CN116359892A - 半导体集成电路装置、超声波传感器和车辆 - Google Patents

半导体集成电路装置、超声波传感器和车辆 Download PDF

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Abstract

一种半导体集成电路装置，包括：电容器；恒定电流源，其被配置为将恒定电流作为充电电流供给到所述电容器；放电器，其被配置为使所述电容器放电；基准电压源；以及比较器，其被配置为：将所述电容器的输出电压与从所述基准电压源输出的基准电压进行比较。

Description

半导体集成电路装置、超声波传感器和车辆
技术领域
本文所公开的发明涉及半导体集成电路装置、包含半导体集成电路装置的超声波传感器以及包含超声波传感器的车辆。
背景技术
超声波传感器发射超声波并且接收其反射波；超声波传感器由此感测其与物体之间的距离、物体的存在和状况等。超声波传感器广泛用于车辆中的障碍物探测装置、自动停车系统、带式输送机上的物体检测、自动门、防侵入监测、各种位移的测量等。
被配置为利用单个振动器发射和接收超声波的超声波传感器遭受所谓的混响，混响是紧接着振动器停止被驱动之后，振动器的振动逐渐衰减的现象。这使得如此配置的超声波传感器难以在混响时间内感测与使反射波返回的近距离物体之间的距离。因此，为了应对混响，如上所述配置的超声波传感器的所面临的一个挑战是紧接着振动器停止被驱动之后，使振动器的振动(即，混响振动)快速衰减。
日本特开第2019-12955号公报在段落0005中公开了一种超声波传感器，该超声波传感器设置有混响振动抑制电路以应对混响振动。混响振动抑制电路的电路常数被设定为消除超声波传感器的谐振频率。
发明内容
发明要解决的课题
混响振动抑制电路需要具有电感器部件。然而，当混响振动抑制电路结合在半导体集成电路装置中时，难以在半导体集成电路装置中形成电感器。因此，通常用作混响振动抑制电路中的电感器部件的是包括电容器、电阻器和运算放大器的伪电感器电路。
伪电感器电路的电感值由电容器的电容值和电阻器的电阻值确定。然而，难以准确地感测设置于半导体集成电路装置中的电容器的电容值。因此，也难以准确地感测伪电感器电路的电感值。因此，难以根据制造变化等来适当地调整伪电感器电路的电感值。这可能会阻止混响振动抑制电路适当地抑制振动器的混响振动。
用于解决课题的手段
根据本文所公开的一个方面，提供了一种半导体集成电路装置，所述半导体集成电路装置包括：电容器；恒定电流源，其被配置为将恒定电流作为充电电流供给到电容器；放电器，其被配置为使电容器放电；基准电压源；以及比较器，其被配置为将电容器的输出电压与从基准电压源输出的基准电压进行比较。
根据本文所公开的另一方面，提供了一种超声波传感器，所述超声波传感器包括振动器和根据上述配置的被配置为驱动该振动器的半导体集成电路装置。
根据本文所公开的又一方面，提供了一种车辆，所述车辆包括如上所述配置的超声波传感器。
发明的有益效果
根据本文所公开的半导体集成电路装置、超声波传感器和车辆有助于准确地感测结合在半导体集成电路装置中的电容器的电容值。
附图说明
图1是示出根据实施例的超声波传感器的概略配置的图。
图2是驱动电路和混响振动抑制电路电连接在一起的状态下的振动器、驱动电路和混响振动抑制电路的等效电路。
图3是示出伪电感器电路的一个配置示例的图。
图4是示出混响振动抑制电路和振动电路的一个配置示例的图。
图5是示出驱动装置的第一变型例的图。
图6是示出驱动装置的第二变型例的图。
图7是车辆的外观图。
具体实施方式
在本说明书中，恒定电流意味着在理想条件下恒定的电流，并且实际上其可以随着温度等的变化而稍微变化。
在本说明书中，基准电压意味着在理想条件下恒定的电压，并且实际上其可以随着温度等的变化而稍微变化。
图1是示出根据实施例的超声波传感器的概略配置的图。根据图1所示实施例的超声波传感器1(以下简称为“超声波传感器1”)包括振动器2和驱动装置3。
当被驱动装置3供应电压时，振动器2操作(振动)以发出超声波。振动器2还接收超声波。
