kretsdesign av ultralydsendetransduser

Når det gjelder ultralydtransdusere, er ultrasoniske sende- og mottakskretser enheter for å konvertere elektrisk energi og akustisk energi. Generelt har ultralydsvingeren lav elektromekanisk energieffektivitet, noe som alvorlig påvirker arbeidsavstanden til ultralydsvingeren. For å løse dette problemet er det ikke nok å vurdere bare å forbedre den mekaniske strukturen og akustiske egenskapene til transduseren. Det er også nødvendig å optimalisere utformingen av sender- og mottakskretsene til transduseren for å forbedre den effektive sendekraften til ultralydgeneratoren og ultralydmottakeren. Signal til støyforhold. Utformingen av ultralydsendekretsen er sammensatt av en ultralydsendekrets og en ultralydsvinger . Ultralydsendekretser (også kalt drivende kraftkilder) kan klassifiseres i to typer: oscillasjons-forsterkningstype og invertertype i henhold til deres arbeidsprinsipper. For ultralydsvingere med middels og liten effekt og lav frekvens, bruk vanligvis en oscillerende-forsterket drivende strømforsyning, og bruk dens eksitasjonsoscillator for å justere driftsfrekvensen til svingeren over et bredt frekvensområde. De ulike komponentene til stasjonens strømforsyning er beskrevet nedenfor.

Arbeidsprinsippet til push-pull-omformeren er at et stort antall ultrasoniske avstandsmålingssensorer brukes til å drive strømforsyningen, og effektforsterkningstrinnet er sammensatt av en MOS-rør-push-pull-omformer. Push-pull-omformeren bruker en pulstransformator med senteruttak som utgangstrinn for å øke utgangsspenningsamplituden til drivkretsen, og dermed øke transduserens sendeeffekt. Karakteristikken til kretsen er at når det ikke er noe eksitasjonssignal (strobesignalet er lavt), er hvilestrømmen til de to MOS-strømrørene null; når det er signaleksitasjon, fungerer de to MOS-rørene vekselvis, og utgangs-halvbølgesignalene kombineres. Lag en komplett bølgeform. I kretsen er den integrerte brikken en tokanals TTL/MOS-grensesnittkrets (dobbel NAND-port) for nivåforskyvning for å kontrollere dreneringsstrømmen til MOS-transistoren; R:ultrasonisk lufthastighetssensor er en strømbegrensende motstand for å begrense MOS maksimal dreneringsstrøm for røret for å unngå overdreven transient strømstøt i MOS-røret; XRC er en gren sammensatt av en kondensator og en motstand for å forhindre passasje av en likespenning for å forhindre at MOS-transistoren alltid er på, og samtidig utgjør Rc en spenningsdelingskrets for å bestemme størrelsen på MOSFET-gate-drain-spenningen Vcs og driftssyklusen er koeffisienten Dmax for MOS-rørets kvadratbølgesignal. Den eksterne forspenningsstrømmotstanden er 100-200 kSz. Ultralydsensoren har en arbeidsavstand på 30 m og en resonansfrekvens på 30 kHz. Topp-til-topp-verdien til utgangsspenningen til drivkraftkilden er mindre enn 400 Vpp. Dette emnet krever at ultralydsensorens arbeidsavstand er større enn 30m, og kretsdesignet er designet i henhold til analogimetoden.

 For å gjøre ultralydsensorens arbeidsavstand større enn 30m, bør resonansfrekvensen være lavere enn 30kHz (sett til 24,5 kHz), I MOS-rør push-pull-omformeren, enten det er MOS-rør eller MOS-rør Q: ledning, indikerer den vanlige kildekretsmodellen at N er det ekvivalente transformatorforholdet til transformatoren og R er det ekvivalente transformatorforholdet. Siden transformatoren ikke kan oppfylle de tre betingelsene for den ideelle transformatoren, er det mer realistisk å studere energioverføringsproblemet til push-pull-omformeren med full-feil transformatormodellen. Når inngangsspenningen til MOS-transistoren Vcs = Vc - vs er større enn dens innkoblingsspenning, og kanalen til MOS-transistoren klemmes av, stiger Vns, avløpet til MOS-transistoren v, og den fullkoblede transformatormodellstrømmen har en tendens til å bli mettet. Når den går inn i området med konstant strøm, endres det nesten ikke med endringen av vDS, og utgangsimpedansen er en stor verdi. Utgangsbelastningen til kretsen bestemmes kun av coL, NZ . Derfor er lastimpedansen R til MOS-transistoren QI eller Q.

Forutsatt at den maksimale kildespenningen til MOS-transistoren er Vcs og den maksimale driftsstrøm-IDen er konstant, og vurderer omformerens utgangseffekt og rørforbruk,transduseravstandssensorkretsen velger det passende pulstransformatorforholdet N, passerer gjennom MOS-rørkurvevaristorområdet og Ved koblingspunktet til konstantstrømområdet kan den optimale lastkurven AB oppnås fordi når skjæringspunktet mellom lastlinjen og ID-VD'-kurven er plassert til høyre for grensepunktet B mellom den variable motstandsregionen og den konstante strømledningen, som f.eks. kilden til MOS-effekttransistoren (avhengig av helningen til den lineære OC, vil kDSC og rørspenningsfallet øke, og dermed øke strømforbruket til MOS-transistoren og redusere utgangseffekten til omformeren; Når lastlinjen er under AB-linjen, for eksempel AD-linjen, siden driftspunktet D ikke er i konstantstrømområdet, er utgangsimpedansen til MOS-transistoren, og utgangsimpedansen til MOS-transistoren. ikke utgjøre en strømkilde kontrollert av Vcs.