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[参考译文] BOOSTXL-PGA460:如何在双静态模式下对 RX 和 TX 信号路径进行去耦?

Guru**** 2563960 points
Other Parts Discussed in Thread: PGA460, BOOSTXL-PGA460

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/638088/boostxl-pga460-how-to-decouple-rx-and-tx-signal-path-in-bi-static-mode

器件型号:BOOSTXL-PGA460
Thread 中讨论的其他器件:PGA460

我将 PGA460与变压器驱动方法结合使用。 为了减小最小可测量距离、我想尝试使用双静态模式。 第一个问题是减少声学耦合。 但输出和输入信号之间似乎也存在相当大的电耦合。 如何减少这种耦合。 实际上、我无法从使用双静态模式中获得好处。

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。
    尊敬的 Marc:

    您是否已将接收器唯一元件与传输唯一元件隔离? 如果您使用的是 BOOSTXL-PGA460子卡、请参阅 PGA460常见问题解答(FAQ)和 EVM 故障排除指南(www.ti.com/.../slaa733.pdf):)
    4.4.5如何使子卡使用双静态传感器对(单独的发送器和接收器)?
    对于变压器驱动模式、请拆分 R36上的0 Ω 电阻器。 这会断开返回路径
    通常与发送器的正极端子共享。 将仅接收传感器连接到
    J14插座。
    对于直接驱动模式、请拆分 R32上的0 Ω 电阻器。 这通常会断开返回路径
    与发送器的正极端子共享。 将仅接收传感器连接到 J11插座。

    实际文档中有一个支持数字。

    OUTA / B 和 PGA460器件内部的 INP 引脚之间将存在电耦合。 此内部振铃的影响可通过低脉冲数和低初始时变增益电平来降低。

    在声学方面、即使您使用双静态配置、我仍然建议您在传输元件处保持传感器匹配的调谐电容器和阻尼电阻器、以最大限度地减少到接收器元件上的声学耦合。 有关 匹配值的详细信息、请参阅 PGA460超声波模块硬件和软件优化(www.ti.com/.../slaa732)。

    如果这不起作用、您能否提供单静态和双静态配置的回波数据转储图?
    由于您使用的是变压器驱动器、我假设您使用的是两个 Murata MA58MF14-7N 传感器? 如果不是、您将使用什么传感器器件型号来实现双静态对?
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    尊敬的 Akeem:

    感谢您的回答。

    >是否已将仅接收器元件与仅发送元件隔离?

    是的、我已经按照"常见问题解答(FAQ)和 EVM 故障排除指南"中的说明隔离了接收器。

    > OUTA / B 和 PGA460器件内部的 INP 引脚之间将发生电耦合。

    这就是问题所在。 为什么在 PGA460器件内部的 OUT/B 和 INP 引脚之间存在耦合? 这有什么意义?

    >可以通过低脉冲数和低初始时变增益电平来降低此内部振铃的影响。

    将 INP 引脚静音也会影响回波信号。 这无助于对 RX 和 TX 信号进行去耦。

    根据文档"超声波模块硬件和软件优化"、可以进行接近0cm 的检测:"双静态选项允许接近0cm 的检测、尤其是当接收传感器与发送传感器相比凹陷时"。 这如何与内部耦合 OUT/B 和 INP 引脚一起工作? TX 信号和回波信号将始终合并。

    如何实现接近0cm 的检测?

    提前感谢您的帮助。
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    尊敬的 Marc:

    OUT/B 和 INP 之间的电气耦合是意外的、但这是集成驱动器和接收器 IC 的一个负面折衷。 为了更好地隔离这两者、将需要一个大的封装、并增加成本。 幸运的是、设计团队在缓解这种意外耦合方面做了出色的工作、因为内部电气耦合的振幅远低于短距离下的实际回声波。

    我已通过以下示例证明这是正确的:

    • 传感器:Murata MA40S4R (发送器)和 MA40S4R (接收器)
    • 驱动器:9V 半桥
    • TVG 范围:32-64dB

    在第一个屏幕捕获中、您将看到内部电气耦合产生的误报。 该假正极可在大约5cm 处重复、振幅为140。 实际物体的位置在10~25cm 之间(请参阅重叠回波数据转储结果):

    在第二个图中、物体被移动到尽可能接近0cm 的位置。 在这里、您将看到实际回声返回的幅度远远超过内部生成的假正极的振幅:

    如果您将阈值设置为150的初始电平、则可以忽略假正的峰值、但仍可以通过覆盖/屏蔽假正来捕获实际回声。

    以下是使用以下寄存器映射配置时的超声波测量结果(UMR):

