CN116893418A - 用于控制超声换能器的装置和具有该装置的超声测量装置 - Google Patents

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Abstract

超声测量装置设置有具有两个换能器端子的不具有电压转换器的超声换能器，在控制阶段中可以将可交替反相的控制电压施加到两个换能器端子以发射超声突发信号，以及当在接收阶段中接收到超声回波信号时将评估电压施加到两个换能器端子，其中超声换能器在控制阶段和接收阶段之间的衰减阶段衰减。超声测量装置还包括用于生成控制电压的控制单元，其中控制单元包括具有两个半桥电路的全桥电路，两个半桥电路均包括连接到超声换能器的两个端子的两个半导体驱动开关。两个端子线中的限压元件将施加到放大器的输入端子的电压限制到低电压范围内的值。为了评估施加到超声换能器的端子的评估电压，四个半导体驱动开关被断开。

Description

用于控制超声换能器的装置和具有该装置的超声测量装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2022年4月8日提交的欧洲专利申请22 167 318.9的优先权，其公开内容通过引用并入并且因此属于本申请的主题。
技术领域
本发明涉及一种用于控制超声换能器和用于评估由超声换能器递送的测量信号的装置，以及一种特别是用作车辆中的距离测量并且特别是作为车辆停车辅助的具有这种控制和评估装置的超声测量装置。
背景技术
具体地，超声测量系统分别用于距离和范围测量。这种超声测量系统的一个重要应用领域是它们用作车辆的停车辅助。然而，超声测量系统也用于监控室和检测监控室中的人员。
通常，超声测量系统应用从超声发射器发射的超声波，当超声波碰到障碍物时被障碍物反射并由超声接收器接收。基于超声波发射和对发射的超声波的回波的接收之间的传输时间，可以推断障碍物到超声发射器或接收器的距离。
为了能够可靠地检测来自距离更远的物体的回波信号，发射的超声波的能量应该足够高。因此，这种超声测量系统的电声超声转换器在输入端处分别使用变压器或电压转换器来工作。然而，这样的部件增加了制造成本，这在用于车辆的停车辅助的情况下尤其具有负面影响，因为这种停车辅助通常包括若干超声转换器。
如前所述，超声测量系统可包括超声发射器和超声接收器，它们被设置为分立的独立部件。然而，如果使用在传输间隔中作为超声发射器工作并且在传输间隔之后的接收间隔中作为超声接收器工作的超声转换器，则特别是在减少空间需求和降低生产成本方面更加有利。这种超声转换器有时被称为超声换能器。
例如，用于集成在IC芯片中的超声测量系统的控制和评估电子装置具有若干端子引脚，一方面用于输出用于激励超声发射器以生成超声波的控制电压以及用于在接收到回波时输入超声接收器的评估电压。IC芯片的制造成本极大地依赖于所需的芯片面积。每个端子引脚都需要设置芯片区域。因此，在这一方面，IC芯片的制造需要最小化端子引脚或端子焊盘的数量。
从WO-A-2014/166835已知一种特别是作为车辆的停车辅助的用于借助超声波进行测量的装置，其中在IC中进行超声换能器的控制以及回波信号的评估。IC具有四个输出端子，两个用于输出超声换能器的控制信号，并且另外两个端子用于将转换为电信号的回波信号馈送到IC以进行评估。
在EP-A-3 537 177中描述了另一种具有超声换能器的超声测量装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种超声测量装置、控制和评估电子装置，它们分别可以使用最少数量的端子引脚或端子焊盘而被集成在IC芯片中。
本发明的目的使用以下发明实现：所述发明提出一种用于控制超声换能器和用于评估由所述超声换能器递送的测量信号的装置，该装置设置有
-集成电路，其具有用于电连接到超声换能器的通向外部的两个IC端子，
-其中，在控制阶段中能够将可交替反相的控制电压施加到集成电路的所述IC端子以发射超声突发信号，以及当在接收阶段中接收到超声回波信号时能够将由所述超声换能器输出的评估电压施加到所述集成电路的所述IC端子，
