JP6941736B2

JP6941736B2 - 信号処理回路と、関連するチップ、流量計および方法

Info

Publication number: JP6941736B2
Application number: JP2020532623A
Authority: JP
Inventors: ジュン−ユーチャン
Original assignee: シェンチェングディックステクノロジーカンパニー，リミテッド
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2021-09-29
Anticipated expiration: 2039-01-18
Also published as: WO2020147094A1; JP2021515180A; US11316547B2; EP3731411A4; CN109923782B; CN109923782A; EP3731411A1; US20200280327A1

Description

本出願は、信号生成回路に関し、特に、トランスデューサをトリガするのに使用するための信号生成回路と、関連するチップ、流量計、および方法に関する。

トランスデューサは、入力信号によってトリガされた後、振動して信号波を生成する。例えば、５つのパルス波を含む信号の入力ストリングが入力されると、トランスデューサの出力信号も理想的には５つのパルス波のみを含むはずであるが、デバイス自体はいくらかの残留エネルギを有することになるので、一般に、出力信号は、前記５つのパルス波の後に、付加的に一連の振動を生成することになる。付加振動が長く続きすぎると、受信側での信号処理に悪影響を及ぼし、例えば、ハードウェアコストが増大し、処理時間が長くなる。付加振動が長く続きすぎると、受信側での信号処理に悪影響を及ぼし、例えば、ハードウェアコストが増大し、処理時間が長くなる。さらに、トランスデューサへの次の信号ストリングの入力は、付加振動の受信が完了した後にのみ開始するので、待ち時間が長ければ長いほど、アプリケーションにおいて、より不利になる。この観点から、上述した課題に対処するために、さらなる改善および革新が必要とされている。

本出願の目的の１つは、トランスデューサ受信信号を処理するための信号処理回路と、関連するチップ、流量計、および上述の問題に対処するための方法を対象とする。

本出願の一実施形態は、送信信号を生成することで、第一のトランスデューサをトリガし、第一のトランスデューサ出力信号を生成するように構成された信号生成回路を開示し、この信号生成回路は、出力信号を生成するように構成された信号生成ユニットと、信号生成ユニットに結合された送信器を含み、送信器は、出力信号を送信信号に変換するように構成され、送信信号は、データ信号および補償信号を含み、データ信号は、少なくとも１つの第一のパルス波を含み、補償信号は、少なくとも１つの第二のパルス波を含み、第一のパルス波および第二のパルス波は、逆位相を有し、第一のパルス波は、第二のパルス波の他の波形パラメータとは異なる他の波形パラメータを有する。

本出願の一実施形態は、上記信号生成回路を含むチップを開示する。

本出願の一実施形態は、流量計を開示し、上記信号生成回路と、上記第一のトランスデューサと、上記第二のトランスデューサとを含み、信号生成回路は、上記第一トランスデューサと上記第二トランスデューサとに結合されている。

本出願の一実施形態は、送信信号を生成することで、第一のトランスデューサをトリガし、第一のトランスデューサ出力信号を生成するための信号生成方法を開示し、この信号生成方法は、出力信号を生成するステップと、出力信号を送信信号に変換するステップとを含み、送信信号は、データ信号および補償信号を含み、データ信号は、少なくとも１つの第一のパルス波を含み、補償信号は、少なくとも１つの第二のパルス波を含み、第一のパルス波および第二のパルス波は、逆位相を有し、第一のパルス波は、第二のパルス波の他の波形パラメータとは異なる他の波形パラメータを有する。

本出願によるトランスデューサをトリガするための信号生成回路と、関連するチップ、流量計および方法によって、トランスデューサをトリガしたときに、付加振動をより少なくすることが可能になり、その動作周波数、性能および精度が向上する。

