装置或电路的方法，以及其他实施例等。如这里所公开的半导体产品和装置及其形成和/或配置的方法的各种实施例，可以利用传统技术以及这里教导的新的处理和结构来制造，并且可以包括集成的或分立的电路配置，或者包括这二者。因此，这里公开的具体结构和功能上的细节并不是必然被解释为限制性的，而是作为权利要求的基础，并且作为代表性的基础，用于教导本领域技术人员以各种适当细节化得结构利用本实用新型。此外，这里使用的术语和措词并不意味着限制，而是用于提供对本实用新型的可理解的说明。然而，在为术语或措词提供定义的情况下，在对涉及该术语或者措词的权利要求的解释时应使用所提供的定义。涉及单数形式的术语，例如“一(a) ”，也可以被本领域技术人员解释为包括不止一个，除非特别指明。被用来描述阈值操作的术语，例如信号“超过”阈值，本领域技术人员将认识到这可以包括其反相情形，因为输入信号的极性可以改变。因此，在教导或者列举阈值操作的情况下，信号“超过”阈值简单的表示信号值以阈值为边界的一个范围转变为另一个范围，这可能导致动作开始或停止，如所述的。当信号值“超过”或“越过”阈值时，实际信号值可以大于或者小于阈值。
[0018]所公开教导的实施例包括在声距离感测或距离测量系统中有用的半导体装置，并且可以包括紧密接近区域标志电路，其可操作来在来自从声换能器的接收信号的当前周期在接近窗口时间周期期间的预先选择的范围之内时断言紧密接近区域标志。半导体装置还可以包括飞行时间电路，其可操作来基于在低通滤波之后的、接收信号的当前周期的流大于预先选择的阈值时的周期产生飞行时间计数。半导体电路还可以包括紧密接近飞行时间有效标志电路，其可操作来将瞬间的飞行时间与有效阈值比较，并且当飞行时间计数在最小阈值和最大阈值之内时，断言紧密接近飞行时间有效标志。
[0019]在公开实施例的声距离测量系统中，通常基于声反射确定到物体的距离，特别是紧密接近距离处的物体，这利用本领域已知的传统技术是不可行的。声反射包括发射声猝发(burst)，然后确定飞行时间，该飞行时间是从猝发或脉冲的发射到该脉冲的反射或回波被接收到的时间。假定声波以相对一致的速度传播，并考虑到执行声距离测量的相对短的距离，基本上可以依赖单独的飞行时间来表示产生回波的物体的距离。声距离测量系统已经被应用于各种应用，特别是在汽车应用中，在这里它们被用于防止碰撞、辅助停车、以及自动停车等。现有技术的系统趋于不能检测在紧密接近区域中的物体或者障碍物，在其检测范围留有“盲点”。假定存在距离换能器最近的区域，这可能在关键的机动操纵中产生问题。声距离测量系统100通过观察紧密接近时间帧，在该时间帧中接收的回波的飞行时间，以及飞行时间是否有效，解决了该问题。在处理过程中，紧密接近区域标志和紧密接近飞行时间有效标志被与紧密接近飞行时间结合使用，来确定到处于紧密接近区域中的附近障碍物的距离。
[0020]图1示出了根据某些实施例的声距离测量系统100的框图。控制器102基本上经由控制信号，以及通过从处理系统100的各种组件或处理元件接收信号，来操作系统100。例如，控制器102可以向频率生成电路106提供控制信号104，所述频率生成电路106以声音频率，特别是以超声频，生成信号。频率生成电路106向发射器放大器108提供超声频信号(作为电信号)。发射器放大器108将频率生成电路106生成的信号的功率放大，并将其施加到换能器112。换能器可以是压电装置。在某些实施例中，可以通过隔离器(isolator) 110施加该信号。在某些实施例中，信号可以直接被施加到换能器，而不用隔离器110。换能器112响应于发射器放大器108所施加的信号而振动并生成声信号。换能器所生成的声信号通过环境空气从换能器112传播远离，并可以被导向，例如通过喇叭或其他声波导向器。在发射器放大器108所施加的驱动信号被停止时，换能器112将混响，并且该混响将具有指数性衰减幅度。