驱动装置3是半导体集成电路装置。驱动装置3包括处理装置4、驱动电路5、LNA(低噪声放大器)6、LPF(低通滤波器)7、ADC(模数转换器)8、开关装置9和10、混响振动抑制电路11以及外部端子T1至T5。
电源电压VCC被施加到外部端子T1，并且外部端子T2连接到接地电位；这使驱动装置3进入可操作状态。
处理装置4生成发射波信号。用作处理装置4的是例如MPU(微处理单元)。
驱动电路5将从处理装置4输出的发射波信号转换成高电压以输出差分信号。从驱动电路5输出的差分信号经由外部端子T3和T4被供给到振动器2。驱动电路5通过将差分信号供给到振动器2来驱动振动器2。
LNA 6经由外部端子T3和T4接收振动器2的输出信号。LNA6在功率放大的同时将作为差分信号的振动器2的输出信号转换成单端信号。
LPF 7消除可能包含在从LNA6输出的单端信号中的高频噪声分量，并且将已经从其中消除过高频噪声分量的信号供给到ADC 8。
ADC 8对LPF 7的输出信号执行A/D转换以将其从模拟信号转换为数字信号，并且将由A/D转换产生的信号供给到处理装置4。ADC 8的输出信号是基于超声波的接收的接收波信号。处理装置4使用接收波信号检测发射波的反射波。例如，如果接收波信号的电平等于或者高于预定电平，则处理装置4检测发射波的反射波(即，处理装置4检测自身的波)。处理装置4还测量TOF(飞行时间)，TOF是在发射超声波之后直到接收到由物体反射而产生的反射波为止的时间长度。处理装置4可以基于TOF来确定从超声波传感器1到物体的距离。处理装置4将关于TOF的信息或者关于从超声波传感器1到物体的距离的信息经由外部端子T5供给到超声波传感器1的外部。
开关装置9和10被配置为将驱动电路5和混响振动抑制电路11在电连接在一起的状态和彼此电切断的状态之间切换。开关装置9和10根据来自处理装置4的指令接通和关断。处理装置4保持开关装置9和10导通一段时间，在此期间，即，在完成传输波信号的输出之后，直到经过预定的时间长度为止，被视为存在混响振动。处理装置4保持开关装置9和10关断一段时间，在此期间被视为不存在混响振动。
混响振动抑制电路11被配置为抑制振动器2的混响振动。混响振动抑制电路11包括电阻器RD和伪电感器电路LP。混响振动抑制电路11是电阻器RD和伪电感器电路LP的并联电路。在本实施例中，偏压(例如，2V的电压)被施加到连接节点，在该连接节点处，电阻器RD和伪电感器电路LP连接到开关装置10。
电阻器RD被配置为使得其电阻值Rd是可调节的。伪电感器电路LP被配置为使得其电感值Lp是可调节的。
图2示出了在驱动电路5和混响振动抑制电路11电连接在一起的状态下的振动器2、驱动电路5和混响振动抑制电路11的等效电路。
图2中所示的等效电路具有以下电路配置。电阻器RD的一个端子和伪电感器电路LP的一个端子连接到电容器CP的一个端子和电阻器RS的一个端子。电阻器RS的另一端子经由电容器CS连接到电感器LS的一个端子。电容器CP的另一端子和电感器LS的另一端子连接到电阻器RD的另一端子和伪电感器电路LP的另一端子。
在图2所示的等效电路中，满足下面的等式(1)和(2)允许混响振动抑制电路11消除超声波传感器1的谐振频率并且适当地抑制混响振动。Cp表示电容器CP的电容值。Rs表示电阻器RS的电阻值。Cs表示电容器CS的电容值。Ls表示电感器LS的电感值。
Lp＝Ls*Cs/Cp (1)
Rd＝(1/2)*√(Ls/Cp) (2)
图3是示出伪电感器电路LP的一个配置示例的图。图3所示的配置示例的伪电感器电路LP包括电容器C0、电阻器R1至R4以及运算放大器OP1和OP2。电阻器R1和R2是固定电阻器，并且电阻器R3和R4是可变电阻器。
