一種超聲波發(fā)生器高壓信號的取樣電路及超聲波發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種超聲波發(fā)生器高壓信號的取樣電路及超聲波發(fā)生器，超聲波發(fā)生器高壓信號的取樣電路包括電壓線性光耦電路、電流線性光耦電路及偏頻線性光耦電路，電壓線性光耦電路的輸入端與超聲波換能器經(jīng)匹配后的電壓反饋端連接，電壓線性光耦電路的輸出端與處理器的電壓輸入端連接，電流線性光耦電路的輸入端與超聲波換能器經(jīng)匹配后的電流反饋端連接，電流線性光耦電路的輸出端與處理器的電流輸入端連接，偏頻線性光耦電路的輸入端與超聲波換能器經(jīng)匹配后的頻率反饋端連接，偏頻線性光耦電路的輸出端與處理器的頻率輸入端連接。本實用新型能夠剔除高壓信號在處理器中留下的隱患，能夠保持超聲波設(shè)備的優(yōu)良性能，增加超聲波設(shè)備的可靠性。
【專利說明】
一種超聲波發(fā)生器高壓信號的取樣電路及超聲波發(fā)生器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及超聲波技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲波發(fā)生器高壓信號的取樣電路及超聲波發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)的超聲波設(shè)備中，壓電陶瓷換能器是主要做功器件，其工作電壓為高電壓(500V-4000V)。如果壓電陶瓷換能器接觸不良或是頻率發(fā)生偏移時，會產(chǎn)生極強的浪涌沖擊、電流沖擊和功率沖擊，這些沖擊信號傳輸?shù)匠暡òl(fā)生器后，超聲波發(fā)生器對信號進行取樣一般是直接經(jīng)過電阻壓降或是變壓器隔離后輸出至CPU，經(jīng)過電阻壓降或是變壓器隔離后的沖擊信號仍然可能是高壓信號，而由于目前的集成芯片的工作電壓一般在1V以下，因此這種信號取樣的方式產(chǎn)生的高壓信號容易在CPU中留下潛伏性的隱患，降低相關(guān)設(shè)備的性能，或者引起相關(guān)設(shè)備的誤動，造成直接經(jīng)濟損失等。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種超聲波發(fā)生器高壓信號的取樣電路及超聲波發(fā)生器。
[0004]本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種超聲波發(fā)生器高壓信號的取樣電路，包括電壓線性光耦電路、電流線性光耦電路及偏頻線性光耦電路，所述電壓線性光耦電路的輸入端與超聲波換能器經(jīng)匹配后的電壓反饋端連接，所述電壓線性光耦電路的輸出端與處理器的電壓輸入端連接，所述電流線性光耦電路的輸入端與所述超聲波換能器經(jīng)匹配后的電流反饋端連接，所述電流線性光耦電路的輸出端與所述處理器的電流輸入端連接，所述偏頻線性光耦電路的輸入端與所述超聲波換能器經(jīng)匹配后的頻率反饋端連接，所述偏頻線性光耦電路的輸出端與所述處理器的頻率輸入端連接。
[0005]本實用新型的有益效果是:由于電壓線性光耦電路、電流線性光耦電路及偏頻線性光耦電路均是以光為媒介傳輸電信號，具有良好的電絕緣能力，其中的發(fā)光二極管是在滿足一定的電流大小才發(fā)光而進入工作狀態(tài)，因此，即使有很高電壓幅值的干擾，也會因其所形成的電流大小而被抑制掉，即對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用。當(dāng)換能器產(chǎn)生極強的浪涌沖擊、電流沖擊或功率沖擊時，這些沖擊信號在超聲波發(fā)生器中進行線性光耦隔離，沖擊信號不會傳輸至處理器中，剔除高壓信號在處理器中留下的隱患，能夠保持超聲波設(shè)備的優(yōu)良性能，增加超聲波設(shè)備的可靠性。
