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KR102180166B1 - Method of forming a transducer controller and circuit therefor - Google Patents

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KR102180166B1
KR102180166B1 KR1020160133467A KR20160133467A KR102180166B1 KR 102180166 B1 KR102180166 B1 KR 102180166B1 KR 1020160133467 A KR1020160133467 A KR 1020160133467A KR 20160133467 A KR20160133467 A KR 20160133467A KR 102180166 B1 KR102180166 B1 KR 102180166B1
Authority
KR
South Korea
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transducer
signal
frequency
controller
drive
Prior art date
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Active
Application number
KR1020160133467A
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Korean (ko)
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KR20170046581A (en
Inventor
지리 쿠테즈
파벨 호르스키
Original Assignee
세미컨덕터 콤포넨츠 인더스트리즈 엘엘씨
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Filing date
Publication date
Priority claimed from US15/284,867 external-priority patent/US10179346B2/en
Application filed by 세미컨덕터 콤포넨츠 인더스트리즈 엘엘씨 filed Critical 세미컨덕터 콤포넨츠 인더스트리즈 엘엘씨
Publication of KR20170046581A publication Critical patent/KR20170046581A/en
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Abstract

일 실시예에서, 트랜스듀서 컨트롤러는 트랜스듀서를 구동하기 위한 제1 주파수를 갖는 구동 신호를 형성하도록 구성된다. 구동 신호는 주기 및 절반 주기를 가지며, 절반 주기의 제1 부분 동안 트랜스듀서를 구동한다. 트랜스듀서 컨트롤러는 절반 주기의 제2 부분 동안, 트랜스듀서에 의해 형성되는 전압을 감지하고, 전압의 부분들을 측정하고 제1 주파수와 트랜스듀서의 공진 주파수 사이의 위상 오차를 추정하고, 제1 주파수를 위상 오차를 감소시키는 제2 주파수로 조절하도록 구성된다.In one embodiment, the transducer controller is configured to form a drive signal having a first frequency for driving the transducer. The drive signal has a period and a half period and drives the transducer during the first part of the half period. The transducer controller detects the voltage formed by the transducer during the second part of the half period, measures the parts of the voltage, estimates the phase error between the first frequency and the resonant frequency of the transducer, and calculates the first frequency. Configured to adjust to a second frequency that reduces the phase error.

Description

트랜스듀서 컨트롤러 및 그를 위한 회로의 형성 방법{METHOD OF FORMING A TRANSDUCER CONTROLLER AND CIRCUIT THEREFOR}Transducer controller and method of forming a circuit therefor

선행 preceding 가출원에In a provisional application 대한 우선권 주장 Claiming priority

본 출원은 사건 번호가 ONS02087인, 공동 발명자들 쿠테즈(Kutej) 등의 2015년 10월 21일자로 출원된, 발명의 명칭이 "트랜스듀서 컨트롤러 및 그를 위한 회로의 형성 방법(METHOD OF FORMING A TRANSDUCER CONTROLLER AND CIRCUIT THEREFOR)"인 선행 출원된 가출원 제62/244,391호에 대해 우선권을 주장하며, 이 출원은 이로써 본 명세서에 참고로 포함된다.This application is filed on October 21, 2015 by co-inventors, Kutej et al., whose case number is ONS02087, and the name of the invention is "Method OF FORMING A TRANSDUCER. CONTROLLER AND CIRCUIT THEREFOR)", prior filed Provisional Application No. 62/244,391, which is hereby incorporated by reference.

본 발명은 일반적으로 전자 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반도체들, 그의 구조들, 및 반도체 디바이스들을 형성하는 방법들에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates generally to electronic devices, and more particularly to semiconductors, structures thereof, and methods of forming semiconductor devices.

과거, 전자 장치 산업은 초음파 트랜스듀서(ultrasonic transducer)들을 위한 컨트롤러(controller)들을 형성하기 위해 다양한 방법들 및 회로를 이용하였다. 일부 응용들에서, 초음파 트랜스듀서는 거리 측정 시스템의 일부로서 사용되었을 수 있다. 거리 측정 시스템은 주차 보조(parking assistance) 응용들을 위해 거리 측정을 제공하는 것과 같이 거리들을 검출하기 위해 차량들에서 사용될 수 있다. 초음파 트랜스듀서들 중 일부는 음향 신호(acoustic signal)들의 송신 및 반사된 음향 신호들의 수신에 사용될 수 있는 좁은 주파수 대역을 가졌을 수 있다. 그러한 주파수는 트랜스듀서의 공진 주파수(resonant frequency) 또는 트랜스듀서 공진 주파수로서 지칭될 수 있다. 전형적으로, 트랜스듀서 공진 주파수는 다양한 환경 조건들에 의해 영향을 받았을 수 있다. 예를 들어, 트랜스듀서 공진 주파수는 주위 온도에 의존했을 수 있다. 또한, 빗물 또는 얼음이 트랜스듀서 상에 형성될 수 있고, 트랜스듀서 공진 주파수에 또한 영향을 주었을 수 있다.In the past, the electronics industry has used various methods and circuits to form controllers for ultrasonic transducers. In some applications, the ultrasonic transducer may have been used as part of a distance measurement system. The distance measurement system can be used in vehicles to detect distances, such as providing distance measurement for parking assistance applications. Some of the ultrasonic transducers may have a narrow frequency band that can be used for transmission of acoustic signals and reception of reflected acoustic signals. Such a frequency may be referred to as the resonant frequency of the transducer or the transducer resonant frequency. Typically, the transducer resonant frequency may have been affected by various environmental conditions. For example, the transducer resonance frequency may have been dependent on the ambient temperature. In addition, rainwater or ice may form on the transducer, and may have also affected the transducer resonance frequency.

따라서, 트랜스듀서(12) 공진 주파수의 변화들을 조절할 수 있는 트랜스듀서 컨트롤러를 갖는 것이 유리할 수 있다.Therefore, it may be advantageous to have a transducer controller capable of adjusting changes in the resonant frequency of the transducer 12.

도 1은 본 발명에 따른 압전(piezo-electric) 트랜스듀서를 갖는 음향 측정 시스템의 일부의 일 실시예의 일례를 개략적으로 예시하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 도 1의 트랜스듀서의 간이 등가 회로 모델의 일 실시예의 일례를 개략적으로 예시하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 도 1의 컨트롤러의 동작 결과로서 형성된 일부 신호들의 일례의 일 실시예를 예시하는 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 도 1의 컨트롤러의 일 실시예의 동작 동안 형성된 신호들 중 일부의 실시예들의 비제한적인 예들을 예시하는 그래프들을 포함하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 도 1의 컨트롤러의 일 실시예의 동작 동안 형성된 신호들 중 일부의 실시예들의 비제한적인 예들을 예시하는 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 도 5의 그래프의 부분들의 확대도의 일 실시예의 비제한적인 예를 예시하는 그래프.
도 7은 본 발명에 따른 도 5의 그래프의 부분들의 확대도의 일 실시예의 다른 비제한적인 예를 예시하는 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 위상 오차(phase error)와 계산된 비율(R) 사이의 의존성의 일 실시예의 비제한적인 예를 예시하는 그래프.
도 9는 본 발명에 따른 도 1의 회로의 일부일 수 있는 회로의 일 실시예의 일례의 일부를 개략적으로 예시하는 도면.
도 10은 본 발명에 따른 도 1의 컨트롤러의 일 실시예에 의해 형성될 수 있는 일부 신호들을 예시하는 그래프.
도 11은 본 발명에 따른 도 1의 컨트롤러의 적어도 일부의 대안적인 실시예일 수 있는 트랜스듀서 컨트롤러의 일부의 일 실시예의 일례를 개략적으로 예시하는 도면.
도 12는 본 발명에 따른 도 11의 컨트롤러의 동작으로부터 발생하는 일부 신호들의 일 실시예의 비제한적인 예를 예시하는 그래프.
도 13은 본 발명에 따른 도 11의 컨트롤러의 동작으로부터 발생하는 일부 신호들의 일 실시예의 비제한적인 예를 예시하는 그래프.
도 14는 본 발명에 따른 도 1 또는 도 11의 컨트롤러의 일부의 대안적인 실시예일 수 있는 구동 회로의 일 실시예의 일부의 일례를 개략적으로 예시하는 도면.
도 15는 본 발명에 따른 3 단자 트랜스듀서의 일 실시예의 일부의 일례를 개략적으로 예시하는 도면.
도 16은 본 발명에 따른 구동 주기(drive period)의 일 실시예 동안의 신호들 중 일부의 일 실시예의 비제한적인 예를 예시하는 그래프.
도 17은 본 발명에 따른 도 1 또는 도 11의 컨트롤러의 일 실시예를 포함하는 반도체 디바이스의 확대 평면도를 예시하는 도면.
예시(들)의 간소화 및 명료화를 위해, 도면들 내의 요소들은 반드시 축척대로 도시된 것은 아니고, 요소들 중 일부는 예시의 목적들을 위해 과장될 수 있으며, 상이한 도면들 내의 동일한 도면 부호들은 달리 언급되지 않는 한 동일한 요소들을 나타낸다. 게다가, 잘 알려진 단계들 및 요소들의 설명들 및 상세 사항들은 설명의 간소화를 위해 생략될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 전류 운반 요소 또는 전류 운반 전극은 MOS 트랜지스터(transistor)의 소스(source) 또는 드레인(drain), 또는 양극성 트랜지스터의 이미터(emitter) 또는 컬렉터(collector), 또는 다이오드의 캐소드(cathode) 또는 애노드(anode)와 같이, 디바이스를 통해 전류를 운반하는 디바이스의 요소를 의미하며, 제어 요소 또는 제어 전극은 MOS 트랜지스터의 게이트(gate) 또는 양극성 트랜지스터의 베이스(base)와 같이, 디바이스를 통해 전류를 제어하는 디바이스의 요소를 의미한다. 게다가, 하나의 전류 운반 요소는 디바이스에 들어가는 전류를 운반하는 것과 같이 디바이스를 통해 하나의 방향으로 전류를 운반할 수 있고, 제2 전류 운반 요소는 디바이스로부터 나가는 전류를 운반하는 것과 같이 디바이스를 통해 반대 방향으로 전류를 운반할 수 있다. 본 명세서에서는 디바이스들이 소정의 N 채널 또는 P 채널 디바이스들, 또는 소정의 N형 또는 P형 도핑 영역(doped region)들로서 설명될 수 있지만, 당업자는 본 발명에 따라 상보적인 디바이스들이 또한 가능하다는 것을 인식할 것이다. 당업자는 전도 유형이 정공들 또는 전자들의 전도를 통하는 것과 같이 전도가 일어나는 메커니즘을 지칭한다는 것을, 그에 따라 전도 유형이 도핑 농도가 아니라 P형 또는 N형과 같은 도핑 유형을 지칭한다는 것을 이해한다. 당업자들은 회로 동작에 관하여 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 중에, 동안, 및 때라는 표현들이 개시 동작 시에 즉시 동작이 일어나는 것을 의미하는 정확한 용어들이 아니고 초기 동작에 의해 개시되는 반응 사이에, 다양한 전파 지연들과 같은, 일부 작지만 적당한 지연(들)이 있을 수 있다는 것을 인식할 것이다. 게다가, 동안이라는 용어는 소정 동작이 적어도 개시 동작의 지속기간의 일부 부분 내에서 일어난다는 것을 의미한다. 대략 또는 실질적으로라는 표현의 사용은 요소의 값이 언급된 값 또는 위치에 근접할 것으로 예상되는 파라미터를 갖는다는 것을 의미한다. 그러나, 당업계에 잘 알려진 바와 같이, 값들 또는 위치들이 정확히 언급된 바와 같이 되지 못하게 하는 사소한 변동들이 항상 존재한다. 당업계에서는 적어도 10 퍼센트(10%)까지의(그리고 반도체 도핑 농도들을 포함하는 일부 요소들에 대해서는 20 퍼센트(20%)까지의) 변동들이 정확히 설명된 바와 같은 것의 이상적인 목표로부터의 적당한 변동들이라는 것이 잘 확립되어 있다. 신호의 상태와 관련하여 사용될 때, "표명(asserted)"이라는 용어는 신호의 활성 상태를 의미하며, "부정(negated)"이라는 용어는 신호의 비활성 상태를 의미한다. 신호의 실제 전압 값 또는 ("1" 또는 "0"과 같은) 로직 상태(logic state)는 긍정 또는 부정 로직이 사용되는지에 의존한다. 따라서, 표명은 긍정 또는 부정 로직이 사용되는지에 따라 하이(high) 전압 또는 하이 로직 또는 로우(low) 전압 또는 로우 로직일 수 있으며, 부정은 긍정 또는 부정 로직이 사용되는지에 따라 로우 전압 또는 로우 상태 또는 하이 전압 또는 하이 로직일 수 있다. 본 명세서에서는, 긍정 로직 규약이 사용되지만, 당업자들은 부정 로직 규약이 또한 사용될 수 있다는 것을 이해한다. 청구범위에서 또는/그리고 도면들의 상세한 설명에서, 요소의 명칭의 일부에 사용되는 바와 같은 제1, 제2, 제3 등의 용어들은 유사한 요소들을 구별하기 위해 사용되며, 반드시 시간적으로, 공간적으로, 순위에서 또는 임의의 다른 방식으로 순서를 설명하기 위해 사용되는 것은 아니다. 그렇게 사용된 용어들은 적절한 상황들에서 상호 교환가능하고 본 명세서에서 설명된 실시예들은 본 명세서에서 설명된 또는 예시된 것과 다른 순서들로 동작이 가능하다는 것을 이해해야 한다. "하나의 실시예" 또는 "일 실시예"에 대한 언급은 그 실시예와 관련하여 설명되는 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 곳들에서 "하나의 실시예에서" 또는 "일 실시예에서"라는 구절들의 출현들은 반드시 모두가 동일한 실시예를 지칭하지는 않지만, 일부 경우들에서는 그러할 수 있다. 더욱이, 특정 특징들, 구조들 또는 특성들은 당업자에게 명백할 바와 같이, 하나 이상의 실시예들에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다. 도면들의 명료화를 위해, 디바이스 구조들의 도핑 영역들은 대체로 직선인 에지들 및 정확히 각진 코너들을 갖는 것으로 예시된다. 그러나, 당업자들은 도펀트(dopant)들의 확산 및 활성화로 인해, 도핑 영역들의 에지들이 일반적으로 직선들이 아닐 수 있고, 코너들이 정확한 각도들로 있지 않을 수 있다는 것을 이해한다.
또한, 설명은 (본체 영역이 긴 패턴으로, 전형적으로 사행형(serpentine) 패턴으로 형성된 단일 영역으로 구성되는) 단일 본체 설계 대신에 (본체 영역들이 복수의 셀형(cellular) 영역들인) 셀형 설계를 예시한다. 그러나, 설명은 셀형 구현 및 단일 베이스 구현 양자에 적용될 수 있는 것으로 의도된다.
아래에서 적합한 것으로 예시되고 설명되는 실시예들은 실시예들을 가질 수 있고/있거나 본 명세서에서 구체적으로 개시되지 않는 임의의 요소 없이도 실시될 수 있다.
1 schematically illustrates an example of an embodiment of a portion of an acoustic measurement system with a piezo-electric transducer according to the present invention.
FIG. 2 schematically illustrates an example of an embodiment of a simplified equivalent circuit model of the transducer of FIG. 1 according to the present invention.
3 is a graph illustrating an example embodiment of some signals formed as a result of the operation of the controller of FIG. 1 in accordance with the present invention.
4 is a diagram comprising graphs illustrating non-limiting examples of some embodiments of the signals formed during operation of one embodiment of the controller of FIG. 1 in accordance with the present invention.
5 is a graph illustrating non-limiting examples of some embodiments of the signals formed during operation of one embodiment of the controller of FIG. 1 in accordance with the present invention.
6 is a graph illustrating a non-limiting example of an embodiment of an enlarged view of portions of the graph of FIG. 5 in accordance with the present invention.
7 is a graph illustrating another non-limiting example of an embodiment of an enlarged view of portions of the graph of FIG. 5 in accordance with the present invention.
8 is a graph illustrating a non-limiting example of one embodiment of the dependence between a phase error and a calculated ratio R according to the present invention.
9 schematically illustrates a portion of an example of an embodiment of a circuit that may be part of the circuit of FIG. 1 in accordance with the present invention.
10 is a graph illustrating some signals that may be formed by an embodiment of the controller of FIG. 1 in accordance with the present invention.
11 schematically illustrates an example of an embodiment of a portion of a transducer controller, which may be an alternative embodiment of at least a portion of the controller of FIG. 1 in accordance with the present invention.
12 is a graph illustrating a non-limiting example of one embodiment of some signals resulting from operation of the controller of FIG. 11 in accordance with the present invention.
13 is a graph illustrating a non-limiting example of one embodiment of some signals resulting from operation of the controller of FIG. 11 in accordance with the present invention.
14 schematically illustrates an example of a portion of an embodiment of a driving circuit, which may be an alternative embodiment of a portion of the controller of FIG. 1 or 11 according to the present invention.
15 schematically illustrates an example of a portion of an embodiment of a three terminal transducer according to the present invention.
16 is a graph illustrating a non-limiting example of an embodiment of some of the signals during an embodiment of a drive period according to the present invention.
17 is a diagram illustrating an enlarged plan view of a semiconductor device including an embodiment of the controller of FIG. 1 or 11 in accordance with the present invention.
For simplicity and clarity of the illustration(s), elements in the drawings are not necessarily drawn to scale, some of the elements may be exaggerated for purposes of illustration, and the same reference numerals in different drawings are not mentioned otherwise. Unless they represent the same elements. In addition, descriptions and details of well-known steps and elements may be omitted for simplicity of description. As used herein, a current carrying element or current carrying electrode is a source or drain of a MOS transistor, or an emitter or collector of a bipolar transistor, or of a diode. It refers to an element of a device that carries current through the device, such as a cathode or an anode, and the control element or control electrode is the gate of a MOS transistor or the base of a bipolar transistor, It refers to the element of the device that controls the current through the device. Moreover, one current-carrying element can carry current in one direction through the device, such as carrying current entering the device, and the second current-carrying element is opposite through the device, such as carrying current out of the device. It can carry current in any direction. While devices may be described herein as certain N-channel or P-channel devices, or certain N- or P-type doped regions, those skilled in the art will recognize that complementary devices are also possible in accordance with the present invention. something to do. One of skill in the art understands that the conduction type refers to the mechanism by which conduction occurs, such as through conduction of holes or electrons, and thus the conduction type refers to a doping type such as P-type or N-type rather than a doping concentration. Those of ordinary skill in the art are aware that the expressions during, during, and when, as used herein with respect to circuit operation, are not precise terms that mean that the operation occurs immediately upon the initiating operation, but between reactions initiated by the initial operation, various propagation delays. It will be appreciated that there may be some small but moderate delay(s), such as. Moreover, the term during means that a certain operation occurs within at least a portion of the duration of the initiating operation. The use of the expression approximately or substantially means that the value of the element has a parameter that is expected to be close to the stated value or position. However, as is well known in the art, there are always minor fluctuations that prevent values or locations from being exactly as stated. In the art, fluctuations up to at least 10 percent (10%) (and for some elements including semiconductor doping concentrations up to 20 percent (20%)) are appropriate fluctuations from the ideal target of what is exactly as described. It is well established. When used in relation to the state of a signal, the term "asserted" refers to the active state of the signal, and the term "negated" refers to the inactive state of the signal. The actual voltage value or logic state (such as "1" or "0") of the signal depends on whether positive or negative logic is used. Thus, the assertion can be high voltage or high logic or low voltage or low logic depending on whether positive or negative logic is used, and negative is a low voltage or low state depending on whether positive or negative logic is used. Alternatively, it may be high voltage or high logic. In this specification, a positive logic protocol is used, but those skilled in the art understand that a negative logic protocol may also be used. In the claims or/and in the detailed description of the drawings, terms such as first, second, third, etc. as used in part of the name of an element are used to distinguish between similar elements, and necessarily temporally, spatially, It is not used in rankings or to describe the order in any other way. It should be understood that the terms so used are interchangeable in appropriate circumstances and that the embodiments described herein are operable in different orders than those described or illustrated herein. Reference to “one embodiment” or “an embodiment” means that a particular feature, structure, or characteristic described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment of the present invention. Thus, appearances of the phrases “in one embodiment” or “in an embodiment” in various places throughout this specification are not necessarily all referring to the same embodiment, but may in some cases. Moreover, certain features, structures or properties may be combined in any suitable manner in one or more embodiments, as will be apparent to those of skill in the art. For clarity of the figures, the doped regions of the device structures are illustrated as having generally straight edges and precisely angled corners. However, those skilled in the art understand that due to diffusion and activation of dopants, the edges of the doped regions may not generally be straight lines, and the corners may not be at correct angles.
In addition, the description exemplifies a cell-type design (in which the body regions are a plurality of cellular regions) instead of a single body design (the body region consists of a single region formed in a long pattern, typically a serpentine pattern). do. However, the description is intended to be applicable to both a cell type implementation and a single base implementation.
The embodiments illustrated and described as suitable below may have embodiments and/or may be practiced without any elements not specifically disclosed herein.

