超聲波發(fā)射電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超聲波發(fā)射電路,涉及超聲波發(fā)射的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波發(fā)射電路是超聲波應(yīng)用系統(tǒng)中必不可少的組成部分。
[0003]在傳統(tǒng)的超聲波發(fā)射電路中，超聲波發(fā)射頭與一個(gè)匹配的電感并聯(lián)或把超聲波發(fā)射頭連接到高頻變壓器，以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，獲得盡可能好的發(fā)射效果，但不同的超聲波探頭需要匹配不同的電感量，通用性差，電感或變壓器存在體積大、成本高、功耗較大的缺點(diǎn)，所以限制了發(fā)射電路的性價(jià)比的提高。
[0004]還有的超聲波發(fā)射電路中，超聲波發(fā)射頭的兩端分別連接兩個(gè)反相輸出的反相器輸出端，實(shí)際上是超聲波探頭連接在由四個(gè)開關(guān)管組成的兩個(gè)推挽輸出電路之間，此方案看似合理，但由于電源的內(nèi)阻和瞬時(shí)供電能力的制約，使得超聲波探頭獲得的峰值電壓并沒(méi)有達(dá)到電源電壓，其脈沖前沿不陡，影響了超聲波探頭的發(fā)射能力，反相器負(fù)載能力有限，其主要應(yīng)用在微弱能量發(fā)射的超聲波發(fā)射電路中，相對(duì)于超聲波探頭的發(fā)射能量，反相器的功耗很大，在PCB板上，反相器及其外圍元器件占據(jù)了比較大的空間，不利于縮小電路板體積。
[0005]還有其它種類的超聲波發(fā)射電路，它們要么電源電壓的利用率低，要么發(fā)射超聲波的效果差，而沒(méi)有得到認(rèn)可或普遍應(yīng)用。
[0006]超聲波發(fā)射電路包括驅(qū)動(dòng)超聲波探頭的驅(qū)動(dòng)電路，現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)電路只能驅(qū)動(dòng)一個(gè)超聲波探頭，對(duì)于像倒車?yán)走_(dá)這樣的超聲波應(yīng)用系統(tǒng)中需要多個(gè)超聲波探頭，相應(yīng)的則需要多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，所以電路的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種效率高、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)、可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)超聲波探頭的超聲波發(fā)射電路。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種超聲波發(fā)射電路，適用于收發(fā)分體的超聲波探頭和收發(fā)同體的超聲波探頭應(yīng)用系統(tǒng)，包括電容Cl、電容C2、開關(guān)管(Kl?K2n)、超聲波探頭(JZl?JZn)、n選一電子開關(guān)I和η選一電子開關(guān)2，其中η為大于且等于I的正整數(shù)，η選一電子開關(guān)I包括η個(gè)電子開關(guān)(SK11、SK12、SK13、…、SKln)，某一時(shí)刻只有其中一個(gè)電子開關(guān)導(dǎo)通，其中電子開關(guān)(SK11、SK12、SK13、…、SKln)的一端連接在一起組成η選一電子開關(guān)I的一個(gè)輸入端，電子開關(guān)(31(11、31(12、31(13、…、SKln)的另一端作為η選一電子開關(guān)I的η個(gè)輸出端，η選一電子開關(guān)2包括η個(gè)電子開關(guān)(SK21、SK22、SK23、…、SK2n)，某一時(shí)刻只有其中一個(gè)電子開關(guān)導(dǎo)通，其中電子開關(guān)(SK21、SK22、SK23、…、SK2n)的一端連接在一起組成η選一電子開關(guān)2的一個(gè)輸出端，電子開關(guān)(SK11、SK12、SK13、…、SKln)的另一端作為η選一電子開關(guān)2的η個(gè)輸入端。
[0009]電容Cl和開關(guān)管(Κ1、Κ3、Κ5、…、Κ2η_1)的一端連接電源Vcc，電容C2和開關(guān)管(K2、K4、K6、…、Κ2η)的一端接地(參考電位)，電容Cl的另一端與電容C2的另一端連接，其連接點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)Α，并形成一個(gè)電容橋，開關(guān)管(Κ1、Κ3、Κ5、…、Κ2η-1)的另一端分別與開關(guān)管(Κ2、Κ4、Κ6、…、Κ2η)的另一端連接，其連接點(diǎn)分別為節(jié)點(diǎn)(B1、Β2、Β3、…、Βη)，并形成η個(gè)開關(guān)橋，即每個(gè)開關(guān)橋包括2個(gè)開關(guān)管，超聲波探頭(JZl?JZn)的一端連接節(jié)點(diǎn)Α，超聲波探頭(JZ1、JZ2、JZ3、…、JZn)的另一端通過(guò)η選一電子開關(guān)I連接到節(jié)點(diǎn)BI或分別直接連接到節(jié)點(diǎn)(Β1、Β2、Β3、...、Βη)。
[0010]其中電容(C1、C2)的電容量遠(yuǎn)大于超聲波探頭(JZl?JZn)的電容量，使節(jié)點(diǎn)A處的電位基本不變。
[0011]電容Cl的電容量等于電容Cl的電容量，即C1=C2，以使超聲波探頭(JZl?JZn)獲得正負(fù)對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)脈沖電壓，節(jié)點(diǎn)A處的電位為0.5Vcc。