トランスデューサを入力信号によってトリガするときに時間領域で生成された出力信号の波形を示す図である。本出願の実施形態による本信号生成回路を示す模式図である。本開示の第一の実施形態によって、本信号生成回路により生成された送信信号と、時間領域で第一のトランスデューサを通過する送信信号により生成された第一のトランスデューサ出力信号の波形を示す。本開示の第二の実施形態によって、本信号生成回路により生成された送信信号と、時間領域で第一のトランスデューサを通過する送信信号により生成された第一のトランスデューサ出力信号の波形を示す。本開示の第三の実施形態によって、本信号生成回路により生成された送信信号と、時間領域で第一のトランスデューサを通過する送信信号により生成された第一のトランスデューサ出力信号の波形を示す。本出願の実施形態による信号生成回路を示す模式図である。信号生成ユニットの動作中の時間領域の波形を示す。本開示の第四の実施形態によって、本信号生成回路により生成された送信信号と、時間領域で第一のトランスデューサを通過する送信信号により生成された第一のトランスデューサ出力信号の波形を示す。本開示の第五の実施形態によって、本信号生成回路により生成された送信信号と、時間領域で第一のトランスデューサを通過する送信信号により生成された第一のトランスデューサ出力信号の波形を示す。本開示の第六の実施形態によって、本信号生成回路により生成された送信信号と、時間領域で第一のトランスデューサを通過する送信信号により生成された第一のトランスデューサ出力信号の波形を示す。本出願の他の実施形態による本信号生成回路を示す模式図である。

図面で使用されている参照番号を以下にまとめる。
１００，２００信号生成回路
１０２，２０２トランスデューサ
１０４送信器
１０６信号生成ユニット
１０６２分周器
１０６４計算ユニット
１０６６排他的論理和回路
１０６８トリガ回路
２０４受信器
２０６制御ユニット

以下の開示は、本出願の異なる特徴を実施するための多くの異なる実施形態または例を提供する。本開示を簡略化するために、以下で、構成要素および配置の具体例を説明する。当然、これらは単なる例であり、限定を意図するものではない。例えば、以下の説明において、第二の特徴の全体に、またはその上に第一の特徴を形成することは、第一および第二の特徴が直接接触して形成される実施形態を含むことができ、第一および第二の特徴が直接接触しないように、第一および第二の特徴の間に追加の特徴を形成し得る実施形態を含むこともできる。さらに、本開示では、様々な例において、参照番号および／または文字を繰り返すこともある。この繰り返しは、単純化および明確化を目的としており、それ自体では、議論される様々な実施形態および／または構成の間の関係を指示するものではない。

さらに、「下方に」、「下に」、「下部」、「上に」、「上部」などの空間的に相対的な用語は、本明細書では、説明を容易にするために、１つの要素または特徴について、図面に示すような別の要素または特徴に対する関係を説明するために使用することもある。空間的に相対的な用語は、図に描かれている向きに加えて、使用または動作中のデバイスの異なる向きを包含することが意図されている。装置は、別の向きを向いていてもよく（例えば、９０°回転されてもよいし、他の向きに回転されてもよい）、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子は、同様に、それに応じて解釈されてもよい。

本出願の広い範囲を記載する数値範囲およびパラメータは近似値であるにもかかわらず、特定の具体例に記載される数値は、可能な限り正確に報告される。しかしながら、任意の数値は、それぞれの試験測定において見出される標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を本質的に含む。また、本明細書で使用される場合、「約」という用語は、一般に、所与の値または範囲の１０％、５％、１％、または０．５％以内を意味する。あるいは、用語「約」は、当業者によって考慮される場合、平均の許容可能な標準誤差内を意味する。理解されるように、動作／作業の例以外では、または特に明記されない限り、本明細書で開示される材料の量、持続時間、温度、動作条件、量の比率などの数値範囲、量、値、およびパーセンテージのすべては、すべての場合において、「約」という用語によって修飾されるものと理解されるべきである。したがって、反対の指示がない限り、本開示および添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、所望に応じて変化し得る近似値である。少なく見積もっても、各数値パラメータは、少なくとも、報告された有効数字の桁数に照らして、通常の丸め技術を適用することによって解釈されるべきである。範囲は、本明細書では、１つのエンドポイントから別のエンドポイントまで、または２つのエンドポイントの間として表すことができる。本明細書に開示される全ての範囲は、特に明記しない限り、エンドポイントを含む。

トランスデューサは、エネルギを１つの形態から別の形態に変換することができる構成要素である。これらのエネルギ形態には、電気エネルギ、機械エネルギ、電磁エネルギ、太陽エネルギ、化学エネルギ、音響エネルギおよび熱エネルギ等を含むことができるが、本出願はこれらに限定されず、トランスデューサは、エネルギを変換することができる任意の構成要素を含むことができる。