-其中，所述评估电压处于大于0V且高达几伏特特别是高达10V或高达8V或高达5V或高达3.3V或高达1.8V的低电压范围内，并且所述控制电压处于高电压范围内，其包括比低电压范围的电压高出高达10的2次方的电压，
-控制单元，其被设置为所述集成电路的用于生成所述控制电压的部件，其中，所述控制单元设置有被布置在电源电位和参考电位特别是地之间的全桥电路，其具有两个半桥电路，每个半桥电路具有两个半导体驱动开关，所述全桥电路的均连接两个半导体驱动开关的两个电路节点被电连接到所述集成电路的所述两个IC端子，
-评估单元，其被设置为所述集成电路的具有处理所述低电压范围内的评估电压的放大器的部件，所述放大器具有被电连接到所述集成电路的所述IC端子的两个输入端子，
-在所述放大器的所述输入端子和所述集成电路的所述两个IC端子之间的每个电连接中的限压元件，其中，两个限压元件将施加到所述放大器的所述输入端子的电压限制为所述低电压范围内的值，
-控制单元，其被设置为所述集成电路的用于控制所述半导体驱动开关的部件，
-其中，为了将所述控制电压施加到所述集成电路的所述IC端子，能够交替地接通四个半导体驱动开关中的两个半导体驱动开关并且能够断开两个半导体驱动开关，以及
-其中，为了评估施加到所述集成电路的所述IC端子的评估电压，所述四个半导体驱动开关被断开。
此外，本发明的上述目的使用以下发明实现：所述发明提出一种超声测量装置，其设置有
-不具有电压转换器的可控超声换能器，其具有两个换能器端子，能够向所述两个换能器端子施加可交替反相的控制电压以在控制阶段中发射超声突发信号，以及当在接收阶段中接收超声回波信号时向所述两个换能器端子施加评估电压，其中，所述超声换能器在控制阶段和接收阶段之间的衰减阶段中衰减，
-其中，所述评估电压处于大于0V且高达几伏特特别是高达10V或高达8V或高达5V或高达3.3V或高达1.8V的低电压范围内，并且所述控制电压处于包括比所述低电压范围的电压高出高达10的2次方的电压的高电压范围内，
-控制单元，其用于生成所述控制电压，其中，所述控制单元设置有被布置在电源电位和参考电位特别是地之间的全桥电路，其具有两个半桥电路，每个半桥电路具有两个半导体驱动开关，所述全桥电路的均连接两个半导体驱动开关的两个电路节点均经由连接线连接到所述超声换能器的所述两个换能器端子，
-评估单元，其具有处理低所述电压范围内的评估电压的放大器，其具有经由端子线电连接到所述控制单元的所述半桥电路的所述两个电路节点的两个输入端子，
-每个端子线中的电压限制元件，其中，两个限压元件将施加到所述放大器的所述输入端子的电压限制为所述低电压范围内的值，
-控制单元，其用于控制所述半导体驱动开关，
-其中，为了向所述超声换能器提供所述控制电压以发射超声突发信号，能够交替地接通四个半导体驱动开关中的两个半导体驱动开关并且能够断开两个半导体驱动开关，以及
-其中，为了评估施加到所述超声换能器的所述换能器端子的评估电压，所述四个半导体驱动开关被断开。
根据本发明的超声测量装置与不使用电压转换器(如开关模式电源或变压器)的超声换能器一起工作。超声换能器具有两个换能器端子，在测量间隔的控制阶段中，经由全桥电路交替施加高达150V的范围内的控制电压，以使超声换能器且更具体地使它的振荡元件发射作为超声脉冲的序列的超声突发信号。
经由超声换能器的与在控制阶段中使用控制电压来控制超声换能器的相同的端子，超声换能器在测量间隔的接收阶段中输出评估电压，该评估电压由其振荡元件因接收到的超声信号而引起的激励而产生，接收到的超声信号主要是先前发射的超声突发信号的回波信号。评估电压的幅度大约是激励电压的10的2次方分之一那么小。在这方面，评估电压可以被称为低电压，而控制电压与其相反并且相对于该低电压范围处于高电压范围内。
集成电路的控制电子装置(即用于生成控制电压的超声测量装置的集成电路的控制单元的全桥电路)的高电压范围和即具有两个输入端子的集成电路的放大器的超声测量装置的评估单元的低电压范围因此必须适于彼此电解耦或至少相对于彼此阻断。集成电路有通向外部的两个IC端子，超声换能器经由其两个换能器端子连接到这两个IC端子。集成电路内的控制单元在其中对施加到两个IC端子的评估电压进行评估的接收阶段中与其两个IC端子的解耦可以通过断开全桥电路的所有半导体驱动开关来实现。在控制阶段中的评估单元的解耦，即放大器的输入端子与两个IC端子的解耦可以通过集成电路的在连接线中的每条连接线中被连接到两个IC端子的限压元件来实现，其中控制单元的全桥电路的两个半桥电路的半导体驱动开关之间的连接节点最终也连接到这两个连接线。全桥电路的半导体驱动开关的控制借助于控制单元执行，控制单元还根据限压元件的设计控制它们，并且与半导体驱动开关的控制在时间上同步地进行控制。