在停止来自发射器放大器108的超声频率信号时，接收电路可以开始监测换能器112的回波信号。特别的，接收器放大器114可以放大换能器112接收的信号。隔离器(如果存在的话)110防止来自发射器放大器108的高幅度信号到达接收器放大器114，同时允许该高幅度信号到达换能器112，并允许在接收回波信号时换能器产生的低电平信号到达接收器放大器114。在某些实施例中，发射器放大器108生成的信号可以被施加到接收器放大器114，而不用隔离器110。接收器放大器向感测电路116提供放大的接收信号。感测电路116处理放大的接收信号，以及其他输入，来生成紧密接近区域标志118、紧密接近飞行时间有效性标志120、以及飞行时间122 (计时值)，其被提供到控制器102或者等同的处理功能。这三个信号有助于控制器102确定利用传统声感测系统通常不能检测到的紧密接近区域中的障碍物距离。
[0021]为了操作，在某些实施例中，感测电路116要求五个输入:来自接收器放大器114的接收信号、时钟信号124、全刻度(full scale)值126、接收阈值128、以及有效的距离间隔值130。全刻度值126是能够被感测电路中的模数转换器输出的最大数字值，该模数转换器将来自接收器放大器114的接收信号转换为数字接收信号。接收阈值128用于确定在何时接收信号的平均周期对应于发射频率，这指示回波正在被接收。在接收信号的平均周期对应于发射频率的平均周期(在给定的容差内)时，飞行时间122被计数。有效距离间隔值130是与回波之间的有效距离重复率对应的值。如果重复率在有效距离间隔值内，那么设置紧密接近飞行时间标志120。
[0022]图2示出了根据某些实施例的感测电路200的框图，该感测电路指示在紧密接近区域中接收的回波信号的有效性。感测电路200包括若干其他电路或者子电路，包括紧密接近区域标志电路202、飞行时间电路204、以及紧密接近飞行时间有效标志电路206。在某些实施例中，感测电路200还可以包括支持电路，例如模数转换器(ADC) 208、以及频率处理电路210。感测电路200可以与图1的感测电路116类似(类同)，并且同样具有时钟信号212、全刻度值214、以及来自接收器的接收信号216的输入。感测电路200还接收接收阈值226和有效距离间隔值230。基于处理这些输入，感测电路220提供来自紧密接近区域标志电路202的紧密接近区域标志224、来自飞行时间电路204的飞行时间值228、以及来自紧密接近飞行时间有效标志电路206的紧密接近飞行时间有效标志232，作为输出。
[0023]接收信号216是在接收时间周期期间由换能器(例如，换能器112)产生的模拟信号，接收时间周期是在停止发射信号后开始的。接收信号216被馈送到ADC208，它对接收信号采样并数字化，来生成数字接收信号218，这是该接收信号的数字版本。ADC208以基本上比在发射周期期间用于驱动换能器的发射频率高的时钟频率进行采样。数字接收信号218被馈送到紧密接近区域标志电路202。频率处理电路210接收全刻度值214和时钟信号212。时钟信号212还被提供到紧密接近区域标志电路202，来对间隔计数器提供时钟。紧密接近区域标志电路202能够操作来:在来自声换能器的接收信号216的当前周期是在接近窗口时间周期期间的预先选择的范围内时，断言紧密接近区域标志224。频率处理电路210生成高频率信号220，紧密接近标志电路将其与数字接收信号218相加，以通过对相加信号的主要周期计数，来检测接收的回波。高频率信号218包括基本上高于发射频率的频率成分，并且因此将高于接收回波的频率。当回波当前正在被接收时，相加信号(即，与高频率信号220相加的数字接收信号218)的主要周期将基本上是发射信号的主要周期。当没有回波当前正在被接收时，相加信号的周期将是高频率信号220的周期。当回波当前正在被接收时，紧密接近区域标志电路202向飞行时间电路204提供低通滤波或者平均的周期的流234。为了产生紧密接近区域标志224，当低通滤波的周期的流出现在接近时间窗口中时(其在换能器的混响在驱动信号停止后下降到阈值水平时开始计数)，紧密接近区域标志电路202设置紧密接近区域标志224。飞行时间电路204产生飞行时间计数228，这是低通滤波的周期的流234超过接收阈值226时的计数。飞行时间电路204还生成低通滤波的周期的流234的重复计数236，这应该低于用于要被设置的紧密接近飞行时间标志232的有效距离间隔值230。
