數位化超聲接收調理電路的製作方法

2023-09-24 02:02:15 4

專利名稱：：數位化超聲接收調理電路的製作方法
技術領域：
：本發明提出一種屬於電子裝置的數位化超聲接收調理電路，尤其是能徹底解決在超聲接收調理電路中，第一用自動調節代替手動調節控制電路的增益；第二用自動調節代替手動調節控制回波信號的門位、門寬。
背景技術：
：超聲接收調理電路是超聲檢測系統的核心，它直接決定了系統的整體性能。目前的超聲接收調理電路中(1)通過手動調節電位器改變其阻值，調節電路增益；(2)通過手動調節電位器改變其阻值，調節回波信號的門位、門寬。這樣存在一些問題(1)無形中增加了對操作人員的要求。手動調節電位器，要求操作人員必須熟悉相關的電路；(2)控制精度不高。手動調節電位器，沒有量的概念，所以要有度的把握時，必須依靠經驗，而且這個度也難把握，因此控制精度也不會高；(3)壽命短。手動調節的電位器屬於一種機械元件，對它操作就是降低它的使用壽命；(4)操作不方便。一方面在手動調節電位器時，既要看電位器，又要觀察屏幕，給調試、操作、維護都帶來不便；另一方面當電路中有多個手動調節電位器時，易產生誤操作。
發明內容為了從本質上解決目前超聲接收調理電路通過手動式，調節電路增益、回波信號的門位、門寬，本發明提出一種數位化超聲接收調理電路，它採用數位化的方式，自動調節電路增益和回波信號的門位、門寬。本發明解決其技術問題所採用的技術方案採用固定增益和可變增益相結合的方式控制電路的增益，其中可變增益通過壓控放大器來實現；通過控制三極體的工作狀態，實現回波信號的門位、門寬控制，其中三極體的工作狀態由外部提供信號來控制。其結構見圖1本發明的組成框圖，其中電壓跟隨模塊，衰減模塊，壓控放大模塊，反相放大模塊，噪聲抑制模塊，同相放大模塊，單穩態觸發模塊，回波一次門位、門寬控制模塊，回波二次門位、門寬控制模塊，峰保模塊依次順序電連接。為了表達方便，給出圖2回波信號門位、門寬示意圖。本發明的有益效果提出一種數位化超聲接收調理電路，通過程控實現電路增益和回波信號的門位、門寬自動調節，代替相關的手動調節。另外，本發明所提出的電路簡單、價格低廉，且安裝、使用方便，並具有一定的通用性和實用性。下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是本發明的組成框圖。圖2是回波信號的門位、門寬示意圖。圖3是本發明的電路原理圖。圖1中，1.電壓跟隨模塊，2.衰減模塊，3.壓控放大模塊，4.反相放大模塊，5.噪聲抑制模塊，6.同相放大模塊，7.單穩態觸發模塊，8.回波一次門位、門寬控制模塊，9.回波二次門位、門寬控制模塊，10.峰保模塊。圖2中，1.觸發信號，2.回波信號，即接收信號，3.回波門位，4.回波門寬。圖3中，給出了本發明中器件的具體名稱和連接關係其中(1)電壓跟隨模塊中，運算放大器(UlA)的1、2腳電連接，電阻(RAl)的一腳與UlA的8腳電連接，另一腳與+5V電連接；電容(CAl)的一腳與UlA的8腳電連接，另一腳與地電連接；電阻(RA7)的一腳與UlA的4腳電連接，另一腳與-5V電連接；電容(CA2)的一腳與UlA的4腳電連接，另一腳與地電連接；二極體(DAl)的同相端與地電連接，反相端與UlA的3腳電連接；二極體(DA2)的同相端與UlA的3腳電連接，反相端與地電連接；電阻(RA4)的一腳與UlA的3腳電連接，另一腳與電阻(RA3)中與電阻(RA5)連接的腳電連接；電阻(RA5)的一腳與地電連接，另一腳與RA3電連接；電阻(RA3)的一腳與接收探頭的輸出(Vin)電連接，另一腳與RA4和RA5同時電連接；(2)衰減模塊中，電位器(WAl)—端與電阻(RA2)電連接，另一端與電阻(RA6)電連接，滑動頭與電容(CB3)電連接；電阻(RA2)的一腳與UlA的1腳電連接，另一腳與WAl電連接；電阻(RA6)的一腳與WAl電連接，另一腳與地電連接；(3)壓控放大模塊中