[0006]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以做如下改進。
[0007]進一步，所述電壓線性光親電路包括第一電阻、第一電容、第一運算放大器、第一線性光耦、第二運算放大器及第二電阻，所述第一電阻的輸入端與所述超聲波換能器經(jīng)匹配后的電壓反饋端連接，所述第一電阻與所述第一電容并接后分別連接至所述第一運算放大器的反向輸入端及所述第一線性光耦的第三管腳，所述第一運算放大器的輸出端連接所述第一線性光耦的第一管腳，所述第一運算放大器的正電源連接所述第一線性光耦的第二管腳，所述第一線性光耦的第六管腳連接至所述第二運算放大器的反向輸入端，所述第二運算放大器的輸出端連接至所述處理器的電壓輸入端，所述第二運算放大器的輸出端及所述第二運算放大器的反向輸入端之間連接所述第二電阻，所述第一運算放大器的正向輸入端、所述第一運算放大器的負電源、所述第一線性光耦的第四管腳、所述第一線性光耦的第五管腳、所述第二運算放大器的正向輸入端及所述第二運算放大器的負電源均接地。
[0008]采用上述進一步方案的有益效果是利用第一電阻降壓，第一電容濾波以去除干擾，第一運算放大器對去干擾后的電壓信號進行放大后輸入至第一線性光耦，經(jīng)第一線性光耦耦合后輸出與輸入電壓成正比的電壓信號，再經(jīng)第二運算放大器放大后輸出至后級的處理器中，第二電阻將輸出電壓進行反饋。
[0009]進一步，所述電壓線性光耦電路還包括第二電容，所述第二電容與所述第二電阻并接。
[0010]采用上述進一步方案的有益效果是第二電阻與第二電容構(gòu)成低通濾波器以去除噪聲。
[0011]進一步，所述電流線性光耦電路包括第三電阻、第三電容、第三運算放大器、第二線性光耦、第四運算放大器及第四電阻，所述第三電阻的輸入端與所述超聲波換能器經(jīng)匹配后的電流反饋端連接，所述第三電阻與所述第三電容并接后分別連接至所述第三運算放大器的反向輸入端及所述第二線性光耦的第三管腳，所述第三運算放大器的輸出端連接所述第二線性光耦的第一管腳，所述第三運算放大器的正電源連接所述第二線性光耦的第二管腳，所述第二線性光耦的第六管腳連接至所述第四運算放大器的反向輸入端，所述第四運算放大器的輸出端連接至所述處理器的電流輸入端，所述第四運算放大器的輸出端及所述第四運算放大器的反向輸入端之間連接所述第四電阻，所述第三運算放大器的正向輸入端、所述第三運算放大器的負電源、所述第二線性光耦的第四管腳、所述第二線性光耦的第五管腳、所述第四運算放大器的正向輸入端及所述第四運算放大器的負電源均接地。
[0012]采用上述進一步方案的有益效果是利用第三電阻降壓，第三電容濾波以去除干擾，第三運算放大器對去干擾后的電流信號進行放大后輸入至第二線性光耦，經(jīng)第二線性光耦耦合后輸出與輸入電流成正比的電流信號，再經(jīng)第四運算放大器放大后輸出至后級的處理器中，第四電阻將輸出電流進行反饋。
[0013]進一步，所述電流線性光耦電路還包括第四電容，所述第四電容與所述第四電阻并接。
[0014]采用上述進一步方案的有益效果是第四電阻與第四電容構(gòu)成低通濾波器以去除噪聲。