    UMR:


    超声波测量结果:(2017-11-09_110600)
    O1除雾器(m):0.243
    O1 ToF:05EE
    O1宽度(us):792
    O1放大器:202
    超声波测量结果:(2017-11-09_110601)
    o1除雾(m):0.183
    O1 ToF:0491
    O1宽度(us):720
    O1放大器:170
    超声波测量结果:(2017-11-09_110603)
    o1除雾(m):0.147
    O1 ToF:03C0
    o1宽度(us):1020
    O1放大器:255
    超声波测量结果:(2017-11-09_110604)
    O1除雾器(m):0.117
    O1 ToF:0311
    o1宽度(us):1020
    O1放大器:255
    超声波测量结果:(2017-11-09_110605)
    o1除雾(m):0.089
    O1 ToF:026C
    o1宽度(us):1020
    O1放大器:255
    超声波测量结果:(2017-11-09_110607)
    o1除雾(m):0.071
    O1 ToF:0203
    o1宽度(us):1020
    O1放大器:255
    超声波测量结果:(2017-11-09_110608)
    o1除雾(m):0.042
    O1 ToF:0157
    o1宽度(us):1020
    O1放大器:255
    超声波测量结果:(2017-11-09_110609)
    o1除雾(m):0.046
    O1 ToF:0170
    o1宽度(us):1020
    O1放大器:255
    超声波测量结果:(2017-11-09_110610)
    o1除雾(m):0.034
    O1 ToF:0129
    o1宽度(us):1020
    O1放大器:255
    超声波测量结果:(2017-11-09_110612)
    o1除雾(m):0.030
    O1 ToF:0112
    o1宽度(us):1020
    O1放大器:255
    超声波测量结果:(2017-11-09_110613)
    o1除雾(m):0.031
    O1 ToF:0118
    o1宽度(us):1020
    O1放大器:255
    超声波测量结果:(2017-11-09_110614)
    o1除雾(m):0.026
    O1 ToF:00FD
    o1宽度(us):1020
    O1放大器:255
    超声波测量结果:(2017-11-09_110618)
    o1除雾(m):0.023
    O1 ToF:00ED
    o1宽度(us):1020
    O1放大器:255
    超声波测量结果:(2017-11-09_110620)
    o1除雾(m):0.021
    O1 ToF:00E1
    o1宽度(us):1020
    O1放大器:255
    超声波测量结果:(2017-11-09_110622)
    o1除雾(m):0.018
    O1 TOF:00CF
    o1宽度(us):1020
    O1放大器:255

    寄存器映射:

    ;GRGE_USER_MEMSPACE
    00 (USER_DATA1)、00
    01 (USER_DATA2)、00
    02 (USER_DATA3)、00
    03 (USER_DATA4)、00
    04 (USER_Data5)、00
    05 (USER_DATA6)、00
    06 (USER_DATA7)、00
    07 (USER_DATA8)、00
    08 (USER_DATA9)、00
    09 (USER_DATA10)、00
    0A (USER_DATA11)、00
    0b (USER_DATA12)、00
    0C (USER_DATA13)、00
    0D (USER_DATA14)、00
    0E (USER_DATA15)、00
    0f (USER_DATA16)、00
    10 (USER_DATA17)、00
    11 (USER_DATA18)、00
    12 (USER_DATA19)、00
    13 (USER_DATA20)、00
    14 (TVGAIN0)、AA
    15 (TVGAIN1)、AA
    16 (TVGAIN2)、AA
    17 (TVGAIN3)、00
    18 (TVGAIN4)、00
    19 (TVGAIN5)、00
    1A (TVGAIN6)、00
    1b (INIT_GAIN)、40
    1C (频率)、32
    1D (死区时间)、80
    1E (PULSE_P1)、84
    1F (PULSE_P2)、10.
    20 (CURR_LIM_P1)、40
    21 (CURR_LIM_P2)、C0
    22 (REC_LENGTH)、09
    23 (FREQ_DIAG)、11
    24 (SAT_FDIAG_TH)、22
    25 (FVOLT_DEC)、69
    26 (DECPL_TEMP)、CF
    27 (DSP_SCALE)、00
    28 (TEMP_TRIM)、00
    29 (P1_GAIN_CTRL)、09
    2A (P2_GAIN_CTRL)、09
    2B (EE_CRC)、94
    40 (EE_CNTRL)、00
    41 (BPF_A2_MSB)、85
    42 (BPF_A2_LSB)、8D
    43 (BPF_A3_MSB)、F9
    44 (BPF_A3_LSB)、A5
    45 (BPF_B1_MSB)、03
    46 (BPF_B1_LSB)、2D
    47 (LPF_A2_MSB)、7C
    48 (LPF_A2_LSB)、D3
    49 (LPF_B1_MSB)、01
    4A (LPF_B1_LSB)、97
    4B (TEST_MUX)、00
    4C (DEV_STAT0)、80
    4D (DEV_STAT1)、00
    5F (P1_THR_0)、02
    60 (P1_THR_1)、44
    61 (P1_THR_2)、44
    62 (P1_THR_3)、44
    63 (P1_THR_4)、55
    64 (P1_THR_5)、55
    65 (P1_THR_6)、9C
    66 (P1_THR_7)、D0
    67 (P1_THR_8)、52
    68 (P1_THR_9)、0C
    69 (P1_THR_10)、63
    6A (P1_THR_11)、28
    6B (P1_THR_12)、30
    6C (P1_THR_13)、34
    6D (P1_THR_14)、3C
    6e (P1_THR_15)、00
    6F (P2_THR_0)、02
    70 (P2_THR_1)、44
    71 (P2_THR_2)、44
    72 (P2_THR_3)、44
    73 (P2_THR_4)、55
    74 (P2_THR_5)、55
    75 (P2_THR_6)、9C
    76 (P2_THR_7)、D0
    77 (P2_THR_8)、52
    78 (P2_THR_9)、0C
    79 (P2_THR_10)、63
    7A (P2_THR_11)、28
    7B (P2_THR_12)、30
    7C (P2_THR_13)、34
    7D (P2_THR_14)、3C
    7E (P2_THR_15)、00
    7F (THR_CRC)、03
    EOF