図１を参照すると、具体的には、トランスデューサを入力信号ＴＸｏｕｔによってトリガすると、それに応じて出力信号ＴＤｏｕｔが生成され、本出願では、入力信号ＴＸｏｕｔはデータ信号を含み、図１では、入力信号ＴＸｏｕｔのデータ信号は、複数（５つ）の第一のパルス波を有する。しかしながら、本出願は、入力信号ＴＸｏｕｔのデータ信号の第一のパルス波の数が１以上である限り、これに限定されない。複数の第一のパルス波の周期はそれぞれＴ１であり、周期Ｔ１は、ハイレベルの時間Ｔ_ｏｎ１およびローレベルの時間Ｔ_ｏｆｆ１を含む。

一般に、入力信号ＴＸｏｕｔに対応する出力信号ＴＤｏｕｔは、データ出力部と付加振動部とを含み、付加振動部は、トランスデューサの残留エネルギによって形成され、時間領域においてデータ出力部に続く。データ出力部の時間長とデータ信号の時間長は同じである。なお、本出願において、「同じ」とは、「実質的に同じ」であることを意味する場合があり、すなわち、許容される標準偏差が存在する場合があり、これは、以下の同様の説明の全てに適用される。付加振動部の時間長は、トランスデューサのＱ値に依存する。付加振動部の時間長が長すぎると、悪影響が生じる。

図２は、本発明の実施形態による信号生成回路１００を示す模式図である。信号生成回路１００は、送信信号ＴＸｏｕｔを生成して、第一のトランスデューサ１０２をトリガするように構成され、第一のトランスデューサ１０２をトリガすると、第一のトランスデューサ出力信号ＴＤｏｕｔ１を生成する。信号生成回路１００は、信号生成ユニット１０６および送信器１０４を含み、信号生成ユニット１０６は、特定のパラメータＮおよび特定のクロックに従って出力信号ＴＸｉｎを生成するように構成される。送信器１０４の入力端子は、信号生成ユニット１０６の出力端子に結合され、送信器１０４は、出力信号ＴＸｉｎを送信信号ＴＸｏｕｔに変換するように構成される。

本実施形態では、データ信号に加えて、送信信号ＴＸｏｕｔは、補償信号をさらに含み、補償信号は、ピーク値から所定のレベルに減少するように、第一のトランスデューサ出力信号ＴＤｏｕｔ１において、付加振動部によって消費される時間長を短くするように構成される。データ信号は、少なくとも１つの第一のパルス波を含み、補償信号は、少なくとも１つの第二のパルス波を含む。いくつかの可能な補償信号を、図面に関連して以下で、さらに論じる。

図３は、本開示の第一の実施形態によって、信号生成回路１００により生成された送信信号ＴＸｏｕｔと、時間領域で第一のトランスデューサ１０２を通過する送信信号ＴＸｏｕｔにより生成された第一のトランスデューサ出力信号ＴＤｏｕｔ１の波形を示す。データ信号の各第一のパルス波の周期はＴ１であり、周期Ｔ１は、ハイレベル（ロジック「１」）の時間長Ｔ_ｏｎ１と、ローレベル（ロジック「０」）の時間長Ｔ_ｏｆｆ１を含む。本実施形態では、データ信号の第一のパルス波のローレベル（ロジック「０」）がハイレベル（ロジック「１」）に先行しているが、本出願はこれに限定されない。補償信号は、第二のパルス波を含み、第二のパルス波および第一のパルス波は、１８０°の位相差を有し、すなわち、第二のパルス波および第一のパルス波は、逆位相を有し、この２つのパルス波は、同じ周期Ｔ１を有し、他のすべての波形パラメータ（デューティサイクル、スルーレート、振幅および周波数など）は、同じである。図３から分かるように、データ信号の最後の第一のパルス波の後、第一のパルス波に対して逆位相の補償信号の第二のパルス波が即座に続く。これに対して、本実施形態では、第二のパルス波のハイレベル（ロジック「１」）はローレベル（ロジック「０」）に先行するが、第二のパルス波が第一のパルス波に対して１８０°の位相差を有するように構成されている限り、これに限定されない。また、本出願は、データ信号および補償信号の波形について特に限定するものではなく、第一のパルス波および第二のパルス波は、矩形波、三角波、正弦波等のいずれの形態であってもよい。補償信号を組み込んでいないときに生成する付加振動部（付加振動部の実線部）と比較して、補償信号を組み込んだ後に生成する付加振動部（付加振動部の破線部）は、より短時間の間に所定のレベルまで下げることができる振幅を有する。

