用于电容性微机械超声换能器的接收和发射电路.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105425227A(43)申请公布日2016.03.23(21)申请号201510583881.9(22)申请日2015.09.14(30)优先权数据TO2014A0007282014.09.15IT(71)申请人意法半导体股份有限公司地址意大利阿格拉布里安扎(72)发明人A·D·莱昂内D·U·吉祖F·夸利亚(74)专利代理机构北京市金杜律师事务所11256代理人王茂华张宁(51)Int.Cl.G01S7/523(2006.01)权利要求书3页说明书12页附图6页(54)发明名称用于电容性微机械超声换能器的接收和发射电路(57)摘要在此描述了一种用于电容性微机械超声换能器(CMUT)的收发器电路，具有：发射器级，在发射阶段期间产生用于CMUT换能器的第一节点的激励脉冲，CMUT的第二节点耦合至偏置电压；接收器级，在接收阶段期间选择性地耦合至第一节点并且具有放大级；开关级，在接收阶段期间将接收器级耦合至第一节点，以及在发射阶段期间将接收器级从第一节点去耦。放大级具有电荷放大器，具有输入端子并且作为偏置电压而偏置；以及开关级耦合至相同偏置电压由此一旦从发射阶段切换至接收阶段减小了电荷注入输入端子。CN105425227ACN105425227A权利要求书1/3页1.一种设备，包括：发射器，配置用于在发射阶段期间产生用于换能器的第一节点的激励信号，所述换能器的第二节点耦合至偏置电压端子；接收器，包括具有输入端子并且根据放大器偏置电压而被偏置的电荷放大器；以及开关电路装置，耦合至所述放大器偏置电压并且被配置用于：在预充电阶段期间基于所述放大器偏置电压产生预充电偏置电压；在接收阶段期间将所述接收器耦合至所述第一节点；以及在所述发射阶段期间将所述接收器从所述第一节点去耦。2.根据权利要求1所述的设备，包括：去耦电路装置，耦合在所述发射器的输出端子与所述第一节点之间并且被配置用于在所述接收阶段期间将所述发射器从所述第一节点去耦；以及发射器偏置电路装置，耦合至所述输出端子并且被配置用于在所述接收阶段期间将所述输出端子的电压设置至参考电压值。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述去耦电路装置包括反向并联配置的二极管的配对，所述二极管的配对被连接在所述输出端子与所述第一节点之间并且在所述接收阶段期间被偏置。4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述发射器偏置电路装置包括开关和高阻抗元件，串联连接在所述输出端子与被设置在所述参考电压的线路之间，所述开关被配置用于在所述发射阶段期间断开并且在所述接收阶段期间闭合。5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述开关电路装置包括中间节点并且被配置用于在所述预充电阶段期间将所述中间节点充电至所述预充电偏置电压以及在所述接收阶段期间将所述放大器输入端子耦合至所述中间节点。6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述开关电路装置包括：第一开关，被配置用于将所述第一节点选择性地耦合至所述中间节点；第二开关，被配置用于将所述中间节点选择性地耦合至所述电荷放大器的所述输入端子；偏置电压发生器，耦合至所述中间节点并且被配置用于基于所述放大器偏置电压产生所述预充电偏置电压；以及第三开关，耦合在参考电压端子与所述偏置电压发生器之间并且被配置用于在所述预充电阶段期间选择性地激活所述偏置电压发生器。7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述接收器包括耦合至所述偏置电压并且被配置用于提供偏置电流的偏置电流发生器，其中所述电荷放大器被配置为基于所述偏置电流在所述输入端子上产生工作电压；以及所述偏置电压发生器包括：预充电电流发生器，耦合至所述偏置发生器并且被配置用于提供预充电电流，其中所述偏置电压发生器被配置为基于所述预充电电流在所述中间节点上提供所述预充电偏置电压，所述预充电偏置电压与所述工作电压具有预设关系。8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述电荷放大器包括第一晶体管，耦合至所述偏置电流发生器以接收所述偏置电流并2CN105425227A权利要求书2/3页且具有耦合至所述输入端子的控制端子，以及第一长宽比；以及所述偏置电压发生器包括耦合在所述中间节点与所述预充电电流发生器之间的第四开关，以及耦合至所述预充电电流发生器以接收所述预充电电流的第二晶体管，所述预充电电流经由镜像比而相对于所述偏置电流成镜像，所述第二晶体管具有耦合至所述中间节点的控制端子以及第二长宽比，其中所述第二长宽比是所述第一长宽比的倍数，所述倍数取决于所述镜像比。9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电荷放大器包括耦合在所述电荷放大器的输出端子与所述电荷放大器的所述输入端子之间的反馈电容器。10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述发射器工作在第一电压并且所述接收器工作在低于所述第一电压的第