도 1은 압전 트랜스듀서(Pz) 또는 음향 트랜스듀서 또는 트랜스듀서(12)를 갖는 음향 측정 시스템(10)의 일부의 일 실시예의 일례를 개략적으로 예시한다. 트랜스듀서(12)의 일 실시예는 신호 단자(17) 및 제2 단자(18)를 가질 수 있다. 트랜스듀서(12)의 하나의 실시예에서, 단자(17)는 트랜스듀서(12)를 진동하도록 여기(excite)시키기 위한 구동 신호를 수신하도록 구성될 수 있으며, 또한 반사 또는 잔향(reverberation)을 나타내는 신호를 형성하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 단자(18)는 공통 기준 전압에 접속될 수 있거나, 대안적으로 트랜스듀서(12)로부터의 신호들의 형성을 돕기 위해 수신기에 접속될 수 있다. 시스템(10)은 2 단자 트랜스듀서를 사용하는 것으로 예시된다. 아래에서 추가로 알 수 있는 바와 같이, 예를 들어 3 단자 트랜스듀서와 같은 다른 유형들의 트랜스듀서들이 또한 사용될 수 있다. 게다가, 시스템(10)은 때때로 무변압기(transformer-less) 시스템으로서 지칭되는데, 이는 변압기가 트랜스듀서(12)를 컨트롤러에 또는 구동기 회로에 결합하는 데 사용되지 않기 때문이다.1 schematically illustrates an example of an embodiment of a piezoelectric transducer Pz or a portion of an acoustic measurement system 10 having an acoustic transducer or transducer 12. An embodiment of the transducer 12 may have a signal terminal 17 and a second terminal 18. In one embodiment of the transducer 12, the terminal 17 may be configured to receive a drive signal to excite the transducer 12 to vibrate, and also exhibit reflection or reverberation. It can be configured to form a signal. In some embodiments, terminal 18 may be connected to a common reference voltage, or alternatively may be connected to a receiver to aid in the formation of signals from transducer 12. System 10 is illustrated using a two terminal transducer. As will be further seen below, other types of transducers may also be used, such as for example a three terminal transducer. In addition, system 10 is sometimes referred to as a transformer-less system, since the transformer is not used to couple the transducer 12 to the controller or to the driver circuit.

도 2는 트랜스듀서(12)의 간이 등가 회로 모델의 일 실시예의 일례를 개략적으로 예시한다. 일부 응용들에서, 트랜스듀서(12)는 인덕터(inductor)(14)와 직렬로 그리고 저항기(13)와 직렬로 접속되는 커패시터(capacitor)(15)를 갖는 직렬 공진 네트워크로서 모델링될 수 있으며, 이들 모두는 기생 커패시터(parasitic capacitor)(Cp)(16)와 병렬로 접속된다.2 schematically illustrates an example of an embodiment of a simplified equivalent circuit model of the transducer 12. In some applications, the transducer 12 can be modeled as a series resonant network with a capacitor 15 connected in series with an inductor 14 and in series with a resistor 13, All are connected in parallel with a parasitic capacitor (Cp) 16.

도 1로 돌아가면, 시스템(10)은 또한 트랜스듀서(12)의 공진 주파수의 변화들을 포함하는 트랜스듀서(12)의 공진 주파수에 응답하여 형성되는 주파수 및/또는 위상을 갖는 구동 신호(45)를 형성하도록 구성될 수 있는 트랜스듀서 컨트롤러(20)를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "공진 주파수"라는 구절은 트랜스듀서(12)의 공진 주파수의 변화들을 포함하는 트랜스듀서(12)의 공진 주파수를 의미한다.Returning to FIG. 1, the system 10 also includes a drive signal 45 having a frequency and/or phase that is formed in response to the resonant frequency of the transducer 12 including changes in the resonant frequency of the transducer 12. And a transducer controller 20 that can be configured to form a. As used herein, the phrase "resonant frequency" refers to the resonant frequency of the transducer 12 including changes in the resonant frequency of the transducer 12.

컨트롤러(20)는 전압 입력(21)과 공통 복귀(22) 사이에서 컨트롤러(20)를 동작시키기 위한 전력을 수신하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 복귀(22)는 예를 들어 접지 기준 전압과 같은 공통 전압에 접속될 수 있거나, 상이한 전압에 접속될 수 있다. 시스템(10)은 트랜스듀서(12)의 단자(18)가 복귀(22)에 접속될 수 있는 실시예를 가질 수 있다. 컨트롤러(20)는 일 실시예에서 트랜스듀서(12)로부터 신호들을 수신하도록 구성될 수 있는 입/출력 단자들(23, 24)을 갖는다. 컨트롤러(20)의 수신기 회로 또는 RX 또는 RX 회로(28)가 트랜스듀서(12)로부터 신호들을 수신하도록 구성될 수 있다. 단자들(23, 24) 또는 대안적으로 단자(23)의 일 실시예가 또한 트랜스듀서(12)에 구동 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(20)의 Tx 구동기 회로 또는 Tx 또는 Tx 회로 또는 구동 회로(41)가 트랜스듀서(12)를 구동 또는 여기시키기 위한 구동 신호(45)를 형성하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 단자(24)가 생략될 수 있다. 컨트롤러(20)의 제어 회로(32)가 회로(28)로부터 예를 들어 신호(33)와 같은 신호들을 수신하고, 예를 들어 신호들(36-37)과 같은 신호들을 제공하여 신호(45) 및/또는 회로(41)의 동작의 일부를 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 회로(32)는 예를 들어 아래에서 추가로 설명되는 방법을 형성하기 위한 프로그램을 저장할 수 있는 판독 전용 메모리 또는 다른 구조와 같은 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하도록 형성될 수 있다.The controller 20 is configured to receive power to operate the controller 20 between the voltage input 21 and the common return 22. In some embodiments, return 22 may be connected to a common voltage, such as a ground reference voltage, for example, or may be connected to a different voltage. System 10 may have an embodiment in which terminal 18 of transducer 12 may be connected to return 22. The controller 20 has input/output terminals 23 and 24 that may be configured to receive signals from the transducer 12 in one embodiment. Receiver circuitry or RX or RX circuit 28 of controller 20 may be configured to receive signals from transducer 12. Terminals 23, 24 or alternatively one embodiment of terminal 23 may also be configured to provide a drive signal to transducer 12. The Tx driver circuit or Tx or Tx circuit or driving circuit 41 of the controller 20 may be configured to form a driving signal 45 for driving or exciting the transducer 12. In some embodiments, terminal 24 may be omitted. The control circuit 32 of the controller 20 receives signals from the circuit 28, for example signal 33, and provides signals such as signals 36-37 to provide the signal 45 And/or may be configured to control part of the operation of the circuit 41. In some embodiments, circuit 32 may be formed to include a non-transitory computer readable medium such as a read-only memory or other structure capable of storing a program for forming a method described further below. have.

컨트롤러(20)의 일 실시예는 트랜스듀서(12)를 제어하여 거리를 측정하기 위한 측정 사이클을 형성하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(20)는 구동 위상 또는 송신 위상 및 거리를 측정하는 데 사용될 수 있는 반사된 음향 신호 또는 반향(echo)을 나타내는 신호를 수신하는 것을 포함할 수 있는 후속 거리 측정 위상을 포함하도록 측정 사이클을 형성하도록 구성될 수 있는 실시예를 가질 수 있다. 반향은 송신 위상에 의해 형성되는 송신된 음향 신호로부터 수신되는 반향이다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러(20)는 송신 위상 후에 그리고 거리 측정 위상 전에 활성 제동(damping) 위상을 포함하도록 측정 사이클을 형성하는 것을 또한 포함할 수 있다.One embodiment of the controller 20 may be configured to control the transducer 12 to form a measurement cycle for measuring distance. The controller 20 forms a measurement cycle to include a subsequent ranging phase, which may include receiving a signal indicative of an echo or a reflected acoustic signal that may be used to measure the drive phase or transmit phase and distance. It can have an embodiment that can be configured to. The reverb is the reverberation received from the transmitted acoustic signal formed by the transmit phase. In some embodiments, the controller 20 may also include forming a measurement cycle to include an active damping phase after the transmit phase and before the ranging phase.