根据本发明的需要，通过将超声测量装置(控制单元和评估单元以及限压元件)的电子装置的高电压范围与低电压范围“隔离”，可以将作为集成电路的包括这些电子装置的IC芯片的端子焊盘数量减少到两个端子焊盘。在该方面不需要更多的端子焊盘。电子装置自身被布置在参考电位通常为地和电源电压之间，其中，在必要时，还可以提供具有外部连接的电荷电容的电荷泵。在超声换能器的端子处的由评估单元的放大器放大的评估电压可以由IC芯片经由连接到放大器的输出端的端子焊盘而传递到外部。
IC芯片包括根据本发明的用于控制超声换能器和用于评估由超声换能器递送的测量信号的上述装置。
令人惊讶的是，已经表明根据本发明的设计还提供了充分的保护以防止ESD放电对电子设备的损坏。这主要是因为全桥电路的四个半导体驱动开关的寄生续流二极管能够用于将ESD放电释放到地或电源电位，或在外部充电电容(charge capacity)存在的情况下经由其释放到参考电位通常是地。
在本发明的有利配置中，可以提供限压元件，其均被设计为隔离半导体开关，其可以由控制单元控制并且被布置在连接线中的一个连接线中，用于选择性地隔离以及闭合放大器的输入端子与超声换能器的端子之间的电连接线，其中隔离半导体开关在向超声换能器提供控制电压时被断开并且被接通以评估施加到超声换能器的端子的评估电压。在本发明的这种配置中，一旦假定未接通的半导体开关不传导任何剩余电流(residualcurrent)，则限压元件将施加到放大器的两个输入端子的电压限制到接近0V。
作为限压元件的先前描述的配置的替选方案，这些限压元件也可以被设计为作为源极跟随器的开关FET晶体管，或作为发射极跟随器的开关双极型晶体管。FET或双极型晶体管的这种布线允许将放大器的输入端处的电压限制为几伏特，即使在放大器连接到的连接线承载高电压的控制电压的控制阶段中亦是如此。
在另一替选配置中，限压元件被设置为具有被布置在两个连接线中的一个连接线中的电阻器以及被布置在两个连接线之间的限压二极管特别是齐纳二极管的电路。该电路实现了与限压元件的配置的其他两个替选方案相同的结果，即将几伏特的最大电压施加到放大器的输入端，即使在控制阶段中将高控制电压施加到超声换能器的端子然后对其施加高电压时亦是如此。
根据本发明，如上所述地使用超声换能器。在进行控制之后，即在其控制阶段之后，超声换能器必须首先衰减以随后在接收阶段中接收超声回波信号。因此，在控制阶段和接收阶段之间存在衰减阶段。衰减阶段应尽可能小，以能够检测和评估来自近距离的回波信号，因此在控制阶段完成之后不久这些回波信号就已经存在。已知通过对超声换能器的振荡元件的采取阻尼措施来缩短该衰减阶段。
在本发明的一个目前有利的配置中，超声测量装置还设置有阻尼电路，该阻尼电路与放大器的两个输入端子并联布置并且具有两个另外的半导体开关，阻尼电路借助于它们能够分别与连接线中的相应的一个连接线连接或断开，其中所述两个另外的半导体开关可以由控制单元控制并且在向超声换能器提供控制电压期间被断开，随后出于在衰减阶段中使超声换能器产生阻尼衰减的目的而在评估施加到超声换能器的端子的评估电压之前被接通，以及在评估施加到超声换能器的端子的评估电压期间再次被断开。
有利地，先前描述的阻尼电路具有至少一个电阻器和/或至少一个电感器。
作为前述阻尼电路的替代或补充，在本发明的另外的配置中，可以将控制单元设置成，在向超声换能器提供控制电压之后并且在评估施加到超声换能器的端子的评估电压之前控制半导体驱动开关以生成单个或两个或多个阻尼脉冲，其可以被施加到超声换能器，用于以相移方式特别是以与超声换能器的衰减相反的相位而在衰减阶段中产生阻尼衰减。
在本发明的前述配置中，有利的是，当若干阻尼脉冲被施加到超声换能器时，它们的能量被改变，特别是基于每个阻尼脉冲而减少。