图3所示的配置示例的伪电感器电路LP具有以下电路配置。电阻器R1的一个端子和运算放大器OP1的非反相输入端子之间的连接节点用作伪电感器电路LP的一个端子。电阻器R1的另一端子连接到电阻器R4的一个端子和运算放大器OP2的输出端子。电阻器R4的另一端子连接到运算放大器OP1和OP2的反相输入端子以及电阻器R2的一个端子。电阻器R2的另一端子连接到运算放大器OP1的输出端子和电容器C0的一个端子。电容器C0的另一端子连接到运算放大器OP1的非反相输入端子和电阻器R3的一个端子。图3所示的配置示例的伪电感器电路LP的电感值Lp由下面的等式(3)得出。C0表示电容器C0的电容值。R1表示电阻器R1的电阻值。R2表示电阻器R2的电阻值。R3表示电阻器R3的电阻值。R4表示电阻器R4的电阻值。
Lp＝C0*R1*R2*R3/R4 (3)
虽然在图1中省略了图示，但是图1所示的驱动装置3还包括开关SW1至SW20、SW23和SW24以及图4所示的振动电路12。
开关SW1和SW2各有一个端子连接到电阻器RD的一个端子。开关SW1的另一端子经由开关装置9连接到外部端子T3。开关SW2的另一端子经由开关装置10连接到外部端子T4。
开关SW3和SW4各有一个端子连接到电阻器R1的一个端子。开关SW3的另一端子经由开关装置9连接到外部端子T3。开关SW4的另一端子经由开关装置10连接到外部端子T4。
开关SW5和SW6各有一个端子连接到电阻器R1的另一端子和电阻器R4的一个端子。开关SW5的另一端子经由开关装置9连接到外部端子T3。开关SW6的另一端子经由开关装置10连接到外部端子T4。
开关SW7和SW8各有一个端子连接到电阻器R4的另一端子和电阻器R2的一个端子。开关SW7的另一端子经由开关装置9连接到外部端子T3。开关SW8的另一端子经由开关装置10连接到外部端子T4。
开关SW9和SW10各有一个端子连接到电阻器R2的另一端子和电容器C0的一个端子。开关SW9的另一端子经由开关装置9连接到外部端子T3。开关SW10的另一端子经由开关装置10连接到外部端子T4。
开关SW11和SW12各有一个端子连接到电容器C0的另一端子和电阻器R3的一个端子。开关SW11的另一端子经由开关装置9连接到外部端子T3。开关SW12的另一端子经由开关装置10连接到外部端子T4。
开关SW13的一个端子连接到电阻器R3的另一端子。开关SW13的另一端子经由开关装置10连接到外部端子T4。
开关SW14的一个端子连接到电阻器R1的另一端子和电阻器R4的一个端子。开关SW14的另一端子连接到接地电位。
开关SW15的一个端子连接到电阻器R4的另一端子和电阻器R2的一个端子。开关SW15的另一端子连接到接地电位。
开关SW16的一个端子连接到电阻器R2的另一端子和电容器C0的一个端子。开关SW16的另一端子连接到接地电位。
开关SW17的一个端子连接到电容器C0的另一端子和电阻器R3的一个端子。开关SW17的另一端子连接到接地电位。
开关SW18的一个端子连接到电阻器R3的另一端子。开关SW18的另一端子连接到接地电位。
开关SW19的一个端子连接到电阻器RD的另一端子。开关SW19的另一端子经由开关装置10连接到外部端子T4。
开关SW20的一个端子连接到电阻器RD的另一端子。开关SW20的另一端子连接到接地电位。
上述开关SW1至SW20和开关SW21至SW24由处理装置4接通和关断。接通和关断开关SW1至SW24使得可以在驱动装置3外部感测电阻器R1至R4和RD的电阻值。
例如，为了感测电阻器R4的电阻值，在处理装置4保持开关装置9以及开关SW5和SW15导通的同时，恒定电流被供给到外部端子T3。然后，当处理装置4保持开关装置10和开关SW6导通并且保持开关SW1至SW4、SW7至SW14、SW16至SW24关断时，在外部端子T4处感测电阻器R4的一个端子处的电位。然后，当处理装置4保持开关装置10和开关SW8导通并且保持开关SW1至SW4、SW6、SW7、SW9至SW14、SW16至SW24关断时，在外部端子T4处感测电阻器R4的另一端子处的电位。以这种方式，确定有恒定电流流过的电阻器R4的两端的电位差，并且根据恒定电流和电阻器R4两端的电位差，确定电阻器R4的电阻值。
接下来，将给出对振动电路12以及开关SW23和SW24的描述。
振动电路12包括恒定电流源IS1和IS2、开关SW21和SW22、基准电压源VS1和比较器COMP1。
