数字电路超声波发生器：原理与应用

6.2.2.1 数字电路超声波发生器的基本原理

超声波发生器应用数字化控制技术一般有三种形式。

1.采用单片机控制

单片机控制克服了模拟电路的缺陷，通过数字化的控制方法，得到高精度和高稳定度的控制特性，并可实现灵活多样的控制功能。但是，单片机的工作频率与控制精度是一对矛盾，而且处理速度也很难满足高频电路的要求。这就使人们转而寻求功能更强的芯片的帮助，于是数字信号处理器（DSP）应运而生。

2.采用数字信号处理器（DSP）控制

数字信号处理器（DSP）是近年来迅速崛起的新一代可编程处理器。其内部集成了波特率发生器和FIFO缓冲器，提供了高速同步串口和标准异步串口，有的芯片内还集成了采样/保持和A/D转换电路，并提供PWM信号输出。与单片机相比，DSP具有更快的CPU，更高的集成度和更大容量的存储器。但是它也存在一些局限性，如采样频率的选择、PWM信号频率及其精度、采样延时、运算时间及精度等，这些因素会或多或少地影响电路的控制性能。

3.采用可编程门阵列（FPGA）控制

现场可编程门阵列（FPGA）属于可重构器件，其内部逻辑功能可以根据需要任意设定，具有集成度高、处理速度快、效率高等优点。相比较而言，DSP适合取样速率低和软件复杂程度高的场合使用，而当系统取样速率高（兆赫级），数据率高（20MB/s以上）、条件操作少、任务比较固定时，FPGA更有优势。

6.2.2.2 几种典型的数字电路超声波发生器(www.xing528.com)

1.半桥型数字电路超声波发生器

图6.2-17所示为半桥型电路原理图。图中PWM控制器是一块多功能IC集成电路（如TL494），兼作频率发生器及脉宽调制器，还集成一些保护性电路、负反馈电路等。IC的输出经过信号驱动后供开关管。两个开关管轮流导通，经输出变压器Tout匹配，供换能器使用。

2.全桥型数字电路超声波发生器

全桥型电路原理如图6.2-18所示。

图6.2-17 半桥型电路原理图

图6.2-18 全桥型电路原理图