，電容(CB3)的一腳與WAl的滑動頭電連接，另一腳與壓控放大器(U2)的3腳電連接；電阻(RB2)的一腳與U2的3腳電連接，另一腳與地電連接；基準電壓晶片(Pl)的2腳與U2的2腳電連接，Pl的3腳與地電連接；電阻(Rl)的一腳與Pl的2腳電連接，另一腳與+5V電連接；電阻(RBl)的一腳與U2的8腳電連接，另一腳與+5V電連接；電容(CBl)的一腳與U2的8腳電連接，另一腳與地電連接；電阻(RB5)的一腳與U2的6腳電連接，另一腳與-5V電連接；電容(CB6)的一腳與U2的6腳電連接，另一腳與地電連接；電阻(RB3)的一腳與U2的5腳電連接，另一腳與U2的7電連接；電容(CB2)的一腳與U2的7腳電連接，另一腳與電阻(RB4)的一腳電連接，RB4的另一腳與地電連接；電容(CB4)的一腳與RB4中與CB2連接的腳電連接，另一腳與地電連接；電阻(CZBl)的一腳與U2的1腳電連接，另一腳與外部壓控輸入信號(VCl)電連接；電容(CB5)的一腳與U2的1腳電連接，另一腳與地電連接；(4)反相放大模塊中，電阻(RC5)的一腳與CB4中與RB4連接的腳電連接，另一腳與運算放大器(UlB)的6腳電連接；電容(CC6)的一腳與UlB的5腳電連接，另一腳與地電連接；電阻(RC8)的一腳與UlB的5腳電連接，另一腳與地電連接；電容(CCl)的一腳與UlB的6腳電連接，另一腳與UlB的7腳電連接；電容(RC2)的一腳與UlB的6腳電連接，另一腳與UlB的7腳電連接；(5)噪聲抑制模塊中，電阻(RC6)的一腳與UlB的7腳電連接，另一腳與二極體(DDI)的同相端電連接，DDI的反相端與電容(CD2)的正極電連接；電阻(RD5)的一腳與CD2的正極電連接，另一腳與電位器(WTl)的滑動頭電連接，WTl的一端與地電連接，另一端與電阻(RTl)的一腳電連接，RTl的另一腳與+5V電連接；(6)同相放大模塊中，電容(CD2)的正極與DDl的反相端電連接，CD2的負極電阻(RD4)的一腳電連接，RD4的另一腳與運算放大器(U4)的3腳電連接；電阻(RD6)的一腳與U4的3腳電連接，另一腳與地電連接；電阻(RD3)的一腳與U4的2腳電連接，另一腳與地電連接；電阻(RDl)的一腳與U4的2腳電連接，另一腳與U4的6腳電連接；電阻(RD2)的一腳與U4的7腳電連接，另一腳與+12V電連接；電容(⑶1)的一腳與U4的7腳電連接，另一腳與地電連接；電阻(RD7)的一腳與U4的4腳電連接，另一腳與-12V電連接；電容(CD4)的一腳與U4的4腳電連接，另一腳與地電連接；(7)單穩態觸發模塊中，單穩態觸發器(U5)的3、13、16腳與+12V電連接，U5的4、8、12腳與地電連接，U5的5腳與外部輸入的觸發信號(CF)電連接，U5的6、11腳電連接；電容(CMl)的一腳與TO的1腳電連接，另一腳與TO的2腳電連接；電阻(RMl)的一腳與TO的2腳電連接，另一腳與電位器(ZMQl)的滑動頭電連接，ZMQl的一端與+12V電連接；電容(CM2)的一腳與U5的15腳電連接，另一腳與U5的14腳電連接；電阻(RM2)的一腳與U5的14腳電連接，另一腳與電位器(ZMKl)的滑動頭電連接，ZMKl的一端與+12V電連接；(8)回波一次門位、門寬控制模塊中，電容(CJl)的負極與U4的6腳電連接，正極與三極體(Ql)的基極電連接，Ql的集電極與+12V電連接；電阻(RJl)的一腳與+12V電連接，另一腳與Ql的基極電連接；電阻(RJ4)的一腳與地電連接，另一腳與Ql的基極電連接；電阻(RJ8)的一腳與地電連接，另一腳與Ql的發射極電連接；電阻(RJ3)的一腳與Ql的發射極電連接，另一腳與三極體(Q3)的集電極電連接；電阻(RJ6)的一腳與TO的9腳與電連接，另一腳與Q3的基極電連接，Q3的發射極與地電連接；電容(CJ2)的負極與Q3的集電極電連接，正極與三極體(Q2)的基極電連接，Q2的集電極與+12V電連接；電阻(RJ2)的一腳與