恒定电流源IS1经由开关SW21连接到电容器C0的一个端子。当开关SW21导通时，用从恒定电流源IS1输出的恒定电流对电容器C0充电。换言之，从恒定电流源IS1供给到电容器C0的恒定电流是充电电流。
恒定电流源IS2经由开关SW22连接到电容器C0的一个端子。当开关SW22导通时，恒定电流源IS12从电容器C0汲取出恒定电流。换言之，由恒定电流源IS12从电容器C0汲取出的恒定电流是放电电流。
电容器C0的一个端子连接到比较器COMP1的非反相输入端子。从基准电压源VS1输出的基准电压VREF被供给到比较器COMP1的反相输入端子。基准电压源VS1包括基准电压源VS1A和VS1B以及开关SW25A和SW25B。基准电压源VS1A和VS1B的负电极连接到接地电位。基准电压源VS1A的正电极经由开关SW25A连接到比较器COMP1的反相输入端子。基准电压源VS1B的正电极经由开关SW25B连接到比较器COMP1的反相输入端子。从基准电压源VS1A的正电极输出的基准电压的值与从基准电压源VS1B的正电极输出的基准电压的值不同。例如，从基准电压源VS1A的正电极输出的基准电压的值被设定为1V，从基准电压源VS1B的正电极输出的基准电压的值被设定为2V。处理装置4接收比较器COMP1的输出，并且基于比较器COMP1的输出，接通开关SW25A和SW25B中的任一个开关。因此，根据比较器COMP1的输出来切换从基准电压源VS1输出的基准电压VREF的值。比较器COMP1将电容器C0的输出电压与从基准电压源VS1输出的基准电压VREF进行比较，并且输出振动信号作为比较结果。
比较器COMP1的反相输入端子经由开关SW23连接到开关装置10。比较器COMP1的输出端子经由开关SW24连接到开关装置10。
接通和关断开关SW1至SW24使得可以在驱动装置3外部感测恒定电流源IS1和IS2的恒定电流值、基准电压VREF以及从比较器COMP1输出的振动信号的频率。
为了感测恒定电流源IS1的恒定电流值，在处理装置4保持开关装置9以及开关SW9和SW21导通并且保持开关装置10以及开关SW1至SW8、SW10至SW20和SW22至SW24关断的同时，恒定电流源IS1的恒定电流从恒定电流源IS1流向外部端子T3。
为了感测恒定电流源IS2的恒定电流值，在处理装置4保持开关装置9以及开关SW9和SW22导通并且保持开关装置10以及开关SW1至SW8、SW10至SW21、SW23和SW24关断的同时，恒定电流源IS2的恒定电流从外部端子T3流向恒定电流源IS2。
为了感测基准电压VREF，在处理装置4保持开关装置10和开关SW23导通并且保持开关装置9以及开关SW1至SW22和SW24关断的同时，基准电压VREF被施加到外部端子T4。
为了感测从比较器COMP1输出的振动信号的频率，当处理装置4保持开关装置10以及开关SW17和SW24导通，保持开关装置9以及开关SW1至SW16、SW18至SW20和SW23关断，并且循环接替地接通和关断开关SW21和SW22时，从比较器COMP1输出的振动信号经由外部端子T4输出到外部。
电容器C0的输出电压在电容器C0的充电期间以由电容器C0的电容值和恒定电流源IS1的恒定电流值确定的梯度增加，并且在电容器C0的放电期间以由电容器C0的电容值和恒定电流源IS2的恒定电流值确定的梯度减小。
电容器C0的输出电压具有三角形波形，该波形的梯度取决于电容器C0的电容值。因此，从比较器COMP1输出的振动信号的频率取决于电容器C0的电容值。换言之，在驱动装置3外部感测从比较器COMP1输出的振动信号的频率使得可以在驱动装置3外部准确地感测电容器C0的电容值。
从比较器COMP1输出的振动信号的频率还取决于恒定电流源IS1的恒定电流值、恒定电流源IS2的恒定电流值和基准电压VREF的值。因此，如上所述，该实施例还允许在驱动装置3外部感测恒定电流源IS1的恒定电流值、恒定电流源IS2的恒定电流值和基准电压VREF的值。因此，即使当恒定电流源IS1的恒定电流值、恒定电流源IS2的恒定电流值和基准电压VREF的值中的至少一个值偏离设计值时，也可以在驱动装置3外部准确地感测电容器C0的电容值。