[0024]参考图3，示出了根据某些实施例的用于紧密接近物体的声感测的电路300的示意图。电路300可以被实施为半导体装置，例如集成电路，并且与图2的感测电路200类同。电路300包括模拟和数字信号以及数字处理组件。因此，本领域普通技术人员将理解，这里所示的功能组件可以以各种形式实现，包括实现为数字信号处理器中的算法。具有穿过其的斜线(“/”)的信号线可以被实现为数字总线，或者简单地实现为数字处理器处理的数字值。电路300利用采样时钟输入302和模拟接收信号输入304，以及全刻度值输入310、接收阈值374、以及阈值间隔值376。如这里将要解释的，电路300提供输出，包括:紧密接近区域标志电路提供的紧密接近区域标志384、飞行时间电路提供的飞行时间值388、以及紧密接近飞行时间有效标志电路提供的紧密接近飞行时间有效标志386。
[0025]采样时钟302是处于电路300以及利用电路300的声距离感测系统的其他组件所使用的已知采样频率的数字时钟或时钟信号。模拟接收信号304由形成有声换能器、发射器和接收器的链或电路列。电路链生成声距离感测信号，通过换能器发射到空气中。电路链还通过换能器接收声距离感测信号的回波。例如，电路链可以对应于图1所示的。声距离感测信号是猝发或者脉冲，典型地其处于超声频率。猝发典型地是短持续时间的处于选定的频率的简单正弦信号。声换能器将正在被发射的电信号转换为声信号，并将接收的声信号(即，使声换能器振动的声能)转换为相应的电信号，这包括发射信号的接收回波信号。然而本教导特别关注的是，在停止施加到换能器以生成发射的声距离感测信号脉冲的发射猝发或脉冲之后立即通过换能器产生的信号。当施加到换能器以生成声距离感测脉冲的电信号被停止时，换能器在混响周期期间继续振动，这也被称为“余音”，并且混响幅度随着时间指数性地衰减。混响是以换能器的自然频率进行，因此，即使发射声脉冲或猝发的频率不是换能器的自然频率，余音信号在混响期间也将快速转换为换能器的自然频率。混响周期典型地具有短的持续时间，并且典型地超过从全部但是每一个邻近的物体接收到回波的时间。然而，这是来自邻近物体的回波，在声距离感测中通常被忽略，该回波要被利用这里教导的实施例来检测。
[0026]304处的模拟接收的信号通过ADC312被采样和数字化，以生成数字化接收信号314，其是模拟接收信号304的数字版本。该信号可以被选通或关断以用于距离感测操作，或者其可以持续运行。数字接收信号314被馈送到相加节点320，接点320将数字接收信号314和高频率信号326相加，以生成相加信号328。在某些实施例中，相加节点可以被实现为硬件算术电路，其将两个信号幅度相加在一起；在其它实施例中，相加节点可以是软件实施方式，简单地将信号幅度相加，并更新用于相加信号328的寄存器或变量。高频率信号326是数字信号，其包括处于比接收信号304中的回波信号更高频率的频率成分。也就是说，高频率信号326包括基本上高于发射频率fTx的频率成分。高频率信号326可以是，例如，处于采样时钟302的较高谐波频率的正弦曲线。在某些实施例中，高频率信号326可以是具有比接收信号304的频率更高频率的频率成分的噪音信号。相加信号328被馈送到跨零比较器332，并且还被施加到低通滤波器330以产生接收信号的低通滤波版本331，这也被施加到跨零比较器。低通滤波器330产生相加信号328的平均或DC偏移电平。因此，在相加信号328上升超过，或者下降低于，其本身的低通滤波版本331时，跨零比较器332的输出333分别在高状态和低状态之间转换。因此，高频率信号326的幅度被设置为使得其不超过被认为有效回波信号级别的接收信号328的最低级别。因此，当存在接收的回波信号时，回波信号的周期将是相加信号328的主要周期，并且当相加信号328中不存在回波信号时，相加信号328的周期将由高频率信号326控制，其基本上比接收的回波信号的要短。