[0015]進一步，所述偏頻線性光耦電路包括第五電阻、第五電容、第五運算放大器、第三線性光耦、第六運算放大器及第六電阻，所述第五電阻的輸入端與所述超聲波換能器經(jīng)匹配后的頻率反饋端連接，所述第五電阻與所述第五電容并接后分別連接至所述第五運算放大器的反向輸入端及所述第三線性光耦的第三管腳，所述第五運算放大器的輸出端連接所述第三線性光耦的第一管腳，所述第五運算放大器的正電源連接所述第三線性光耦的第二管腳，所述第三線性光耦的第六管腳連接至所述第六運算放大器的反向輸入端，所述第六運算放大器的輸出端連接至所述處理器的頻率輸入端，所述第六運算放大器的輸出端及所述第六運算放大器的反向輸入端之間連接所述第六電阻，所述第五運算放大器的正向輸入端、所述第五運算放大器的負電源、所述第三線性光耦的第四管腳、所述第三線性光耦的第五管腳、所述第六運算放大器的正向輸入端及所述第六運算放大器的負電源均接地。
[0016]采用上述進一步方案的有益效果是利用第五電阻降壓，第五電容濾波以去除干擾，第五運算放大器對去干擾后的頻率信號進行放大后輸入至第三線性光耦，經(jīng)第三線性光耦耦合后輸出與輸入頻率成正比的頻率信號，再經(jīng)第六運算放大器放大后輸出至后級的處理器中，第六電阻將輸出頻率進行反饋。
[0017]進一步，所述偏頻線性光耦電路還包括第六電容，所述第六電容與所述第六電阻并接。
[0018]采用上述進一步方案的有益效果是第六電阻與第六電容構(gòu)成低通濾波器以去除噪聲。
[0019]本實用新型還提供一種超聲波發(fā)生器，所述超聲波發(fā)生器包括上述的超聲波發(fā)生器高壓信號的取樣電路。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型超聲波發(fā)生器高壓信號的取樣電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為圖1所示的電路圖。
[0022]附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下:
[0023]1、電壓線性光耦電路，2、電流線性光耦電路，3、偏頻線性光耦電路，Rl、第一電阻，Cl、第一電容，U21A、第一運算放大器，U5、第一線性光耦，U3A、第二運算放大器，R2、第二電阻，C2、第二電容，R3、第三電阻，C3、第三電容，U21B、第三運算放大器，U4、第二線性光耦，U3B、第四運算放大器，R4、第四電阻，C4、第四電容，R5、第五電阻，C5、第五電容，U22A、第五運算放大器，U3、第三線性光耦，U4A、第六運算放大器，R6、第六電阻，C6、第六電容。
【具體實施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。
[0025]如圖1所示，圖1為本實用新型超聲波發(fā)生器高壓信號的取樣電路的結(jié)構(gòu)示意圖，包括電壓線性光耦電路1、電流線性光耦電路2及偏頻線性光耦電路3，電壓線性光耦電路I的輸入端與超聲波換能器經(jīng)匹配后的電壓反饋端連接，電壓線性光耦電路I的輸出端與處理器的電壓輸入端連接，電流線性光耦電路2的輸入端與超聲波換能器經(jīng)匹配后的電流反饋端連接，電流線性光耦電路2的輸出端與處理器的電流輸入端連接，偏頻線性光耦電路3的輸入端與超聲波換能器經(jīng)匹配后的頻率反饋端連接，偏頻線性光耦電路3的輸出端與處理器的頻率輸入端連接。
[0026]本實施例中，超聲波換能器的反饋信號經(jīng)匹配后(通過匹配使超聲波發(fā)生器向換能器輸出額定的功率、使超聲波發(fā)生器輸出功率最高)輸入至超聲波發(fā)生器中，超聲波發(fā)生器中的電壓線性光耦電路I對電壓信號進行線性隔離，電流線性光耦電路2對電流信號進行線性隔離，偏頻線性光耦電路3對頻率信號進行線性隔離，由于電壓線性光耦電路1、電流線性光耦電路2及偏頻線性光耦電路3均是以光為媒介傳輸電信號，具有良好的電絕緣能力，其中的發(fā)光二極管是在滿足一定的電流大小才發(fā)光而進入工作狀態(tài)，因此，即使有很高電壓幅值的干擾，也會因其所形成的電流大小而被抑制掉，即對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用。當(dāng)換能器產(chǎn)生極強的浪涌沖擊、電流沖擊或功率沖擊時，這些沖擊信號在超聲波發(fā)生器中進行線性光耦隔離，沖擊信號不會傳輸至處理器中，剔除高壓信號在處理器中留下的隱患，能夠保持超聲波設(shè)備的優(yōu)良性能，增加超聲波設(shè)備的可靠性。