在本实施例中，恒定电流源IS2保持放电电流恒定；这抑制了电容器C0的放电的变化。因此，与包括图4所示的振动电路12的驱动装置3相比，包括图4所示的振动电路12的驱动装置3可以实现对电容器C0的电容值的更准确感测，但是其中省略了恒定电流源IS2并且开关SW22直接连接到接地电位。
驱动装置3有助于准确感测电容器C0的电容值，并且因此有助于准确感测伪电感器电路LP的电感值。
图5是示出驱动装置3的第一变型例的图。图5中的与图4中某些部件相应的部件由共同的附图标记标识，并且将不再重复进行描述。
在第一变型例中，根据上述实施例，从驱动装置3中省略开关SW23和SW24；替代性地，设置有测量器13、故障传感器14和开关SW26。
测量器13是测量从比较器COMP1输出的振动信号的频率的频率计数器。在驱动装置3内部设置测量器13使得可以在驱动装置3内部识别从比较器COMP1输出的振动信号的频率，该频率取决于电容器C0的电容值。
故障传感器14感测恒定电流源IS1的恒定电流值、恒定电流源IS2的恒定电流值和基准电压VREF。当故障传感器14感测到恒定电流源IS1的恒定电流值时，处理装置4保持开关SW26导通。类似地，当故障传感器14感测到恒定电流源IS2的恒定电流值时，处理装置4保持开关SW26导通。
故障传感器14基于测量器13的测量结果来感测电容器C0中的故障。这允许驱动装置3感测电容器C0中的故障。因此，驱动装置3可以实现与电容器C0相关的功能的功能安全。
例如，故障传感器14可以基于来自测量器13的测量结果和判断值来感测电容器C0中的故障。具体地，如果来自测量器13的测量结果与判断值之间的差的绝对值等于或者大于阈值，则故障传感器14感测到电容器C0中的故障。因此，驱动装置3可以使用判断值作为基准来区分电容器C0是正常还是出现故障。这里，上述判断值是由电容器C0的电容值的设计值、恒定电流源IS1的恒定电流值的设计值、恒定电流源IS2的恒定电流值的设计值以及基准电压VREF的设计值确定的常数。
作为来自测量器13的测量结果与判断值之间的差的绝对值的替代，可以使用来自测量器13的测量结果与判断值的比率。当然，当使用来自测量器13的测量结果与判断值之间的差的绝对值时，与当使用来自测量器13的测量结果与判断值的比率时，阈值不同。
当基于来自测量器13的测量结果和判断值在电容器C0中感测到故障时，在故障传感器14中，根据恒定电流源IS1的恒定电流值的感测结果、恒定电流源IS2的恒定电流值的感测结果和基准电压VREF的感测结果来校正测量器13的测量结果和判断值中的一个。因此，即使当恒定电流源IS1的恒定电流值、恒定电流源IS2的恒定电流值和基准电压VREF的值中的至少一个值偏离设计值时，故障传感器14也可以准确地感测电容器C0中的故障。
又例如，故障传感器14可以基于来自测量器13的测量结果的历史来感测电容器C0中的故障。具体地，如果来自测量器13的先前测量结果与来自测量器13的当前测量结果之间的差的绝对值等于或者高于阈值，则故障传感器14感测到电容器C0中的故障。因此，驱动装置3可以通过感测电容器C0的状态变化来区分电容器C0是正常还是出现故障。
作为来自测量器13的先前测量结果与来自测量器13的当前测量结果之间的差的绝对值的代替，可以使用来自测量器13的先前测量结果与来自测量器13的当前测量结果的比率。当然，当使用来自测量器13的先前测量结果与来自测量器13的当前测量结果之间的差的绝对值时，与当使用来自测量器13的先前测量结果与来自测量器13的当前测量结果的比率时，阈值不同。
当基于来自测量器13的测量结果的历史在电容器C0中感测到故障时，在故障传感器14中，每当获得来自测量器13的测量结果时，根据恒定电流源IS1的恒定电流值的感测结果、恒定电流源IS2的恒定电流值的感测结果和基准电压VREF的感测结果来校正来自测量器13的测量结果。因此，即使当恒定电流源IS1的恒定电流值、恒定电流源IS2的恒定电流值和基准电压VREF的值中的至少一个值偏离设计值时，故障传感器14也可以准确地感测电容器C0中的故障。