+12V電連接，另一腳與Q2的基極電連接；電阻(RJ5)的一腳與地電連接，另一腳與Q2的基極電連接；電阻(RJ7)的一腳與地電連接，另一腳與Q2的發射極電連接；(9)回波二次門位、門寬控制模塊中，電阻(RF2)的一腳與外部門位、門寬控制輸入信號(MK)電連接，另一腳與三極體(Q4)的基極電連接，Q4的發射極與地電連接，Q4的集電極與峰保晶片(U6)的6腳電連接；電阻(RFl)的一腳與Q2的發射極電連接，另一腳與Q4的集電極電連接；(10)峰保模塊中，峰保晶片(U6)的1、14腳與外部峰保控制輸入信號(RST-PDK01)電連接，U6的5、9、3腳與二極體(DZl)的反相端電連接，DZl的同相端與地電連接，U6的8、13腳與地電連接；電阻(RF4)的一腳與U6的2腳電連接，另一腳與+12V電連接；電容(CF3)的一腳與TO的2腳電連接，另一腳與地電連接；電阻(RF3)的一腳與TO的7腳電連接，另一腳與-12V電連接；電容(CF2)的一腳與TO的7腳電連接，另一腳與地電連接；電容(CFl)的一腳與U6的4腳電連接，另一腳與U6的8電連接；為了表達方便，給出表1本發明提出的數位化超聲接收調理電路中核心器件的清單。具體實施例方式在圖1所示實施例中，電壓跟隨模塊(1)選用雙運算放大器AD8032中的A路放大器組成射極電壓跟隨電路實現；衰減模塊(2)選用IOOkQ手動電位器組成串聯電阻分壓電路實現；壓控放大模塊(3)選用壓控放大器AD603實現；反相放大模塊(4)選用雙運算放大器AD8032中的B路放大器組成反相比例運算放大電路實現；噪聲抑制模塊(5)選用IOkQ手動電位器組成串聯電阻分壓電路和二極體2AP9實現；同相放大模塊(6)選用單運算放大器AD844組成同相比例運算放大電路實現；單穩態觸發模塊(7)選用雙路單穩態觸發器HEF4538實現；回波一次門位、門寬控制模塊⑶選用單穩態觸發電路的輸出控制NPN型三極體9013的導通狀態，控制回波信號傳輸的通、斷實現；回波二次門位、門寬控制模塊(9)選用外部輸入信號控制NPN型三極體9013的導通狀態，控制回波信號傳輸的通、斷實現；峰保模塊(10)選用峰保晶片PDKOl實現。在圖2所示實施例中，觸發信號⑴指超聲發射探頭的觸發信號；回波信號⑵，指超聲接收探頭接收到的回波信號，簡稱回波信號；回波門位(3)指觸發信號的開始到出現有效回波信號開始的時間差，單位為μS；回波門寬(4)指有效回波信號開始到有效回波信號結束的時間差，單位為μS。表1本發明提出的數位化超聲接收調理電路中核心器件的清單tableseeoriginaldocumentpage7在圖3所示實施例中，其中(1)電壓跟隨模塊的電路表明將雙運算放大器AD8032的1、3腳短接，即反相端與輸出端短接，信號由同相端輸入，組成典型的電壓射極跟隨電路，提高電路的輸入阻抗；回波輸入信號Vin經電阻RA3和RA5組成的串聯分壓電路，再經二極體DA2、DA1鉗位，對串入回波信號中的高壓發射信號限幅；(2)衰減模塊的電路表明將電阻RA2、RA6和電位器WAl組成串聯電阻分壓電路，當調節WAl的滑動頭時，可改變AD603中3腳輸入信號的電壓值，從而改變整個電路增益，使本發明提出的數位化超聲接收調理電路具有一定的柔性，可適用於多種超聲檢測系統；其中本衰減模塊的調節範圍是060dB；(3)壓控放大模塊的電路表明將壓控放大器AD603設計成040dB的工作模式；在AD603需要的兩個壓控信號中，一個壓控信號由基準電壓晶片LM3362.5提供2.5V的直流電壓，另一個壓控信號由外部提供，即VC1；AD603的增益根據VC1，按照固定的數學關係發生變化，VC1是一個可程控的信號，從而通過VC1實現本發明提出的數位化超聲接收調理電路的整體增益的自動控制；(4)反相放大模塊的電路表明信號由AD8032的反相端6腳輸入，7腳輸出，組成典型的反相比例運算放大電路；電阻RC5、RC2的阻值分別為200Q、2400Q，所以本反相放