一種管線探測(cè)儀的低頻發(fā)射電路的制作方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及低頻電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種管線探測(cè)儀的低頻發(fā)射電路?！尽颈尘凹夹g(shù)】】
[0002]發(fā)射系統(tǒng)中都會(huì)用到H橋驅(qū)動(dòng)電路，現(xiàn)有的H橋驅(qū)動(dòng)電路多采用驅(qū)動(dòng)芯片或光電二極管驅(qū)動(dòng)MOS管的形式，但這種形式的驅(qū)動(dòng)方式對(duì)時(shí)序要求很高，在設(shè)計(jì)電路時(shí)必須嚴(yán)格控制時(shí)序，否則會(huì)造成H橋上MOS管不能完全導(dǎo)通，增加功耗，MOS管發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀MOS管。另外時(shí)序錯(cuò)亂還有可能使H橋的MOS管誤導(dǎo)通而造成短路。但是實(shí)際的模擬電路器件的內(nèi)部會(huì)有寄生電容、電感，因此設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)很難具體估計(jì)各部分的時(shí)序，從而增加了設(shè)計(jì)難度。另外低頻信號(hào)具有極佳的穿透能力，可以穿透諸如水、水泥、塑料等一些非磁性材料，但其傳輸距離極短，要想提高低頻信號(hào)的傳輸距離，就必須提高發(fā)射系統(tǒng)中功率放大電路的效率。
【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0003]基于此，本實(shí)用新型提供管線探測(cè)儀的低頻發(fā)射電路，通過變壓器耦合來驅(qū)動(dòng)H橋電路，靠變壓器自我耦合控制低頻發(fā)射系統(tǒng)的時(shí)序，降低了設(shè)計(jì)難度，另外通過多級(jí)功率放大提高了低頻信號(hào)的傳輸距離。
[0004]本實(shí)用新型實(shí)施例的內(nèi)容如下:
[0005]一種管線探測(cè)儀的低頻發(fā)射電路，包括依次連接的信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路、功率放大電路、阻抗匹配電路以及發(fā)射射頻信號(hào)的發(fā)射天線；
[0006]所述信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路接收輸入信號(hào)并增大所述輸入信號(hào)的功率；
[0007]所述保護(hù)電路隔離所述信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路的輸出信號(hào)中的直流分量；
[0008]所述功率放大電路包括第一變壓器、H橋電路，所述保護(hù)電路、所述第一變壓器、所述H橋電路依次連接。
[0009]較佳的，所述第一變壓器為17CH08C。
[0010]較佳的，所述阻抗匹配電路包括第二電壓器。
[0011]在一種【具體實(shí)施方式】中，所述信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路包括與非門電路U1、非門電路U2、電容 C1、C2、C3、C4，電感 LI，二極管 D1、D2 ；
[0012]非門電路U2的輸入端與與非門電路Ul的輸出端連接，非門電路U2的輸出端分別與電容Cl的一端、電容C2的一端、二極管Dl的正極、二極管D2的負(fù)極連接，電容Cl的另一端、電容C2的另一端、二極管D2的正極均接地；電感LI的一端外接電源，另一端分別于電容C3的一端、電容C4的一端、二極管Dl的負(fù)極連接；電容C3的另一端、電容C4的另一端均接地。
[0013]進(jìn)一步的，所述保護(hù)電路包括電阻R1、R2，NPN型三極管Q1，PNP型三極管Q2，電容C5、C6、C7，電感 L2 ；
[0014]電阻Rl的一端與非門電路U2的輸出端連接，電阻Rl的另一端分別與NPN型三極管Ql的基極、PNP型三極管Q2的基極連接；NPN型三極管Ql的集電極、電容C5的一端、電容C6的一端均與二極管Dl的負(fù)極連接，電容C5的另一端、電容C6的另一端均接地；PNP型三極管Q2的發(fā)射極接地；NPN型三極管Ql的發(fā)射極與PNP型三極管Q2的集電極與電容C7的一端連接，電容C7的另一端分別與電阻R2、電感L2的一端連接，電阻R2、電感L2的另一端相互連接。
[0015]進(jìn)一步的，所述H橋電路包括場(chǎng)效應(yīng)管Q3、Q4、Q5、Q6 ；
[0016]場(chǎng)效應(yīng)管Q3、Q4的漏極均與電感LI 一端連接；場(chǎng)效應(yīng)管Q3的柵極通過電阻R3與17CH08C的引腳9連接，場(chǎng)效應(yīng)管Q3的源極分別與場(chǎng)效應(yīng)管Q5的漏極、17CH08C的引腳10連接；場(chǎng)效應(yīng)管Q4的源極與場(chǎng)效應(yīng)管Q6的漏極連接，場(chǎng)效應(yīng)管Q4的柵極通過電阻R5與17CH08C的引腳6連接；場(chǎng)效應(yīng)管Q5的柵極通過電阻R4與17CH08C的引腳8連接；場(chǎng)效應(yīng)管Q5、Q6的源極以及17CH08C的引腳2、引腳4、引腳7均接地；場(chǎng)效應(yīng)管Q6的柵極通過電阻R6與17CH08C的引腳3連接。
[0017]本實(shí)用新型通過變壓器耦合來驅(qū)動(dòng)H橋電路，靠變壓器的自我耦合控制時(shí)序，降低了驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)難度，另外通過信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路I使輸入信號(hào)獲得更大能量；為了避免后級(jí)負(fù)載端發(fā)生變化影響電路，在信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路I與功率放大電路3之間加入保護(hù)電路2，增強(qiáng)了電路的穩(wěn)性；還在功率放大電路3與發(fā)射天線5間加入阻抗匹配電路4，有效降低信號(hào)能量損失?；谝陨嫌幸嫘Ч緦?shí)用新型的低頻發(fā)射系統(tǒng)可應(yīng)用在如管線探測(cè)儀等多種探測(cè)儀器。
【【附圖說明】】