송신 위상은 거리를 측정하는 데 사용되는 송신된 음향 신호를 형성하도록 트랜스듀서(12)를 여기시키기 위한 하나 이상의 사이클들을 갖는 구동 신호(45)로 트랜스듀서(12)를 구동하는 것을 포함할 수 있다. 구동 신호(45)의 값은 사이클 동안 변할 수 있다. 구동 신호(45)의 사이클은 송신된 음향 신호를 형성하기 위한 제1 주기 또는 구동 주기를 포함할 수 있다. 아래에서 추가로 알 수 있는 바와 같이, 컨트롤러(20)의 일 실시예는 공진 주파수와 신호(45)의 주파수 사이에 차이가 존재하는 것으로 결정하고, 차이에 응답하여 신호(45)의 주파수를 변경하도록 구성될 수 있다. 공진 주파수와 신호(45)의 주파수 사이의 차이의 존재는 본 명세서에서 "주파수 차이"로서 지칭된다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 해당 주파수에 대한 임의의 변화들을 포함하는, 거리를 측정하기 위한 음향 신호를 송신하는 데 사용되는 신호(45)의 주파수는 "구동 주파수"로서 지칭된다. 주파수 차이를 결정하고 공진 주파수와 실질적으로 동일하도록 구동 주파수를 조절하는 것은 측정의 감도 및 정확도를 개선하도록 컨트롤러(20)를 구성하는 것을 용이하게 하며, 일부 실시예들에서는 물체들이 검출될 수 있는 거리를 증가시킬 수 있다.The transmit phase may include driving the transducer 12 with a drive signal 45 having one or more cycles to excite the transducer 12 to form a transmitted acoustic signal used to measure distance. . The value of the drive signal 45 may change during the cycle. The cycle of the drive signal 45 may include a first cycle or a drive cycle for forming the transmitted acoustic signal. As can be seen further below, an embodiment of the controller 20 determines that a difference exists between the resonance frequency and the frequency of the signal 45, and changes the frequency of the signal 45 in response to the difference. Can be configured to The presence of a difference between the resonant frequency and the frequency of the signal 45 is referred to herein as a “frequency difference”. Also, as used herein, the frequency of the signal 45 used to transmit an acoustic signal for measuring distance, including any changes to that frequency, is referred to as the “drive frequency”. Determining the frequency difference and adjusting the drive frequency to be substantially equal to the resonant frequency facilitates configuring the controller 20 to improve the sensitivity and accuracy of the measurement, and in some embodiments, the distance at which objects can be detected. Can increase

도 3은 거리를 측정하는 데 사용되는 송신 위상의 일부로서 컨트롤러(20)가 트랜스듀서(12)를 구동한 결과로서 형성된 일부 신호들의 일례의 일 실시예를 예시하는 그래프이다. 도 3의 플롯(plot)들은 트랜스듀서(12)를 제어하는 방법의 일 실시예의 일례의 일부 조건들의 비제한적인 예시적인 실시예를 예시하며, 그러한 방법은 컨트롤러(20)에 의해 수행될 수 있다. 플롯(51)은 스위치(46)의 상태들을 예시하고, 플롯(52)은 스위치(47)의 상태들을 예시한다. 플롯(53)은 트랜스듀서(12) 양단에 형성되는 전압(25)을 예시한다. 플롯(54)은 트랜스듀서(12) 내에서 흐르는 순환 전류를 예시한다. 이러한 설명은 도 1 및 도 3을 참조한다.3 is a graph illustrating an example embodiment of some signals formed as a result of the controller 20 driving the transducer 12 as part of the transmit phase used to measure the distance. The plots of FIG. 3 illustrate a non-limiting exemplary embodiment of some conditions of an example of an embodiment of a method of controlling the transducer 12, such a method may be performed by the controller 20. . Plot 51 illustrates the states of switch 46 and plot 52 illustrates the states of switch 47. Plot 53 illustrates the voltage 25 formed across the transducer 12. Plot 54 illustrates the circulating current flowing within transducer 12. This description refers to FIGS. 1 and 3.

트랜스듀서(12)를 제어하는 방법의 하나의 예시적인 실시예에서, 컨트롤러(20)는 구동 주파수 및 도 3에 "Tx 주기"로서 라벨링된 대응하는 구동 주기(55)를 갖도록 구동 신호(45)를 형성하도록 구성될 수 있다. 구동 주기(55)는 "½ Tx 주기"로서 라벨링된 2개의 절반 주기(half-period)들(49, 50)을 포함한다. 일 실시예에서, 컨트롤러(20)는 구동 주기(55)의 하나의 절반 주기 동안 하나의 극성을 갖는 신호(45)를 인가하고, 구동 주기(55)의 연속되는 절반 주기 동안 반대 극성을 갖는 신호(45)를 인가하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(20)의 일 실시예는 송신 위상이 거리를 측정하기 위한 송신된 음파를 생성하도록 트랜스듀서(12)를 구동하기 위한 신호(45)를 형성하는 것을 포함하는 트랜스듀서(12)를 제어하는 방법을 형성하도록 구성될 수 있다. 신호(45)는 트랜스듀서(12)의 단자들(17, 18) 사이에서 잔향 신호를 형성할 수 있는 트랜스듀서(12) 내의 순환 전류를 유도할 수 있다. 잔향 신호의 주파수 및 위상은 트랜스듀서(12)의 발진들, 예를 들어 트랜스듀서(12)의 공진 회로 내측에서 순환하는 것으로 간주될 수 있는 순환 전류로부터 발생하는 발진들의 위상 및 주파수에 의존한다. 트랜스듀서(12) 내의 순환 전류는 단자들(17, 18) 사이에 전압을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 순환 전류에 의해 형성되는 전압은 트랜스듀서(12)의 순환 전류의 적분일 수 있다. 따라서, 잔향 신호는 전압 또는 전류일 수 있다. 잔향 신호는 컨트롤러(20)에 의해 수신될 수 있고, 컨트롤러(20)는 주파수 차이를 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 회로(28)는 잔향 신호를 전압으로서 수신할 수 있고, 회로(32)는 주파수 차이를 검출하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 컨트롤러(20)는 전류를 나타내는 신호를 사용하도록 구성될 수 있다. 잔향 신호의 위상 및 주파수는 공진 주파수의 위상 및 주파수를 나타낼 수 있다.In one exemplary embodiment of the method of controlling the transducer 12, the controller 20 has a drive signal 45 to have a drive frequency and a corresponding drive period 55 labeled as “Tx period” in FIG. 3. It can be configured to form. The drive period 55 includes two half-periods 49 and 50 labeled as "½ Tx period". In one embodiment, the controller 20 applies a signal 45 having one polarity during one half cycle of the drive period 55, and a signal having the opposite polarity during successive half cycles of the drive cycle 55. It can be configured to apply 45. One embodiment of the controller 20 controls the transducer 12 comprising forming a signal 45 for driving the transducer 12 such that the transmit phase generates a transmitted sound wave for measuring distance. It can be configured to form a method. The signal 45 can induce a circulating current in the transducer 12 that can form a reverberant signal between the terminals 17 and 18 of the transducer 12. The frequency and phase of the reverberant signal depends on the phase and frequency of the oscillations of the transducer 12, for example the oscillations arising from a circulating current that can be considered circulating inside the resonant circuit of the transducer 12. The circulating current in the transducer 12 may form a voltage between the terminals 17 and 18. In one embodiment, the voltage formed by the circulating current may be an integral of the circulating current of the transducer 12. Thus, the reverberation signal may be a voltage or a current. The reverberation signal may be received by the controller 20, and the controller 20 may be configured to detect a frequency difference. For example, circuit 28 may receive the reverberant signal as a voltage, and circuit 32 may be configured to detect a frequency difference. In other embodiments, the controller 20 may be configured to use a signal indicative of current. The phase and frequency of the reverberation signal may represent the phase and frequency of the resonant frequency.

컨트롤러(20)의 일 실시예는 예를 들어 절반 주기들(49 또는 50) 중 하나 이상과 같은 신호(45)의 절반 주기의 일부 또는 일정 백분율 동안 신호(45)를 인가하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(20)는 절반 주기의 나머지의 적어도 일부에서 주파수 차이를 검출하도록 구성될 수 있는 실시예를 포함할 수 있다. 예를 들어 절반 주기(49)와 같은 제1 절반 주기 동안, 스위치(46)가 인에이블(enabled) 또는 폐쇄될 수 있고, 스위치(47)가 개방 또는 디스에이블(disabled)되어, 절반 주기의 일부 또는 일정 백분율 동안 신호(45)를 트랜스듀서(12)에 인가할 수 있다. 예를 들어, 플롯(52) 내에 구동으로서 라벨링된 부분 동안. 그러한 동일한 절반 주기의 다른 부분 또는 다른 백분율 또는 대안적으로 절반 주기의 나머지 동안, 회로(41)는 트랜스듀서(12)를 구동하지 않도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 플롯(53) 내에 HiZ로서 라벨링된 부분. 일부 실시예들에서, 회로(41)의 출력은 하이 임피던스 상태(high impedance state)에 놓일 수 있다. 예를 들어, 양 스위치들(46, 47)이 개방 또는 디스에이블될 수 있고, 컨트롤러(20)가 단자들(23, 24) 상에 또는 대안적으로 그들 사이에 하이 출력 임피던스를 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하이 임피던스는 1 메가옴(meg-ohm)을 초과하는 값일 수 있다. 회로(41)의 출력이 트랜스듀서(12)를 구동하고 있지 않고 컨트롤러(20)가 하이 임피던스를 갖는 동안의 구동 절반 주기의 부분은 본 명세서에서 "HiZ 간격"으로서 지칭될 수 있다. 일 실시예는 컨트롤러(20)가 또한 신호(45) 내의 다른 곳들에 HiZ 간격을 형성하도록 구성될 수 있는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(20)는 구동 주기 내에 한 번만 HiZ 간격을 형성하도록 구성될 수 있거나, 예를 들어 절반 주기의 끝 대신에 절반 주기의 중간 또는 구동 주기의 중간의 대략 시작에 또는 대안적으로 그 근처와 같은 절반 주기 내의 다른 곳들에 HiZ 간격을 형성하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(20)는 HiZ 간격의 적어도 일부 동안 트랜스듀서(12)의 잔향 또는 공진 발진에 의해 형성되는 잔향 신호를 모니터링하도록 구성될 수 있으며, 컨트롤러(20) 또는 대안적으로 회로(32)는 주파수 차이를 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 절반 주기(50)와 같은 제2 구동 절반 주기 동안, 스위치(47)(도 1)는 인에이블 또는 폐쇄될 수 있고, 스위치(46)는 개방 또는 디스에이블되어, 제2 구동 절반 주기의 일부 또는 일정 백분율 동안 트랜스듀서(12)에 반대 극성을 갖는 신호(45)를 인가할 수 있다. 그러한 동일한 제2 구동 절반 주기의 다른 부분 또는 대안적으로 제2 구동 절반 주기의 나머지 동안, 회로(41)는 다시 HiZ 간격을 형성하기 위해 트랜스듀서(12)를 구동하지 않기 위한 상태에 놓일 수 있거나, 대안적으로 하이 임피던스 상태에 놓을 수 있으며, 컨트롤러(20) 또는 대안적으로 회로(32)는 다시 주파수 차이를 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러(20) 또는 대안적으로 회로(32)는 절반 주기들(49 또는 50) 중 하나만의 주파수 차이를 검출하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(20)는 제1 절반 주기 동안 수신된 잔향 신호로부터 주파수 차이를 검출한 후에 공진 주파수에 더 가깝도록 구동 주파수를 조절하고/하거나, 제2 절반 주기 동안 수신된 잔향 신호로부터 주파수 차이를 검출한 후에 공진 주파수에 더 가깝게 구동 주파수를 조절하도록 구성될 수 있다.One embodiment of the controller 20 may be configured to apply the signal 45 for a portion or a percentage of the half period of the signal 45, such as one or more of the half periods 49 or 50, for example. The controller 20 may include an embodiment that may be configured to detect the frequency difference in at least a portion of the remainder of the half period. During a first half cycle, e.g. half cycle 49, switch 46 may be enabled or closed, and switch 47 may be open or disabled so that part of the half cycle Alternatively, the signal 45 may be applied to the transducer 12 for a certain percentage. For example, during the portion labeled as drive in plot 52. The circuit 41 may be controlled not to drive the transducer 12 during another portion or other percentage of such the same half period, or alternatively the remainder of the half period. For example, the portion labeled HiZ in plot 53. In some embodiments, the output of circuit 41 may be placed in a high impedance state. For example, both switches 46, 47 can be open or disabled, and the controller 20 can form a high output impedance on the terminals 23, 24 or alternatively between them. . In some embodiments, the high impedance can be a value in excess of 1 megohm. The portion of the driving half period while the output of the circuit 41 is not driving the transducer 12 and the controller 20 has a high impedance may be referred to herein as a “HiZ interval”. One embodiment may include that the controller 20 may also be configured to form HiZ spacing elsewhere in the signal 45. For example, the controller 20 may be configured to form the HiZ interval only once within the drive period, for example at the middle of the half cycle or at approximately the beginning of the middle of the drive cycle instead of the end of the half cycle or alternatively It can be configured to form HiZ intervals elsewhere in the same half period, such as near it. The controller 20 may be configured to monitor the reverberant signal formed by the reverberant or resonant oscillation of the transducer 12 during at least part of the HiZ interval, and the controller 20 or alternatively the circuit 32 May be configured to detect. During a second driving half cycle, e.g. half cycle 50, the switch 47 (Fig. 1) can be enabled or closed, and the switch 46 is open or disabled, so that the second drive half cycle It is possible to apply the signal 45 having the opposite polarity to the transducer 12 for a portion or a percentage of. Another part of such the same second drive half cycle or alternatively during the remainder of the second drive half cycle, the circuit 41 may again be put in a state not to drive the transducer 12 to form a HiZ gap or , Alternatively can be placed in a high impedance state, and the controller 20 or alternatively circuit 32 can again determine the frequency difference. In some embodiments, controller 20 or alternatively circuit 32 may be configured to detect a frequency difference of only one of half periods 49 or 50. The controller 20 adjusts the driving frequency to be closer to the resonant frequency after detecting the frequency difference from the reverberation signal received during the first half period and/or detects the frequency difference from the reverberation signal received during the second half period. It can be configured to adjust the driving frequency closer to the resonant frequency later.

컨트롤러(20)는 측정 사이클의 송신 위상을 완료하기 전에 소정 수의 사이클들 동안 구동 주기(55)를 반복하도록 구성될 수 있다. 당업자들은 일부 실시예들에서 트랜스듀서(12)가 잔향하기에 충분한 에너지를 저장하기 전에, 그에 따라 일련의 구동 주기들(55)을 형성하기 시작하기 전에 소수의 사이클들 동안 트랜스듀서(12)를 구동하는 것이 필요할 수 있다는 것을 인식할 것이다.The controller 20 may be configured to repeat the drive period 55 for a predetermined number of cycles before completing the transmit phase of the measurement cycle. Those skilled in the art will, in some embodiments, prior to storing sufficient energy for the transducer 12 to reverberate, and accordingly, for a few cycles before starting to form a series of drive cycles 55. You will recognize that it may be necessary to run it.

도 4는 공진 주파수의 예시적인 일 실시예에 대한 상이한 구동 신호 주파수들에 대한 신호(45)의 위상 및 잔향 신호의 위상의 실시예들의 비제한적인 예들을 예시하는 그래프들을 포함한다. 플롯들(56)은 신호(25)를 예시하고, 플롯들(57)은 트랜스듀서(12) 내의 순환 전류를 예시한다. 가로 좌표는 시간을 지시하고, 세로 좌표는 예시된 신호들의 증가하는 값을 지시한다. 가로 좌표는 사이클의 시간 간격이 주기의 100 퍼센트가 되게 예시되도록 정규화된다.4 includes graphs illustrating non-limiting examples of embodiments of the phase of the signal 45 and the phase of the reverberation signal for different drive signal frequencies for an exemplary embodiment of the resonant frequency. Plots 56 illustrate signal 25 and plots 57 illustrate the circulating current in transducer 12. The abscissa indicates time, and the ordinate indicates increasing values of the illustrated signals. The abscissa is normalized so that the time interval of the cycle is illustrated to be 100 percent of the period.

도 4a의 그래프들은 구동 주파수가 공진 주파수와 실질적으로 동일한 예를 예시한다. 예시된 바와 같이, 2개의 신호들 사이의 위상 시프트(phase shift)는 실질적으로 0이다.The graphs of FIG. 4A illustrate an example in which the driving frequency is substantially the same as the resonance frequency. As illustrated, the phase shift between the two signals is substantially zero.

도 4b의 그래프들은 구동 주파수가 공진 주파수보다 큰 예를 예시한다. 구동 주파수가 공진 주파수보다 크므로, 순환 전류는 신호(45)보다 늦다. 이것은 양(positive)의 위상 시프트 또는 양의 위상 오차로서 참조되는데, 이는 전류 신호가 신호(45) 뒤에 발생하기 때문이다. 예시된 예는 대략 40도의 양의 위상 오차(40°)를 도시한다.The graphs of FIG. 4B illustrate an example in which the driving frequency is greater than the resonance frequency. Since the driving frequency is greater than the resonant frequency, the circulating current is later than the signal 45. This is referred to as a positive phase shift or positive phase error, as a current signal occurs after signal 45. The illustrated example shows a positive phase error (40°) of approximately 40 degrees.