[0027]跨零比较器332的输出333被馈送到计数器334，其计时跨零比较器的输出被断言的时间，并且可以以采样时钟302的速率进行计数以产生周期计数360。结果，计数器334对相加信号328的信号周期持续时间进行计数。然而，随着接收信号314的信号幅度变小，高频率信号326的影响导致周期计数360从数字接收信号314的周期计数(假定回波信号正在被接收)下降到高频率信号326的周期计数。当回波信号正在被接收时，周期持续时间计数360指示接收的回波信号在接收信号314中的周期，并且当接收信号314中没有回波信号时，指示高频率信号326的周期。考虑接收信号线路304的幅度原本为零时的情况，这意味着换能器没有在接收任何显著的声信号，并且未处于混响中。结果，相加信号328将排他性地由高频率信号326构成，其具有比在接收到发射的声脉冲的回波或换能器混响时产生的数字接收信号314的周期短得多的周期。因此，高频率信号326的幅度应当被设置为处于或者低于在接收信号线路304上测量的接收信号的最低期望幅度。接收信号线路304上的信号的级别可以通过放大声换能器接收的信号的接收放大器来调整。
[0028]周期计数值360被与比例缩放周期值364相比较，该比例缩放周期值表示发射频率fTx356的周期的容差范围，例如，比发射的声频率的频率高出18%频率偏移(因此，具有较短的或较小的周期值)。发射周期356可以被作为发射周期值358提供到定标器362，其通过期望的容差按比例缩放发射周期值358，以产生比例缩放周期值364。因此，只要相加信号328具有在比例缩放周期值364建立的容差范围内的周期幅度，周期比较器366就断言(例如，输出逻辑高电平)周期比较器输出368，指示接收信号304在与比例缩放周期值364对应的容差范围内，并因此，正在被接收的信号是有效回波频率，S卩，用于声测距的频率。周期比较器输出368被施加到与(AND)门功能370的一个输入。与门功能对周期比较器输出368以及形成时间窗口的接近窗口计数器348的输出355进行逻辑与操作，在该时间窗口内估算周期值大于或等于比例缩放周期值364的接收信号的存在。结果，与门功能370的输出是紧密接近区域标志384。每当周期值大于或等于比例缩放周期值364的接收信号在时间窗口 355内被换能器接收时,设置该标志384。
[0029]在接收信号314的包络342在预先选择的混响结束阈值344之下，并且接收信号314的包络342由向接近窗口计数器348提供包络有效信号346的包络比较器340确定时，接近窗口计数器348生成计数355。因此，在接收信号314幅度下降到指示换能器的混响周期基本结束的级别之下(这是能够检测来自紧密接近信号的回波的时间的开始)，接近窗口计数器348开始计数。包络342可以通过包络构建器336产生，其产生数字接收信号314的包络。包络追踪数字接收信号314相对于参考值(例如，零)随时间的最大偏离(excursion)。预先选择的混响结束阈值344代表在系统可以开始检测接收的回波信号的换能器的混响信号的最低幅度，并且其可以通过对模数转换器312的全刻度值310应用定标器338来产生。可以以采样时钟302的划分的值352(如由具有在适用时可选择的划分系数Ds的划分器(divider) 350产生的)为接近窗口计数器348提供时钟。
