[发明专利]用于环境传感的装置和用于匹配接收放大器的动态性范围的方法

说明书

本发明涉及一种用于匹配接收放大器的动态性范围的方法以及一种用于环境传感的装置，其中将额外的电信号馈入所述接收放大器的输入端中以减小所述接收放大器的基于第一电信号产生的输出信号。通过所述方式阻止在发射过程期间所述接收放大器的输出的过调，即使所述接收放大器与转换器和发射放大器的输出端连接。

背景技术

在环境传感(Umfeldsensorik)中，基于通过环境目标反射的信号或者基于所述信号的传播时间求取传感器与环境目标之间的距离测量。转换器向周围环境中发射一个合适的信号，所述信号的回波由同一转换器或相邻的转换器接收并且例如在传播时间和其他信息方面被分析处理。按照自然规律，对于发射过程需要比被反射的和被接收的回波的振幅明显更高的振幅。如果将发射转换器用于发射过程和接收过程，则当所述接收放大器未受保护或者在发射过程期间没有去耦合时电发射信号会导致接收放大器的不适当地大的输入。

图1示出根据背景技术的装置，在所述装置中可以通过发射放大器3向超声转换器2加载电信号，所述电信号作为发射信号被发射到超声转换器2的周围环境中。抵达超声转换器2的回波被转换成电接收信号并且由接收放大器100接收并且被分析。在此，在简单的电结构的情况下可以例如通过在发射过程期间与超声转换器2分开来保护接收放大器100免受发射放大器3的电发射信号。

图2示出在背景技术中使用的接收放大器100的电路装置的详细视图。来自超声转换器2的接收信号U_e(τ)被引导到由电容器C和输入电阻R₁组成的串联电路上。反馈电阻R₂的第一连接端连接在输入电阻R₁与运算放大器1的输入端子11之间，所述反馈电阻R₂的第二连接端与运算放大器1的输出端连接。运算放大器1的第二输入端12通过参考电压源U_ref与电接地连接。在此，参考电压源U_ref用于运算放大器1的工作点调节。所示的装置表示作为根据背景技术的环境传感系统的接收路径的输入放大器级的反相放大器的一个典型示例。在此，接收放大器的通过虚线包围的部分10可以实现为集成电路(Integrated Circuit,“IC”)。在背景技术中，需要用于接收放大器100的两个壳体连接端，所述壳体连接端在图2中表示为开放回路U_e(τ)、U_a(τ)。输入电压U_e(τ)在输入电阻R₁中产生电流i₁(τ)。运算放大器1由于在其输入端11、12上产生的电压差对此作出反应，其方式是，运算放大器产生输出电压U_a(τ)，所述输出电压又在反馈电阻R₂中引起电流i₂(τ)。在此，输出电压U_a(τ)调节到一个这样的值上，使得i₁(τ)＝-i₂(τ)。如果输出电压U_a(τ)在运算放大器1的工作电压范围内——大多0-5V，则输入比U_e(τ)仅仅无失真地与电阻R₂和R₁的比值成正比地放大。但尤其在发射期间以及之后不久在输入端上存在一个如此大的信号U_e(τ)，使得接收放大器100或者运算放大器1过调。换句话说，输入信号U_e(τ)不再与输出信号U_a(τ)成比例。但在发射期间以及之后不久也会分析非常强的输入信号U_e(τ)，以便能够识别在传感器前面传感器上的变化，例如结冰、污染和遮盖。在此，可以使用取决于传播时间的增益来进行动态性匹配。在此过程中，通过测量时间期间的增益的匹配和/或通过切换所使用的放大器路径来匹配增益。但为此所需的电阻和开关在电路中的高度集成的情况下是障碍。尤其是当需要集成电路的壳体上的另一单独的连接端(英语“Pin”)时是这种情况。