[0018]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一中管線探測(cè)儀的低頻發(fā)射電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例二中管線探測(cè)儀的低頻發(fā)射電路的電路原理圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的內(nèi)容作進(jìn)一步描述。
[0021]實(shí)施例一
[0022]如圖1所示，本實(shí)施例一提供一種管線探測(cè)儀的低頻發(fā)射電路，包括依次連接的信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路1、保護(hù)電路2、功率放大電路3、阻抗匹配電路4以及發(fā)射射頻信號(hào)的發(fā)射天線5。
[0023]其中，信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路I用于將輸入信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增大輸入信號(hào)的功率。低頻發(fā)射系統(tǒng)的輸入信號(hào)由FPGA(Field — Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列)或單片機(jī)提供，由于從FPGA (或單片機(jī))輸出的載波與調(diào)制波信號(hào)電壓較低(通常為3.3V)，電流也很小，無法帶動(dòng)后面的負(fù)載，且載波與調(diào)制波是分離的，所以通過信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路I將FPGA(或單片機(jī))的輸出信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)增大信號(hào)功率，使其可以帶動(dòng)后面的負(fù)載。
[0024]保護(hù)電路2用于隔離信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路I的輸出信號(hào)中的直流分量，防止直流分量進(jìn)入功率放大電路3，保護(hù)電路還可以防止較大脈沖信號(hào)對(duì)低頻發(fā)射系統(tǒng)產(chǎn)生影響。
[0025]功率放大電路3通過場(chǎng)效應(yīng)管(MOS管)的導(dǎo)通或截止來實(shí)現(xiàn)正負(fù)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)，保證產(chǎn)生足夠的能量來驅(qū)動(dòng)后面的電路。在本實(shí)施例一中，功率放大電路3包括第一變壓器31、H橋電路32，保護(hù)電路2、第一變壓器31、H橋電路32依次連接；功率放大電路3通過第一變壓器31驅(qū)動(dòng)H橋電路32。通過第一變壓器31的自我耦合控制時(shí)序，從而降低了低頻發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度。通過第一變壓器31耦合驅(qū)動(dòng)H橋電路32具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0026](I)開通和關(guān)斷延時(shí)時(shí)間非常短，可以在很高的壓差下工作；
[0027](2)同一變壓器從初級(jí)線圈輸入的信號(hào)感應(yīng)到不同的次級(jí)線圈所用時(shí)間是相同的，導(dǎo)通正信號(hào)與導(dǎo)通負(fù)信號(hào)在時(shí)序上不會(huì)錯(cuò)亂，不會(huì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)者沒有精確計(jì)算電路各個(gè)部分的延時(shí)，而導(dǎo)致在導(dǎo)通正信號(hào)時(shí)負(fù)信號(hào)還未關(guān)斷，造成短路損壞器件；
[0028](3)通過變壓器驅(qū)動(dòng)H橋電路的方式可以實(shí)現(xiàn)隔離，由于通過變壓器初級(jí)線圈與次級(jí)線圈來耦合信號(hào)，前級(jí)電路與后級(jí)電路無直接相連，從而成功實(shí)現(xiàn)隔離，避免前后電路之間產(chǎn)生干擾。
[0029]在理想情況下，變壓器不儲(chǔ)存能量，但實(shí)際上變壓器還是在線圈和磁芯的的磁場(chǎng)區(qū)域儲(chǔ)存了少量能量，這種能量表現(xiàn)為漏感與磁化電感，MOS管驅(qū)動(dòng)變壓器的平均功率很小，但在開通和關(guān)閉時(shí)傳遞較高的能量，因此為了減少延時(shí)而保持較低漏感是必然的。所以本實(shí)施例一中的第一變壓器31應(yīng)選用漏感較低的變壓器。另外，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，變壓器繞組的平均功率必須為零，很小的直流分量都可能會(huì)使變壓器因剩磁最終導(dǎo)致磁飽和，所以本實(shí)施例一中的第一變壓器31還要選用磁通量、磁容量大的變壓器?；谝陨蟽蓚€(gè)原因，較佳的，本實(shí)施例一中的第一變壓器31采用17CH08C。17CH08C為定制變壓器，采用外徑22毫米、內(nèi)經(jīng)14毫米的高效鎳鋅鐵氧體磁環(huán)，為保證同名端一致且漏感最小，17CH08C的5個(gè)繞組同時(shí)用5線按1:1:1:1:1的比例均勻并饒。17CH08C的工作頻率為500HZ?5000KHZ，效率為63 %，變壓器容量為3.15VA。
[0030]阻抗匹配電路4用于實(shí)現(xiàn)H橋電路32與發(fā)射天線5之間的阻抗匹配。較佳的，本實(shí)施例一中采用第二變壓器實(shí)現(xiàn)H橋電路32與發(fā)射天線5之間的阻抗匹配，如果阻抗不匹配會(huì)使一部分能量無法傳輸?shù)桨l(fā)射天線5，從而造成能量損失。
[0031]綜合以上內(nèi)容，本實(shí)施例一中的管線探測(cè)儀的低頻發(fā)射電路通過信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路I使輸入信號(hào)獲得更大能量；為了避免后級(jí)負(fù)載端發(fā)生變化影響電路，在信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路I與功率