[0030]如所述的，电路300利用采样时钟302、接收信号304、全刻度值310等的输入。这些输入可以被用来导出其它信号。例如，比例缩放周期值364可以通过将对发射频率周期356引用定标器362而产生。高频率信号326电平可以通过将定标器324应用到正弦生成器322产生的正弦信号(或具有适当的高频成分的其它信号)而产生，该正弦生成器响应于模数全刻度值318 (其代表ADC312输出的最大数字值)来操作。正弦生成器322的频率可以从如划分器306所产生的采样时钟302的划分版本316导出。发射频率周期356可以从发射频率308导出，发射频率308可以通过将采样时钟306除以系数K而导出，可以基于采样时钟302的频率以及发射频率fTx而选择该系数K。
[0031]至此描述的电路涉及紧密接近区域标志电路，其能够操作来在来自声换能器的接收信号的当前周期在指示接收的回波的范围内，并且在有效接近窗口时间周期期间时，断言紧密接近区域标志384。概述地，如所述的，紧密接近区域标志电路可以包括相加节点320，其能够操作来将接收信号和高频率信号326相加，以产生相加信号328。紧密接近区域标志电路还可以包括跨零比较器332，其耦接到相加节点320，并且能够操作来将相加信号328与相加信号328的低通滤波版本331进行比较；耦接到跨零比较器334的输出333的计数器334能够操作来对相加信号328相对于相加信号328的低通滤波版本331的跨零之间的时间进行计数，并产生周期计数360。周期比较器366被耦接到该计数器的输出360，并能够操作来将周期计数360与比例缩放周期值364进行比较，以产生周期比较器输出368。比例缩放周期值364对应于处于距用来产生声回波的发射信号预先选择的偏移的频率，并且可以被考虑预期的多普勒偏移而设置。紧密接近区域标志电路还包括包络构建器336，可操作来生成数字接收信号314的包络信号342。包络比较器340能够操作来将包络信号342与预先选择的混响结束阈值344进行比较，并且在包络信号324下降到混响结束阈值344之下时产生混响结束信号346。接近窗口计数器348能够操作来产生超出混响结束点的接近窗口计数355，与门370能够操作来对周期比较器输出368和接近窗口计数355执行逻辑与操作。
[0032]电路300还包括飞行时间电路，能够操作来基于当被低通滤波之后，接收信号的当前周期的流大于预先选择的阈值时的时间周期产生飞行时间计数388。飞行时间计数388从多次反射计数器382输出，反射计数器对周期比较器输出368的低通滤波(372)版本在接收阈值374之上(如提供输出390到多次反射计数器382的接收阈值比较器380所确定的)的时间进行计数。低通滤波器372基本上对周期比较器366的输出368进行平均。周期比较器366的输出368仅仅在接收信号314的周期基本上是发射频率fTx的周期时被断言。因此，低通滤波器372的输出仅仅在回波信号正在被接收时超出接收阈值374。在接收的回波信号结束时，低通滤波器372输出将下降到接收阈值374之下，且接收阈值比较器的输出390将同样变低或者以另外的方式去断言。
[0033]电路300还可以包括紧密接近飞行时间有效标志电路，能够操作来将飞行时间计数388与有效距离阈值间隔值376进行比较，并且当飞行时间计数在有效距离阈值间隔值内时，断言紧密接近飞行时间有效标志386。该操作可以通过有效飞行时间比较器378来进行。因此，在被提供到飞行时间比较器378的飞行时间计数388小于有效距离阈值间隔值376时，由作为有效飞行时间比较器378输出的紧密接近飞行时间有效标志386将是低的。一旦飞行时间计数388超过有效距离阈值间隔值376，作为有效飞行时间比较器378的输出的紧密接近飞行时间有效标志386将是高的。因此，有效距离阈值间隔值376表示对于接收的回波的有效性的最长时间，并对应于发射的脉冲或猝发的持续时间。如果以重叠的方式接收多个回波，导致飞行时间计数388超出有效距离阈值间隔值376。