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    尊敬的 Akeem:

    感谢您的回答。

    > OUT/B 和 INP 之间的电气耦合是意外的、但这是集成驱动器和接收器 IC 的一个负面折衷。

    这是一个大问题。 在我的理解中、RX 和 TX 信号路径的正确去耦对于双静态模式至关重要。 如果寄生信号比回波信号强、则双静态模式没有任何好处。

    遗憾的是、您的配置示例不适合我们的应用。 您已将 RX 灵敏度和 TX 信号强制降低至最小值。 正如我在上一篇文章中所述、这不能是我们的选择。 您的图形显示了最远40cm 的超短范围内的回波信号。 这对我们来说是不可用的。 在本例中、我们需要的距离最高为3m。这意味着 TX 信号更强、距离更远时灵敏度更高。 因此、短距离回波信号和 TX 信号将始终合并。

    我看不到可以解决中心问题的任何方法、即 TX 和 RX 信号路径之间的耦合。
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    尊敬的 Marc:
    在上一个示例中、我在 PGA460的模拟前端(AFE)强制使用32dB 的固定电平时间变化增益(TVG)、并在数字信号处理器(DSP)的输出端强制使用 x2的小型数字增益乘法器(DGM)。 该示例旨在仅展示极短距离的结果。 如果您需要长达3m 的检测、您有两个选项:

    a) PGA460提供两个驱动器预设(1和2)。 您可以为短距离(低于1m)分配预设1、包括低脉冲计数(低于10)、低驱动器电流限制(低于250mA)和低数字增益乘法器(低于 x8)。 然后、可以使用上述参数的大版本为+1m 检测分配预设2。 然后、系统可以在短距离和远距离预设之间切换、以覆盖整个范围。

    b)应用变化的斜升时间增益(即、在整个记录长度上从32dB 斜升至62dB)、并在记录窗口中的指定时间应用一个大数字增益乘法器(从 x2增加至 x16以提高 SNR 分辨率/缩放)。 这将允许您使用单个预设来检测短距离和远距离物体。

    对于可行性分析、您能否提供以下详细信息:
    1)传感器器件型号和规格(如果未在数据表中公开提供)
    2) 2)驱动器类型和电压
    3)目标类型(尺寸、形状、材料)
    4)环境(内部/外部)

    即使在驱动条件较弱的情况下、如果接收器的 AFE 和 DGM 被放大、通常也可以进行3m 的物体检测。
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    尊敬的 Akeem:

    感谢您的建议。
    我们将在进行一些机械改进后测试选项 A。
    选项 B 无法提供足够的动态范围。

    一些详细信息:
    1)传感器:Murata MA58MF14-7N
    2)驱动器类型和电压:请参阅 BOOSTXL-PGA460
    3)目标类型:不同的材料、但在木地板上进行了测试
    4)环境:在内部进行测试、打算在外部使用

    Marc