図３では付加振動部が完全に解消されていないため（これは補償信号のエネルギ不足による可能性が高い）、補償信号を大きくすることが実現可能である。図４は、本開示の第二の実施形態によって、本信号生成回路１００により生成された送信信号ＴＸｏｕｔと、時間領域で第一のトランスデューサ１０２を通過する送信信号により生成された第一のトランスデューサ出力信号ＴＤｏｕｔ１の波形を示す。本実施形態は、補償信号が、２つの第二のパルス波を含むことで、図３に示す場合と異なる。この両方の第二のパルス波は、第一のパルス波に対して１８０°の位相差を有し、すなわち、この２つの第二のパルス波は、第一のパルス波の位相と逆位相を有し、同じ周期Ｔ１および他の波形パラメータ（デューティサイクル、スルーレート、振幅および周波数など）を有する。図４から分かるように、補償信号が組み込まれていないときに生成する付加振動部（付加振動部の実線部）と比較すると、補償信号の第二のパルス波のうちの二番目のパルス波（付加振動部の破線部）は、当初は大幅に減少する可能性があるものの、補償信号の第二のパルス波の二番目のパルス波の過剰なエネルギにより、付加振動部の振幅が大きくなる可能性がある。

図４に見られる問題を解決するためには、補償信号に対するより微妙な調整が必要である。図５は、本出願の第三の実施形態によって、本信号生成回路１００により生成された送信信号ＴＸｏｕｔと、時間領域で第一のトランスデューサ１０２を通過する送信信号により生成された第一のトランスデューサ出力信号ＴＤｏｕｔ１の波形を示す。図５に示す実施形態は、補償信号の第二のパルス波のデューティサイクルを調整することができるという点で、図３および図４に示す場合と異なる。これにより、第二のパルス波の二番目のパルス波のエネルギが大きすぎるという図４に見られる問題に対処することができる。換言すれば、図５において、２つの第二のパルス波は、依然として第一のパルス波に対して１８０°の位相差を有し、同じ周期Ｔ１を有する。それでも、波形パラメータのうちの１つであるそれらのデューティサイクルは互いに異なる。例えば、図５において、第二のパルス波のうちの二番目のパルス波は、データ信号の第一のパルス波のハイレベル時間長Ｔ_ｏｎ１よりも短いハイレベル時間長Ｔ_ｏｎ２を有する。図５から分かるように、図３に示す補償信号の組み込み後に生成する付加振動部（付加振動部の破線部）と比較して、図５では、補償信号の組み込み後に生成する付加振動部（付加振動部の破線部）を、より短い時間の間に所定のレベルまで下げることの可能な振幅を有することができる。

なお、補償信号の第二のパルス波の数は、本出願において特に限定されるものではなく、補償信号の複数の第二のパルス波の一部または全部のデューティサイクルについて、調整レベルを異なるように調整することも可能である。

図６は、本出願の実施形態による信号生成ユニット１０６を示す模式図である。図６は、図５の送信信号ＴＸｏｕｔを生成するための図２の信号生成回路１００として使用できる信号生成ユニット１０６である。信号生成ユニット１０６の実装は、同等の機能を達成できる限り、図６の実施形態に限定されないことに留意されたい。図７も参照すると、この図は、信号生成ユニット１０６が分周器１０６２および計算ユニット１０６４を含むことを示している。なお、本実施形態では、分周器１０６２は、特定の倍数Ｎ（Ｎ_０、Ｎ_１、…、Ｎ_ｋ）に応じて特定のクロックＣＬＫの周波数の分割を行い、分周信号Ａを生成するように構成されている。例えば、分周器１０６２をカウンタとすることもできるが、本出願ではこれに限定されない。さらに、信号生成ユニット１０６は、計算ユニット１０６４を用いて、分周信号Ａを出力信号ＴＸｉｎに変換する。

具体的には、計算ユニット１０６４は、排他的論理和回路１０６６およびトリガ回路１０６８を含む。例えば、トリガ回路１０６８をＤトリガ回路とすることもできるが、本出願ではこれに限定されない。排他的論理和回路１０６６は、第一の入力端子、第二の入力端子および出力端子を含み、トリガ回路１０６８は、クロック入力端子、データ入力端子Ｄ、および出力端子Ｑを含み、トリガ回路１０６８の出力端子Ｑは、排他的論理和回路１０６６の第一の入力端子に結合され、排他的論理和回路１０６６の第二の入力端子は、分周信号Ａに結合され、トリガ回路１０６８のクロック入力端子は、特定のクロックＣＬＫに結合され、トリガ回路１０６８のデータ入力端子Ｄは、排他的論理和回路１０６６の出力端子に結合され、出力信号ＴＸｉｎは、トリガ回路１０６８の出力端子Ｑから出力される。

