本实用新型涉及一种正负高压产生电路,具体来讲是一种用于超声换能器的电平可控制的正负高压产生电路,属于超声设备设计领域。
背景技术:
超声波换能器是将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传递出去,而自身消耗很少的一部分功率,广泛应用工业、农业、交通运输、生活、医疗及军事等领域。超声波换能器作为彩超设备的核心部件,需要对压电元件施加高压脉冲信号,以实现电信号到超声波信号的转换。而彩超机中的其他处理电路均为弱点系统,因此需要一种低压到高压转换电路。同时,对于不同的压电元件和使用场景,换能器需要的高压脉冲的电平又不一样,因此需要一种高压电平可控制的转换电路。
技术实现要素:
本实用新型所要解决的技术问题是,克服现有技术的缺点,提供一种可自动控制控制正负高压产生的用于超声换能器的电平可控制的正负高压产生电路。
为了解决以上技术问题,本实用新型提供一种用于超声换能器的电平可控制的正负高压产生电路,包括一个分别与超声换能器的正压电路、负压电路电连的电压反馈电路,电压反馈电路主要由顺序串连的现场可编程门阵列、数模转换器和运算放大器组成。现场可编程门阵列通讯连接所述数模转换器的数字信号输入端,所述数模转换器的模拟信号输出端具有正向电压输出端和负向电压输出端,所述数模转换器的正向电压输出端通过运算放大器电连所述正压电路,所述数模转换器的负向电压输出端通过运算放大器电连所述负压电路。
现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物,它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。数模转换器,是一种将数字信号转换为模拟信号(以电流、电压或电荷的形式)的设备,在很多数字系统中(例如计算机),信号以数字方式存储和传输,而数字模拟转换器可以将这样的信号转换为模拟信号,从而使得它们能够被外界(人或其他非数字系统)识别,基本上由4个部分组成,即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。运算放大器(简称“运放”)是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中,通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。[1]由于早期应用于模拟计算机中,用以实现数学运算,故得名“运算放大器”。运放是一个从功能的角度命名的电路单元,可以由分立的器件实现,也可以实现在半导体芯片当中。
本实用新型进一步限定的技术方案是:
进一步的,正压电路、负压电路上分别串接有DC-DC转换芯片。
进一步的,正压电路上串接的DC-DC转换芯片为MAX1771。
进一步的,负压电路上串接的DC-DC转换芯片为MAX1846。
进一步的,超声换能器由外壳、匹配层、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出电缆和Cymbal阵列接收器组成,其中压电陶瓷圆盘换能器采用厚度方向极化的PZT-5压电材料制成,Cymbal阵列接收器由8~16只Cymbal换能器、两个金属圆环和橡胶垫圈组成。
本实用新型的有益效果是:本实用新型提供的实现弱点信号到高压的转换,同时高压电平可根据需求进行配置。
附图说明
图1为本实用新型的原理示意图;
图2为正压电路示意图;
图3为负压电路示意图。
具体实施方式
实施例1
一种用于超声换能器的电平可控制的正负高压产生电路,如图1-图3所示,包括顺序串连的现场可编程门阵列、数模转换器和运算放大器组成。现场可编程门阵列通讯连接数模转换器的数字信号输入端,数模转换器的模拟信号输出端具有正向电压输出端和负向电压输出端,数模转换器的正向电压输出端通过运算放大器电连所述正压电路,数模转换器的负向电压输出端通过运算放大器电连所述负压电路。正压电路上串接有型号为MAX1771的DC-DC转换芯片,负压电路上串接有型号为MAX1846的DC-DC转换芯片。其中,超声换能器由外壳、匹配层、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出电缆和Cymbal阵列接收器组成,其中压电陶瓷圆盘换能器采用厚度方向极化的PZT-5压电材料制成,Cymbal阵列接收器由8~16只Cymbal换能器、两个金属圆环和橡胶垫圈组成
本实施例提供的该方案实现原理如下:FPGA控制DAC电路分别产生电压VP和VN;VP和VN经运算放大器放大后产生电压Vadj-P和Vadj-N,分别供给正压电路和负压电路,用于调节正压电路和负压电路的反馈电压;正压电路和负压电路中的DC-DC芯片根据Vadj-P和Vadj-N产生相应的高压输出。
调节升压电路和负压电路的反馈电压,具体原理如下:
对于正压电路,本方案选用MAX1771作为实例,简要原理图见图2。计算公式如下:
对于MAX1771,Vref=1.5V。Vadj-P的可调范围为0~1.2V。在本方案中,为了防止在批量生产后,不同的单板间实际输出高压有偏差,将R34采用可调电阻,通过校准使FPGA配置的同一个值在各单板上输出准确一致。
对于负压电路,本方案选用MAX1846作为实例,简要原理图见图3.计算公式如下:
对于MAX1846,Vref=1.25V。Vadj-P的可调范围为0~1.2V。在本方案中,R25也采用可调电阻的方式。
除上述实施例外,本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本实用新型要求的保护范围。