desain sirkuit transduser transmisi ultrasonik

Berkenaan dengan transduser ultrasonik, rangkaian pemancar dan penerima ultrasonik adalah perangkat untuk mengubah energi listrik dan energi akustik. Umumnya, transduser ultrasonik memiliki efisiensi energi elektromekanis yang rendah, yang sangat mempengaruhi jarak kerja transduser ultrasonik. Untuk mengatasi masalah ini, tidak cukup hanya mempertimbangkan peningkatan struktur mekanik dan karakteristik akustik transduser. Desain sirkuit pemancar dan penerima transduser juga perlu dioptimalkan untuk meningkatkan daya pancar efektif generator ultrasonik dan penerima ultrasonik. Rasio sinyal terhadap kebisingan. Perancangan rangkaian transmisi ultrasonik terdiri dari rangkaian transmisi ultrasonik dan transduser ultrasonik . Rangkaian transmisi ultrasonik (disebut juga sumber tenaga penggerak) dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis: tipe amplifikasi osilasi dan tipe inverter menurut prinsip kerjanya. Untuk transduser ultrasonik dengan daya sedang dan kecil serta frekuensi rendah umumnya menggunakan catu daya penggerak yang diperkuat osilasi, dan menggunakan osilator eksitasinya untuk mengatur frekuensi pengoperasian transduser pada rentang frekuensi yang luas. Berbagai komponen catu daya penggerak dijelaskan di bawah ini.

Prinsip kerja konverter push-pull adalah sejumlah besar sensor pengukuran jarak ultrasonik digunakan untuk menggerakkan catu daya, dan tahap amplifikasi daya terdiri dari konverter dorong-tarik tabung MOS. Konverter dorong-tarik menggunakan trafo pulsa dengan tap tengah sebagai tahap keluaran untuk meningkatkan amplitudo tegangan keluaran rangkaian penggerak, sehingga meningkatkan daya pancar transduser. Ciri-ciri rangkaian ini adalah ketika tidak ada sinyal eksitasi (sinyal strobo level rendah), arus diam kedua tabung daya MOS adalah nol; ketika ada eksitasi sinyal, kedua tabung MOS bekerja secara bergantian, dan sinyal setengah gelombang keluaran digabungkan. Bentuklah bentuk gelombang yang lengkap. Di sirkuit, chip terintegrasi adalah sirkuit antarmuka TTL/MOS saluran ganda (gerbang NAND ganda) untuk perpindahan level guna mengontrol arus pembuangan transistor MOS; R:sensor kecepatan udara ultrasonik adalah resistor pembatas arus untuk membatasi arus pembuangan maksimum MOS pada tabung untuk menghindari lonjakan arus transien yang berlebihan pada tabung MOS; XRC adalah cabang yang terdiri dari kapasitor dan resistor untuk melarang lewatnya tegangan DC untuk mencegah transistor MOS selalu hidup, dan pada saat yang sama Rc merupakan rangkaian pembagi tegangan untuk menentukan besarnya tegangan gerbang-drain MOSFET Vcs dan siklus kerjanya adalah koefisien Dmax dari sinyal keluaran gelombang persegi tabung MOS. Resistansi arus bias eksternal adalah 100-200 kSz. Sensor ultrasonik memiliki jarak kerja 30 m dan frekuensi resonansi 30 kHz. Nilai puncak-ke-puncak tegangan keluaran sumber tenaga penggerak kurang dari 400 Vpp. Topik ini mensyaratkan jarak kerja sensor ultrasonik lebih dari 30m, dan desain rangkaian dirancang sesuai dengan metode analogi.

 Untuk membuat jarak kerja sensor ultrasonik lebih besar dari 30m, frekuensi resonansi harus lebih rendah dari 30kHz (diatur ke 24,5 kHz), Dalam konverter dorong-tarik tabung MOS, apakah itu tabung MOS atau tabung MOS Q: konduksi, model rangkaian sumber umum menunjukkan bahwa N adalah rasio transformator dan R adalah beban ekivalen transformator. Karena trafo tidak dapat memenuhi ketiga kondisi trafo ideal, maka lebih realistis untuk mempelajari masalah perpindahan energi konverter dorong-tarik dengan model trafo gangguan penuh. Ketika tegangan masukan transistor MOS Vcs = Vc - vs lebih besar dari tegangan penyalaannya, dan saluran transistor MOS terjepit, Vns naik, terkurasnya transistor MOS v, dan arus model transformator berpasangan penuh cenderung jenuh. Memasuki wilayah arus konstan, hampir tidak berubah seiring perubahan vDS, dan impedansi keluarannya bernilai besar. Beban keluaran rangkaian hanya ditentukan oleh coL, NZ . Oleh karena itu, impedansi beban R dari transistor MOS QI atau Q.

Dengan asumsi tegangan sumber maksimum transistor MOS adalah Vcs dan arus operasi maksimum ID konstan, maka dengan mempertimbangkan daya keluaran konverter dan konsumsi tabung,rangkaian sensor jarak transduser memilih rasio trafo pulsa yang sesuai N, melewati daerah varistor kurva tabung MOS dan Pada titik persimpangan daerah arus konstan, kurva beban optimal AB dapat diperoleh karena pada perpotongan garis beban dan kurva ID-VD' terletak di sebelah kanan titik batas B antara daerah resistansi variabel dan daerah arus konstan, seperti saluran AC, Impedansi rDs antara saluran pembuangan dan sumber transistor daya MOS (tergantung pada kemiringan linier OC, kDSC dan penurunan tegangan tabung akan meningkat, sehingga meningkatkan konsumsi daya transistor MOS dan mengurangi daya keluaran konverter; Ketika saluran beban berada di bawah garis AB, seperti saluran AD, karena titik operasi D tidak berada dalam wilayah arus konstan, impedansi keluaran transistor MOS adalah variabel, dan transistor MOS bukan merupakan sumber arus yang dikendalikan oleh Vcs.