本実施形態では、クロックＣＬＫの周期を単位として、第二のパルス波のデューティサイクルを調整する、すなわち、補償信号のエネルギがトランスデューサの残留エネルギにできるだけ近くなるように、第二のパルス波の二番目のパルス波のハイレベル時間長を調整することにより、補償不足または過補償を回避し、より短い時間で付加振動部の振幅を所定のレベルまで下げることができる。この場合、除数が特定の倍数Ｎの値を満たす場合、分周器１０６２が出力する分周信号Ａは、１クロックＣＬＫの周期にわたって継続するローレベル（ロジック「０」）からハイレベル（ロジック「１」）に切り替わることができる。例えば、時刻ｔ_０において、分周器１０６２が特定の倍数Ｎ_０を満たす場合、分周信号Ａはローレベルからハイレベルに切り替わり、その間に、排他的論理和回路１０６６の出力信号ＴＸｉｎおよび出力Ｂもローレベルからハイレベルに切り替わり、次いで、次のクロックＣＬＫの期間（時刻ｔ_１）に、トリガ回路１０６８もローレベルからハイレベルに切り替わる。時刻ｔ_１において、分周信号Ａはすでにハイレベルからローレベルに切り替わっているので、排他的論理和回路１０６６の出力Ｂはハイレベルを維持し、分周器１０６２が次の特定の倍数Ｎ_１（例えば、３）を満たすまでの間のみ、変換する。このように、特定の倍数を調整することにより、補償信号の第二のパルス波のハイレベル時間長を変更することができる。本実施形態では、特定の倍数Ｎ_１〜Ｎ_ｋ−３は３であり、特定の倍数Ｎ_ｋ−２は６であり、特定の倍数Ｎ_ｋ−１は３であり、特定の倍数Ｎ_ｋは２である。したがって、データ信号の第一のパルス波のハイレベル時間長は、クロックＣＬＫの周期の第一の倍数（例えば、３）であり、補償信号の第二のパルス波のハイレベル時間長は、クロックＣＬＫの周期の第二の倍数（例えば、２）であり、第一の倍数と第二の倍数とは異なる正の整数であってもよい。

図８は、本開示の第四の実施形態によって、本信号生成回路１００により生成された送信信号ＴＸｏｕｔと、時間領域で第一のトランスデューサ１０２を通過する送信信号により生成された第一のトランスデューサ出力信号ＴＤｏｕｔ１の波形を示す。図８に示す実施形態は、補償信号の第二のパルス波の振幅を調整することができるという点で、図３および図４に示す場合と異なる。これにより、第二のパルス波の二番目のパルス波のエネルギが大きすぎるという図４に見られる問題に対処することができる。換言すれば、図８において、この２つの第二のパルス波は、依然として第一のパルス波に対して１８０°の位相差を有し、同じ周期Ｔ１を有する。それでも、波形パラメータのうちの１つであるそれらの振幅は、互いに異なる。例えば、図８において、第二のパルス波のうちの二番目のパルス波は、データ信号の第一のパルス波の振幅よりも小さい振幅を有する。図８から分かるように、図３に示す補償信号の組み込み後に生成する付加振動部（付加振動部の破線部）と比較して、図８では、補償信号の組み込み後に生成する付加振動部（付加振動部の破線部）を、より短い時間の間に所定のレベルまで下げることの可能な振幅を有することができる。

なお、補償信号の第二のパルス波の数は、本出願において特に限定されるものではなく、補償信号の複数の第二のパルス波の一部または全部の振幅について、調整レベルが異なるように調整することも可能である。

