Design de circuito de transdutor de transmissão ultra-sônica

No que diz respeito aos transdutores ultra-sônicos, a transmissão ultra-sônica e os circuitos de recebimento são dispositivos para converter energia elétrica e energia acústica. Geralmente, o transdutor ultrassônico tem baixa eficiência energética eletromecânica, que afeta seriamente a distância de trabalho do transdutor ultrassônico. Para resolver este problema, não é suficiente considerar apenas melhorar a estrutura mecânica e as características acústicas do transdutor. Também é necessário otimizar o desenho dos circuitos de transmissão e recebimento do transdutor para melhorar a potência efetiva de transmissão do gerador ultrassônico e o receptor ultrassônico. A relação sinal-ruído. O design do circuito de transmissão ultra-sônica é composto por um circuito de transmissão ultrassônica etransdutor ultra-sônico.. Circuitos de transmissão ultra-sônica (também chamadas de fontes de energia de condução) podem ser classificadas em dois tipos: tipo de amplificação de oscilação e tipo de inversor de acordo com seus princípios de trabalho. Para transdutores ultra-sônicos com potência média e pequena e baixa frequência, geralmente usam uma fonte de alimentação de condução amplificada de oscilação e use seu oscilador de excitação para ajustar a frequência operacional do transdutor em uma ampla faixa de freqüência. Os vários componentes da fonte de alimentação da unidade são descritos abaixo.

O princípio de funcionamento do conversor de push-pull é que um grande número desensores de medição de distância ultra-sônicasão usados ​​para conduzir a fonte de alimentação e o estágio de amplificação de energia é composto por um conversor de push do tubo MOS. O conversor push-pull usa um transformador de pulso com uma torneira central como estágio de saída para aumentar a amplitude da tensão de saída do circuito de unidade, aumentando assim a potência de transmissão do transdutor. A característica do circuito é que quando não há sinal de excitação (o sinal estroboscópico é baixo nível), a corrente quiescente dos dois tubos de energia MOS é zero; Quando há excitação de sinal, os dois tubos de Mos trabalham alternadamente, e os sinais de meia-ondas de saída são combinados. Formar uma forma de onda completa. No circuito, o chip integrado é um circuito de interface TTL / MOS de canal duplo (porta dupla NAND) para deslocamento de nível para controlar a corrente de drenagem do transistor MOS; R:sensor de velocidade ultra-sônicaé um resistor de limitação atual para limitar o MOS máximo corrente de drenagem do tubo para evitar uma onda de corrente transitória excessiva do tubo MOS; O XRC é um ramo composto de um capacitor e um resistor para proibir a passagem de uma tensão CC para impedir que o transistor MOS seja sempre ligado, e ao mesmo tempo RC constitui um circuito de divisão de tensão para determinar a magnitude do dreno de gate MOSFET VCS de tensão e o ciclo de trabalho é coeficiente Dmax do sinal de saída de ondas quadradas de tubo MOS. A resistência da corrente de viés externa é 100-200 KSZ. O sensor ultra-sônico tem uma distância de trabalho de 30 m e uma frequência ressonante de 30 kHz. O valor de pico para pico da tensão de saída da fonte de energia de condução é inferior a 400 VPP. Este tópico requer que a distância de trabalho do sensor ultra-sônico seja maior que 30m, e o design do circuito é projetado de acordo com o método de analogia.

A fim de tornar a distância de trabalho do sensor ultra-sônico superior a 30m, a frequência ressonante deve ser menor que 30kHz (definida como 24,5 kHz), no conversor de push-pull do MOS TUBE, se é Mos Tube ou Mos Tube Q: Condução, O modelo de circuito de código comum indica que n é a relação transformador e R é a carga equivalente do transformador. Como o transformador não pode atender às três condições do transformador ideal, é mais realista estudar o problema de transferência de energia do conversor de push-pull com o modelo de transformador de falha completa. Quando a tensão de entrada do MOS Transistor VCS = VC - vs é maior que sua tensão de ativação, e o canal do transistor de MOS é beliscado, vns aumenta, o dreno do transistor de MOS V, e o transformador acoplado completo A corrente do modelo tende a ser saturada. Inserindo a região atual constante, dificilmente muda com a mudança do VDS, e sua impedância de saída é um valor grande. A carga de saída do circuito é determinada apenas por Col, N Z. Portanto, a impedância de carga r do Qi do MOS Transistor ou Q.

Assumindo que a tensão máxima da fonte do transistor MOS é VCS e o ID de corrente de operação máxima é constante, então considerando o consumo de potência e tubo do conversor,Circuito do sensor de distância do transdutorestá selecionando a relação de transformador de pulso apropriada n, passa pela região do varistor de curva de tubo MOS e no ponto de junção da região atual constante, a curva de carga ideal pode ser obtida porque quando a interseção da linha de carga e o ID-VD ' A curva está localizada à direita do ponto de fronteira b entre a região de resistência variável e a região atual constante, como a linha CA, a impedância RDS entre o dreno e a fonte do transistor de potência MOS (dependendo da inclinação do Linear OC, Kdsc e a queda de tensão do tubo aumentarão, aumentando assim o consumo de energia do transistor MOS e reduzindo a potência de saída do conversor; quando a linha de carga estiver abaixo da linha AB, como a linha de anúncio, desde o ponto de operação d Não está na região atual constante, a impedância de saída RN do transistor MOS é variável, e o transistor de MOS não constitui uma fonte atual controlada pelo VCS.