kredsløbsdesign af ultralydstransducer

Med hensyn til ultralydstransducere er ultralydssende- og modtagekredsløb enheder til omdannelse af elektrisk energi og akustisk energi. Generelt har ultralydstransduceren lav elektromekanisk energieffektivitet, hvilket alvorligt påvirker ultralydstransducerens arbejdsafstand. For at løse dette problem er det ikke nok kun at overveje at forbedre transducerens mekaniske struktur og akustiske egenskaber. Det er også nødvendigt at optimere designet af transducerens sende- og modtagekredsløb for at forbedre den effektive sendeeffekt af ultralydsgeneratoren og ultralydsmodtageren. Signal til støj-forhold. Designet af ultralydstransmissionskredsløbet er sammensat af et ultralydstransmissionskredsløb og et ultralydstransducer . Ultralydstransmissionskredsløb (også kaldet drivende strømkilder) kan klassificeres i to typer: oscillations-forstærkningstype og invertertype i henhold til deres arbejdsprincipper. For ultralydstransducere med medium og lille effekt og lav frekvens skal der generelt bruges en oscillerende-forstærket drivende strømforsyning, og brug dens excitationsoscillator til at justere transducerens driftsfrekvens over et bredt frekvensområde. De forskellige komponenter i drevets strømforsyning er beskrevet nedenfor.

Arbejdsprincippet for push-pull-konverteren er, at et stort antal ultralydsafstandsmålingssensorer bruges til at drive strømforsyningen, og effektforstærkningstrinnet er sammensat af en MOS rør push-pull konverter. Push-pull-konverteren bruger en pulstransformator med et centerudtag som udgangstrin for at øge udgangsspændingsamplituden af ​​drivkredsløbet og derved øge transducerens sendeeffekt. Karakteristikken for kredsløbet er, at når der ikke er noget excitationssignal (strobesignalet er lavt niveau), er hvilestrømmen af ​​de to MOS-effektrør nul; når der er signalexcitation, fungerer de to MOS-rør på skift, og halvbølge-udgangssignalerne kombineres. Dann en komplet bølgeform. I kredsløbet er den integrerede chip et to-kanals TTL/MOS-interfacekredsløb (dobbelt NAND-port) til niveauforskydning for at styre afløbsstrømmen af ​​MOS-transistoren; R:ultralydslufthastighedssensor er en strømbegrænsende modstand til begrænsning af MOS maksimal drænstrøm af røret for at undgå overdreven transient strømstød af MOS røret; XRC er en gren sammensat af en kondensator og en modstand til at forbyde passage af en jævnspænding for at forhindre MOS-transistoren i altid at være tændt, og samtidig udgør Rc et spændingsdelingskredsløb til at bestemme størrelsen af ​​MOSFET-gate-drain-spændingen Vcs og arbejdscyklussen er koefficienten Dmax af MOS-rørets firkantbølgeudgangssignal. Den eksterne forspændingsstrømmodstand er 100-200 kSz. Ultralydssensoren har en arbejdsafstand på 30 m og en resonansfrekvens på 30 kHz. Top-to-peak-værdien af ​​udgangsspændingen fra den drivende strømkilde er mindre end 400 Vpp. Dette emne kræver, at ultralydssensorens arbejdsafstand er større end 30m, og kredsløbsdesignet er designet efter analogimetoden.

 For at gøre ultralydssensorens arbejdsafstand større end 30m, bør resonansfrekvensen være lavere end 30kHz (indstillet til 24,5 kHz), I MOS tube push-pull konverteren, uanset om det er MOS tube eller MOS tube Q: conduction, angiver den fælles kildekredsløbsmodel, at N er det ækvivalente transformerforhold for transformatoren, og R er transformatorens belastning. Da transformeren ikke kan opfylde de tre betingelser for den ideelle transformer, er det mere realistisk at studere energioverførselsproblemet for push-pull-konverteren med fuldfejlstransformermodellen. Når indgangsspændingen på MOS-transistoren Vcs = Vc - vs er større end dens tændspænding, og MOS-transistorens kanal er klemt af, stiger Vns, afløbet af MOS-transistoren v, og den fuldkoblede transformermodelstrøm har en tendens til at blive mættet. Når man går ind i området med konstant strøm, ændres det næsten ikke med ændringen af ​​vDS, og dets udgangsimpedans er en stor værdi. Udgangsbelastningen af ​​kredsløbet bestemmes kun af coL, NZ . Derfor er belastningsimpedansen R for MOS-transistoren QI eller Q.

Hvis man antager, at MOS-transistorens maksimale kildespænding er Vcs, og at den maksimale driftsstrøm-ID er konstant, tages konverterens udgangseffekt og rørforbrug i betragtning,transducerafstandssensorkredsløbet vælger det passende pulstransformatorforhold N, passerer gennem MOS-rørkurvevaristorområdet og I forbindelsespunktet for området med konstant strøm kan den optimale belastningskurve AB opnås, fordi når skæringspunktet mellem belastningslinjen og ID-VD'-kurven er placeret til højre for grænsepunktet B mellem den variable modstandsregion og den konstante strømafledning, såsom den konstante strømlinje, og den konstante strømafledning, f.eks. kilden til MOS-effekttransistoren (afhængigt af hældningen af den lineære OC, vil kDSC og rørspændingsfaldet stige, hvorved strømforbruget af MOS-transistoren øges og konverterens udgangseffekt reduceres; Når belastningslinjen er under AB-linjen, såsom AD-linjen, da driftspunktet D ikke er i det konstante strømområde, er udgangsimpedansen for MOS-transistoren MOS-transisten og udgangsimpedansen. ikke udgøre en strømkilde styret af Vcs.