由于根据本发明的控制构思，其中超声换能器没有连接到地的端子，在两个端子处的超声换能器的评估电压的范围在0V和几伏的电压值之间。在这种情况下，评估电压的评估需要如下放大器，其工作点位于评估电压的低电压范围的中心电位。在本发明的有利的另一演变中，这可以通过在放大器的两个输入端子之间布置工作点设置电路来完成，该电路具有两个尺寸相等的电阻器和在它们之间的电位端子，要由放大器处理的评估电压范围的中心电位被施加到该电位端子，该范围又在0V与几伏特之间，特别是在0V与10V之间或在0V与8V之间或在0V与5V之间或在0V与3.3V之间。
在根据本发明的控制和评估装置的有利配置中，将限压元件设置成，均被设计为隔离半导体开关，其能够由控制单元控制并且被布置在放大器的输入端端子和集成电路的端子之间的电连接之一中，用于选择性地隔离和闭合放大器的输入端端子和超声换能器的集成电路的端子之间的电连接，其中隔离半导体开关被断开以向集成电路的端子提供控制电压并且被接通以评估施加到集成电路的端子的评估电压。
在根据本发明的控制和评估装置的另一有利配置中，将限压元件设置成，均被设计为作为源极跟随器的开关FET晶体管，或作为发射极跟随器的开关双极型晶体管。
在根据本发明的控制和评估装置的另一有利配置中，将限压元件设置成，均被设计为包括电阻器和限压二极管的电路，该电阻器被被布置在放大器的输入端子和集成电路的端子之间的所述电连接中，而限压二极管特别是齐纳二极管将电阻器连接到参考电位。
在根据本发明的控制和评估装置的另一有利配置中，将阻尼电路设置成，将其设置为集成电路的部件，其与放大器的两个输入端子并联布置并且具有两个另外的半导体开关，阻尼电路能够借助于所述两个另外的半导体开关分别与放大器的输入端子和集成电路的端子之间的电连接中的相应的一个电连接相连接或断开，其中所述两个另外的半导体开关能够由控制单元控制并且在向集成电路的端子提供控制电压期间被断开，随后出于在衰减阶段中使超声换能器产生阻尼衰减的目的而在评估施加到集成电路的端子的评估电压之前被接通，以及在评估施加到集成电路的端子的评估电压期间再次被断开。
在根据本发明的控制和评估装置的另一有利配置中，将阻尼电路设置成具有至少一个电阻器和/或至少一个电感器。
在根据本发明的控制和评估装置的另一有利配置中，将控制单元设置成，在向集成电路的端子提供控制电压之后并且在评估施加到集成电路的端子的评估电压之前控制半导体驱动开关以生成单个或两个或多个阻尼脉冲，其能够被施加到超声换能器，用于以相移方式特别是以与超声换能器的衰减相反的相位而在衰减阶段中产生阻尼衰减。
在根据本发明的控制和评估装置的另一有利配置中，进行如下设置，当若干阻尼脉冲被施加到集成电路的端子时，它们的能量能够改变，特别是基于每个阻尼脉冲而减少。
在根据本发明的控制和评估装置的另一有利配置中，进行以下设置，在放大器的两个输入端子之间布置工作点设置电路，该电路具有两个尺寸相等的电阻器和在它们之间的电位端子，要由放大器处理的评估电压范围的中心电位被施加到该电位端子，该范围又在0V与几伏特之间，特别是在0V与10V之间或在0V和8V之间或在0V与5V之间或在0V与3.3V之间。
附图说明
下面借助若干示例性实施方式并参考附图更详细地说明本发明。在附图中：
图1是用于控制超声换能器和作为从超声换能器接收的回波信号的结果的评估电压的至少第一处理的集成电路的总体结构的示意图，
图2是用于将集成电路的控制部分与评估部分解耦的限压元件的实现的第一示例性实施方式，
图3是用于将集成电路的控制部分与评估部分解耦的限压元件的实现的第二示例性实施方式，以及
图4是用于将集成电路的控制部分与评估部分解耦的限压元件的实现的第三示例性实施方式。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的电路构思的总体结构，其用于控制超声换能器10在没有电压转换器的情况下工作，目的在于发射超声突发信号，以及用于作为接收回波信号的结果施加到超声换能器10的超声换能器10的评估电压的至少第一处理。电路12集成在半导体芯片14中，其中该半导体芯片14的一个特征在于仅需要两个IC端子16连接外部超声换能器10，它们均连接到超声换能器10的两个换能器端子18。