[0027]如圖2所示，圖2為圖1所示的電路圖，其中，超聲波換能器經(jīng)匹配后的電壓反饋端連接至端點ADC-B7，電壓線性光耦電路I包括第一電阻R1(_10K及100K的電阻)、第一電容Cl、第一運算放大器U21A、第一線性光耦U5、第二運算放大器U3A及第二電阻R2(100K)，第一電阻Rl的輸入端ADC-B7與超聲波換能器經(jīng)匹配后的電壓反饋端連接，第一電阻Rl與第一電容Cl并接后分別連接至第一運算放大器U21A的反向輸入端及第一線性光耦U5的第三管腳，第一運算放大器U2IA的輸出端連接第一線性光親U5的第一管腳，第一運算放大器U2IA的正電源連接第一線性光耦U5的第二管腳，第一線性光耦U5的第六管腳連接至第二運算放大器U3A的反向輸入端，第二運算放大器U3A的輸出端連接至處理器的電壓輸入端，第二運算放大器U3A的輸出端及第二運算放大器U3A的反向輸入端之間連接第二電阻R2，第一運算放大器U21A的正向輸入端、第一運算放大器U2IA的負電源、第一線性光親U5的第四管腳、第一線性光耦U5的第五管腳、第二運算放大器U3A的正向輸入端及第二運算放大器U3A的負電源均接地。
[0028]本實施例中，第一電阻Rl用于降壓，第一電容Cl用于濾波以去除干擾，第一運算放大器U21A對去干擾后的電壓信號進行放大后輸入至第一線性光耦U5，經(jīng)第一線性光耦U5耦合后輸出與輸入電壓成正比的電壓信號，再經(jīng)第二運算放大器U3A放大后輸出至后級的處理器中，第二電阻R2將輸出電壓進行反饋。
[0029]優(yōu)選地，由于第一線性光耦U5會產(chǎn)生一些高頻的噪聲，因此可以在第二電阻R2兩端并接第二電容C2，構(gòu)成低通濾波器以去除噪聲。
[0030]在圖2中，超聲波換能器經(jīng)匹配后的電流反饋端連接至端點ADC-B6，電流線性光耦電路2包括第三電阻R3(10K及100K的電阻)、第三電容C3、第三運算放大器U21B、第二線性光耦U4、第四運算放大器U3B及第四電阻R4(100K)，第三電阻R3的輸入端與超聲波換能器經(jīng)匹配后的電流反饋端連接，第三電阻R3與第三電容C3并接后分別連接至第三運算放大器U21B的反向輸入端及第二線性光耦U4的第三管腳，第三運算放大器U21B的輸出端連接第二線性光耦U4的第一管腳，第三運算放大器U21B的正電源連接第二線性光耦U4的第二管腳，第二線性光耦U4的第六管腳連接至第四運算放大器U3B的反向輸入端，第四運算放大器U3B的輸出端連接至處理器的電流輸入端，第四運算放大器U3B的輸出端及第四運算放大器U3B的反向輸入端之間連接第四電阻R4，第三運算放大器U2IB的正向輸入端、第三運算放大器U2IB的負電源、第二線性光耦U4的第四管腳、第二線性光耦U4的第五管腳、第四運算放大器U3B的正向輸入端及第四運算放大器U3B的負電源均接地。
[0031]同上述原理，第三電阻R3用于降壓，第三電容C3用于濾波以去除干擾，第三運算放大器U21B對去干擾后的電流信號進行放大后輸入至第二線性光耦U4，經(jīng)第二線性光耦U4耦合后輸出與輸入電流成正比的電流信號，再經(jīng)第四運算放大器U3B放大后輸出至后級的處理器中，第四電阻R4將輸出電流進行反饋。
[0032]同樣地，由于第二線性光耦U4會產(chǎn)生一些高頻的噪聲，因此可以在第四電阻R4兩端并接第四電容C4，構(gòu)成低通濾波器以去除噪聲。
