[发明专利]一种超声波传感器激励信号产生电路

说明书

技术领域

本发明属于超声波技术领域，更为具体地讲，涉及一种超声波传感器激励信号产生电路。

背景技术

超声波技术广泛应用在工业测量、无损检测、医学成像等领域，研究开发超声波技术拥有巨大的市场价值。一般从电路功能组成上来说，超声波技术包括两个部分：超声波激励电路即超声波传感器激励信号产生电路和超声波接收电路。

通常设计中，超声波传感器激励信号产生电路使用DDS直接频率合成技术或简单的多谐振荡器电路作为超声波传感器激励信号产生电路。DDS直接频率合成技术往往采用处理器或专用集成芯片完成，适用于对价格不敏感且性能要求较高的场所。多谐振荡器电路实现简单且成本较低，但是在稳定性方面存在严重不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种声波传感器激励信号产生电路，以兼具低成本和性能稳定的优点。

为实现上述发明目的，本发明声波传感器激励信号产生电路，包括：

三角波产生电路，用于产生一定频率的三角波信号V₀，并输出给低通滤波器；

低通滤波器，用于滤除三角波信号V₀中二次以上谐波，输出标准的正弦信号给功率放大器；

功率放大电路，用于提升正弦信号的电流和电压，并输出驱动后面的超声波传感器；

其特征在于，所述的三角波产生电路包括：

一有源晶振构成的基准信号源，用于输出一个基准信号给分频电路；

一个分频电路，由二进制计数器、非门以及D触发器组成；二进制计数器对基准信号进行计数，输出二进制计数码(Q_NQ_N-1…Q₀)₂以及进位输出信号TC，；非门对进位输出信号TC进行反向后作为D触发器构成的二分频电路的时钟输入；二分频电路由一个D触发器的输出端与D端连接构成，进位输出信号TC连接到D触发器的时钟端，D触发器的Q输出端作为二分频电路的输出，并将该输出作为控制信号Q_N+1；

N+1个异或门，二进制计数码(Q_NQ_N-1…Q₀)₂的每一位都通过一个异或门与控制信号Q_N+1进行异或，得到一个递增和递减交替连续变化的二进制码(Y_NY_N-1…Y₀)₂；

一个权值电阻网络，用于将二进制码(Y_NY_N-1…Y₀)₂转换为三角波信号V₀，并输出给低通滤波器。

本发明的目的是这样实现的。

本发明超声波传感器激励信号产生电路，通过对三角波产生电路设计，即通过二进制计数器对基准信号源的计数，得到二进制计数码，利用二进制计数器的进位输出信号的取反，然后经过D触发器构成的二分频电路，得到控制信号，控制信号与每一位二进制计数码进行异或，这样可以得到一个递增和递减交替连续变化的二进制码，并送入权值电阻网络，转换为三角波信号，并输出给低通滤波器滤除三角波信号二次以上谐波，输出标准的正弦信号给功率放大器，由功率放大器提升正弦信号的电流和电压后，输出驱动给超声波传感器。本发明是一种间接的正弦信号产生方式，其中三角波产生电路是本发明的创新之处，由晶振、分频电路、异或门和权值电阻网络组成，通过数字信号到模拟信号转换，得到所需的稳定的三角波信号，具有成本低和性能稳定的优点。

附图说明

图1是本发明声波传感器激励信号产生电路一种具体实施方式原理框图；

图2是图1所示三角波产生电路的电路原理图；

图3是图2所示三角波产生电路二进制计数码、进位输出信号以及控制信号的波形图；

图4是三角波信号与二进制码(Y₇Y₆Y₅Y₄Y₃Y₂Y₁Y₀)₂的波形关系图；

图5是三角波产生电路Multisim仿真三角波信号波形图；

图6是图1所示功率放大电路一种具体实施方式电路图；

图7是三角波信号一具体实例波形图；