도 4c의 그래프는 구동 주파수가 공진 주파수보다 낮은 예를 예시한다. 구동 주파수가 공진 주파수보다 낮으므로, 전류 신호는 신호(45)보다 앞서며, 이는 음(negative)의 위상 시프트 또는 음의 위상 오차를 유발한다. 도 4c에 예시된 예는 대략 40도의 음의 위상 오차(-40°)를 예시한다.The graph of FIG. 4C illustrates an example in which the driving frequency is lower than the resonance frequency. Since the drive frequency is lower than the resonant frequency, the current signal precedes the signal 45, which causes a negative phase shift or negative phase error. The example illustrated in FIG. 4C illustrates a negative phase error (-40°) of approximately 40 degrees.

일 실시예에서, 컨트롤러(20)는 순환 전류와 신호(45) 사이의 위상 차이, 그에 따라 위상 오차를 추정하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(20)는 이어서 위상 오차를 이용하여 구동 주파수를 공진 주파수에 더 가깝도록 어느 방향(증가 또는 감소)으로 조절할지를 추정하도록 구성될 수 있다. 일 실시예는 컨트롤러(20)가 구동 주파수를 공진 주파수와 실질적으로 동일하도록 또는 대안적으로 공진 주파수에 더 가깝도록 조절하도록 구성될 수 있는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 구동 주파수를 공진 주파수와 실질적으로 동일하도록 조절하는 데에 하나 초과의 사이클(55)이 걸릴 수 있다.In one embodiment, the controller 20 may be configured to estimate the phase difference between the circulating current and the signal 45, and thus the phase error. The controller 20 may then be configured to estimate in which direction (increase or decrease) the driving frequency is adjusted to be closer to the resonance frequency using the phase error. One embodiment may include that the controller 20 may be configured to adjust the drive frequency to be substantially equal to the resonant frequency or alternatively to be closer to the resonant frequency. In some embodiments, it may take more than one cycle 55 to adjust the drive frequency to be substantially equal to the resonant frequency.

일 실시예는 컨트롤러(20)가 신호(45)의 절반 주기마다 신호(45)와 순환 전류 사이의 위상 오차를 계산 또는 결정 또는 추정하도록 구성될 수 있거나, 단지 구동 주기들의 일부 또는 대안적으로 신호(45)의 절반 주기들의 일부 동안 위상 오차를 계산 또는 결정 또는 추정하도록 구성될 수 있는 것을 포함할 수 있다. 컨트롤러(20) 또는 대안적으로 회로(32)는 HiZ 간격의 적어도 일부 동안 트랜스듀서(12)의 잔향 신호를 수신하도록 구성될 수 있는 실시예를 가질 수 있다. 회로(32)의 일 실시예는 또한 하나 이상의 HiZ 간격들의 적어도 일부 동안 위상 오차를 계산 또는 결정 또는 추정하도록 구성될 수 있다.One embodiment may be configured such that the controller 20 calculates or determines or estimates the phase error between the signal 45 and the circulating current every half cycle of the signal 45, or only part of the drive cycles or alternatively the signal. 45. It may include that which may be configured to calculate or determine or estimate the phase error during a portion of the half periods. Controller 20 or alternatively circuit 32 may have an embodiment that may be configured to receive the reverberant signal of transducer 12 during at least a portion of the HiZ interval. An embodiment of circuit 32 may also be configured to calculate or determine or estimate a phase error during at least a portion of one or more HiZ intervals.

도 5는 컨트롤러(20)의 일 실시예의 동작 동안 형성된 신호들 중 일부의 비제한적인 예를 예시하는 그래프이다. 플롯들(75-77)은 신호(45)의 3개의 상이한 주파수들에 대한 전압(25)을 예시하며, 각각에 대한 대응하는 위상 오차가 식별된다. 플롯(75)은 공진 주파수와 실질적으로 정합되는 구동 주파수를 갖는 신호(45)의 일 실시예를 예시한다. 플롯들(76, 77)은 각각 공진 주파수보다 높거나 낮은 구동 주파수를 갖는 신호(45)의 일 실시예를 예시한다. 가로 좌표는 시간을 지시하고, 세로 좌표는 예시된 신호들의 증가하는 값을 지시한다. 당업자들은 컨트롤러(20)가 트랜스듀서(12)를 구동하고 있는 구동 주기 또는 절반 주기의 부분 동안 전압(25)이 구동 신호(45)를 나타내고, 구동 주기 또는 절반 주기의 HiZ 간격 또는 부분 동안 전압(25)이 잔향 신호를 나타낸다는 것을 인식할 것이다. 플롯들(75-77)에서, HiZ 간격들은 점선 원들에 의해 일반적인 방식으로 식별된다.5 is a graph illustrating non-limiting examples of some of the signals formed during operation of one embodiment of the controller 20. Plots 75-77 illustrate voltage 25 for three different frequencies of signal 45, with a corresponding phase error for each identified. Plot 75 illustrates an embodiment of a signal 45 having a drive frequency that substantially matches the resonant frequency. Plots 76 and 77 illustrate one embodiment of a signal 45 having a drive frequency higher or lower than the resonant frequency, respectively. The abscissa indicates time, and the ordinate indicates increasing values of the illustrated signals. Those skilled in the art will know that the voltage 25 represents the drive signal 45 during the portion of the driving cycle or half cycle in which the controller 20 is driving the transducer 12, and the voltage during the HiZ interval or portion of the drive cycle or half cycle ( 25) represents the reverberation signal. In plots 75-77, HiZ intervals are identified in a general manner by dashed circles.

도 6은 도 5의 점선 원들 중 하나에 의해 강조되는 도 5의 부분의 확대도의 일 실시예의 비제한적인 예를 예시하는 그래프이다. 주파수 차이를 검출하고/하거나 위상 오차를 추정하기 위한 방법의 하나의 예시적인 실시예는 신호(45)와 트랜스듀서(12) 내의 순환 전류 사이의 위상 오차를 나타내는 것으로서 잔향 신호의 곡률을 측정 또는 추정하는 것일 수 있다. 위상 오차는 2개의 주파수들 사이의 차이의 양에 더하여 주파수 차이를 검출하는 데 사용될 수 있다. 이러한 설명은 도 5 내지 도 7을 참조한다.6 is a graph illustrating a non-limiting example of an embodiment of an enlarged view of a portion of FIG. 5 highlighted by one of the dotted circles in FIG. 5. One exemplary embodiment of a method for detecting the frequency difference and/or estimating the phase error is to measure or estimate the curvature of the reverberant signal as representing the phase error between the signal 45 and the circulating current in the transducer 12. It can be. The phase error can be used to detect the frequency difference in addition to the amount of the difference between the two frequencies. This description refers to FIGS. 5 to 7.

주파수 차이를 검출하는 방법은 예를 들어 HiZ 간격의 일부 동안과 같은, 잔향 신호의 곡률을 추정하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 방법은 또한 위상 오차를 추정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, HiZ 간격 내의 상이한 지점들에서 잔향 신호의 값을 측정하는 것. 상이한 지점들 사이의 시간 간격 및 신호의 진폭은 위상 오차를 결정 또는 추정 또는 계산하는 데 사용될 수 있다. 컨트롤러(20)는 구동 주파수와 공진 주파수 사이의 위상 오차를 지시할 수 있는 신호의 파형의 형상을 계산하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 신호(45)와 순환 전류 사이의 위상 오차.The method of detecting the frequency difference may include estimating the curvature of the reverberant signal, such as during a portion of the HiZ interval. In one embodiment, the method can also be used to estimate the phase error. For example, measuring the value of the reverberant signal at different points within the HiZ interval. The time interval between different points and the amplitude of the signal can be used to determine or estimate or calculate the phase error. The controller 20 may be configured to calculate a shape of a waveform of a signal capable of indicating a phase error between the driving frequency and the resonance frequency. For example, the phase error between signal 45 and the circulating current.

예시적인 일 실시예에서, 컨트롤러(20)는 예를 들어 전압(25)과 같은 잔향 전압의 파형의 일부의 형상을 계산 또는 추정하고, 추정된 형상을 이용하여 위상 오차를 추정하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(20)는 HiZ 간격의 상이한 시간 지점들에서의 잔향 신호의 값 사이의 비율(R)을 결정하도록 구성될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 3개의 상이한 지점이 사용될 수 있다. 방법은 컨트롤러(20)의 출력이 하이 임피던스 상태가 되는 시간에 또는 그 근처에서 잔향 신호의 값으로서 제1 지점을 측정한 후에 HiZ 간격 동안 2개의 추가 지점들에서 잔향 신호의 값을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 시간 지점 또는 초기 시간 지점은 신호의 값이 값 M0일 수 있는 시간 TI에 의해 예시될 수 있다. 2개의 추가 지점들의 실시예들의 예들이 도 6에 예시된 바와 같이 시간 T1에서의 값 M1 및 예를 들어 시간 T2와 같은 상이한 시간 지점에서의 값 M2로서의 신호의 값으로서 지시된다. 값들 M1 및 M2는 화살표들에 의한 신호의 각각의 실시예에 대해 일반적인 방식으로 예시된다. 플롯들(75-77) 각각에 대한 M0에 대한 값들은 그것들이 초기 지점 TI에서 또는 그 근처에서 발생하므로 실질적으로 유사할 수 있다. 각각의 플롯(75-77)에 대한 M1 및 M2의 값들은 상이한데, 이는 각각의 플롯이 상이한 위상 오차를 나타내고, 따라서 지점들 T1 및 T2에서 곡선의 상이한 부분을 갖기 때문이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 2개의 추가 지점들 중 제1 지점은 HiZ 간격의 중간에서 또는 대략 그 근처에서 측정될 수 있고, 2개의 추가 지점들 중 제2 지점은 HiZ 간격의 끝에서 또는 대략 그 근처에서 또는 적어도 끝 전에 측정될 수 있다. 일 실시예는 HiZ 간격에 걸쳐 제1 측정 지점과 HiZ 간격의 대략 끝 또는 대략 그 근처 사이에 균일하게 분산된 2개의 추가 지점들을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 3개의 지점들에서의 신호의 진폭은 대응하는 진폭들 M0-M2로서 예시된다. 측정된 값들 사이의 비율(R)은 다음과 같이 계산될 수 있다:In an exemplary embodiment, the controller 20 may be configured to calculate or estimate a shape of a part of a waveform of a reverberant voltage such as the voltage 25, and estimate a phase error using the estimated shape. . The controller 20 may be configured to determine the ratio R between the values of the reverberant signal at different time points of the HiZ interval. In one exemplary embodiment, three different points may be used. The method includes measuring the value of the reverberation signal at two additional points during the HiZ interval after measuring a first point as the value of the reverberation signal at or near the time when the output of the controller 20 becomes a high impedance state. Can include. For example, a first time point or an initial time point may be exemplified by a time TI at which the value of the signal may be the value M0. Examples of embodiments of two additional points are indicated as the value of the signal as a value M1 at time T1 and a value M2 at a different time point such as for example time T2 as illustrated in FIG. 6. Values M1 and M2 are illustrated in a general manner for each embodiment of the signal by arrows. The values for M0 for each of the plots 75-77 may be substantially similar as they occur at or near the initial point TI. The values of M1 and M2 for each plot 75-77 are different because each plot exhibits a different phase error and thus has a different portion of the curve at points T1 and T2. In one exemplary embodiment, the first of the two additional points may be measured at or near the middle of the HiZ interval, and the second of the two additional points is at or approximately the end of the HiZ interval. It can be measured near it or at least before the end. One embodiment may include measuring two additional points evenly distributed over the HiZ interval between the first measurement point and approximately the end or approximately near the HiZ interval. The amplitude of the signal at the three points is illustrated as the corresponding amplitudes M0-M2. The ratio R between the measured values can be calculated as follows:

R= ABS(V2/V1).R= ABS(V2/V1).

일 실시예에서, 비율 R은 또한 다음과 같이 계산될 수 있고,In one embodiment, the ratio R can also be calculated as follows,

R=ABS[(M2-M0)/(M1-M0)]R=ABS[(M2-M0)/(M1-M0)]

여기서,here,

ABS= 절대값,ABS= absolute value,

V1=M1-M0,V1=M1-M0,

V2=M2-M0,V2=M2-M0,

M0= 초기 지점 TI에서의 진폭, 및M0 = amplitude at initial point TI, and

M1, M2= 대응하는 지점들 T1, T2에서의 진폭이다.M1, M2 = amplitudes at the corresponding points T1, T2.

비율 R은 측정된 잔향 신호의 곡률의 지시로서 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 값 M0-M1은 시간 간격에 걸친 값의 변화를 나타낼 수 있고, 값 M0-M2는 상이한 시간 간격에 걸친 값의 변화를 나타낼 수 있으며, 따라서 이들 2개 사이의 비율은 측정된 신호의 파형의 곡률을 나타낼 수 있다. 곡률은 위상 오차의 크기의 지시일 수 있고, 위상 오차의 부호는 도 6의 범례 내의 부호들에 의해 지시되는 방향과 같은 위상 오차의 방향(플러스 또는 마이너스)의 지시일 수 있다. 예를 들어, 측정들이 신호의 값이 양의 값이 되고 있다는 것을 지시하는 경우, 위상 오차는 음일 수 있고 구동 주파수는 증가되어야 할 수 있거나, 신호의 값이 음의 값이 되고 있는 경우, 위상 오차는 양일 수 있고 구동 주파수는 감소되어야 할 수 있거나, 신호의 값이 0에 가깝게 유지되고 있는 경우, 위상 오차는 실질적으로 0일 수 있고 구동 주파수는 실질적으로 일정하게 유지되어야 할 수 있다.The ratio R can be used as an indication of the curvature of the measured reverberant signal. In one embodiment, the values M0-M1 can represent the change in values over time intervals, and the values M0-M2 can represent changes in values over different time intervals, so the ratio between the two is measured It can represent the curvature of the waveform of the signal. The curvature may be an indication of the magnitude of the phase error, and the sign of the phase error may be an indication of a direction (plus or minus) of a phase error, such as a direction indicated by symbols in the legend of FIG. 6. For example, if measurements indicate that the value of the signal is going to be positive, the phase error may be negative and the driving frequency may have to be increased, or if the value of the signal is going to be negative, the phase error May be positive and the drive frequency may have to be reduced, or if the value of the signal is being kept close to zero, the phase error may be substantially zero and the drive frequency may have to remain substantially constant.

R의 바람직한 값이 존재할 수 있는 실시예들이 존재할 수 있다. 비율(R)의 바람직한 값은 통상 이론적으로 계산된다. 이것은 전압(M0-M2)의 정확한 타이밍, 측정 지점들(TI-T2)의 위치, 및 전체 구동 주기의 일부로서의 HiZ 간격의 지속기간에 의존할 수 있다. 일부 실시예들에서, 비율(R)의 값은 위상 오차를 추정하는 데 사용될 수 있다.There may be embodiments where there may be a preferred value of R. The preferred value of the ratio R is usually calculated theoretically. This may depend on the exact timing of the voltage M0-M2, the location of the measurement points TI-T2, and the duration of the HiZ interval as part of the overall drive period. In some embodiments, the value of the ratio R can be used to estimate the phase error.