[0012]對(duì)于超聲波探頭(JZ1、JZ2、JZ3、…、JZn)的一端直接連接到節(jié)點(diǎn)(B1、B2、B3、…、Bn)的超聲波發(fā)射電路,在向外發(fā)射超聲波時(shí),某一時(shí)刻只有一個(gè)開關(guān)橋工作,且該開關(guān)橋中的兩個(gè)開關(guān)管組成推挽輸出功能的電路結(jié)構(gòu)，其它開關(guān)橋中的開關(guān)管全部斷開，形成高阻輸出功能的電路結(jié)構(gòu)，以使處于工作狀態(tài)的超聲波探頭與其它超聲波探頭隔離開。
[0013]對(duì)于超聲波探頭(JZl?JZn)的一端通過(guò)η選一電子開關(guān)I連接到節(jié)點(diǎn)BI的超聲波發(fā)射電路僅包括一個(gè)開關(guān)橋，此開關(guān)橋包括開關(guān)管Kl和開關(guān)管Κ2，節(jié)點(diǎn)BI連接η選一電子開關(guān)I的一個(gè)輸入端，超聲波探頭(JZl?JZn)的一端連接節(jié)點(diǎn)A, η選一電子開關(guān)I的η個(gè)輸出端分別連接超聲波探頭(JZ1、JZ2、JZ3、…、JZn)的另一端，以選擇相應(yīng)的超聲波探頭處于工作狀態(tài)，發(fā)射超聲波時(shí)開關(guān)管Kl和開關(guān)管Κ2組成推挽輸出功能的電路結(jié)構(gòu)，以提供驅(qū)動(dòng)脈沖。
[0014]當(dāng)超聲波探頭(JZl?JZn)是收發(fā)一體式探頭時(shí)，超聲波探頭(JZl?JZn)的一端連接節(jié)點(diǎn)八，11選一電子開關(guān)2的11個(gè)輸入端分別連接超聲波探頭(121、122、123、…、JZn)的另一端，η選一電子開關(guān)2的I個(gè)輸出端連接到超聲波接收電路，以使超聲波接收電路能夠接收相應(yīng)的超聲波探頭的返回信號(hào)。
[0015]當(dāng)η=1時(shí)，所述超聲波發(fā)射電路包括開關(guān)管(Kl、K2)、電容(Cl、C2)和超聲波探頭JZl,開關(guān)管Kl和開關(guān)管K2組成一個(gè)開關(guān)橋，兩開關(guān)管之間的連接點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)BI，電容Cl和電容C2組成一個(gè)電容橋，兩電容之間的連接點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)A，超聲波探頭JZl的兩端分別連接節(jié)點(diǎn)BI和節(jié)點(diǎn)A，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，發(fā)射超聲波時(shí)開關(guān)管Kl和開關(guān)管K2組成推挽輸出功能的電路結(jié)構(gòu)，以為超聲波探頭提供驅(qū)動(dòng)脈沖；若超聲波探頭JZl是收發(fā)一體式探頭時(shí)，超聲波接收電路的輸入端連接到節(jié)點(diǎn)BI，當(dāng)接收超聲波時(shí)，開關(guān)管Kl和開關(guān)管K2全部斷開，形成高阻輸出功能的電路結(jié)構(gòu)，有利于回波的接收。
[0016]使用單片機(jī)可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化發(fā)射電路，超聲波探頭(JZ1、JZ2、JZ3、…、JZn)的一端連接節(jié)點(diǎn)A，另一端分別連接單片機(jī)的I/O 口引腳(1/01、1/02、1/03、…、I/Οη)，當(dāng)向外發(fā)射超聲波時(shí)，所述單片機(jī)相應(yīng)的I/O 口引腳(1/01、1/02、1/03、…、I/On)中的一個(gè)工作于強(qiáng)推挽輸出模式，通過(guò)該端口輸出驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的超聲波探頭向外發(fā)射超聲波，而該單片機(jī)的I/o 口引腳(1/01、1/02、1/03、…、I/On)中其它的I/O 口引腳工作于高阻輸出模式；當(dāng)超聲波探頭(JZl?JZn)是收發(fā)同體式探頭時(shí)，超聲波探頭(JZl?JZn)的一端連接節(jié)點(diǎn)八，11選一電子開關(guān)2的11個(gè)輸入端分別連接超聲波探頭(121、122、123、…、JZn)的另一端，η選一電子開關(guān)2的I個(gè)輸出端連接到超聲波接收電路，當(dāng)接收超聲波時(shí)，η選一電子開關(guān)2中相應(yīng)的電子開關(guān)導(dǎo)通，為信號(hào)提供通路。
[0017]本發(fā)明所述的超聲波發(fā)射電路所具有的有益效果為:通用性強(qiáng)，無(wú)需調(diào)試；可驅(qū)動(dòng)多個(gè)超聲波探頭；本發(fā)明使用元件少，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；采用電子開關(guān)技術(shù)，電容的損耗也少，效率高；開關(guān)管和電容可以通過(guò)較大的電流，電路的負(fù)載能力強(qiáng)，適用的范圍廣；電容能夠提供超聲波探頭所需的脈沖電流，超聲波探頭的發(fā)射能力強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1所示為僅有一個(gè)超聲波探頭且該探頭為收發(fā)分體的超聲波發(fā)射電路；
圖2所不為圖1的等效電路；
圖3所示為圖1和圖2中超聲波探頭JZl工作時(shí)的端電壓波形圖；
圖4所示為僅有一個(gè)超聲波探頭且該探頭為收發(fā)同體式的超聲波發(fā)射電路；
圖5所示為具有η個(gè)開關(guān)橋和η個(gè)超聲波探頭且超聲波探頭為收發(fā)分體式的超聲波發(fā)射電路實(shí)