集成电路12包括控制或高电压电路部分20和评估或低电压电路部分22。电路部分20和22二者分别在内部连接到IC端子16。控制或高电压电路部分20包括具有全桥电路24的控制单元23，全桥电路24包括两个半桥电路26。这些半桥电路26中的每一个又以已知的方式具有两个半导体驱动开关28，它们由控制单元30交替控制并且以已知方式互连，其中它们各自的电路节点32连接到两个半导体驱动开关28之间的IC端子16。在该示例性实施方式中，由电荷泵电路34提供的控制电压的范围可以从40V到150V，电荷泵电路34连接到电源电压VDD并且转而提供连接到半导体芯片14的第三端子焊盘42的外部充电电容器40。全桥电路24在内部被布置在电荷泵电路34和参考电位如地44之间。
两个半桥电路26中的每一个在其两个半导体驱动开关28之间的其各自的电路节点32处分别通过连接线46和48连接到两个IC端子16中的不同的IC端子。此外，评估或低电压电路部分22的评估单元49也连接到这两个IC端子16。评估单元49包括放大器50，其两个输入端52、54连接到连接线46'、48'，连接线46'、48'连接到电路节点32中的任一个并且因此间接地即经由连接线46、48或直接连接到IC端子16。限压元件56沿每个连接线46'、48'设置在半导体芯片14的电路部分20和22之间，在超声换能器10的控制阶段中提供评估或低电压电路部分22与高电压电路部分20的隔离，或至少用于在超声换能器10的控制阶段期间将施加到放大器50的输入端52、54的电压限制为几伏特的电压。
在超声换能器10的控制阶段中使评估或低电压电路部分22免受过高电压的这种类型的电气保护使将高控制电压施加到IC端子16和在IC端子16处分接比较低的评估电压两者成为可能。
图2示出了限压元件56能够被设计为隔离半导体开关58，其与半导体驱动开关28相似，能够由控制单元30控制。因此，控制单元30在交替地断开和闭合半导体驱动开关28的控制阶段中断开隔离半导体开关58，如在全桥电路自身中常见的那样，以向超声换能器10提供发射超声突发信号所需的比较高的电能。在控制阶段之后的时间，超声换能器10通过将接收到的回波信号转换成电评估电压而在接收阶段中改变其功能。在该接收阶段中，控制单元30断开所有半导体驱动开关28并且闭合隔离半导体开关58，以使现在施加到IC端子16的评估电压能够由放大器50放大。例如，放大的评估电压随后经由另一端子焊盘60到达此处未示出的另一评估单元。
在图3中可以看出，两个限压元件56被实现为作为源极跟随器的开关MOSFET晶体管62。向两个MOSFET晶体管62的栅极提供低电压，这对于作为源极跟随器的开关FET晶体管是公知的。因此，以这种方式，将电压限制为被选择为高于由超声换能器10在其接收阶段输出的评估电压的低电压值。
图4中示出了限压元件56的设计的第三变型。这里，每个限压元件56由如下电路实现，该电路包括电阻器64和例如以齐纳二极管的形式连接到参考电位的限压二极管66。电阻器64沿端子线46'、48'布置。
在图1以及其他的图2至图4中，将两个另外的电路示出为评估单元49的一部分，其中的电路68用于设置放大器50的工作点。电路68具有作为串联电路连接在两个连接线46、48之间的两个电阻器70，并且评估电压在其中移动的电压范围的中心电压被馈送到其连接节点72中。
第二附加电路74用于在其衰减阶段中使超声换能器10进行阻尼运动，衰减阶段跟随其控制阶段并且应尽可能短。该阻尼电路74经由两个半导体开关76选择性地接通并且与电路68相似地被设置在连接线46'和48'之间。常断的半导体开关76在超声换能器10的衰减阶段期间闭合，否则断开，这可以例如通过对控制单元30进行控制来完成。在该示例性实施方式中，除了串联连接在一起的两个阻尼电阻器78之外，阻尼电路74自身具有阻尼线圈80。
根据本发明的构思成功地将超声换能器10的IC端子16的数量限制为必要的最少的两个焊盘。通过允许如虚线所示的半导体驱动开关28的寄生续流二极管82将电荷从超声换能器10转移到参考电位(地44)或充电电容器40来保护超声换能器10免受ESD放电的影响。
附图标记列表
10 超声换能器
12 半导体芯片的集成电路
14 半导体芯片
16半导体芯片的IC连接
18超声换能器的换能器连接