하나의 예시적인 실시예에서, 도 6의 3개의 측정 지점들의 예시된 예시적인 실시예에 대한 비율(R)의 이론적으로 계산된 바람직한 값은 대략 1.618이었다. 컨트롤러(20)에 의해 결정된 R의 값이 1.618보다 큰 경우, 위상 오차는 양일 수 있고, 구동 주파수는 감소되어야 할 수 있다. 이와 달리, 컨트롤러(20)에 의해 결정된 값이 1.618보다 작은 경우, 위상 오차는 음일 수 있고, 구동 주파수는 증가되어야 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 비율(R)이 이론 값으로부터 벗어나는 양은 위상 오차의 크기의 그리고 또한 구동 주파수와 공진 주파수 사이의 차이의 지시일 수 있다. 따라서, 비율 값은 구동 주파수가 변경되어야 하는 양 및 변경의 방향(증가 또는 감소)을 지시할 수 있다. 일부 실시예들에서, 구동 주파수의 감소는 신호(45)의 다음 절반 사이클을 약간 지연시키는 것을 포함할 수 있고, 주파수의 증가는 다음 절반 주기의 폭 또는 시간을 감소시키는 것을 포함할 수 있다.In one exemplary embodiment, the theoretically calculated preferred value of the ratio R for the illustrated exemplary embodiment of the three measuring points of FIG. 6 was approximately 1.618. When the value of R determined by the controller 20 is greater than 1.618, the phase error may be positive, and the driving frequency may have to be reduced. Alternatively, if the value determined by the controller 20 is less than 1.618, the phase error may be negative, and the driving frequency may have to be increased. In some embodiments, the amount by which the ratio R deviates from the theoretical value may be an indication of the magnitude of the phase error and also of the difference between the driving frequency and the resonant frequency. Thus, the ratio value can indicate the amount by which the driving frequency should be changed and the direction of the change (increase or decrease). In some embodiments, reducing the drive frequency may include slightly delaying the next half cycle of signal 45 and increasing the frequency may include decreasing the width or time of the next half cycle.

도 7은 도 5의 점선 원들 중 하나에 의해 강조되는 도 5의 일부의 확대도의 일 실시예의 다른 비제한적인 예를 예시하는 그래프이다. 신호의 파형의 위상 시프트 및/또는 곡률은 HiZ 간격의 더 많은 지점들에서 신호 값을 측정함으로써 추정될 수 있다. 예를 들어, 도 7은 HiZ 간격 동안 5개의 상이한 지점들을 사용하는 방법을 예시한다. 하나의 예시적인 실시예에서, 신호의 곡률은 5개의 측정 지점들의 값들로부터 결정될 수 있다.FIG. 7 is a graph illustrating another non-limiting example of an embodiment of an enlarged view of a portion of FIG. 5 highlighted by one of the dotted circles in FIG. 5. The phase shift and/or curvature of the signal's waveform can be estimated by measuring the signal value at more points in the HiZ interval. For example, Figure 7 illustrates how to use 5 different points during the HiZ interval. In one exemplary embodiment, the curvature of the signal can be determined from the values of five measurement points.

방법은 구동기의 출력이 하이 임피던스 상태가 되는 시간에 또는 그 근처에서, 예를 들어 HiZ 간격의 시작에서 또는 그 근처에서 잔향 신호의 값을 측정하고, 이어서 HiZ 간격 동안 4개의 추가적인 다른 지점들에서 잔향 신호의 값을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 위상 오차를 결정하는 방법의 예시적인 일 실시예는 HiZ 간격 동안 5개의 상이한 시간 지점들에서 잔향 신호를 샘플링하는 단계를 포함할 수 있다.The method measures the value of the reverberant signal at or near the time when the output of the driver is in a high impedance state, for example at or near the beginning of the HiZ interval, followed by reverberation at four additional different points during the HiZ interval. It may include measuring the value of the signal. An exemplary embodiment of a method of determining a phase error may include sampling the reverberant signal at five different time points during the HiZ interval.

방법은 구동기의 출력이 HiZ 상태가 되는 시간에 또는 그 근처에서 잔향 신호의 값으로서 제1 지점을 측정하고, 이어서 HiZ 간격 동안 4개의 추가 지점들에서 잔향 신호의 값을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 시간 지점 또는 초기 시간 지점은 신호의 값이 값 M0일 수 있는 시간 TI에 의해 예시될 수 있다. 일 실시예는 HiZ 간격에 걸쳐 제1 측정 지점과 HiZ 간격의 끝 또는 대략 그 근처 사이에 균일하게 분산된 4개의 추가 지점들을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 5개의 지점들(T0-T4)에서의 신호의 진폭은 대응하는 진폭들 M0-M4로서 예시된다. 4개의 추가 지점들의 실시예들의 예들이 도 7에 예시된 바와 같이 시간 T1에서의 값 M1, 시간 T2에서의 값 M2, 시간 T3에서의 값 M3 및 시간 T4에서의 값 M4로서 지시된다. 값들 M1-M4는 화살표들에 의해 일반적인 방식으로 예시된다. 측정된 값들 사이의 비율(R)은 다음과 같이 계산될 수 있다:The method may comprise measuring a first point as the value of the reverberation signal at or near the time when the output of the driver enters the HiZ state, and then measuring the value of the reverberation signal at four additional points during the HiZ interval. have. For example, a first time point or an initial time point may be exemplified by a time TI at which the value of the signal may be the value M0. One embodiment may include measuring four additional points evenly distributed over the HiZ interval between the first measurement point and the end or approximately near the end of the HiZ interval. The amplitude of the signal at the five points T0-T4 is illustrated as the corresponding amplitudes M0-M4. Examples of embodiments of four additional points are indicated as a value M1 at time T1, a value M2 at time T2, a value M3 at time T3 and a value M4 at time T4 as illustrated in FIG. 7. Values M1-M4 are illustrated in a general manner by arrows. The ratio R between the measured values can be calculated as follows:

R=ABS[(V4+V3)/(V2+V1)].R=ABS[(V4+V3)/(V2+V1)].

일 실시예에서, 비율 R은 또한 다음과 같이 계산될 수도 있고:In one embodiment, the ratio R may also be calculated as:

R=ABS[(M4+M3-2*M0)/(M2+M1-2*M0)]R=ABS[(M4+M3-2*M0)/(M2+M1-2*M0)]

여기서,here,

ABS= 다음 값의 절대값,ABS= absolute value of the next value,

V1=M1-M0,V1=M1-M0,

V2=M2-M0,V2=M2-M0,

V3=M3-M0,V3=M3-M0,

V4=M4-M0,V4=M4-M0,

M0= 초기 지점에서의 진폭, 및M0 = amplitude at the initial point, and

M1, M2, M3, M4= 대응하는 지점들 T1, T2, T3, T4에서의 진폭이다.M1, M2, M3, M4 = amplitudes at the corresponding points T1, T2, T3, T4.

일부 실시예들에서, HiZ 간격 동안 4개 이상의 지점들에서 신호의 진폭을 측정하는 것은 신호의 위상 오차 및/또는 곡률의 더 정확한 계산을 제공할 수 있는 것으로 여겨진다. 4개 이상의 지점들을 사용하는 것은 또한 예를 들어 트랜스듀서(12)의 병렬 커패시턴스(capacitance) 또는 직렬 임피던스와 같은 트랜스듀서(12)의 다른 파라미터들의 측정을 도울 수 있다.In some embodiments, it is believed that measuring the amplitude of the signal at four or more points during the HiZ interval may provide a more accurate calculation of the signal's phase error and/or curvature. Using four or more points may also aid in measurement of other parameters of the transducer 12 such as, for example, parallel capacitance or series impedance of the transducer 12.

컨트롤러(20)는 주파수 차이를 검출하기 위한 방법을 형성하도록 구성될 수 있다. 방법의 일 실시예는 트랜스듀서(12) 내에 순환 전류를 형성하기 위해 그리고 주파수 차이를 검출하지 않고서 제1 수의 구동 주기들 동안 고정 송신 주파수로 구동 위상 동안 트랜스듀서(12)를 구동하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법은 제1 수의 구동 주기들 동안 신호(45)가 전체 구동 절반 주기 동안 인가될 수 있거나 선택적으로 구동 절반 주기의 부분 동안만 인가될 수 있고, 이때 다른 부분은 HiZ 간격인 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법은 제1 수가 대략 3 내지 5(3-5) 또는 대략 2 내지 5 이상(2-5+)의 사이클들의 범위 내에 있을 수 있는 것을 포함할 수 있다.The controller 20 may be configured to form a method for detecting the frequency difference. One embodiment of the method comprises driving the transducer 12 during a driving phase at a fixed transmit frequency for a first number of driving periods without detecting a frequency difference and to form a circulating current in the transducer 12. Can include. In some embodiments, the method may be that during the first number of drive cycles the signal 45 may be applied during the full drive half cycle or, optionally, only during a portion of the drive half cycle, with the other portion being the HiZ interval. It may include that. In some embodiments, the method may include that the first number may be in a range of cycles of approximately 3 to 5 (3-5) or approximately 2 to 5 or more (2-5+).

제1 수의 구동 주기들 후에, 컨트롤러(20)는 HiZ 간격을 포함하도록 신호(45)를 제어하고, 주파수 차이를 검출하거나 대안적으로 위상 오차를 추정하고, 잔향 주파수와 실질적으로 동일하도록 구동 주파수를 조절하기 위한 방법을 형성하도록 구성될 수 있다. 구동 절반 주기의 일부 동안, 신호(45)는 송신된 음향 신호를 형성하도록 트랜스듀서(12)를 구동할 수 있고, HiZ 간격 동안 컨트롤러(20)는 위상 오차를 결정 또는 추정하도록 구성될 수 있거나, 신호의 파형의 곡률을 추정하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(20)는 다음 구동 신호의 주파수를 조절하여 위상 오차를 감소시키거나 대안적으로 실질적으로 0이 되도록 위상 오차를 형성하도록 구성되는 실시예를 포함할 수 있다. 일 실시예는 컨트롤러(20)가 공진 주파수와 대략 동일하도록 다음 구동 신호의 주파수를 조절하도록 구성될 수 있는 것을 포함할 수 있다. 컨트롤러(20)는 예를 들어 하나의 HiZ 간격 동안과 같이 하나의 단계에서 위상 오차를 감소시키기 위해 구동 주파수를 조절하거나, 다수의 구동 신호 주기들 또는 절반 주기들에 걸쳐 더 적은 단계들에서 구동 주파수를 조절하도록 구성되는 실시예를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러(20)는 주파수 차이의 더 큰 백분율이 되게 하는 구동 주파수의 제1 조절을 형성하고, 신호(45)의 후속 사이클들 동안 더 적은 구동 주파수 변화들을 사용하도록 구성될 수 있다.After the first number of driving cycles, the controller 20 controls the signal 45 to include the HiZ interval, detects the frequency difference or alternatively estimates the phase error, and determines the driving frequency to be substantially equal to the reverberation frequency. It can be configured to form a method for controlling. During a portion of the drive half cycle, signal 45 may drive transducer 12 to form a transmitted acoustic signal, and during the HiZ interval controller 20 may be configured to determine or estimate phase error, or It can be configured to estimate the curvature of the waveform of the signal. The controller 20 may include an embodiment configured to reduce the phase error by adjusting the frequency of the next driving signal or alternatively form a phase error to be substantially zero. One embodiment may include that the controller 20 may be configured to adjust the frequency of the next drive signal to be approximately equal to the resonance frequency. The controller 20 adjusts the drive frequency to reduce the phase error in one step, for example during one HiZ interval, or adjusts the drive frequency in fewer steps over multiple drive signal cycles or half cycles. It may have an embodiment configured to adjust. In some embodiments, the controller 20 forms a first adjustment of the drive frequency that results in a greater percentage of the frequency difference, and may be configured to use fewer drive frequency changes during subsequent cycles of the signal 45. have.

도 8은 위상 오차와 계산된 비율(R) 사이의 의존성의 실시예의 비제한적인 예를 예시하는 그래프이다. 비율 R은 측정된 잔향 신호의 곡률의 지시로서 또는 대안적으로 위상 오차의 지시로서 사용될 수 있다. R의 바람직한 값이 존재하는 실시예들이 존재할 수 있다. 비율(R)의 바람직한 값은 통상 이론적으로 계산된다. 이것은 전압 측정 지점들(M0 내지 M4)의 정확한 타이밍 및 전체 구동 주기 또는 대안적으로 절반 주기의 일부로서의 HiZ 간격의 지속기간에 의존할 수 있다.8 is a graph illustrating a non-limiting example of an embodiment of the dependence between the phase error and the calculated ratio R. The ratio R can be used as an indication of the curvature of the measured reverberant signal or alternatively as an indication of the phase error. There may be embodiments where there is a preferred value of R. The preferred value of the ratio R is usually calculated theoretically. This may depend on the exact timing of the voltage measurement points M0 to M4 and the duration of the HiZ interval as part of the full drive period or alternatively half the period.

예를 들어 도 8과 관련하여 설명되는 예시적인 실시예와 같은 하나의 예시적인 실시예에서, 비율(R)의 이론적으로 계산된 바람직한 값은 대략 1.963이었다. 컨트롤러(20)에 의해 측정 또는 결정된 R의 값이 1.963보다 큰 경우, 구동 주파수는 감소되어야 할 수 있다. 이와 달리, 컨트롤러(20)에 의해 측정 또는 결정된 값이 1.963보다 작은 경우, 구동 주파수는 증가될 수 있다. 도 7의 예에 대한 비율(R)의 이론적으로 계산된 바람직한 값은 도 6의 예시적인 실시예에 대해 계산된 이론적으로 계산된 바람직한 값과 상이할 수 있는데, 이는 이론적으로 계산된 바람직한 값이 지점들의 수, 그들 사이의 거리, 지점들의 위치, 및 일부 실시예들에서는 사용되는 공식에 의존하기 때문이다.In one exemplary embodiment, for example the exemplary embodiment described in connection with FIG. 8, the theoretically calculated preferred value of the ratio R was approximately 1.963. When the value of R measured or determined by the controller 20 is greater than 1.963, the driving frequency may have to be reduced. Alternatively, when the value measured or determined by the controller 20 is less than 1.963, the driving frequency may be increased. The theoretically calculated preferred value of the ratio R for the example of FIG. 7 may be different from the theoretically calculated preferred value calculated for the illustrative example of FIG. 6, which means that the theoretically calculated preferred value Because it depends on the number of fields, the distance between them, the location of the points, and in some embodiments the formula used.

도 9는 HiZ 간격 동안 잔향 신호를 측정하거나 대안적으로 주파수 차이를 검출하거나 대안적으로 잔향 신호의 곡률을 결정하거나 대안적으로 위상 오차를 추정 또는 결정하는 데 이용될 수 있는 회로(80)의 일 실시예의 비제한적인 예를 개략적으로 예시한다. 회로(80)는 또한 잔향 주파수와 실질적으로 동일하거나 대안적으로 그에 더 가깝도록 구동 주파수를 조절하도록 구성될 수 있다. 회로(80)는 수신기 또는 Rec 또는 수신기 회로(81), 아날로그-디지털 변환 회로(ADC)(82) 및 제어 회로(83)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 회로(81)는 예를 들어 입력 증폭기(29)와 같은 회로(28) 또는 그의 일부를 포함할 수 있으며, HiZ 간격 동안 잔향 신호를 수신하고, 잔향 신호를 나타내는 신호를 형성하는 데 사용될 수 있다. 회로(81)는 수신 또는 증폭된 신호를 사용가능한 값으로 조절하기 위한 감쇠기(attenuator)를 포함하는 실시예를 가질 수 있다. 감쇠기는 일부 실시예들에서 생략될 수 있다.9 is a diagram of a circuit 80 that can be used to measure a reverberant signal during the HiZ interval, alternatively detect a frequency difference, alternatively determine the curvature of the reverberant signal, or alternatively estimate or determine a phase error. Non-limiting examples of the examples are schematically illustrated. Circuit 80 may also be configured to adjust the drive frequency to be substantially equal to or alternatively closer to the reverberation frequency. The circuit 80 may include a receiver or Rec or receiver circuit 81, an analog-to-digital conversion circuit (ADC) 82 and a control circuit 83. In some embodiments, the circuit 81 may include a circuit 28, such as, for example, an input amplifier 29, or a portion thereof, receiving a reverberant signal during the HiZ interval and forming a signal representing the reverberation signal. Can be used to Circuit 81 may have an embodiment including an attenuator for adjusting the received or amplified signal to a usable value. The attenuator may be omitted in some embodiments.