図９は、本出願の第五の実施形態によって、本信号生成回路１００により生成された送信信号ＴＸｏｕｔと、時間領域で第一のトランスデューサ１０２を通過する送信信号により生成された第一のトランスデューサ出力信号ＴＤｏｕｔ１の波形を示す。図９に示す実施形態は、補償信号の第二のパルス波のスルーレートを調整することができるという点で、図３および図４に示す場合と異なる。これにより、第二のパルス波の二番目のパルス波のエネルギが大きすぎるという、図４に見られる問題に対処することができる。換言すれば、図９において、２つの第二のパルス波は、依然として、第一のパルス波に対して１８０°の位相差を有し、同じ周期Ｔ１を有する。それでも、波形パラメータのうちの１つであるそれらのスルーレートは、互いに異なる。例えば、図９において、第二のパルス波のうちの二番目のパルス波は、データ信号の第一のパルス波のスルーレートよりも小さいスルーレートを有する。スルーレートは、立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジについて別々に調整することができることに留意されたい。例えば、立ち上がりエッジのスルーレートは、立ち下がりエッジのスルーレートに等しくすることができる。さらに、立ち上がりエッジのスルーレートは、立ち下がりエッジのスルーレートよりも小さくすることができ、あるいは立ち上がりエッジのスルーレートは、立ち下がりエッジのスルーレートよりも大きくすることもできる。図９から分かるように、図３に示す補償信号の組み込み後に生成する付加振動部（付加振動部の破線部）と比較して、図９では、補償信号の組み込み後に生成する付加振動部（付加振動部の破線部）を、より短い時間の間に所定のレベルまで下げることの可能な振幅を有することができる。

なお、補償信号の第二のパルス波の数は、本出願において特に限定されるものではなく、補償信号の複数の第二のパルス波の一部または全部のスルーレートについて、調整レベルが異なるように調整することも可能である。

図１０は、本出願の第六の実施形態によって、本信号生成回路１００により生成された送信信号ＴＸｏｕｔと、時間領域で第一のトランスデューサ１０２を通過する送信信号により生成された第一のトランスデューサ出力信号ＴＤｏｕｔ１の波形を示す。図９に示される実施形態は、補償信号の第二のパルス波の周波数を調整することができる点で、図３および図４に示される場合と異なる。これにより、第二のパルス波の二番目のパルス波のエネルギが大きすぎるという図４に見られる問題に対処することができる。換言すれば、図１０において、２つの第二のパルス波は、依然として第一のパルス波に対して１８０°の位相差を有する。それでも、波形パラメータのうちの１つであるそれらの周波数は、互いに異なる。例えば、図１０において、第二のパルス波のうちの二番目のパルス波は、データ信号の第一のパルス波の周波数よりも小さい周波数を有する（周期Ｔ２がＴ１よりも短いことから明らかなように）。図１０から分かるように、図３に示す補償信号の組み込み後に生成する付加振動部（付加振動部の破線部）と比較して、図１０では、補償信号の組み込み後に生成する付加振動部（付加振動部の破線部）を、より短い時間の間に所定のレベルまで下げることの可能な振幅を有することができる。

なお、補償信号の第二のパルス波の数は、本出願において特に限定されるものではなく、補償信号の複数の第二のパルス波の一部または全部の周波数について、調整レベルが異なるように調整することも可能である。

また、図１０の実施形態は、図６に示す信号生成ユニットを用いて実現することも可能である。すなわち、特定の倍数を調整することにより、補償信号の第二の脈波の周期を変化させることができる。例えば、特定の倍数Ｎ_１〜Ｎ_ｋ−３は３であり、特定の倍数Ｎ_ｋ−２は６であり、特定の倍数Ｎ_ｋ−１〜Ｎ_ｋは２である。したがって、データ信号の第一のパルス波の周期は、クロックＣＬＫの周期の第三の倍数（例えば、３）であり、補償信号の第二のパルス波の周期は、クロックＣＬＫの周期の第四の倍数（例えば、２）であり、第三の倍数および第四の倍数は、異なる正の整数であってもよい。

図１１は、本出願の実施形態による本信号生成回路２００を示す模式図である。信号生成回路２００は、送信信号ＴＸｏｕｔを生成して、第一のトランスデューサ１０２をトリガするように構成され、第一のトランスデューサ１０２をトリガすると、第一のトランスデューサ出力信号ＴＤｏｕｔ１を生成し、第一のトランスデューサ出力信号ＴＤｏｕｔ１は、媒体を介して第二のトランスデューサ２０２（第二のトランスデューサ入力信号ＴＤｉｎ２となる）に送信される。第二のトランスデューサ２０２は、第二のトランスデューサ入力信号ＴＤｉｎ２を受信し、第二のトランスデューサ出力信号ＴＤｏｕｔ２を信号生成回路２００に生成して、閉ループを形成し、それによって自己調整を適応させる。信号生成回路２００は、受信器２０４および制御ユニット２０６をさらに含む点で、図２に示す信号生成回路１００と異なる。