在该变型例的变型中，故障传感器14可以被配置为不感测恒定电流源IS1的恒定电流值、恒定电流源IS2的恒定电流值和基准电压VREF中的任何一个。在这种情况下，驱动装置3可以被配置为不包括开关SW26。
图6是示出驱动装置3的第二变型例的图。图6中的与图4和图5中某些部件相应的部件由共同的附图标记标识，并且将不再重复进行描述。
在第二变型例中，根据先前描述的实施例，从驱动装置3中省略开关SW23和SW24；替代性地，包括测量器13、电容值传感器15、故障传感器16和开关SW26。
电容值传感器15感测恒定电流源IS1的恒定电流值、恒定电流源IS2的恒定电流值和基准电压VREF。当电容值传感器15感测到恒定电流源IS1的恒定电流值时，处理装置4保持开关SW26导通。同样，当电容值传感器15感测到恒定电流源IS2的恒定电流值时，处理装置4保持开关SW26导通。
电容值传感器15基于来自测量器13的测量结果来感测电容器C0的电容值。具体地，电容值传感器15根据来自测量器13的测量结果、恒定电流源IS1的恒定电流值的感测结果、恒定电流源IS2的恒定电流值的感测结果以及基准电压VREF的感测结果来计算电容器C0的电容值。这使得可以在驱动装置3的内部感测电容器C0的电容值。即使当恒定电流源IS1的恒定电流值、恒定电流源IS2的恒定电流值和基准电压VREF的值中的至少一个值偏离设计值时，故障传感器14也可以准确地感测电容器C0中的故障。
在该变型例的变型中，故障传感器14可以被配置为不感测恒定电流源IS1的恒定电流值、恒定电流源IS2的恒定电流值和基准电压VREF中的任何一个。在这种情况下，驱动装置3可以被配置为不包括开关SW26，并且电容值传感器15可以根据来自测量器13的测量结果、恒定电流源IS1的恒定电流值的设计值、恒定电流源IS2的恒定电流值的设计值以及基准电压VREF的设计值来计算电容器C0的电容值。
故障传感器16基于来自电容值传感器15的感测结果来感测电容器C0中的故障。这允许驱动装置3感测电容器C0中的故障。因此，驱动装置3可以实现与电容器C0相关的功能的功能安全。
例如，故障传感器16可以基于来自电容值传感器15的感测结果和判断值来感测电容器C0中的故障。具体地，如果来自电容值传感器15的感测结果与判断值之间的差的绝对值等于或者大于阈值，则故障传感器16感测到电容器C0中的故障。因此，驱动装置3可以使用判断值作为基准来区分电容器C0是正常还是出现故障。这里，上述判断值是电容器C0的电容值的设计值。
作为来自电容值传感器15的感测结果与判断值之间的差的绝对值的替代，可以使用来自电容值传感器15的感测结果与判断值的比率。当然，当使用来自电容值传感器15的感测结果与判断值之间的差的绝对值时，与当使用来自电容值传感器15的感测结果与判断值的比率时，阈值不同。
例如，故障传感器16可以基于来自电容值传感器15的感测结果的历史来感测电容器C0中的故障。具体地，如果来自电容值传感器15的先前感测结果与来自电容值传感器15的当前感测结果之间的差的绝对值等于或者大于阈值，则故障传感器14感测到电容器C0中的故障。因此，驱动装置3可以通过感测电容器C0的状态变化来区分电容器C0是正常还是出现故障。
作为来自电容值传感器15的先前感测结果与来自电容值传感器15的当前感测结果之间的差的绝对值的替代，可以使用来自电容值传感器15的先前感测结果与来自电容值传感器15的当前感测结果的比率。当然，当使用来自电容值传感器15的先前感测结果与来自电容值传感器15的当前感测结果之间的差的绝对值时，与当使用来自电容值传感器15的先前感测结果与来自电容值传感器15的当前感测结果的比率时，阈值不同。
上述超声波传感器1能够用作例如结合在图7所示的车辆X中的车载间隙声纳。除了用于感测与测量目标物体之间的距离的超声波传感器之外，用于驱动压电元件的驱动装置还可以结合在例如用于测量流体的速度(流速)的超声波流量计中。