大模塊的增益是12倍；(5)噪聲抑制模塊的電路表明將電阻RT1和電位器WT1組成串聯電阻分壓電路，當調節WT1的滑動頭時，可改變二極體DDI導通時同相端的電壓值；如果電路中的噪聲值較大，調節WT1的滑動頭使DDI導通時同相端的電壓值增大，抑制噪聲；如果電路中的噪聲值小，調節WT1的滑動頭使DDI導通時同相端的電壓值減小，保留回波信號；(6)同相放大模塊的電路表明信號由AD844的同相端3腳輸入，6腳輸出，組成典型的同相比例運算放大電路；電阻RD3、RD1的阻值分別為100Q、470Q，所以本同相放大模塊的增益是5.7倍；(7)單穩態觸發模塊的電路表明將電阻RM1、電位器ZMQ1和電容CM1組成的RC濾波電路，接入雙路單穩態觸發器HEF4538的時間控制1、2腳，將外部觸發控制信號CF接入HEF4538的觸發控制5腳，實現第一路單穩態觸發；將電阻RM2、電位器ZMK1和電容CM2組成的RC濾波電路，接入雙路單穩態觸發器HEF4538的時間控制14、15腳，將第一路的單穩態觸發輸出6腳接入HEF4538的觸發控制11腳，實現第二路單穩態觸發；將第二路單穩態觸發的輸出9腳，控制三極體Q3的工作狀態；其中，通過調節ZMQ1、ZMK1的滑動頭，可分別改變第一路單穩態觸發、第二路單穩態觸發的時間；(8)回波一次門位、門寬控制模塊的電路表明當三極體Q3導通時，回波信號禁止從Q1傳輸到Q2；當三極體Q3截止時，回波信號允許從Q1傳輸到Q2；Q3導通或截止由HEF4538的第二路單穩態觸發的輸出控制，調節ZMQ1、ZMK1的滑動頭，可分別改變回波信號一次門位、門寬控制；通過回波信號一次門位、門寬控制既可徹底抑制串入回波信號中的發射信號，又可便於回波二次門位、門寬控制和觀察；其中當檢測系統確定以後，回波一次門位、門寬控制是不需要再調節的；(9)回波二次門位、門寬控制模塊的電路表明當三極體Q4導通時，回波信號禁止從Q2傳輸到峰保晶片；當三極體Q4截止時，回波信號允許從Q2傳輸到峰保晶片；Q4導通或截止由外部輸入的門控信號MK控制，從而實現回波信號的二次門位、門寬控制；MK屬於一個程控信號，從而通過它實現本發明提出的數位化超聲接收調理電路中回波信號的門位、門寬的自動控制；(10)峰保模塊的電路表明將峰保晶片PDK01的1、14腳短接，通過外部的輸入信號RST-PDK01控制PDK01的工作狀態，即採樣還是保持；PDK01的3腳(峰保輸出)通過4.7V的穩壓二極體DZ1限幅後輸出，即本發明提出的數位化超聲接收調理電路的最終輸出。8權利要求一種屬於電子裝置的數位化超聲接收調理電路，其特徵是電壓跟隨模塊，衰減模塊，壓控放大模塊，反相放大模塊，噪聲抑制模塊，同相放大模塊，單穩態觸發模塊，回波一次門位、門寬控制模塊，回波二次門位、門寬控制模塊，峰保模塊依次順序電連接；2.根據權利要求1所述的數位化超聲接收調理電路，其特徵是在電壓跟隨模塊中，將雙運算放大器AD8032的1、3腳短接，即反相端與輸出端短接，信號由同相端輸入，組成典型的電壓射極跟隨電路，提高電路的輸入阻抗；回波輸入信號Vin經電阻RA3和RA5組成的串聯分壓電路，再經二極體DA2、DA1鉗位，對串入回波信號中的高壓發射信號限幅；3.根據權利要求1所述的數位化超聲接收調理電路，其特徵是在衰減模塊中，將電阻RA2、RA6和電位器WAl組成串聯電阻分壓電路，當調節WAl的滑動頭時，可改變AD603中3腳輸入信號的電壓值，從而改變整個電路增益，使本發明提出的數位化超聲接收調理電路具有一定的柔性，可適用於多種超聲檢測系統；其中本衰減模塊的調節範圍是O60dB；4.根據權利要求1所述的數位化超聲接收調理電路，其特徵是在壓控放大模塊中，將壓控放大器AD603設計成O40dB的工作模式；在AD603需要的兩個壓控信號中，一個壓控信號由基準電壓晶片LM336_2.5提供2.5V的直流電壓，另一個壓控信號由外部提供，即VCl；AD603的增益根據VC1，按照固定的數學關係發生變化，VCl是一個可程控的信號，從而通過VCl實現本發明提出的數位化超聲接收調理電路的整體增益的自動控制；5.