20 控制或高电压电路部分
22 评估或低电压电路部分
23控制或高电压电路部分的控制单元
24 控制单元的全桥电路
26 全桥电路的半桥电路
28 半导体驱动开关
30 控制单元
32 电路节点
34 电荷泵电路
40 充电电容器
42 端子焊盘
44 地
46 连接线
46'端子线
48连接线
48'端子线
49 评估单元
50 放大器
52 放大器的输入端
54 放大器的输入端
56 限压元件
58 隔离半导体开关
60 端子焊盘
62MOSFET晶体管
64 电阻器
66 限压二极管
68用于调整放大器的工作点的电路
70 电阻器
72 电阻器之间的连接节点
74 阻尼电路
76 半导体开关
78 阻尼电阻器
80 阻尼线圈
82半导体驱动开关的寄生续流二极管

Claims (18)

1.一种用于控制超声换能器和用于评估由所述超声换能器递送的测量信号的装置，包括：
-集成电路(12)，其具有用于电连接到超声换能器(10)的通向外部的两个IC端子(16)，
-其中，在控制阶段中能够将可交替反相的控制电压施加到所述集成电路(12)的所述IC端子(16)以发射超声突发信号，以及当在接收阶段中接收到超声回波信号时能够将由所述超声换能器输出的评估电压施加到所述集成电路(12)的所述IC端子(16)，
-其中，所述评估电压处于大于0V且高达几伏特，特别是高达10V或高达8V或高达5V或高达3.3V或高达1.8V的低电压范围内，并且所述控制电压处于包括比所述低电压范围的电压高出高达10的2次方的电压的高电压范围内，
-控制单元(23)，其被设置为所述集成电路(12)的用于生成所述控制电压的部件，其中，所述控制单元(23)设置有被布置在电源电位(VDD)和参考电位(44)特别是地之间的全桥电路(24)，所述全桥电路(24)具有两个半桥电路(26)，所述两个半桥电路(26)均具有两个半导体驱动开关(28)，所述全桥电路(24)的均连接两个半导体驱动开关(28)的两个电路节点(32)电连接到所述集成电路(12)的所述两个IC端子(16)，
-评估单元(49)，其被设置为所述集成电路(12)的具有处理所述低电压范围内的评估电压的放大器(50)的部件，所述放大器(50)具有被电连接到所述集成电路(12)的所述两个IC端子(16)的两个输入端子(52、54)，
-限压元件(56)，处于所述放大器(50)的所述输入端子(52、54)和所述集成电路(12)的所述两个IC端子(16)之间的每个电连接(46'、48')中，其中，两个限压元件(56)将施加到所述放大器(50)的所述输入端子(52、54)的电压限制为所述低电压范围内的值，
-控制单元(30)，其被设置为所述集成电路(12)的用于控制所述半导体驱动开关(28)的部件，
-其中，为了将所述控制电压施加到所述集成电路的所述IC端子(16)，能够交替地接通四个半导体驱动开关(28)中的两个半导体驱动开关(28)并且能够断开两个半导体驱动开关(28)，以及
-其中，为了评估施加到所述集成电路(12)的所述IC端子(16)的评估电压，所述四个半导体驱动开关(28)被断开。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述限压元件(56)均被设计为隔离半导体开关(58)，其能够由所述控制单元(30)控制并且被布置在所述放大器(50)的所述输入端子(52、54)和所述集成电路(12)的所述IC端子(16)之间的电连接之一中，用于选择性地隔离和闭合所述超声换能器(10)的所述集成电路(12)的所述放大器(50)的所述输入端子(52、54)和所述IC端子(16)之间的电连接(46'、48')，其中，所述隔离半导体开关(58)被断开以向所述集成电路(12)的所述IC端子(16)提供所述控制电压以及被接通以评估施加到所述集成电路(12)的所述IC端子(16)的评估电压。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述限压元件(56)均被设计为作为源极跟随器的开关FET晶体管(62)或被设计为作为发射极跟随器的开关双极型晶体管。