具体的には、受信器２０４は、第二のトランスデューサ出力信号ＴＤｏｕｔ２を受信し、これを受信信号ＲＸに変換し、制御ユニット２０６は、受信器２０４および信号生成ユニット１０６に結合され、制御ユニット２０６は、受信信号ＲＸおよび特定のクロックＣＬＫに応じて、信号生成ユニット１０６に制御信号（例えば、特定パラメータＮ）を生成することにより、信号生成ユニット１０６は、制御信号（例えば、特定パラメータＮ）および特定のクロックＣＬＫに応じて、出力信号ＴＸｉｎを生成する。制御ユニット２０６は、第一のトランスデューサ出力信号ＴＤｏｕｔ１の付加振動部を参照することによって制御信号（例えば、特定のパラメータＮ）を決定することができることに留意されたい。換言すれば、閉ループの自己調整によって、第一のトランスデューサ出力信号ＴＤｏｕｔ１の付加振動部の補償が徐々に収束する。

また、本出願は、信号生成回路１００または信号生成回路２００を含むチップも提供する。

いくつかの実施形態において、信号生成回路１００／２００は、感知デバイスにおいて適用可能である。例えば、本出願は、信号生成回路１００および第一のトランスデューサ１０２を含む流量計も提供し、本出願は、信号生成回路２００、第一のトランスデューサ１０２および第二のトランスデューサ２０２を含む流量計も提供する。例えば、上記流量計を用いて、気体および液体の流速および／または流量を検出することができるが、本出願ではこれに限定されない。

本出願の実施形態によれば、信号生成回路と、関連するチップ、流量計、およびトランスデューサをトリガするための方法は、トランスデューサによって出力される付加振動部を減らし、ハードウェアコストを削減し、処理時間を短縮することができる。

上記は、当業者が本開示の様々な態様をより良く理解することができるように、いくつかの実施形態の特徴を概説したものである。当業者は、本開示を、同じ目的を実行するための、および／または本明細書で導入された実施形態の同じ利点を達成するために、他のプロセスおよび構造を設計または修正するための基礎として容易に使用することができることを理解されたい。当業者は、また、そのような同等の実施形態が依然として本開示の精神および範囲内にあり、それらは、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、それらに対して様々な変更、置換、および改変を行うことができることを理解すべきである。