根據權利要求1所述的數位化超聲接收調理電路，其特徵是在反相放大模塊中，信號由AD8032的反相端6腳輸入，7腳輸出，組成典型的反相比例運算放大電路；電阻RC5、RC2的阻值分別為200Ω、2400Ω，所以本反相放大模塊的增益是12倍；6.根據權利要求1所述的數位化超聲接收調理電路，其特徵是在噪聲抑制模塊中，將電阻RTl和電位器WTl組成串聯電阻分壓電路，當調節WTl的滑動頭時，可改變二極體DDl導通時同相端的電壓值；如果電路中的噪聲值較大，調節WTl的滑動頭使DDl導通時同相端的電壓值增大，抑制噪聲；如果電路中的噪聲值小，調節WTl的滑動頭使DDl導通時同相端的電壓值減小，保留回波信號；7.根據權利要求1所述的數位化超聲接收調理電路，其特徵是在同相放大模塊中，信號由AD844的同相端3腳輸入，6腳輸出，組成典型的同相比例運算放大器；電阻RD3、RDl的阻值分別為100Ω、470Ω，所以本同相放大模塊的增益是5.7倍；8.根據權利要求1所述的數位化超聲接收調理電路，其特徵是在單穩態觸發模塊中，將電阻RMl、電位器ZMQl和電容CMl組成的RC濾波電路，接入雙路單穩態觸發器HEF4538的時間控制1、2腳，將外部觸發控制信號CF接入HEF4538的觸發控制5腳，實現第一路單穩態觸發；將電阻RM2、電位器ZMKl和電容CM2組成的RC濾波電路，接入雙路單穩態觸發器HEF4538的時間控制14、15腳，將第一路的單穩態觸發輸出6腳接入HEF4538的觸發控制11腳，實現第二路單穩態觸發；將第二路單穩態觸發的輸出9腳，控制三極體Q3的工作狀態；其中，通過調節ZMQ1、ZMKl的滑動頭，可分別改變第一路單穩態觸發、第二路單穩態觸發的時間；9.根據權利要求1所述的數位化超聲接收調理電路，其特徵是在回波一次門位、門寬控制模塊中，當三極體Q3導通時，回波信號禁止從Ql傳輸到Q2；當三極體Q3截止時，回波信號允許從Ql傳輸到Q2；Q3導通或截止由HEF4538的第二路單穩態觸發的輸出控制，調節ZMQ1、ZMK1的滑動頭，可分別改變回波信號一次門位、門寬控制；通過回波信號一次門位、門寬控制既可徹底抑制串入回波信號中的發射信號，又可便於回波二次門位、門寬控制和觀察；其中當檢測系統確定以後，回波一次門位、門寬控制是不需要再調節的；10.根據權利要求1所述的數位化超聲接收調理電路，其特徵是在回波二次門位、門寬控制模塊中，當三極體Q4導通時，回波信號禁止從Q2傳輸到峰保晶片；當三極體Q4截止時，回波信號允許從Q2傳輸到峰保晶片；Q4導通或截止由外部輸入的門控信號MK控制，從而實現回波信號的二次門位、門寬控制；MK屬於一個程控信號，從而通過它實現本發明提出的數位化超聲接收調理電路中回波信號的門位、門寬的自動控制；11.根據權利要求1所述的數位化超聲接收調理電路，其特徵是在峰保模塊中，將峰保晶片PDKOl的1、14腳短接，通過外部的輸入信號RST-PDK01控制PDKOl的工作狀態，即採樣還是保持；PDKOl的3腳(峰保輸出)通過4.7V的穩壓二極體DZl限幅後輸出，即本發明提出的數位化超聲接收調理電路的最終輸出。全文摘要一種屬於電子裝置的數位化超聲接收調理電路，採用固定增益和可變增益相結合的方式控制電路的增益，其中可變增益通過壓控放大器來實現；通過控制三極體的工作狀態，實現回波信號門位和門寬的控制，其中三極體的工作狀態由外部的輸入信號來控制。本發明從本質上解決了電路增益，回波信號門位、門寬的自動控制，具有一定的通用性和實用性；另外，電路簡單，使用、維護方便，成本低廉。文檔編號G01S7/534GK101799538SQ20101013530公開日2010年8月11日申請日期2010年3月1日優先權日2010年3月1日發明者李文強,楊錄,郭雁文,馬福昌,黃剛申請人:李文強;楊錄;馬福昌;郭雁文;黃剛