Diseño de circuito de transductor de transmisión ultrasónico.

Con respecto a los transductores ultrasónicos, los circuitos de transmisión y recepción de ultrasonidos son dispositivos para convertir la energía eléctrica y la energía acústica. En general, el transductor ultrasónico tiene una baja eficiencia energética electromecánica, lo que afecta seriamente la distancia de trabajo del transductor ultrasónico. Para resolver este problema, no es suficiente considerar solo mejorar la estructura mecánica y las características acústicas del transductor. También es necesario optimizar el diseño de los circuitos de transmisión y recepción del transductor para mejorar la potencia de transmisión efectiva del generador ultrasónico y el receptor ultrasónico. Relación de la señal al ruido. El diseño del circuito de transmisión ultrasónico se compone de un circuito de transmisión por ultrasonidos y unTransductor ultrasónico. Los circuitos de transmisión ultrasónica (también llamados fuentes de energía de conducción) se pueden clasificar en dos tipos: tipo de amplificación de oscilación y tipo inversor de acuerdo con sus principios de trabajo. Para los transductores ultrasónicos con energía media y pequeña y baja frecuencia, generalmente usan una fuente de alimentación de conducción amplificada oscilante, y use su oscilador de excitación para ajustar la frecuencia de operación del transductor sobre un amplio rango de frecuencia. Los diversos componentes de la fuente de alimentación de accionamiento se describen a continuación.

El principio de funcionamiento del convertidor Push-Pull es que un gran número deSensores de medición de distancia ultrasónicase utilizan para impulsar la fuente de alimentación, y la etapa de amplificación de potencia está compuesta por un convertidor de pulsador Push-Pull. El convertidor PUSH-PULT utiliza un transformador de pulso con un grifo central como la etapa de salida para aumentar la amplitud de voltaje de salida del circuito de la unidad, lo que aumenta la potencia de transmisión del transductor. La característica del circuito es que cuando no hay señal de excitación (la señal estroboscópica es de bajo nivel), la corriente quiescente de los dos tubos de alimentación MOS es cero; Cuando hay excitación de la señal, los dos tubos MOS funcionan alternativamente, y se combinan las señales de media onda de salida. Formar una forma de onda completa. En el circuito, el chip integrado es un circuito de interfaz TTL / MOS de doble canal (puerta doble NAND) para el cambio de nivel para controlar la corriente de drenaje del transistor MOS; R:Sensor de velocidad de aire ultrasónicoes una resistencia de limitación actual para limitar la corriente de drenaje máxima de MOS del tubo para evitar un aumento excesivo de corriente transitorio del tubo MOS; XRC es una rama compuesta por un condensador y una resistencia para prohibir el paso de un voltaje de CC para evitar que el transistor MOS esté siempre encendido y, al mismo tiempo, RC constituye un circuito de división de voltaje para determinar la magnitud de la puerta de la puerta MOSFET. El voltaje VCS y el ciclo de trabajo son el coeficiente Dmax de la señal de salida de onda cuadrada del tubo MOS. La resistencia de la corriente de sesgo externo es de 100-200 kSZ. El sensor ultrasónico tiene una distancia de trabajo de 30 m y una frecuencia resonante de 30 kHz. El valor de pico a pico del voltaje de salida de la fuente de alimentación de conducción es inferior a 400 VPP. Este tema requiere que la distancia de trabajo del sensor ultrasónica sea mayor que 30 m, y el diseño del circuito está diseñado de acuerdo con el método de analogía.

Para hacer que la distancia de trabajo del sensor ultrasónico sea superior a 30 m, la frecuencia resonante debe ser inferior a 30kHz (establecida a 24.5 kHz), en el convertidor de pulsador Push-Thole del tubo MOS, ya sea en MOS TUBE o MOS TUBE Q: Conducción, la El modelo de circuito de fuente común indica que N es la relación de transformador y R es la carga equivalente del transformador. Dado que el transformador no puede cumplir con las tres condiciones del transformador ideal, es más realista estudiar el problema de transferencia de energía del convertidor de pulsador push con el modelo de transformador de falla completa. Cuando el voltaje de entrada del transistor MOS VCS = VC - VS es mayor que su voltaje de encendido, y el canal del transistor MOS se apaga, se eleva el VNS, el drenaje del transistor MOS V y el transformador acoplado completo La corriente modelo tiende a estar saturada. Al ingresar a la región actual constante, apenas cambia con el cambio de VDS, y su impedancia de salida es un valor de gran valor. La carga de salida del circuito solo está determinada por COL, N Z. Por lo tanto, la impedancia de carga R del Transistor MOS QI o Q.

Suponiendo que la tensión de origen máxima del transistor MOS es VCS y la ID máxima de la corriente de operación es constante, y luego considerando la potencia de salida del convertidor y el consumo de tubos,Circuito del sensor de distancia del transductorestá seleccionando la relación de transformador de pulsos apropiado N, pase a través de la región varistora de la curva del tubo MOS y en el punto de unión de la región de corriente constante, la curva de carga óptima AB puede obtenerse porque cuando la intersección de la línea de carga y la ID-VD ' La curva se encuentra a la derecha del punto de límite B entre la región de resistencia variable y la región de corriente constante, como la línea de CA, la impedancia RDS entre el drenaje y la fuente del transistor de potencia MOS (dependiendo de la pendiente del lineal OC, KDSC y la caída de voltaje del tubo aumentarán, lo que aumentará el consumo de energía del transistor MOS y reducir la potencia de salida del convertidor; cuando la línea de carga está debajo de la línea AB, como la línea de AD, desde el punto de operación D No está en la región actual constante, la impedancia de salida RN del transistor MOS es variable, y el transistor MOS no constituye una fuente actual controlada por VCS.