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述限压元件(56)均被设计为包括电阻器(64)和限压二极管(66)的电路，所述电阻器(64)被布置在所述放大器(50)的所述输入端子(52、54)和所述集成电路(12)的所述IC端子(16)之间的所述电连接(46'、48')中，所述限压二极管(66)特别是齐纳二极管将所述电阻器(64)连接到参考电位(44)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，被设置为所述集成电路(12)的部件的阻尼电路(74)与所述放大器(50)的所述两个输入端子(52、54)并联布置，并且具有两个另外的半导体开关(76)，所述阻尼电路(74)能够借助于所述两个另外的半导体开关(76)与所述放大器(50)的所述输入端子(52、54)和所述集成电路(12)的所述IC端子(16)之间的电连接(46’、48’)中的相应的一个电连接相连接或断开，其中，所述两个另外的半导体开关(76)能够由所述控制单元(30)控制并且在向所述集成电路(12)的所述IC端子(16)提供所述控制电压期间被断开，随后出于在衰减阶段中使所述超声换能器(10)产生阻尼衰减的目的而在评估施加到所述集成电路(12)的所述IC端子(16)的评估电压之前被接通，以及在评估施加到所述集成电路(12)的所述IC端子(16)的评估电压期间再次被断开。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述阻尼电路(74)具有至少一个电阻器(78)和/或至少一个电感器(80)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制单元(30)在向所述集成电路(12)的所述IC端子(16)提供所述控制电压之后并且在评估施加到所述集成电路(12)的所述IC端子(16)的评估电压之前，控制所述半导体驱动开关(28)以生成单个或两个或多个阻尼脉冲，所述单个或两个或多个阻尼脉冲能够被施加到所述超声换能器(10)，用于以相移方式特别是以与所述超声换能器(10)的衰减相反的相位而在所述衰减阶段中产生阻尼衰减。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，当若干阻尼脉冲被施加到所述集成电路(12)的所述IC端子(16)时，它们的能量能够改变，特别是基于每个阻尼脉冲而减少。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，工作点设置电路(68)被布置在所述放大器(50)的所述两个输入端子(52、54)之间，该电路具有两个尺寸相等的电阻器(70)和在它们之间的电位端子(72)，要由所述放大器(50)处理的评估电压范围的中心电位被施加到所述电位端子(72)，该范围又在0V与几伏特特别是10V或8V或5V或3.3V之间。
10.一种超声测量装置，包括：
-不具有电压转换器的可控超声换能器(10)，其具有两个换能器端子(18)，能够向所述两个换能器端子(18)施加可交替反相的控制电压以在控制阶段中发射超声突发信号，以及当在接收阶段中接收超声回波信号时向所述两个换能器端子(18)施加评估电压，其中，所述超声换能器(10)在控制阶段和接收阶段之间的衰减阶段中衰减，
-其中，所述评估电压处于大于0V且高达几伏特特别是高达10V或高达8V或高达5V或高达3.3V或高达1.8V的低电压范围内，并且所述控制电压处于包括比所述低电压范围的电压高出高达10的2次方的电压的高电压范围内，
-控制单元(23)，其用于生成所述控制电压，其中，所述控制单元(23)设置有被布置在电源电位(VDD)和参考电位(44)特别是地之间的全桥电路(24)，所述全桥电路(24)具有两个半桥电路(26)，所述两个半桥电路(26)均具有两个半导体驱动开关(28)，所述全桥电路(24)的均连接两个半导体驱动开关(28)的两个电路节点(32)均经由连接线(46、48)连接到所述超声换能器(10)的所述两个换能器端子(18)，
-评估单元(49)，其具有处理所述低电压范围内的评估电压的放大器(50)，所述放大器(50)具有经由端子线(46'、48')电连接到所述控制单元(23)的所述半桥电路(26)的所述两个电路节点(32)的两个输入端子(52、54)，
