Ultraschall Empfänger: Signalaufbereitung, Verstärkung und Filterung

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Der Verstärker und die Signalaufbereitung und Filterung werden auf dem Backplane- bzw. Basis-PCB realisiert.

Funktionen des Verstärkers

1. Erste Stufe: Die erste Verstärkerstufe wird am Sensoreingang jedes Multiplexers realisiert, d.h. jeder Multiplexer besitzt einen Vorverstärker mit einer festen Verstärkung von xx dB.
2. Zweite Stufe: Die zweite Verstärkerstufe besteht aus den beiden Verstärkern PGA116 und PGA112 von Texas Instruments. Beide Verstärker realisieren das Multiplexing der Eingangssignale und besitzen digitale Verstärkerstufen. Sowohl die Verstärkung als auch der Multiplexer werden per SPI-Interface eingestellt. In dieser Stufe kann eine Verstärkung zwischen 0 bis 84 dB gewählt werden.
3. Dritte Stufe: Die dritte Verstärkerstufe wird durch einen regelbaren Verstärker AD8330 von Analog Devices realisiert. Die Verstärkung des AD8330 wird durch zwei analoge Steuersignale eingestellt. Die beiden Signale werden durch den internen DAC des Messcontrollers realisiert. Die einstellbare Verstärkung dieser Stufe beträgt 0 bis 100 dB.
4. Vierte Stufe: Als vierte Verstärkerstufe kann ein Opamp am Eingang des Messcontrollers konfiguriert werden. Die einstellbare Verstärkung beträgt 6 dB bis 24 dB. Alternativ wird der Eingang des Messcontrollers direkt zum ADC geroutet.

Gesamtverstärkung

Die Gesamtverstärkung kann somit zwischen 6 dB und 208 dB (plus Verstärkung des Vorverstärkers) eingestellt werden.

Empfang der zweiten Reflektion

Die Verstärkung bei Empfang der zweiten Reflektion kann durch Veränderung der dritten Verstärkerstufe (am DAC des Messcontrollers) angepasst werden.

Dämpfungsglied

Es wird kein Dämpfungsglied vorgesehen. Alternativ kann der Sendepegel am Ultraschall-Transmitter verringert werden. Durch eine Pegelverringerung von 400 V auf 152 V verkleinert sich der Empfangspegels um -8,5 dB.

Filterung

Zur Signalfilterung werden am Vorverstärker und zwischen den Verstärkerstufen geeignete passive Filterelemente eingebaut. Realisiert wird ein Tiefpassfilter mit einer Cut-off Frequenz von ca. 600 kHz.