일부 실시예들에서, 회로(83)는 디지털 신호 프로세서 및 다른 프로세서들 또는 회로들을 포함할 수 있다. 회로(83)는 회로(82)를 포함할 수 있는 실시예를 가질 수 있다. 회로(83)는 HiZ 시간 간격, 측정 지점들에서의 잔향 신호의 진폭과 같은 파라미터들을 결정하도록 구성될 수 있고, HiZ 간격을 형성하기 위해 신호(45)를 형성하도록 구성될 수 있고, 알고리즘에서 정보를 처리하여 주파수 차이를 검출하고/하거나, 위상 오차를 결정하고, 구동 주파수를 실질적으로 공진 주파수가 되도록 조절하고/하거나, 잔향 신호의 곡률을 추정하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 회로(80)는 회로(32)(도 1)의 일부일 수 있다.In some embodiments, circuit 83 may include a digital signal processor and other processors or circuits. Circuit 83 may have an embodiment that may include circuit 82. The circuit 83 can be configured to determine parameters such as the HiZ time interval, the amplitude of the reverberant signal at the measurement points, and can be configured to form the signal 45 to form the HiZ interval, and the information in the algorithm. May be configured to detect a frequency difference and/or determine a phase error, adjust a driving frequency to be substantially a resonant frequency, and/or estimate a curvature of a reverberation signal. In one embodiment, circuit 80 may be part of circuit 32 (FIG. 1).

일 실시예에서, 회로(32)(도 1) 및/또는 회로(80)는 측정 지점들에서 정보를 형성하는 잔향 신호의 곡률을 결정하고, 잔향 신호의 지점들에 대한 비율들을 결정하고, 구동 주파수를 실질적으로 공진 주파수가 되도록 조절하기 위한 방법을 형성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예는 회로(32)(도 1) 또는 회로(80)가 수신된 잔향 신호를 적분하고/하거나 측정 지점들로부터 보간하여 순환 전류의 진폭, 주파수 및 위상 오차를 결정하도록 구성될 수 있는 것을 포함할 수 있다.In one embodiment, circuit 32 (Fig. 1) and/or circuit 80 determines the curvature of the reverberation signal forming information at the measurement points, determines the ratios to the points of the reverberation signal, and drives It may be configured to form a method for adjusting the frequency to be substantially a resonant frequency. For example, one embodiment is configured to determine the amplitude, frequency and phase error of the circulating current by integrating the received reverberation signal and/or interpolating from the measurement points by circuit 32 (FIG. 1) or circuit 80. It can include what can be.

당업자들은 HiZ 간격의 다양한 지점들에서 수신된 신호의 값을 측정하고 비율(R)을 결정하는 방법이 위상 오차 또는 대안적으로 신호의 곡률을 추정하고 구동 주파수를 변경하기 위한 방법을 결정하는 하나의 예시적인 방법을 설명하기 위한 수단일 뿐이라는 것을 인식할 것이다. 당업자들은 다른 방법들이 또한 이용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 컨트롤러는 HiZ 간격의 시작과 임계값과 교차하는 신호 사이의 시간 간격들을 카운트하도록 구성될 수 있다. 신호가 임계값과 교차하는 데 걸리는 시간의 양은 위상 오차의 지시이다. 긴 시간 간격은 큰 음의 위상 오차를 지시할 수 있고, 짧은 시간 간격은 양의 위상 오차를 지시할 수 있다.Those skilled in the art are one of the methods for measuring the value of the received signal at various points in the HiZ interval and determining the ratio R is a method for estimating the phase error or alternatively the curvature of the signal and changing the driving frequency. It will be appreciated that it is only a means of describing the exemplary method. Those of skill in the art will recognize that other methods may also be used. For example, the controller may be configured to count the time intervals between the start of the HiZ interval and the signal crossing the threshold. The amount of time it takes for the signal to cross the threshold is an indication of the phase error. Long time intervals may indicate a large negative phase error, and short time intervals may indicate a positive phase error.

도 10은 컨트롤러(20)의 일 실시예를 이용하고 트랜스듀서(12)의 일 실시예에 대한 구동 주파수를 조절하기 위한 방법의 일 실시예를 적용함으로써 획득된 일부 결과들의 실시예의 비제한적인 예를 예시하는 그래프이다. 플롯(120)은 전압(25)의 일례를 예시하고, 플롯(121)은 트랜스듀서(12) 내의 순환 전류의 일례를 예시하고, 플롯(122)은 구동 주파수를 예시한다. 예시적인 실시예에 대해, 구동 주파수는 52 ㎑ 근처에서 시작되며, 실제 트랜스듀서 공진 주파수는 대략 50 ㎑이다. 플롯(122)에 의해 예시된 바와 같이, 방법은 공진 주파수와 대략 동일한 구동 주파수를 달성하기 위해 다수의 구동 주기들에 걸쳐 구동 주파수를 조절한다.10 is a non-limiting example of an embodiment of some results obtained by using an embodiment of the controller 20 and applying an embodiment of a method for adjusting the driving frequency for an embodiment of the transducer 12 It is a graph illustrating Plot 120 illustrates an example of voltage 25, plot 121 illustrates an example of circulating current in transducer 12, and plot 122 illustrates the driving frequency. For the exemplary embodiment, the drive frequency starts around 52 kHz, and the actual transducer resonant frequency is approximately 50 kHz. As illustrated by plot 122, the method adjusts the drive frequency over multiple drive periods to achieve a drive frequency approximately equal to the resonant frequency.

도 11은 컨트롤러(20)의 대안적인 실시예인 실시예를 가질 수 있는 트랜스듀서 컨트롤러(60)의 일부의 실시예의 비제한적 예를 개략적으로 예시한다. 컨트롤러(60)의 일 실시예는 컨트롤러(60)가 회로(41)의 대안적인 실시예일 수 있는 구동 회로(66)를 갖는 것 외에는 컨트롤러(20)와 실질적으로 동일할 수 있다. 컨트롤러(60)는 위상 오차를 결정하고, 공진 주파수에 응답하여 형성되는 주파수 및/또는 위상을 갖는 구동 신호(68)를 적응적으로 형성하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(60)는 컨트롤러(20)(도 1)의 구동 신호(45)에 대해 설명된 2개의 값들 또는 상태들 대신에 3개의 값들 또는 상태들을 갖는 구동 신호(68)를 형성하도록 구성될 수 있다. 구동 회로(66)는 신호(68)의 3개의 값들을 형성하기 위한 스위치들(46, 47, 67)을 포함한다.11 schematically illustrates a non-limiting example of some embodiments of a transducer controller 60 that may have embodiments that are alternative embodiments of the controller 20. One embodiment of the controller 60 may be substantially identical to the controller 20 except that the controller 60 has a drive circuit 66, which may be an alternative embodiment of the circuit 41. The controller 60 may be configured to determine a phase error and to adaptively form a driving signal 68 having a frequency and/or phase formed in response to the resonance frequency. The controller 60 may be configured to form a drive signal 68 having three values or states instead of the two values or states described for the drive signal 45 of the controller 20 (FIG. 1 ). . The drive circuit 66 includes switches 46, 47, 67 for forming the three values of the signal 68.

도 12는 트랜스듀서(12)를 구동하고 신호(68)의 주파수를 공진 주파수와 실질적으로 동일하거나 그에 가깝도록 조절하는 컨트롤러(60)로부터 발생하는 일부 신호들의 실시예의 비제한적인 예를 예시하는 그래프이다. 플롯(69)은 스위치(46)의 상태들을 예시하고, 플롯(70)은 스위치(47)의 상태를 예시한다. 플롯(71)은 스위치(67)의 상태를 예시한다. 플롯(72)은 전압(25)을 예시한다. 가로 좌표는 시간을 지시하고, 세로 좌표는 예시된 신호들의 증가하는 값을 지시한다. 이러한 설명은 도 12 및 도 13을 참조한다.FIG. 12 is a graph illustrating a non-limiting example of an embodiment of some signals generated from the controller 60 that drives the transducer 12 and adjusts the frequency of the signal 68 to be substantially equal to or close to the resonant frequency. to be. Plot 69 illustrates the states of switch 46 and plot 70 illustrates the states of switch 47. Plot 71 illustrates the state of switch 67. Plot 72 illustrates voltage 25. The abscissa indicates time, and the ordinate indicates increasing values of the illustrated signals. This description refers to FIGS. 12 and 13.

컨트롤러(60)는 구동 절반 주기의 일부 동안 컨트롤러(60)가 구동 절반 주기의 일부 동안 대략 복귀(22)의 값인 값을 갖도록 신호(68)를 형성하기 위해 스위치(67)를 인에이블하도록 구성될 수 있는 것 외에는 컨트롤러(20)와 실질적으로 동일하게 동작한다. 예를 들어, 컨트롤러(60)는 절반 주기의 시작에서 또는 대안적으로 구동 절반 주기의 끝에서 또는 대안적으로 구동 절반 주기 동안의 임의의 시간에 스위치(67)를 인에이블하고 스위치들(46-47)을 디스에이블하도록 구성될 수 있다. 구동 절반 주기의 다른 부분 동안, 컨트롤러(60)는 스위치(67)를 디스에이블하고, 스위치들 중 하나(46 또는 47)를 인에이블하여, 구동 절반 주기의 일부 또는 일정 백분율 동안 전압으로 트랜스듀서(12)를 구동하도록 구성될 수 있다. 구동 절반 주기의 일부 또는 일정 백분율의 만료 후에, 컨트롤러(60)는 모든 스위치들(46, 47, 67)을 디스에이블하고 HiZ 간격을 형성하며, 컨트롤러(20) 및 도 5 내지 도 11의 설명에서 설명된 바와 같이 위상 오차를 결정하도록 구성될 수 있다.The controller 60 will be configured to enable the switch 67 to form a signal 68 such that the controller 60 has a value that is approximately the value of return 22 during a portion of the drive half cycle. Except for what can be, it operates substantially the same as the controller 20. For example, the controller 60 enables the switch 67 at the start of the half cycle or alternatively at the end of the drive half cycle or alternatively at any time during the drive half cycle and enables the switches 46- 47) can be configured to disable. During the other part of the drive half cycle, the controller 60 disables the switch 67, and enables one of the switches 46 or 47, so that the transducer ( 12) can be configured to drive. After the expiration of a part or a certain percentage of the driving half cycle, the controller 60 disables all switches 46, 47, 67 and establishes a HiZ interval, and in the description of the controller 20 and FIGS. 5-11 It may be configured to determine a phase error as described.

도 5 내지 도 11의 설명에서 설명된 그래프들 및 동작을 참조하면, 당업자들은 컨트롤러(60)가 도 12의 플롯들(75-77)에 예시된 바와 같이 전압(25)의 0 값을 더하는 것 외에는 컨트롤러(60)가 전압(25)에 대한 유사한 신호들을 형성할 것이라는 것을 인식할 것이다.Referring to the graphs and operation described in the description of Figures 5-11, those skilled in the art will find that the controller 60 adds the zero value of the voltage 25 as illustrated in the plots 75-77 of Figure 12. Other than that, it will be appreciated that the controller 60 will form similar signals for the voltage 25.

도 13은 트랜스듀서(12)를 구동하고 신호(68)의 주파수를 공진 주파수와 실질적으로 동일하거나 그에 가깝도록 조절하는 컨트롤러(60)로부터 발생하는 일부 신호들의 실시예의 비제한적인 예를 예시하는 그래프이며, 여기서 HiZ 간격은 스위치(67)가 시간 간격 동안 폐쇄 또는 인에이블된 직후에 형성된다. 플롯(125)은 스위치(46)의 상태들을 예시하고, 플롯(126)은 스위치(47)의 상태를 예시한다. 플롯(127)은 스위치(67)의 상태를 예시한다. 플롯(128)은 전압(25)을 예시한다. 가로 좌표는 시간을 지시하고, 세로 좌표는 예시된 신호들의 증가하는 값을 지시한다. 이러한 설명은 도 11 내지 도 13을 참조한다.13 is a graph illustrating a non-limiting example of an embodiment of some signals generated from the controller 60 that drives the transducer 12 and adjusts the frequency of the signal 68 to be substantially equal to or close to the resonant frequency. Where the HiZ interval is formed immediately after the switch 67 is closed or enabled during the time interval. Plot 125 illustrates the states of switch 46 and plot 126 illustrates the states of switch 47. Plot 127 illustrates the state of switch 67. Plot 128 illustrates voltage 25. The abscissa indicates time, and the ordinate indicates increasing values of the illustrated signals. These descriptions refer to FIGS. 11 to 13.

일 실시예의 일례에서, 컨트롤러(60)는 절반 주기의 시작 부분에서 또는 대안적으로 구동 절반 주기의 끝에서 스위치(46)를 인에이블하고 스위치들(47, 67)을 디스에이블하여, 제1 값으로 트랜스듀서(12)를 구동하고, 후속하여 절반 사이클의 후속 부분 동안 스위치(47)를 인에이블하고 스위치들(46, 67)을 디스에이블하여, 제1 값으로 트랜스듀서(12)를 구동하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(60)는 후속하여 스위치(67)를 인에이블하고 스위치들(46-47)을 디스에이블하여, 구동 절반 주기의 다른 부분 동안 대략 복귀(22)의 값인 값을 갖도록 신호(68)를 형성하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(60)는 스위치(67)를 폐쇄한 후에 HiZ 간격을 형성하고, 컨트롤러(20) 및 도 5 내지 도 11의 설명에서 설명된 바와 같이 HiZ 간격의 일부 동안 위상 오차를 결정하거나 대안적으로 주파수 차이를 검출하도록 구성되는 실시예를 가질 수 있다.In one example of an embodiment, the controller 60 enables the switch 46 at the beginning of the half cycle or alternatively at the end of the drive half cycle and disables the switches 47, 67, so that the first value To drive the transducer 12 and subsequently enable the switch 47 for the subsequent portion of the half cycle and disable the switches 46, 67 to drive the transducer 12 with a first value. Can be configured. The controller 60 subsequently enables the switch 67 and disables the switches 46-47, forming a signal 68 to have a value that is approximately the value of return 22 during the other part of the drive half cycle. Can be configured to The controller 60 forms the HiZ interval after closing the switch 67 and determines the phase error during a portion of the HiZ interval as described in the controller 20 and the description of FIGS. It may have an embodiment configured to detect the difference.

도 5 내지 도 11의 설명에서 설명된 그래프들 및 동작을 참조하면, 당업자들은 컨트롤러(60)가 도 13의 플롯(128)에 의해 예시된 바와 같이 플롯들(75-77)에 전압(25)의 0 값을 더하는 것 외에는 컨트롤러(60)가 HiZ 간격 동안 전압(25)에 대한 유사한 신호들을 형성할 것이라는 것을 인식할 것이다.With reference to the graphs and operation described in the description of FIGS. 5-11, those skilled in the art will appreciate that the controller 60 applies voltage 25 to plots 75-77 as illustrated by plot 128 in FIG. It will be appreciated that the controller 60 will form similar signals for voltage 25 during the HiZ interval, other than adding the zero value of.