-每个端子线(46'、48')中的限压元件(56)，其中，两个限压元件(56)将施加到所述放大器(50)的所述输入端子(52、54)的电压限制为所述低电压范围内的值，
-控制单元(30)，其用于控制所述半导体驱动开关(28)，
-其中，为了向所述超声换能器(10)提供所述控制电压以发射超声突发信号，能够交替地接通四个半导体驱动开关(28)中的两个半导体驱动开关(28)并且能够断开两个半导体驱动开关(28)，以及
-其中，为了评估施加到所述超声换能器(10)的所述换能器端子(18)的评估电压，所述四个半导体驱动开关(28)被断开。
11.根据权利要求10所述的超声测量装置，其特征在于，所述限压元件(56)均被设计为隔离半导体开关(58)，其能够由所述控制单元(30)控制并且被布置在所述放大器(50)的所述输入端子(52、54)和所述超声换能器(10)的所述换能器端子(18)之间的连接线(46、48)之一中，用于选择性地隔离和闭合电连接线(46、48)，其中，所述隔离半导体开关(58)被断开以向所述超声换能器(10)提供所述控制电压以及被接通以评估施加到所述超声换能器(10)的所述换能器端子(18)的评估电压。
12.根据权利要求10所述的超声测量装置，其特征在于，所述限压元件(56)均被设计为作为源极跟随器的开关FET晶体管(62)或被设计为作为发射极跟随器的开关双极型晶体管。
13.根据权利要求10所述的超声测量装置，其特征在于，所述限压元件(56)均被设计为包括电阻器(64)和限压二极管(66)的电路，所述电阻器(64)被布置在所述连接线(46、48)中，所述限压二极管(66)特别是齐纳二极管将所述电阻器(64)连接到所述参考电位(44)。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的超声测量装置，其特征在于，阻尼电路(74)与所述放大器(50)的所述两个输入端子(52、54)并联布置并且具有两个另外的半导体开关(76)，所述阻尼电路(74)能够借助于所述两个另外的半导体开关(76)与所述连接线(46、48)中的相应的一个连接线相连接或断开，其中，所述两个另外的半导体开关(76)能够由所述控制单元(30)控制并且在向所述超声换能器(10)提供所述控制电压期间被断开，随后出于在衰减阶段中使所述超声换能器(10)产生阻尼衰减的目的而在评估施加到所述超声换能器(10)的所述换能器端子(18)的评估电压之前被接通，以及在评估施加到所述超声换能器(10)的所述换能器端子(18)的评估电压期间再次被断开。
15.根据权利要求14所述的超声测量装置，其特征在于，所述阻尼电路(74)具有至少一个电阻器(78)和/或至少一个电感器(80)。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的超声测量装置，其特征在于，所述控制单元(30)在向所述超声换能器(10)提供所述控制电压之后并且在评估施加到所述超声换能器(10)的所述换能器端子(18)的评估电压之前，控制所述半导体驱动开关(28)以生成单个或两个或多个阻尼脉冲，所述单个或两个或多个阻尼脉冲能够被施加到所述超声换能器(10)，用于以相移方式特别是以与所述超声换能器(10)的衰减相反的相位而在所述衰减阶段中产生其阻尼衰减。
17.根据权利要求16所述的超声测量装置，其特征在于，当若干阻尼脉冲被施加到所述超声换能器(10)时，它们的能量能够改变，特别是基于每个阻尼脉冲而减少。
18.根据权利要求10至17中任一项所述的超声测量装置，其特征在于，工作点设置电路(68)被布置在所述放大器(50)的所述两个输入端子(52、54)之间，该电路具有两个尺寸相等的电阻器(70)和在它们之间的电位端子(72)，要由所述放大器(50)处理的评估电压范围的中心电位被施加到所述电位端子(72)，该范围又在0V与几伏特之间特别是在0V与10V之间或在0V与8V之间或在0V与5V之间或在0V与3.3V之间。
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