stroombaanontwerp van ultrasoniese transducer

Met betrekking tot ultrasoniese transducers, ultrasoniese stuur- en ontvangstroombane is toestelle vir die omskakeling van elektriese energie en akoestiese energie. Oor die algemeen het die ultrasoniese transducer lae elektromeganiese energie-doeltreffendheid, wat die werkafstand van die ultrasoniese transducer ernstig beïnvloed. Om hierdie probleem op te los, is dit nie genoeg om net te oorweeg om die meganiese struktuur en akoestiese eienskappe van die transducer te verbeter nie. Dit is ook nodig om die ontwerp van die stuur- en ontvangstroombane van die transducer te optimaliseer om die effektiewe uitsaaikrag van die ultrasoniese kragopwekker en die ultrasoniese ontvanger te verbeter. Sein tot geraas verhouding. Die ontwerp van die ultrasoniese uitsaaikring is saamgestel uit 'n ultrasoniese oordragkring en 'n ultrasoniese transducer . Ultrasoniese uitsaaikringe (ook genoem dryfkragbronne) kan in twee tipes geklassifiseer word: ossillasie-versterkingstipe en omskakelaartipe volgens hul werksbeginsels. Vir ultrasoniese omvormers met medium en klein krag en lae frekwensie gebruik gewoonlik 'n ossillerende-versterkte aandryfkragbron, en gebruik sy opwekkingsossillator om die bedryfsfrekwensie van die omskakelaar oor 'n wye frekwensiereeks aan te pas. Die verskillende komponente van die dryfkragtoevoer word hieronder beskryf.

Die werkbeginsel van die druk-trek-omskakelaar is dat 'n groot aantal ultrasoniese afstandmetingssensors word gebruik om die kragtoevoer aan te dryf, en die kragversterkingstadium bestaan ​​uit 'n MOS-buis-druk-trek-omskakelaar. Die druk-trek-omsetter gebruik 'n pulstransformator met 'n middelkraan as die uitsetstadium om die uitsetspanningsamplitude van die dryfkring te verhoog en sodoende die transduktor se transduktor te verhoog. Die kenmerk van die stroombaan is dat wanneer daar geen opwekkingsein is nie (die strobesein is lae vlak), die russtroom van die twee MOS-kragbuise nul is; wanneer daar seinopwekking is, werk die twee MOS-buise afwisselend, en die uitset halfgolf seine word gekombineer. Vorm 'n volledige golfvorm. In die stroombaan is die geïntegreerde skyfie 'n dubbelkanaal TTL/MOS-koppelvlakkring (dubbele NAND-hek) vir vlakverskuiwing om die afvoerstroom van die MOS-transistor te beheer; R:ultrasoniese lugspoedsensor is 'n stroombeperkende weerstand vir die beperking van MOS maksimum dreinstroom van die buis om oormatige verbygaande stroomoplewing van die MOS-buis te vermy; XRC is 'n tak wat saamgestel is uit 'n kapasitor en 'n weerstand om die deurgang van 'n GS-spanning te verbied om te verhoed dat die MOS-transistor altyd aan is, en terselfdertyd vorm Rc 'n spanningverdeelkring om die grootte van die MOSFET-hek-dreinspanning Vcs te bepaal en die dienssiklus is koëffisiënt Dmaks van die MOS-buis uitset-vierkantgolfsein. Die eksterne voorspanningstroomweerstand is 100-200 kSz. Die ultrasoniese sensor het 'n werkafstand van 30 m en 'n resonansiefrekwensie van 30 kHz. Die piek-tot-piek waarde van die uitsetspanning van die dryfkragbron is minder as 400 Vpp. Hierdie onderwerp vereis dat die ultrasoniese sensor se werkafstand groter as 30m is, en die kringontwerp is volgens die analogie-metode ontwerp.

 Ten einde die ultrasoniese sensor se werkafstand groter as 30m te maak, moet die resonante frekwensie laer as 30kHz wees (gestel op 24.5 kHz), In die MOS buis druk-trek omsetter, of dit nou MOS buis of MOS buis Q: geleiding is, dui die algemene bron kring model aan dat N die transformatorlading van die transformatorlading is en R is die transformatorlading. Aangesien die transformator nie aan die drie voorwaardes van die ideale transformator kan voldoen nie, is dit meer realisties om die energie-oordragprobleem van die druk-trek-omsetter met die volfout-transformatormodel te bestudeer. Wanneer die insetspanning van die MOS-transistor Vcs = Vc - vs groter is as sy aanskakelspanning, en die kanaal van die MOS-transistor word afgeknyp, styg Vns, die drein van die MOS-transistor v, en die volgekoppelde transformatormodelstroom is geneig om versadig te wees. As u die konstante stroomgebied binnegaan, verander dit skaars met die verandering van vDS, en die uitsetimpedansie daarvan is 'n groot waarde. Die uitsetlas van die stroombaan word slegs deur coL, NZ bepaal. Daarom is die lasimpedansie R van die MOS-transistor QI of Q.

As ons aanvaar dat die maksimum bronspanning van die MOS-transistor Vcs is en die maksimum bedryfsstroom-ID konstant is, met inagneming van die omsetter se uitsetkrag en buisverbruik,transduser afstand sensor kring kies die toepaslike puls transformator verhouding N, gaan deur die MOS buis kurwe varistor streek en By die aansluitingspunt van die konstante stroom gebied kan die optimale las kurwe AB verkry word want wanneer die kruising van die las lyn en die ID-VD' kurwe regs van die grens punt B tussen die veranderlike weerstand gebied en die konstante stroom drain geleë is, soos die implantiese weerstand gebied en die konstante stroom drain streek, D. bron van die MOS-kragtransistor (afhangende van die helling van die lineêre OC, sal kDSC en die buisspanningsval toeneem, waardeur die kragverbruik van die MOS-transistor verhoog word en die uitsetkrag van die omsetter verminder word; Wanneer die laslyn onder die AB-lyn is, soos die AD-lyn, aangesien die bedryfspunt D nie in die konstante stroomgebied is nie, is die uitsetimpedansie van die MOS-transistor die MOS-transistor en die uitsetimpedansie van die transistor. nie 'n huidige bron uitmaak wat deur Vcs beheer word nie.