도 14는 구동 회로들(41 및/또는 66)의 대안적인 실시예일 수 있는 구동 회로(90)의 일 실시예의 일부의 일례의 실시예의 비제한적인 예를 개략적으로 예시한다. 회로(90)는 토템 폴(totem pole) 또는 직렬 접속으로 함께 접속되는 트랜지스터들(91, 93)을 포함한다. 구동 회로는 또한 트랜지스터(94), 트랜지스터(95) 및 트랜지스터(92)를 포함한다. 트랜지스터들(91-92)은 P 채널 트랜지스터들이고, 트랜지스터들(93-95)은 N 채널 트랜지스터들이다. 트랜지스터(91)는 DC 전압을 수신하도록 접속되는 소스 및 트랜지스터(93)의 드레인, 트랜지스터(92)의 소스 및 선택적인 펌프 커패시터(97)의 제1 단자에 공통으로 접속되는 드레인을 갖는다. 트랜지스터(93)의 소스는 트랜지스터(94)의 드레인에 또한 접속되는 복귀(22)에 접속된다. 트랜지스터(94)의 소스는 트랜지스터(95)의 소스에 그리고 선택적인 커패시터(97)의 제2 단자에 공통으로 접속된다. 트랜지스터(92)의 드레인은 트랜지스터(95)의 드레인에 그리고 단자(23)에 공통으로 접속된다.14 schematically illustrates a non-limiting example of an exemplary embodiment of some of an embodiment of a drive circuit 90, which may be an alternative embodiment of the drive circuits 41 and/or 66. Circuit 90 includes transistors 91 and 93 connected together in a totem pole or series connection. The driving circuit also includes a transistor 94, a transistor 95 and a transistor 92. Transistors 91-92 are P-channel transistors, and transistors 93-95 are N-channel transistors. Transistor 91 has a source connected to receive a DC voltage and a drain of transistor 93, a source of transistor 92 and a drain commonly connected to a first terminal of an optional pump capacitor 97. The source of transistor 93 is connected to return 22 which is also connected to the drain of transistor 94. The source of transistor 94 is commonly connected to the source of transistor 95 and to the second terminal of the optional capacitor 97. The drain of transistor 92 is connected in common to the drain of transistor 95 and to terminal 23.

회로(90)는 커패시터(97)를 포함할 수 있는 네거티브 차지 펌프(negative charge pump)를 포함하는 실시예를 가질 수 있다. 차지 펌프는 입력(21) 상의 전압과 대략 동일할 수 있는 크기를 갖지만 반대 부호(예를 들어, 음의 부호)를 가질 수 있는 음의 전압(-Vi)을 생성하도록 구성될 수 있다. 회로(90)의 그러한 실시예는 도 11의 회로(66)의 대안적인 실시예일 수 있는데, 이는 대략 0의 값 또는 대안적으로 복귀(22)의 값으로의 구동이 가능하기 때문이다.Circuit 90 may have an embodiment that includes a negative charge pump, which may include a capacitor 97. The charge pump may be configured to generate a negative voltage (-Vi) that may have a magnitude that may be approximately equal to the voltage on the input 21 but may have an opposite sign (eg, negative sign). Such an embodiment of circuit 90 may be an alternative embodiment of circuit 66 of FIG. 11 since driving to a value of approximately zero or alternatively to the value of return 22 is possible.

회로(90)의 일 실시예는 트랜지스터들(91, 92, 94)이 온(ON) 또는 인에이블되는 경우에(모든 다른 트랜지스터들이 오프(OFF) 또는 디스에이블되는 경우에), 회로(90)가 인에이블 또는 폐쇄되는 스위치(46)(도 11)와 유사하게 기능할 수 있고, 커패시터(97)가 대략 입력(21)의 값으로 충전되는 것을 포함할 수 있다. 트랜지스터들(93, 95)이 온 또는 인에이블되고(모든 다른 트랜지스터들이 오프 또는 디스에이블되고) 커패시터(97)가 입력(21)의 값으로 충전된 경우, 회로(90)는 인에이블 또는 폐쇄되는 스위치(47)와 유사하게 기능할 수 있으며, 이때 출력 전압이 입력(21)의 값의 마이너스 값에 가까울 수 있다. 회로(90)는 구동기 회로로서 기능하는 것에 더하여 네거티브 차지 펌프와 유사하게 동작할 수 있는 실시예를 포함할 수 있다.One embodiment of circuit 90 is when transistors 91, 92, 94 are ON or enabled (when all other transistors are OFF or disabled), circuit 90 It may function similarly to the switch 46 (FIG. 11), which is enabled or closed, and may include the capacitor 97 being charged to approximately the value of the input 21. When transistors 93, 95 are on or enabled (all other transistors are off or disabled) and capacitor 97 is charged to the value of input 21, circuit 90 is enabled or closed. It may function similarly to the switch 47, where the output voltage may be close to the negative value of the value of the input 21. Circuit 90 may include embodiments capable of operating similar to a negative charge pump in addition to functioning as a driver circuit.

트랜지스터들(91, 94)이 온 또는 인에이블되는 경우(모든 다른 트랜지스터들이 오프되는 경우), 커패시터(97)는 대략 입력(21) 상의 값으로 충전되고, 회로(90)의 출력은 하이 임피던스 상태(HiZ)에 있다.When transistors 91 and 94 are on or enabled (all other transistors are off), capacitor 97 is charged to approximately the value on input 21 and the output of circuit 90 is in a high impedance state. It is in (HiZ).

회로는 다른 실시예들을 가질 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터들(91, 92)이 온 또는 인에이블되는 경우(모든 다른 트랜지스터들이 오프 또는 디스에이블되는 경우), 회로(90)는 커패시터(97)를 충전하지 않고서 폐쇄 또는 인에이블되는 스위치(46)(도 11)와 유사하게 기능할 수 있다. 또한, 트랜지스터들(94, 92)이 온 또는 인에이블되고(모든 다른 트랜지스터들이 오프 또는 디스에이블되고), 커패시터(97)가 충전된 경우, 회로(90)는 폐쇄 또는 인에이블되는 스위치(46)(도 11)와 유사하게 기능할 수 있다. 모든 트랜지스터들이 오프되는 경우, 회로(90)의 출력은 하이 임피던스 상태(HiZ)에 있다.The circuit can have other embodiments. For example, when transistors 91 and 92 are on or enabled (all other transistors are off or disabled), circuit 90 is a switch that is closed or enabled without charging capacitor 97 It can function similarly to 46 (Fig. 11). Also, when transistors 94 and 92 are on or enabled (all other transistors are off or disabled) and capacitor 97 is charged, the circuit 90 is closed or enabled by the switch 46 It can function similarly to (Fig. 11). When all transistors are off, the output of circuit 90 is in a high impedance state (HiZ).

도 15는 3 단자 트랜스듀서(100)의 일 실시예의 일부의 비제한적인 예를 개략적으로 예시한다. 트랜스듀서(100)는 트랜스듀서(100)를 구동하기 위해 구동 신호가 인가될 수 있는 단자(17)를 포함할 수 있으며, 또한 트랜스듀서(100) 내의 순환 전류를 감지 또는 모니터링하는 데 사용될 수 있는 감지 단자(101)를 포함할 수 있다.15 schematically illustrates a non-limiting example of some of an embodiment of a three terminal transducer 100. The transducer 100 may include a terminal 17 to which a driving signal may be applied to drive the transducer 100, and may also be used to detect or monitor a circulating current in the transducer 100. It may include a sensing terminal 101.

도 16은 트랜스듀서(100)에 인가되는 신호(45)의 구동 주기의 일 실시예 동안 신호들 중 일부의 실시예의 비제한적인 예를 예시하는 플롯들을 갖는 그래프이다. 트랜스듀서(100)는 순환 전류를 감지하기 위한 감지 신호를 제공하는 감지 단자(101)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 신호(45)와 감지 신호 사이의 트랜스듀서(100) 내의 결합이 존재할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 컨트롤러(20)는 신호(45)의 에지들 근처에서 발생하는 감지 신호의 값들을 사용하지 않도록 구성될 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(20)는 신호(45)의 에지들 근처에서 발생하는 감지 신호의 값들을 블랭킹(blank) 또는 마스크-오프(mask-off)하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 감지 신호는 전이(transition)의 퍼센트, 예를 들어 각각의 전이 주위의 주기의 대략 5 내지 10 퍼센트(5%-10%) 내의 절반 주기의 부분들 동안 무시될 수 있거나 블랭킹될 수 있다. 컨트롤러(20)의 일 실시예는 전이들로부터 떨어진 절반 주기의 일부 동안 HiZ 간격을 형성하고, HiZ 간격 동안 위상 오차를 결정하도록 구성될 수 있다.16 is a graph with plots illustrating a non-limiting example of an embodiment of some of the signals during an embodiment of the drive period of the signal 45 applied to the transducer 100. The transducer 100 may include a sensing terminal 101 that provides a sensing signal for sensing a circulating current. In some embodiments, there may be a coupling in the transducer 100 between the signal 45 and the sense signal. Thus, in some embodiments, the controller 20 may be configured not to use values of the sense signal occurring near the edges of the signal 45. For example, the controller 20 may be configured to blank or mask-off values of the detection signal occurring near edges of the signal 45. For example, the sensing signal may be neglected or blanked during portions of the half period within the percentage of the transition, e.g., approximately 5 to 10 percent (5%-10%) of the period around each transition. have. One embodiment of the controller 20 may be configured to form the HiZ interval for a portion of the half period away from the transitions and to determine the phase error during the HiZ interval.

트랜스듀서(100)를 제어하는 다른 예시적인 실시예에서, 컨트롤러들(20 또는 60)의 일 실시예는 실질적으로 전체 구동 절반 주기 동안 또는 실질적으로 전체 구동 주기 동안 신호(45 또는 68)를 형성하고, HiZ 간격을 형성하지 않도록 구성될 수 있다. 컨트롤러들(20 또는 60)은 구동 절반 주기 또는 구동 주기(55) 동안 감지 신호를 수신 또는 모니터링하고, 신호(45 또는 68)의 전이들 동안 또는 그 근처에서 감지 신호를 블랭킹 또는 마스크-오프하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러들(20 또는 60)은 또한 주파수 차이를 검출하거나 대안적으로 감지 신호로부터 위상 오차를 결정하도록 구성될 수 있다.In another exemplary embodiment of controlling the transducer 100, one embodiment of the controllers 20 or 60 forms a signal 45 or 68 during a substantially full drive half cycle or substantially the full drive cycle. , It can be configured not to form a HiZ gap. The controllers 20 or 60 are configured to receive or monitor the sensing signal during the driving half period or driving period 55, and to blank or mask-off the sensing signal during or near the transitions of the signal 45 or 68. Can be. The controllers 20 or 60 may also be configured to detect a frequency difference or alternatively determine a phase error from the sense signal.

일 실시예는 컨트롤러들(20 또는 60)이 감지 신호를 이용하여, 송신 위상 동안 송신된 음향 신호를 형성하기 위해 구동 신호가 사용되는 동안 순환 전류를 감지하고/하거나 활성 제동 위상 동안 순환 전류를 감지하도록 구성될 수 있는 것을 포함할 수 있다.In one embodiment, the controllers 20 or 60 use the sensing signal to sense the circulating current while the drive signal is being used to form the transmitted acoustic signal during the transmit phase and/or detect the circulating current during the active braking phase. It may include what may be configured to be.

도 17은 반도체 다이(die)(133) 상에 형성된 반도체 디바이스 또는 집적 회로(132)의 일 실시예의 일부의 확대 평면도를 예시한다. 일 실시예에서, 컨트롤러들(20 또는 60) 중 임의의 하나는 다이(133) 상에 형성될 수 있다. 다이(133)는 또한 도면의 간소화를 위해 도 17에 도시되지 않은 다른 회로들을 포함할 수 있다. 컨트롤러 및 디바이스 또는 집적 회로(132)는 당업자들에게 잘 알려진 반도체 제조 기술들에 의해 다이(133) 상에 형성될 수 있다.17 illustrates an enlarged plan view of a portion of an embodiment of a semiconductor device or integrated circuit 132 formed on a semiconductor die 133. In one embodiment, any one of controllers 20 or 60 may be formed on die 133. Die 133 may also include other circuits not shown in FIG. 17 for simplicity of the drawing. The controller and device or integrated circuit 132 may be formed on the die 133 by semiconductor manufacturing techniques well known to those skilled in the art.

모든 전술한 것으로부터, 당업자는 트랜스듀서 컨트롤러를 형성하는 방법의 일 실시예가:From all the foregoing, one of ordinary skill in the art would have one embodiment of a method of forming a transducer controller:

구동 주기 및 구동 절반 주기를 형성하는 제1 주파수에서, 예를 들어 신호(45 또는 68)와 같은 구동 신호를 형성하도록, 예를 들어 컨트롤러(20 또는 60)와 같은 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계;Configuring a transducer controller, such as controller 20 or 60, to form a drive signal, for example signal 45 or 68, at a first frequency forming a drive period and a drive half period;

구동 절반 주기의 제1 부분 동안 구동 신호로 트랜스듀서를 구동하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계;Configuring the transducer controller to drive the transducer with the drive signal during the first portion of the drive half cycle;

구동 절반 주기의 제2 부분 동안 트랜스듀서에 의해 형성되는 잔향 전압을 감지하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계;Configuring the transducer controller to sense a reverberant voltage formed by the transducer during a second portion of the driving half cycle;

잔향 전압의 부분들을 측정하고 제1 주파수와 트랜스듀서의 공진 주파수 사이의 위상 오차를 추정하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계; 및Configuring the transducer controller to measure portions of the reverberant voltage and estimate a phase error between the first frequency and the resonant frequency of the transducer; And

제1 주파수를 위상 오차를 감소시키는 제2 주파수로 조절하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함할 수 있다는 것을 인식할 것이다.It will be appreciated that it may include configuring the transducer controller to adjust the first frequency to a second frequency that reduces the phase error.

방법의 다른 실시예는 제1 수의 후속 구동 주기들 동안 제1 주파수를 제2 주파수로 점증적으로 조절하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함할 수 있다.Another embodiment of the method may include configuring the transducer controller to incrementally adjust the first frequency to the second frequency during a first number of subsequent drive cycles.

방법은 전압의 파형의 곡률을 계산하고 곡률로부터 위상 오차를 추정하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함할 수 있는 실시예를 가질 수 있다.The method may have embodiments that may include configuring the transducer controller to calculate the curvature of the waveform of the voltage and estimate the phase error from the curvature.

일 실시예는 제1 주파수를 트랜스듀서의 공진 주파수와 실질적으로 동일한 제2 주파수로 조절하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함할 수 있다.An embodiment may include configuring the transducer controller to adjust the first frequency to a second frequency that is substantially the same as the resonant frequency of the transducer.

다른 실시예는 구동 절반 주기의 제1 부분 동안만 트랜스듀서를 구동하기 위한 구동 신호를 형성하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함할 수 있다.Another embodiment may include configuring the transducer controller to form a drive signal for driving the transducer only during the first portion of the drive half cycle.

방법은 제2 절반 주기 동안 HiZ 간격을 형성하고 HiZ 간격 동안 잔향 전압을 감지하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함할 수 있는 실시예를 갖는다.The method has embodiments that may include configuring the transducer controller to form a HiZ interval during a second half period and sense a reverberant voltage during the HiZ interval.

일 실시예는 제2 절반 주기 동안 하나 이상의 시간 간격들에서 잔향의 값을 측정하고 하나 이상의 값들의 비율을 결정하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함할 수 있다.An embodiment may include configuring the transducer controller to measure the value of the reverberation at one or more time intervals during the second half period and determine a ratio of the one or more values.

일 실시예는 비율을 이론적으로 계산된 값과 비교하고, 비율과 이론적으로 계산된 값 사이의 차이를 결정하고, 차이를 이용하여 제1 주파수를 얼마나 조절할지를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.An embodiment may include comparing the ratio with the theoretically calculated value, determining a difference between the ratio and the theoretically calculated value, and determining how much to adjust the first frequency using the difference.

