Projekt obwodu ultradźwiękowego przetwornika nadawczego

W przypadku przetworników ultradźwiękowych ultradźwiękowe obwody nadawcze i odbiorcze są urządzeniami przetwarzającymi energię elektryczną i energię akustyczną. Ogólnie rzecz biorąc, przetwornik ultradźwiękowy ma niską efektywność energetyczną elektromechaniczną, co poważnie wpływa na odległość roboczą przetwornika ultradźwiękowego. Aby rozwiązać ten problem, nie wystarczy uwzględnić jedynie poprawę konstrukcji mechanicznej i właściwości akustycznych przetwornika. Konieczna jest również optymalizacja konstrukcji obwodów nadawczego i odbiorczego przetwornika, aby poprawić efektywną moc nadawczą generatora ultradźwiękowego i odbiornika ultradźwiękowego. Stosunek sygnału do szumu. Konstrukcja ultradźwiękowego obwodu nadawczego składa się z ultradźwiękowego obwodu nadawczego i przetwornik ultradźwiękowy . Ultradźwiękowe obwody nadawcze (zwane także źródłami zasilania napędowego) można podzielić na dwa typy: typy wzmacniające oscylacje i typy falowników, zgodnie z ich zasadą działania. W przypadku przetworników ultradźwiękowych o średniej i małej mocy oraz niskiej częstotliwości, na ogół należy stosować zasilacz napędowy ze wzmocnieniem oscylacyjnym i używać jego oscylatora wzbudzenia do regulacji częstotliwości roboczej przetwornika w szerokim zakresie częstotliwości. Poniżej opisano różne elementy zasilacza napędu.

Zasada działania konwertera push-pull polega na tym, że duża liczba ultradźwiękowe czujniki pomiaru odległości , a stopień wzmocnienia mocy składa się z konwertera przeciwsobnego z lampą MOS. Do zasilania zasilacza wykorzystywane są Konwerter push-pull wykorzystuje transformator impulsowy z odczepem środkowym jako stopień wyjściowy w celu zwiększenia amplitudy napięcia wyjściowego obwodu sterującego, zwiększając w ten sposób moc nadawczą przetwornika. Charakterystyka obwodu jest taka, że ​​gdy nie ma sygnału wzbudzenia (sygnał stroboskopowy jest niski), prąd spoczynkowy dwóch lamp mocy MOS wynosi zero; w przypadku wzbudzenia sygnału obie lampy MOS pracują naprzemiennie, a wyjściowe sygnały półfalowe są łączone. Utwórz kompletny przebieg. W obwodzie zintegrowany układ jest dwukanałowym obwodem interfejsu TTL/MOS (podwójna bramka NAND) do przesuwania poziomu w celu kontrolowania prądu drenu tranzystora MOS; R:ultradźwiękowy czujnik prędkości powietrza jest rezystorem ograniczającym prąd, służącym do ograniczania maksymalnego prądu drenu MOS lampy, aby uniknąć nadmiernego przejściowego udaru prądu lampy MOS; XRC jest odgałęzieniem składającym się z kondensatora i rezystora, który zapobiega przepływowi napięcia stałego, aby zapobiec ciągłemu włączeniu tranzystora MOS, a jednocześnie Rc stanowi obwód podziału napięcia w celu określenia wielkości napięcia drenu bramki MOSFET Vcs, a współczynnik wypełnienia to współczynnik Dmax sygnału wyjściowego fali prostokątnej lampy MOS. Zewnętrzna rezystancja prądu polaryzacji wynosi 100-200 kSz. Czujnik ultradźwiękowy ma odległość roboczą 30 m i częstotliwość rezonansową 30 kHz. Wartość międzyszczytowa napięcia wyjściowego źródła zasilania napędowego jest mniejsza niż 400 Vpp. Temat ten wymaga, aby odległość robocza czujnika ultradźwiękowego była większa niż 30 m, a projekt obwodu został zaprojektowany zgodnie z metodą analogii.

 Aby odległość robocza czujnika ultradźwiękowego była większa niż 30 m, częstotliwość rezonansowa powinna być niższa niż 30 kHz (ustawiona na 24,5 kHz). W przetworniku przeciwsobnym z lampą MOS, niezależnie od tego, czy jest to lampa MOS, czy lampa MOS. Q: przewodzenie, model obwodu wspólnego źródła wskazuje, że N jest przekładnią transformatora, a R jest równoważnym obciążeniem transformatora. Ponieważ transformator nie może spełnić trzech warunków idealnego transformatora, bardziej realistyczne jest zbadanie problemu transferu energii w konwerterze przeciwsobnym za pomocą modelu transformatora z pełnym zwarciem. Kiedy napięcie wejściowe tranzystora MOS Vcs = Vc - vs jest większe niż napięcie włączenia, a kanał tranzystora MOS jest zaciśnięty, Vns wzrasta, dren tranzystora MOS v i prąd modelu transformatora w pełni sprzężonego mają tendencję do nasycenia. Wchodząc w obszar prądu stałego, prawie nie zmienia się on wraz ze zmianą VDS, a jego impedancja wyjściowa ma dużą wartość. Obciążenie wyjściowe obwodu jest określane tylko przez coL, NZ. Dlatego impedancja obciążenia R tranzystora MOS QI lub Q.

Zakładając, że maksymalne napięcie źródła tranzystora MOS wynosi Vcs, a maksymalny prąd roboczy ID jest stały, to biorąc pod uwagę moc wyjściową przetwornicy i zużycie lamp,obwód czujnika odległości przetwornika wybiera odpowiednią przekładnię impulsową N, przechodzi przez obszar warystora krzywej rury MOS i w punkcie połączenia obszaru prądu stałego można uzyskać optymalną krzywą obciążenia AB, ponieważ gdy przecięcie linii obciążenia i krzywej ID-VD' znajduje się na prawo od punktu granicznego B między obszarem zmiennej rezystancji a obszarem prądu stałego, takim jak linia AC, impedancja rDs między drenem a źródłem tranzystora mocy MOS (w zależności od nachylenia liniowego OC, kDSC i spadek napięcia na lampie wzrosną, zwiększając w ten sposób pobór mocy tranzystora MOS i zmniejszając moc wyjściową konwertera; Gdy linia obciążenia znajduje się poniżej linii AB, np.