模拟前端加数字信号处理器是目前比较流行的超声波感应方案

在工业和汽车领域，超声波是一种非常常见的传感物体手段，无论是工业机器人传感器还是汽车领域的ADAS应用，都可以找到超声波技术的应用。超声波传感技术BCW60C的成本是最低的，与其他著名的接近传感技术如光学Tof和毫米波相比。超声波可以有效地检测固体障碍物和透明表面，即使在充满烟雾的环境中，它仍然可以很好地检测环境中的物体。超声波在接近传感技术方面一直占据着一定的地位，因为它具有低成本和有效的感知能力。

简单的比较几种接近感测技术。

上述超声波传感技术的成本与其他著名的接近传感技术相比是最低的，如光学Tof和毫米波。在这里，最低的成本不包括红外测试。基于简单的红外技术，感知响应速度快，成本低。然而，由于红外线的非线性特性和对目标反射率的依赖，有许多有限的地方。随着技术的升级，PIR技术也大大提高了红外接近传感器的性能。

在这个阶段，许多红外接近传感器IC都有一个高精度的算法单元。纳威、景华微等国内制造商都有这样的产品。加入高精度算法单元，可以有效区分检测信号和红外传感器干扰信号，增强对目标的感知，成本不高。只是红外在工业和汽车领域仍然会受到限制。

与超声波相似，早期的Tof设备受到体积和成本的限制，因为它们对频率和精度的要求非常高。现在，在CMOS芯片上测量光脉相位并不困难，小模块带来了更高的感知能力。不用说，这种技术的优势主要取决于它与超声波相比的局限性。在明亮的照明条件下，Tof技术在烟雾或雾环境中的局限性大于超声波技术，使得光接收器很难检测发射光。

与其他感测技术相比，基于雷达和激光雷达的技术旨在提供多点云阵列，并不局限于单个飞行时间测量。

超声感测系统设计。

用于驱动发射器和调节接收信号的模拟前端和模数转换器的超声波传感系统，包括换能器或超声波传感器。在工业和汽车应用程序的当前阶段，额外的信号处理能力也是系统的必要条件。模拟前端部分负责驱动传感器，并对接收到的回波数据进行放大和过滤，以便进一步处理。信号处理要么完全由控制单元在分立式或AFE解决方案中完成，要么通过其芯片中的智能特性在控制单元和综合DSP之间共享。

(ADI,DSP)

以前的专用型号仿真模拟集成化超声波控制芯片极大地简单化了控制线路。因为仿真模拟集成化超声波控制芯片中阻容元器件的存有，这也变成仿真模拟控制电路的固有缺点，元器件参数的精度和一致性等难题一直存有。数字控制兴起后，在挺大水平上杜绝了溫度漂移等常规性模拟调节器难以克服的缺点，更为降低元器件的数量大大地简单化了系统软件构造。单片机早已基本完成了数字超声波控制，MSP430系列产品，STM32系列产品在其中应用十分普遍。而应用DSP或FPGA在一些高频电路中也是普遍的挑选，如ADI的ADSP-BF70X系列产品，TI的PGA460系列产品，都配置了强劲的DSP核心来出示智能化的解决工作能力。

(TI,超声波系统框图)

不同驱动超声波系统。

对于大多数集成的超声系统设计，将有一个输出驱动器，由低侧驱动器成，或由H桥配置的FET组成。更好的感知效果可以通过使用正弦波或方波的中央频率驱动传感器获得。

输出驱动器由低侧驱动器组成，用于变压器模式下的驱动变压器，H桥配置的FET用于直接驱动。这两种驱动模式需要根据所选传感器的最大电流限制来确定。直接驱动器的成本相对较低。它是一些开放式超声波应用程序的首选，用于短距离传感。更大的声压级（SPL）可以通过较小的驱动电压实现，但很容易受损。变压器模式更适用于封闭式超声传感，可以最大限度地提高封闭式超声传感。缺点是传感器校准会更麻烦。

小结

模拟前端加上数字信号处理器的高集成方案是目前比较流行的超声波感应方案。然而，从整个行业的角度来看，我们可以看到超声波传感IC的发展方向，无论是全集成芯片还是分离立式方案，都可以尽可能减少尺寸。

超声传感器的数字化和智能化特性也十分突显，愈来愈强劲的信号处理工作能力被放置在芯片上，DSP内核中运用時间变化阈值完成近场和远场物体检测的数字信号处理。这种附加的信号处理工作能力，使超声波测量的数据更智能化。