방법의 일 실시예는 절반 주기의 제3 부분 동안 실질적으로 0의 값을 갖는 구동 신호를 형성하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함할 수 있고, 제3 부분은 제1 부분 후에 그리고 제2 부분 전 또는 제2 부분 후 중 하나에 형성된다.One embodiment of the method may include configuring the transducer controller to form a drive signal having a value of substantially zero during a third portion of the half cycle, the third portion after the first portion and the second portion. It is formed either before or after the second part.

당업자들은 트랜스듀서 컨트롤러를 형성하는 방법의 일 실시예가:Those of skill in the art would appreciate one embodiment of a method of forming a transducer controller:

구동 주기 및 구동 절반 주기를 형성하는 제1 주파수에서 구동 신호를 형성하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계;Configuring the transducer controller to form a drive signal at a first frequency forming a drive period and a drive half period;

구동 절반 주기의 제1 부분 동안 구동 신호로 트랜스듀서를 구동하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계;Configuring the transducer controller to drive the transducer with the drive signal during the first portion of the drive half cycle;

구동 절반 주기의 제2 부분에서, 구동 신호에 응답하여 트랜스듀서에 의해 형성되는 잔향 신호를 감지하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계;Configuring the transducer controller to sense a reverberation signal formed by the transducer in response to the driving signal in a second portion of the driving half cycle;

제1 주파수와 잔향 신호의 주파수 사이의 위상 오차를 결정하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계; 및Configuring the transducer controller to determine a phase error between the first frequency and the frequency of the reverberant signal; And

제1 주파수를 위상 오차를 감소시키는 제2 주파수로 조절하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함할 수 있다는 것을 인식할 것이다.It will be appreciated that it may include configuring the transducer controller to adjust the first frequency to a second frequency that reduces the phase error.

방법의 일 실시예는 프로그램을 내부에 저장한 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.One embodiment of the method may include forming a transducer controller to include a non-transitory computer readable medium having a program stored therein.

다른 실시예는 프로그램에 따라 동작하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Another embodiment may include forming a transducer controller to operate according to a program.

일 실시예는 구동 신호의 바로 후속하는 제2 주기를 형성하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함할 수 있으며, 제2 주기는 제2 지속기간을 갖는다.One embodiment may include configuring the transducer controller to form a second immediately following period of the drive signal, the second period having a second duration.

일 실시예에서, 방법은 구동 절반 주기의 제2 부분 동안 복수의 시간들에 잔향 신호의 값들을 측정하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the method may include configuring the transducer controller to measure values of the reverberant signal at a plurality of times during the second portion of the driving half period.

방법의 일 실시예는 상기 값들 중 2개 이상의 비율을 형성하고 상기 비율을 이론 비율 값과 비교하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함할 수 있다.One embodiment of the method may include configuring a transducer controller to form a ratio of two or more of the values and compare the ratio to a theoretical ratio value.

다른 실시예는 잔향 신호 값이 임계값과 실질적으로 교차하기 위한 시간을 결정하고 상기 시간을 이론적으로 결정된 시간과 비교하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함할 수 있다.Another embodiment may include determining a time for a reverberant signal value to substantially cross a threshold and configuring the transducer controller to compare the time to a theoretically determined time.

일 실시예는 구동 절반 주기의 제2 부분 동안 트랜스듀서 컨트롤러의 출력들을 하이 임피던스 상태에 놓이게 하고 하이 임피던스 상태 동안 잔향 전압을 감지하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함할 수 있다.An embodiment may include configuring the transducer controller to place the outputs of the transducer controller in a high impedance state during the second portion of the driving half cycle and to sense the reverberant voltage during the high impedance state.

당업자들은 트랜스듀서 컨트롤러를 형성하는 방법의 일 실시예가:Those of skill in the art would appreciate one embodiment of a method of forming a transducer controller:

구동 주기 및 구동 절반 주기를 형성하는 제1 주파수에서 구동 신호를 형성하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계;Configuring the transducer controller to form a drive signal at a first frequency forming a drive period and a drive half period;

구동 절반 주기의 적어도 제1 부분 동안 구동 신호로 트랜스듀서를 구동하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계;Configuring the transducer controller to drive the transducer with the drive signal during at least a first portion of the drive half cycle;

구동 절반 주기의 제2 부분에서, 구동 신호에 응답하여 트랜스듀서에 의해 형성되는 잔향 신호를 감지하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계로서, 트랜스듀서 컨트롤러는 구동 신호의 전이들에 응답하여 잔향 신호를 무시하도록 구성되는, 상기 구성하는 단계;In the second part of the driving half cycle, configuring the transducer controller to detect the reverberation signal formed by the transducer in response to the driving signal, wherein the transducer controller ignores the reverberation signal in response to transitions of the driving signal. Configured to, the configuring step;

제1 주파수와 잔향 신호의 주파수 사이의 위상 오차를 결정하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계; 및Configuring the transducer controller to determine a phase error between the first frequency and the frequency of the reverberant signal; And

제1 주파수를 제1 주파수보다 트랜스듀서의 잔향 주파수에 더 가까운 제2 주파수로 조절하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함할 수 있다는 것을 인식할 것이다.It will be appreciated that it may include configuring the transducer controller to adjust the first frequency to a second frequency closer to the reverberant frequency of the transducer than the first frequency.

방법의 일 실시예는 대략 구동 신호의 전이들에서 잔향 신호를 마스크-오프하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함할 수 있다.One embodiment of the method may include configuring the transducer controller to mask-off the reverberant signal at approximately the transitions of the drive signal.

다른 실시예는 잔향 주파수와 실질적으로 동일하도록 제2 주파수를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Another embodiment may include forming the second frequency to be substantially the same as the reverberation frequency.

모든 전술한 것에 비추어, 신규한 디바이스 및 방법이 개시된다는 것이 분명하다. 다른 특징들 중에서 특히, 트랜스듀서로부터 측정 신호를 송신하는 사이클 동안 트랜스듀서의 구동 주파수와 공진 주파수 사이의 차이(또는 대안적으로 구동 신호의 위상과 트랜스듀서 공진 주파수의 위상 사이의 차이)를 주기적으로 검출하고, 구동 신호의 주파수를 조절하여 위상 오차를 감소시키거나 대안 실시예에서 송신 사이클 동안 트랜스듀서(12)의 공진 주파수와 실질적으로 동일하도록 신호(45)의 주파수를 조절하도록 제어 회로 또는 컨트롤러를 형성하는 것이 포함된다. 송신 사이클 동안, 예를 들어 절반 주기 동안 신호(45)의 주파수를 조절하는 것은 트랜스듀서(12)의 감도를 개선하며, 트랜스듀서(12)를 이용하여 더 큰 거리들을 측정하는 것을 용이하게 한다. 이것은 또한 트랜스듀서가 사용될 수 있는 더 넓은 검출가능 범위를 형성하는 것을 용이하게 할 수 있다.In view of all the foregoing, it is clear that novel devices and methods are disclosed. Among other features, the difference between the drive frequency and the resonant frequency of the transducer (or alternatively the difference between the phase of the drive signal and the phase of the transducer resonance frequency) is periodically determined, among other features, during the cycle of transmitting the measurement signal from the transducer A control circuit or controller to detect and adjust the frequency of the drive signal to reduce the phase error or, in an alternative embodiment, adjust the frequency of the signal 45 to be substantially equal to the resonant frequency of the transducer 12 during the transmission cycle. It includes forming. Adjusting the frequency of the signal 45 during the transmission cycle, for example half a period, improves the sensitivity of the transducer 12 and facilitates measuring larger distances using the transducer 12. This may also facilitate forming a wider detectable range in which the transducer can be used.

설명들의 주제는 특정한 바람직한 실시예들 및 예시적인 실시예들에서 설명되지만, 전술한 도면들 및 그의 설명들은 주제의 실시예들의 전형적인 및 비제한적인 예들만을 묘사하는 것이므로 그의 범주를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 되며, 많은 대안들 및 변형들이 당업자들에게 명백할 것임은 분명하다. 당업자들에 의해 인식될 바와 같이, 측정 시스템 및 관련 컨트롤러들의 예시적인 형태는 위상 오차를 결정 또는 추정하고/하거나 주파수 차이를 검출하고, 구동 주파수를 조절하는 동작 방법을 설명하기 위한 수단으로서 사용된다.The subject matter of the descriptions is described in certain preferred and exemplary embodiments, but the foregoing drawings and their descriptions are intended to depict only typical and non-limiting examples of the subject matter embodiments and are therefore considered to limit their scope. It should not be, and it is clear that many alternatives and variations will be apparent to those skilled in the art. As will be appreciated by those skilled in the art, the exemplary form of the measurement system and associated controllers is used as a means to describe the operating method of determining or estimating phase error, detecting frequency difference, and adjusting drive frequency.

아래의 청구항들이 나타내는 바와 같이, 발명의 태양들은 전술한 개시된 단일 실시예의 모든 특징들보다는 적은 특징들에 있을 수 있다. 따라서, 아래에 표현되는 청구항들은 도면들의 이러한 상세한 설명 내에 명백히 포함되며, 각각의 청구항은 발명의 개별 실시예로서 그 자신에 의거한다. 더욱이, 본 명세서에서 설명된 일부 실시예들이 다른 실시예들에 포함된 일부 특징들을 포함하지만 다른 특징들은 포함하지 않더라도, 당업자들이 이해하는 바와 같이, 상이한 실시예들의 특징들의 조합들이 본 발명의 범주 내에 있고, 상이한 실시예들을 형성할 것으로 의도된다.As the claims below indicate, aspects of the invention may lie in less than all features of a single disclosed embodiment described above. Accordingly, the claims expressed below are expressly included within this detailed description of the drawings, with each claim standing on its own as a separate embodiment of the invention. Moreover, even though some embodiments described herein include some features included in other embodiments, but not other features, as those skilled in the art will understand, combinations of features of different embodiments are within the scope of the present invention. And it is intended to form different embodiments.

Claims (5)

트랜스듀서 컨트롤러(transducer controller)를 형성하는 방법으로서,
구동 주기(drive period) 및 구동 절반 주기(drive half-period)를 형성하는 제1 주파수에서 구동 신호를 형성하도록 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계;
구동 절반 주기의 제1 부분 동안 상기 구동 신호로 트랜스듀서를 구동하도록 상기 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계;
상기 구동 절반 주기의 제2 부분 동안 상기 트랜스듀서에 의해 형성되는 잔향 전압(reverberation voltage)을 감지하도록 상기 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계;
상기 잔향 전압의 부분들을 측정하고 상기 구동 신호의 상기 제1 주파수와 상기 트랜스듀서의 공진 주파수(resonant frequency) 사이의 위상 오차(phase error)를 추정하도록 상기 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계; 및
상기 구동 신호의 상기 제1 주파수를 상기 위상 오차를 감소시키는 제2 주파수로 변경하도록 상기 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함하는, 방법.
As a method of forming a transducer controller,
Configuring the transducer controller to form a drive signal at a first frequency forming a drive period and a drive half-period;
Configuring the transducer controller to drive the transducer with the drive signal during a first portion of a drive half cycle;
Configuring the transducer controller to sense a reverberation voltage formed by the transducer during a second portion of the driving half cycle;
Configuring the transducer controller to measure portions of the reverberant voltage and estimate a phase error between the first frequency of the drive signal and a resonant frequency of the transducer; And
And configuring the transducer controller to change the first frequency of the drive signal to a second frequency that reduces the phase error.
제1항에 있어서, 상기 잔향 전압을 측정하도록 상기 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계는 상기 전압의 파형의 곡률을 계산하고 상기 곡률로부터 상기 위상 오차를 추정하도록 상기 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함하는, 방법.The method of claim 1, wherein configuring the transducer controller to measure the reverberant voltage comprises configuring the transducer controller to calculate a curvature of the waveform of the voltage and estimate the phase error from the curvature. , Way. 제1항에 있어서, 상기 잔향 전압을 감지하도록 상기 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계는 구동 절반 주기의 일부 동안 HiZ 간격을 형성하고 상기 HiZ 간격 동안 상기 잔향 전압을 감지하도록 상기 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함하는, 방법.The method of claim 1, wherein configuring the transducer controller to sense the reverberation voltage comprises: forming a HiZ interval during a part of a driving half cycle and configuring the transducer controller to sense the reverberation voltage during the HiZ interval. Containing, method. 트랜스듀서 컨트롤러를 형성하는 방법으로서,
구동 주기 및 구동 절반 주기를 형성하는 제1 주파수에서 구동 신호를 형성하도록 상기 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계;
구동 절반 주기의 제1 부분 동안 상기 구동 신호로 트랜스듀서를 구동하도록 상기 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계;
상기 구동 절반 주기의 제2 부분에서, 상기 구동 신호에 응답하여 상기 트랜스듀서에 의해 형성되는 잔향 신호를 감지하도록 상기 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계;
상기 구동 신호의 상기 제1 주파수와 상기 잔향 신호의 주파수 사이의 위상 오차를 결정하도록 상기 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계; 및
상기 구동 신호의 상기 제1 주파수를 상기 위상 오차를 감소시키는 제2 주파수로 변경하도록 상기 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함하는, 방법.
As a method of forming a transducer controller,
Configuring the transducer controller to form a drive signal at a first frequency forming a drive period and a drive half period;
Configuring the transducer controller to drive the transducer with the drive signal during a first portion of a drive half cycle;
Configuring the transducer controller to sense a reverberation signal formed by the transducer in response to the driving signal in a second portion of the driving half cycle;
Configuring the transducer controller to determine a phase error between the first frequency of the drive signal and the frequency of the reverberation signal; And
And configuring the transducer controller to change the first frequency of the drive signal to a second frequency that reduces the phase error.
트랜스듀서 컨트롤러를 형성하는 방법으로서,
구동 주기 및 구동 절반 주기를 형성하는 제1 주파수에서 구동 신호를 형성하도록 상기 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계;
상기 구동 절반 주기의 적어도 제1 부분 동안 상기 구동 신호로 트랜스듀서를 구동하도록 상기 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계;
상기 구동 절반 주기의 제2 부분에서, 상기 구동 신호에 응답하여 상기 트랜스듀서에 의해 형성되는 잔향 신호를 감지하도록 상기 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계로서, 상기 트랜스듀서 컨트롤러는 상기 구동 신호의 전이(transition)들에 응답하여 상기 잔향 신호를 무시하도록 구성되는, 상기 구성하는 단계;
상기 구동 신호의 상기 제1 주파수와 상기 잔향 신호의 주파수 사이의 위상 오차를 결정하도록 상기 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계; 및
상기 구동 신호의 상기 제1 주파수를 상기 제1 주파수보다 상기 트랜스듀서의 잔향 주파수에 더 가까운 제2 주파수로 변경하도록 상기 트랜스듀서 컨트롤러를 구성하는 단계를 포함하는, 방법.
As a method of forming a transducer controller,
Configuring the transducer controller to form a drive signal at a first frequency forming a drive period and a drive half period;
Configuring the transducer controller to drive the transducer with the drive signal during at least a first portion of the drive half cycle;
In a second part of the driving half cycle, configuring the transducer controller to detect a reverberation signal formed by the transducer in response to the driving signal, wherein the transducer controller includes a transition of the driving signal. ), configured to ignore the reverberant signal in response to;
Configuring the transducer controller to determine a phase error between the first frequency of the drive signal and the frequency of the reverberation signal; And
And configuring the transducer controller to change the first frequency of the drive signal to a second frequency closer to the reverberant frequency of the transducer than the first frequency.
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