[0033]在圖2中，超聲波換能器經(jīng)匹配后的頻率反饋端連接至端點ADC-A0，偏頻線性光耦電路3包括第五電阻R5(10K及100K的電阻)、第五電容C5、第五運算放大器U22A、第三線性光耦U3、第六運算放大器U4A及第六電阻R6，第五電阻R5的輸入端與超聲波換能器經(jīng)匹配后的頻率反饋端連接，第五電阻R5與第五電容C5并接后分別連接至第五運算放大器U22A的反向輸入端及第三線性光耦U3的第三管腳，第五運算放大器U22A的輸出端連接第三線性光耦U3的第一管腳，第五運算放大器U22A的正電源連接第三線性光耦U3的第二管腳，第三線性光耦U3的第六管腳連接至第六運算放大器U4A的反向輸入端，第六運算放大器U4A的輸出端連接至處理器的頻率輸入端，第六運算放大器U4A的輸出端及第六運算放大器U4A的反向輸入端之間連接第六電阻R6，第五運算放大器U22A的正向輸入端、第五運算放大器U22A的負電源、第三線性光耦U3的第四管腳、第三線性光耦U3的第五管腳、第六運算放大器U4A的正向輸入端及第六運算放大器U4A的負電源均接地。
[0034]同上述原理，第五電阻R5用于降壓，第五電容C5用于濾波以去除干擾，第五運算放大器U22A對去干擾后的頻率信號進行放大后輸入至第三線性光耦U3，經(jīng)第三線性光耦U3耦合后輸出與輸入頻率成正比的頻率信號，再經(jīng)第六運算放大器U4A放大后輸出至后級的處理器中，第六電阻R6將輸出頻率進行反饋。
[0035]同樣地，由于第三線性光耦U3會產(chǎn)生一些高頻的噪聲，因此可以在第六電阻R6兩端并接第六電容C6，構(gòu)成低通濾波器以去除噪聲。
[0036]優(yōu)選地，第一線性光耦U5、第二線性光耦U4及第三線性光耦U3的型號是HCNR200/201。
[0037]進一步地，第一線性光耦U5、第二線性光耦U4及第三線性光耦U3中的發(fā)光二極管為電流驅(qū)動器件，以電流環(huán)路的形式傳送信號，電流環(huán)路是低阻抗電路，對噪聲的敏感度較低，即使噪聲的電壓幅度較大，但其能量小，只能形成微弱的電流，能夠提高電路的抗干擾能力。
[0038]本實用新型還提供一種超聲波發(fā)生器，超聲波發(fā)生器包括上述的超聲波發(fā)生器高壓信號的取樣電路。
[0039]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種超聲波發(fā)生器高壓信號的取樣電路，其特征在于，包括電壓線性光耦電路、電流線性光耦電路及偏頻線性光耦電路，所述電壓線性光耦電路的輸入端與超聲波換能器經(jīng)匹配后的電壓反饋端連接，所述電壓線性光耦電路的輸出端與處理器的電壓輸入端連接，所述電流線性光耦電路的輸入端與所述超聲波換能器經(jīng)匹配后的電流反饋端連接，所述電流線性光耦電路的輸出端與所述處理器的電流輸入端連接，所述偏頻線性光耦電路的輸入端與所述超聲波換能器經(jīng)匹配后的頻率反饋端連接，所述偏頻線性光耦電路的輸出端與所述處理器的頻率輸入端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超聲波發(fā)生器高壓信號的取樣電路，其特征在于，所述電壓線性光耦電路包括第一電阻、第一電容、第一運算放大器、第一線性光耦、第二運算放大器及第二電阻，所述第一電阻的輸入端與所述超聲波換能器經(jīng)匹配后的電壓反饋端連接，所述第一電阻與所述第一電容并接后分別連接至所述第一運算放大器的反向輸入端及所述第一線性光耦的第三管腳，所述第一運算放大器的輸出端連接所述第一線性光耦的第一管腳，所述第一運算放大器的正電源連接所述第一線性光耦的第二管腳，所述第一線性光耦的第六管腳連接至所述第二運算放大器的反向輸入端，所述第二運算放大器的輸出端連接至所述處理器的電壓輸入端，所述第二運算放大器的輸出端及所述第二運算放大器的反向輸入端之間連接所述第二電阻，所述第一運算放大器的正向輸入端、所述第一運算放大器的負電源、所述第一線性光耦的第四管腳、所述第一線性光耦的第五管腳、所述第二運算放大器的正向輸入端及所述第二運算放大器的負電源均接地。