基于DDS技術(shù)的超聲波功率源的設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)中,考慮到系統(tǒng)在高頻時要求DA的轉(zhuǎn)換速度較快,所以選用了DA公司的AD9750,它是10位的DA芯片,具有125MSPS的轉(zhuǎn)換速度,其典型接法如圖6:
2.4濾波放大及阻抗匹配的實(shí)現(xiàn)
考慮到系統(tǒng)中的超聲波的頻率范圍大概處于1k至100k之間,所以前向?yàn)V波采用的是Sallen-Key Low-Pass Filter濾波器,其電路結(jié)構(gòu)如圖7所示。
為了使系統(tǒng)能高效穩(wěn)定的工作,我們選用了集成功率放大模塊D-500W。
在超聲波功率源的設(shè)計(jì)中,發(fā)生器與換能器的匹配設(shè)計(jì)非常重要,在很大程度上決定了超聲設(shè)備能否正常、高效地工作。超聲波發(fā)生器與換能器的匹配包括兩個方面:阻抗匹配和調(diào)諧匹配。阻抗匹配使換能器的阻抗變換為最佳負(fù)載,即起阻抗變換作用。調(diào)諧匹配使換能器兩端的電壓和電流同相,從而使效率最高,同時串聯(lián)諧振可以提高換能器兩端電壓,有利于對壓電換能器激勵。
本系統(tǒng)中的阻抗匹配采用的是一個高頻變壓器,功放的輸出經(jīng)過高頻變壓器的耦合以后加在超聲波換能器上,如圖8所示,取得了較好的匹配效果。
三 試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)中采用的超聲波換能器的參數(shù)如下:諧振頻率f(KH) 49.05等效阻抗R(Ω)73.9靜電容C0(nf)4.94,F(xiàn)PGA產(chǎn)生的正弦波的頻率設(shè)定位49.5KHz,測得的功放的輸出電壓和換能器兩端的輸入電壓的波形如下圖所示。
可見,系統(tǒng)在高頻下的波形較為穩(wěn)定,且可在較高的功率下連續(xù)工作,獲得了較為完好的波形。
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