除了上述实施例以外，本发明可以在不脱离本发明的精神的情况下进行任何修改。本文所公开的实施例应该被认为是在每个方面都是说明性的而不是限制性的，并且本发明的技术范围不是由上文给出的对实施例的描述来限定的，而是由所附权利要求书的范围来限定的，并且应该被理解为包含在与权利要求书等同的含义和范围内的任何修改。
例如，虽然在上述实施例中，振动电路结合在用于驱动振动器的驱动装置中，但是上述振动电路也可以结合在除了用于驱动振动器的驱动装置以外的任何半导体集成电路装置中。上述振动电路可以结合在通常内置有电容器的半导体集成电路装置中。连接到上述振动电路的电容器可以是例如伪电感器电路中的电容器、充电泵电路中的电容器、运算放大器的相位补偿电路中的电容器、设置在PLL(锁相环路)电路中的环路滤波器电路中的电容器、或者带通滤波器电路中的电容器。
一种半导体集成电路装置(3)包括：电容器(C0)；恒定电流源(IS1)，其被配置为将恒定电流作为充电电流供给到电容器；放电器(IS2、SW2)，其被配置为使电容器放电；基准电压源(VS1)；以及比较器(COMP1)，其被配置为将电容器的输出电压与从基准电压源输出的基准电压进行比较(第一配置)。
在根据上述第一配置的半导体集成电路装置中，比较器的输出信号的频率取决于电容器的电容值。因此，使用比较器的输出信号有助于准确感测电容器的电容值。
在根据上述第一配置的半导体集成电路装置中，优选地，放电器被配置为使来自电容器的放电电流保持恒定(第二配置)。
在根据上述第二配置的半导体集成电路装置中，抑制了电容器的放电的变化。这有助于更准确地感测电容器的电容值。
根据上述第一配置或者第二配置的半导体集成电路装置优选地还包括测量器(13)，所述测量器(13)被配置为测量比较器的输出信号的频率(第三配置)。
在根据上述第三配置的半导体集成电路装置中，可以在半导体集成装置内部识别取决于电容器电容值的比较器的输出信号的频率。
根据上述第三配置的半导体集成电路装置优选地还包括故障传感器(14)，所述故障传感器(14)被配置为基于来自测量器的测量结果来感测电容器中的故障(第四配置)。
利用根据上述第四配置的半导体集成电路装置，可以感测电容器中的故障。
在根据上述第四配置的半导体集成电路装置中，优选地，故障传感器被配置为基于来自测量器的测量结果和判断值来感测电容器中的故障(第五配置)。
利用根据上述第五配置的半导体集成电路装置，可以基于判断值来区分电容器是正常还是出现故障。
在根据上述第四配置的半导体集成电路装置中，优选地，故障传感器被配置为基于来自测量器的测量结果的历史来感测电容器中的故障(第六配置)。
根据上述第六配置的半导体集成电路装置可以通过感测电容器的状态变化来区分电容器是正常还是出现故障。
根据上述第三配置的半导体集成电路装置优选地还包括电容值传感器(15)，所述电容值传感器(15)被配置为基于来自测量器的测量结果来感测电容器的电容值(第七配置)。
利用根据上述第七配置的半导体集成电路装置，可以在半导体集成装置内部感测电容器的电容值。
根据上述第七配置的半导体集成电路装置优选地还包括故障传感器(16)，所述故障传感器(16)被配置为基于来自电容值传感器的感测结果来感测电容器中的故障(第八配置)。
根据上述第八配置的半导体集成电路装置，可以感测电容器中的故障。
在根据上述第八配置的半导体集成电路装置中，优选地，故障传感器被配置为基于来自电容值传感器的感测结果和判断值来感测电容器中的故障(第九配置)。
利用根据上述第九配置的半导体集成电路装置，可以基于判断值来区分电容器是正常还是出现故障。
在根据上述第八配置的半导体集成电路装置中，优选地，故障传感器被配置为基于来自电容值传感器的测量结果的历史来感测电容器中的故障(第十配置)。
根据上述第十配置的半导体集成电路装置能够通过感测电容器的状态变化来区分电容器是正常还是出现故障。
根据上述第一配置至第十配置中任一配置的半导体集成电路装置优选地还包括伪电感器电路(LP)，所述伪电感器电路(LP)包括电容器、电阻器(R1至R4)和运算放大器(OP1、OP2)(第十一配置)。