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種超聲波發(fā)生器高壓信號的取樣電路，其特征在于，所述電壓線性光耦電路還包括第二電容，所述第二電容與所述第二電阻并接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超聲波發(fā)生器高壓信號的取樣電路，其特征在于，所述電流線性光耦電路包括第三電阻、第三電容、第三運算放大器、第二線性光耦、第四運算放大器及第四電阻，所述第三電阻的輸入端與所述超聲波換能器經(jīng)匹配后的電流反饋端連接，所述第三電阻與所述第三電容并接后分別連接至所述第三運算放大器的反向輸入端及所述第二線性光耦的第三管腳，所述第三運算放大器的輸出端連接所述第二線性光耦的第一管腳，所述第三運算放大器的正電源連接所述第二線性光耦的第二管腳，所述第二線性光耦的第六管腳連接至所述第四運算放大器的反向輸入端，所述第四運算放大器的輸出端連接至所述處理器的電流輸入端，所述第四運算放大器的輸出端及所述第四運算放大器的反向輸入端之間連接所述第四電阻，所述第三運算放大器的正向輸入端、所述第三運算放大器的負電源、所述第二線性光耦的第四管腳、所述第二線性光耦的第五管腳、所述第四運算放大器的正向輸入端及所述第四運算放大器的負電源均接地。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種超聲波發(fā)生器高壓信號的取樣電路，其特征在于，所述電流線性光耦電路還包括第四電容，所述第四電容與所述第四電阻并接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超聲波發(fā)生器高壓信號的取樣電路，其特征在于，所述偏頻線性光耦電路包括第五電阻、第五電容、第五運算放大器、第三線性光耦、第六運算放大器及第六電阻，所述第五電阻的輸入端與所述超聲波換能器經(jīng)匹配后的頻率反饋端連接，所述第五電阻與所述第五電容并接后分別連接至所述第五運算放大器的反向輸入端及所述第三線性光耦的第三管腳，所述第五運算放大器的輸出端連接所述第三線性光耦的第一管腳，所述第五運算放大器的正電源連接所述第三線性光耦的第二管腳，所述第三線性光耦的第六管腳連接至所述第六運算放大器的反向輸入端，所述第六運算放大器的輸出端連接至所述處理器的頻率輸入端，所述第六運算放大器的輸出端及所述第六運算放大器的反向輸入端之間連接所述第六電阻，所述第五運算放大器的正向輸入端、所述第五運算放大器的負電源、所述第三線性光耦的第四管腳、所述第三線性光耦的第五管腳、所述第六運算放大器的正向輸入端及所述第六運算放大器的負電源均接地。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種超聲波發(fā)生器高壓信號的取樣電路，其特征在于，所述偏頻線性光耦電路還包括第六電容，所述第六電容與所述第六電阻并接。8.一種超聲波發(fā)生器，其特征在于，所述超聲波發(fā)生器包括權(quán)利要求1至7任一項所述的超聲波發(fā)生器高壓信號的取樣電路。
【文檔編號】B06B1/06GK205545200SQ201620358052
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】王澤進
【申請人】王澤進