[0034]图4示出了声距离感测系统中声信号的时序图400，其中物体紧密接近声距离感测系统。在时序图400中，水平轴代表时间，从右到左增加；垂直轴代表信号幅度，在相应的时间轴周围为正或负。第一时间轴402代表发射脉冲408，而第二时间轴404示出了若干接收的回波414、418。发射脉冲408在时间“406开始，并增加到其最大幅度，接着产生发射脉冲408的驱动信号在时间tdlO停止。然而，发射脉冲408并未在时间h结束，相反，时间h是到时间t2412的混响周期的开始。从时间406到时间t3416的时间周期420可以被定义为对应于紧密接近距离，其中紧密接近区域标志(CPF) 384被设置。轴404上的每一时间都与距离对应。
[0035]在时间420期间接收到第一回波414，这表示产生回波的物体具有时间416所定义的紧密接近距离。此外，回波414部分地在作为发射脉冲408的结果的换能器的混响周期410-412期间被接收。电路300将设置紧密接近区域标志384。如果回波414和418的周期性在阈值间隔376内，那么也设置紧密接近飞行时间有效标志386。飞行时间计数388将表示脉冲214的实际飞行时间，从而可以确定到产生回波的物体的距离。如果在紧密接近时间420内没有接收到回波，那么当接收到回波418时，将不设置紧密接近区域标志384。
[0036]这里公开的教导可以采用其它形式实现，而不脱离其精神或本质。因此，在表示本实用新型的范围时，应当参考权利要求，而不是前述的说明。
[0037]权利要求如所附。
【权利要求】
1.一种半导体装置，包括: 紧密接近区域标志电路，操作来在来自声换能器的接收信号的当前周期是在接近窗口时间周期期间的预先选择的范围内时断言紧密接近区域标志； 飞行时间电路，操作来:基于在被低通滤波之后的所述接收信号的当前周期的流跨过预先选择的阈值时的时间周期产生飞行时间计数；以及 紧密接近飞行时间有效标志电路，操作来:将所述飞行时间计数与有效时间间隔阈值进行比较，并且当所述飞行时间计数在有效距离阈值间隔内时，断言紧密接近飞行时间有效标志。
2.如权利要求1的半导体装置，其中紧密接近区域标志电路包括: 相加节点，操作来将所述接收信号与高频率信号相加，以产生相加信号； 跨零比较器，耦接到所述相加节点，操作来将所述相加信号与该相加信号的低通滤波版本进行比较； 计数器，耦接到所述跨零比较器的输出，操作来对所述相加信号相对于所述相加信号的低通滤波版本的跨零之间的时间进行计数，并产生周期计数； 周期比较器，耦接到所述计数器的输出，操作来将所述周期计数与比例缩放周期值进行比较，以产生周期比较器输出，所述比例缩放周期值对应于在距用来产生声回波的发射信号预先选择的偏移处的频率； 包络构建器，操作来从所述接收信号生成包络信号； 包络比较器，操作来将所述包络信号与预先选择的混响结束阈值进行比较，并在所述包络信号下降到所述混响结束阈值`之下时产生混响结束信号； 接近窗口计数器，操作来当包络信号一旦下降到所述混响结束阈值之下时，产生接近窗口计数；以及 与门，操作来对所述周期比较器输出和所述接近窗口计数执行逻辑与操作。
3.如权利要求2的半导体装置，其中所述飞行时间电路包括: 飞行时间比较器，操作来将所述周期比较器输出的低通滤波版本与接收周期阈值进行比较，以产生多次反射信号；以及 多次反射计数器，操作来对所述周期比较器输出的低通滤波版本大于所述接收周期阈值时的时间进行计数，以提供所述飞行时间计数。
4.如权利要求2的半导体装置，包括: 周期划分器，操作来将采样时钟的周期划分为较短周期； 正弦生成器，耦接到所述周期划分器，操作来基于所述较短周期生成原始高频率信号；以及 衰减器，耦接在所述正弦生成器的输出和所述相加节点之间，操作来衰减所述原始高频率信号以产生提供到所述相加节点的所述高频率信号。