根据上述第十一配置的半导体集成电路装置有助于准确感测伪电感器电路的电感值。
根据上述第十一配置的半导体集成电路装置优选地还包括驱动电路(5)和混响振动抑制电路(11)，所述驱动电路(5)被配置为驱动振动器(2)，所述混响振动抑制电路(11)包括伪电感器电路并且被配置为抑制振动器的混响振动(第十二配置)。
在根据上述第十二配置的半导体集成电路装置中，可以适当地调节伪电感器电路的电感值，并且这有助于适当地抑制振动器的混响振动。
根据本文描述的另一方面，超声波传感器(1)包括根据上述第十二配置的半导体集成电路装置和振动器(第十三配置)。
利用根据上述第十三配置的超声波传感器，可以适当地抑制振动器的混响振动。
上述车辆(X)包括根据上述第十三配置的超声波传感器(第十四配置)。
利用根据上述第十四配置的车辆，可以适当地抑制超声波传感器中的振动器的混响振动。
附图标记的说明
1根据实施例的超声波传感器
2振动器
3驱动装置
4处理装置
5驱动电路
6LNA
7LPF
8ADC
9、10开关装置
11混响振动抑制电路
12振动电路
13测量器
14、16故障传感器
15电容值传感器
C0、CP、CS电容器
COMP1比较器
IS1、IS2恒定电流源
R1至R4、RD、RS电阻器
LP伪电感器电路
LS电感器
OP1、OP2运算放大器
SW1至SW24、SW25A、SW25B、SW26开关
T1至T5外部端子
VS1、VS1A、VS1B基准电压源
X车辆

Claims (14)

1.一种半导体集成电路装置，包括：
电容器；
恒定电流源，其被配置为：将恒定电流作为充电电流供给到所述电容器；
放电器，其被配置为使所述电容器放电；
基准电压源；以及
比较器，其被配置为：将所述电容器的输出电压与从所述基准电压源输出的基准电压进行比较。
2.根据权利要求1所述的半导体集成电路装置，其中，
所述放电器被配置为：使来自所述电容器的放电电流保持恒定。
3.根据权利要求1或2所述的半导体集成电路装置，还包括测量器，所述测量器被配置为测量所述比较器的输出信号的频率。
4.根据权利要求3所述的半导体集成电路装置，还包括故障传感器，所述故障传感器被配置为：基于来自所述测量器的测量结果，来感测所述电容器中的故障。
5.根据权利要求4所述的半导体集成电路装置，其中，
所述故障传感器被配置为：基于来自所述测量器的所述测量结果和判断值，来感测所述电容器中的故障。
6.根据权利要求4所述的半导体集成电路装置，其中，
所述故障传感器被配置为：基于来自所述测量器的所述测量结果的历史，来感测所述电容器中的故障。
7.根据权利要求3所述的半导体集成电路装置，还包括电容值传感器，所述电容值传感器被配置为：基于来自所述测量器的测量结果，来感测所述电容器的电容值。
8.根据权利要求7所述的半导体集成电路装置，还包括故障传感器，所述故障传感器被配置为：基于来自所述电容值传感器的感测结果，来感测所述电容器中的故障。
9.根据权利要求8所述的半导体集成电路装置，其中，
所述故障传感器被配置为：基于来自所述电容值传感器的所述感测结果和判断值，来感测所述电容器中的故障。
10.根据权利要求8所述的半导体集成电路装置，其中，
所述故障传感器被配置为：基于来自所述电容值传感器的所述感测结果的历史，来感测所述电容器中的故障。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的半导体集成电路装置，还包括伪电感器电路，所述伪电感器电路包括所述电容器、电阻器和运算放大器。
12.根据权利要求11所述的半导体集成电路装置，还包括：
驱动电路，其被配置为驱动振动器；以及
混响振动抑制电路，其包括所述伪电感器电路，所述混响振动抑制电路被配置为抑制所述振动器的混响振动。
13.一种超声波传感器，包括：
根据权利要求12所述的半导体集成电路装置；以及
所述振动器。
14.一种车辆，包括：
根据权利要求13所述的超声波传感器。
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