Claims

送信信号を生成することで、第一のトランスデューサをトリガし、第一のトランスデューサ出力信号を生成するように構成された信号生成回路であって、
前記信号生成回路は、
出力信号を生成するように構成された信号生成ユニットと、
前記信号生成ユニットに結合された送信器であって、前記出力信号を前記送信信号に変換し、前記送信信号を出力するように構成された、送信器と、
を備え、
前記送信信号は、データ信号および補償信号を含み、前記データ信号は、少なくとも１つの第一のパルス波を含み、前記補償信号は、少なくとも１つの第二のパルス波を含み、前記第一のパルス波および前記第二のパルス波は、逆位相を有し、前記第一のパルス波は、前記第二のパルス波の他の波形パラメータとは異なる他の波形パラメータを有し、前記補償信号の前記第二のパルス波は、前記補償信号の開始と前記データ信号の終了が同時に発生するように、前記データ信号の前記第一のパルス波に即座に続くことを特徴とする、信号生成回路。
前記第一のトランスデューサ出力信号は、データ出力部と付加振動部とを含み、前記付加振動部は、時間領域において前記データ出力部を継続し、前記第一のトランスデューサ出力信号の前記データ出力部の時間長と前記送信信号の前記データ信号の時間長とは同じであり、前記補償信号は、前記付加振動部によって消費される時間長を短くして、ピーク値から所定のレベルに低下させるように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の信号生成回路。
前記第一のパルス波と前記第二のパルス波との反転信号が異なるデューティサイクルを有することを特徴とする、請求項１に記載の信号生成回路。
前記信号生成ユニットは、特定のクロックに応じて前記出力信号を生成し、前記特定のクロックは、特定の周期を有し、前記第一のパルス波のハイレベル時間長は、前記特定の周期のＭ倍であり、かつ、前記第二のパルス波のハイレベル時間長は、前記特定の周期のＮ倍であり、ＭとＮは異なる正の整数であることを特徴とする、請求項３に記載の信号生成回路。
前記第一のパルス波および前記第二のパルス波の反転信号は、異なるスルーレートを有することを特徴とする、請求項１に記載の信号生成回路。
前記第一のパルス波および前記第二のパルス波の反転信号は、異なる振幅を有することを特徴とする、請求項１に記載の信号生成回路。
前記第一のパルス波および前記第二のパルス波の反転信号は、異なる周波数を有することを特徴とする、請求項１に記載の信号生成回路。
前記信号生成ユニットは、特定のクロックに応じて前記出力信号を生成し、前記特定のクロックは、特定の周期を有し、前記第一のパルス波の周期は、前記特定の周期のＰ倍であり、かつ前記第二のパルス波の周期は、前記特定の周期のＱ倍であり、ＰとＱは異なる正の整数であることを特徴とする、請求項７に記載の信号生成回路。
前記信号生成ユニットが、
特定の倍数に応じて前記特定のクロックの周波数を分割し、分周信号を生成するように構成された分周器と、
前記分周信号に応じて前記出力信号を生成するように構成された計算ユニットと、
を備えることを特徴とする、請求項４に記載の信号生成回路。
前記計算ユニットが、
第一の入力端子、第二の入力端子、および出力端子を備える排他的論理和回路と、
クロック入力端子、データ入力端子、および出力端子を備えるトリガ回路と、
を備え、
前記出力信号は、前記トリガ回路の前記出力端子から出力され、前記トリガ回路の前記出力端子は、前記排他的論理和回路の前記第一の入力端子に結合され、前記排他的論理和回路の前記第二の入力端子は、前記分周信号に結合され、前記トリガ回路の前記クロック入力端子は、前記特定のクロックに結合され、前記トリガ回路の前記データ入力端子は、前記排他的論理和回路の前記出力端子に結合されることを特徴とする、請求項９に記載の信号生成回路。
前記信号生成回路が、
前記付加振動部に応じて、前記出力信号を生成する前記信号生成ユニットを制御するように構成された制御ユニットをさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の信号生成回路。
請求項１１に記載の信号生成回路が、第二のトランスデューサから第二のトランスデューサ出力信号を受信するようにさらに構成され、前記第二のトランスデューサは、前記第一のトランスデューサ出力信号を受信して前記第二のトランスデューサ出力信号を生成し、前記信号生成回路が、
前記第二のトランスデューサ出力信号を受信し、このようにして受信された前記第二のトランスデューサ出力信号を受信信号に変換するように構成された受信器と、
前記受信器および前記信号生成ユニットに結合され、前記受信信号に応じて前記信号生成ユニットに制御信号を生成する制御ユニットと、
をさらに備えることを特徴とする、信号生成回路。
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の信号生成回路を備えることを特徴とする、チップ。
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の信号生成回路と、
前記第一のトランスデューサと、
を備え、
前記信号生成回路は、前記第一のトランスデューサに結合されることを特徴とする、流量計。
送信信号を生成することで、第一のトランスデューサをトリガし、第一のトランスデューサ出力信号を生成するために使用する信号生成方法であって、前記信号生成方法は、
出力信号を生成するステップと、
前記出力信号を前記送信信号に変換するステップと、を含み、
前記送信信号は、データ信号および補償信号を含み、前記データ信号は、少なくとも１つの第一のパルス波を含み、前記補償信号は、少なくとも１つの第二のパルス波を含み、前記第一のパルス波および前記第二のパルス波は、逆位相を有し、前記第一のパルス波は、前記第二のパルス波の他の波形パラメータとは異なる他の波形パラメータを有し、前記補償信号の前記第二のパルス波は、前記補償信号の開始と前記データ信号の終了が同時に発生するように、前記データ信号の前記第一のパルス波に即座に続くことを特徴とする、信号生成方法。
前記第一のトランスデューサ出力信号は、データ出力部と付加振動部とを含み、前記付加振動部は、時間領域において前記データ出力部を継続し、前記第一のトランスデューサ出力信号の前記データ出力部の時間長と前記送信信号の前記データ信号の時間長とは同じであり、前記補償信号は、前記付加振動部によって消費される時間長を短くして、ピーク値から所定のレベルに減少させるように構成されることを特徴とする、請求項１５に記載の信号生成方法。
前記第一のパルス波および前記第二のパルス波の反転信号は、異なるデューティサイクルを有することを特徴とする、請求項１５に記載の信号生成方法。
前記第一のパルス波および前記第二のパルス波の反転信号は、異なるスルーレートを有することを特徴とする、請求項１５に記載の信号生成方法。
前記第一のパルス波および前記第二のパルス波の反転信号は、異なる振幅を有することを特徴とする、請求項１５に記載の信号生成方法。
前記第一のパルス波および前記第二のパルス波の反転信号は、異なる周波数を有することを特徴とする、請求項１５に記載の信号生成方法。