5.如权利要求2的半导体装置，其中所述高频率信号是噪声信号，其包括频率比所述接收信号高的频率成分。
6.如权利要求2的半导体装置，还包括模数转换器，操作来将声换能器产生的模拟信号转换为数字形式，以提供所述接收信号。
7.如权利要求2的半导体装置，其中周期计数器包括时钟输入，其耦接到采样时钟，并且其中每一次所述跨零比较器的输出从低电平转换到高电平时，所述周期计数器以采样时钟速率重新开始计数。
8.一种声距离测量系统，包括: 发射器； 声换能器，耦接到所述发射器，发射与提供到所述发射器的驱动信号对应的声信号，并接收反射该声信号的物体所产生的声信号的回波； 感测电路，耦接到所述换能器，其包括: 紧密接近区域标志电路，操作来在来自所述声换能器的接收信号的当前周期是在接近窗口时间周期期间的预先选择的范围内时，断言紧密接近区域标志； 飞行时间电路，操作来:基于在被低通滤波之后的所述接收信号的当前周期的流跨过预先选择的阈值时的时间周期产生飞行时间计数；以及 紧密接近飞行时间有效标 志电路，操作来将所述飞行时间计数与有效时间间隔阈值进行比较，并且当所述飞行时间计数在有效距离阈值间隔内时，断言紧密接近飞行时间有效
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9.如权利要求8的声距离测量系统，其中所述紧密接近区域标志电路包括: 相加节点，操作来将所述接收信号与高频率信号相加，以产生相加信号； 跨零比较器，耦接到所述相加节点，操作来将所述相加信号与该相加信号的低通滤波版本进行比较； 计数器，耦接到所述跨零比较器的输出，操作来对所述相加信号相对于所述相加信号的低通滤波版本的跨零之间的时间进行计数，并产生周期计数； 周期比较器，耦接到所述计数器的输出，操作来将所述周期计数与比例缩放周期值进行比较，以产生周期比较器输出，所述比例缩放周期值对应于在距用来产生声回波的发射信号预先选择的偏移处的频率； 包络构建器，操作来从所述接收信号生成包络信号； 包络比较器，操作来将所述包络信号与预先选择的混响结束阈值进行比较，并在所述包络信号下降到所述混响结束阈值之下时产生混响结束信号； 接近窗口计数器，操作来当包络信号一旦下降到所述混响结束阈值之下时，产生接近窗口计数；以及 与门，操作来对所述周期比较器输出和所述接近窗口计数执行逻辑与操作。
10.如权利要求9的声距离测量系统，其中所述飞行时间电路包括: 飞行时间比较器，操作来将所述周期比较器输出的低通滤波版本与接收周期阈值进行比较，以产生多次反射信号；以及 多次反射计数器，操作来对所述周期比较器输出的低通滤波版本大于所述接收周期阈值时的时间进行计数，以提供所述飞行时间计数。
11.如权利要求9的声距离测量系统，包括: 周期划分器，操作来将采样时钟的周期划分为较短周期； 正弦生成器，耦接到所述周期划分器，操作来基于所述较短周期生成原始高频率信号；以及 衰减器，耦接在所述正弦生成器的输出和所述相加节点之间，操作来衰减所述原始高频率信号以产生提供到所述相加节点的所述高频率信号。
12.如权利要求9的声距离测量系统，其中所述高频率信号是噪声信号，其包括频率比所述接收信号高的频率成分。
13.如权利要求9的声距离测量系统，还包括模数转换器，操作来将声换能器产生的模拟信号转换为数字形式，以提供所述接收信号。
14.如权利要求9的声距离测量系统，其中周期计数器包括时钟输入，其耦接到采样时钟，并且其中每一次所述跨零比较器的输出从低电平转换到高电平时，所述周期计数器以采样时钟速率重新开始计数。`
【文档编号】G01S15/08GK203385854SQ201320330976
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年3月11日 优先权日:2012年3月9日
【发明者】I·考达 申请人:半导体元件工业有限责任公司