超聲波發生器的制造方法
【專利摘要】本發明所述超聲波發生器，包括正向電極、負向電極、直流電源和連接在正向電極和負向電極之間的基準水位檢測電路，所述直流電源連接正向電極，還包括用于產生基準電壓的基準電路、第一相對水位檢測電路；所述第一相對水位檢測電路由第一相對電極、第一比較器、或門、發光器件組成，所述第一相對電極水位檢測點高于負向電極水位檢測點。本發明所述超聲波發生器，通過設置高度不同的電極檢測不同高度的水位，并引入前一級水位檢測電路的結果進行邏輯運算，克服了原有水位計可能出現的誤判缺陷。
【專利說明】超聲波發生器
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子電路領域，具體地，涉及一種超聲波發生器。
【背景技術】
[0002]超聲波是一種頻率高于20000赫茲的聲波，它方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠，可用于測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫學、軍事、工業、農業上有很多的應用。超聲波因其頻率下限大約等于人的聽覺上限而得名。
[0003]在電力領域，超聲波發生器可以用于電網驅鳥，野外驅蟲等低頻率精度要求下的應用，現有設備普遍大量使用各種高精度功放芯片等組合使用，雖然精度很好，但造價較高，且輸出功率不足，不利于大規模在野外使用。
【發明內容】
[0004]為克服現有超聲波發生器價格高，輸出功率不足的技術缺陷，本發明公開了一種超聲波發生器。
[0005]本發明所述超聲波發生器，包括直流電源，還包括方波發生器、多諧振蕩器和用于放大并輸出音頻信號的放大級，所述方波發生器的方波輸出端與多諧振蕩器的信號觸發端連接，所述多諧振蕩器的輸出端與放大級的輸入端連接；
所述多諧振蕩器包括參數相同的一對輸入三極管和一對諧振電容對；每一輸入三極管基極與另一輸入三極管集電極之間通過一個諧振電容連接，輸入三極管發射極到地之間串聯有發射極電阻，基極通過基極電阻與信號觸發端連接，集電極連接電源；
所述放大級由放大NMOS管和音頻功放串聯組成，所述放大NMOS管柵極連接任一輸入三極管的集電極。
[0006]優選的，所述方波發生器由三角波電路、脈寬比較器和基準電壓源組成，所述三角波電路和基準電壓源的輸出端分別連接脈寬比較器的輸入端，所述脈寬比較器輸出端與多諧振蕩器的信號觸發端連接。
[0007]進一步的，所述基準電壓源由串聯在電源和地線之間的第一固定電阻和第一可調電阻組成，兩個電阻的公共節點作為基準電壓輸出端。
[0008]進一步的，所述三角波電路由充電管、復位管、充電電容、上拉電阻、反相器和調節電阻串組成，所述充電電容和調節電阻串并聯在充電管和地線之間，充電管源級連接電源，上拉電阻和復位管串聯后連接在電源和地線之間，上拉電阻和復位管公共端連接充電管柵極，復位管柵極連接反相器輸出端，所述反相器的輸入端連接調節電阻串的中間節點。
[0009]更進一步的，所述調節電阻串由固定電阻和可調電阻組成。
[0010]優選的，所述諧振電容通過整流二極管與輸入三極管基極連接，所述整流二極管正極連接輸入三極管基極。
[0011]優選的，所述放大NMOS管的柵極與地之間連接有穩壓二極管。
[0012]優選的，所述輸入三極管集電極通過集電極電阻連接電源。[0013]本發明所述超聲波發生器，通過大量使用成本極低的普通分離器件組合實現超聲波的產生和放大功能，利用直流電作為電源，使得各類器件無須選擇成本較高的高壓器件，輸出的超聲波頻帶范圍寬，功率強，傳播范圍大，能較好的應用于驅鳥驅蟲。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明一種【具體實施方式】示意圖；
附圖中標記及相應的零部件名稱:τ?-第一輸入三極管，Τ2-第二輸入三極管，INV-反相器，Pl-充電管，N1-放大NMOS管，Ν2-復位管，RPU-上拉電阻，R21-第一固定電阻，R22-第一可調電阻，R31-第二固定電阻，R32-第二可調電阻，RC-集電極電阻，RE-發射極電阻RB-基極電阻，COMP-脈寬比較器，Cl-第一諧振電容，C2 -第二諧振電容，C3-第三諧振電容，Dl-整流二極管，D2-穩壓二極管，OP-音頻功放。
【具體實施方式】
[0015]下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步地的詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0016]本發明所述超聲波發生器，包括直流電源，還包括方波發生器、多諧振蕩器和用于放大并輸出音頻信號 的放大級，所述方波發生器的方波輸出端與多諧振蕩器的信號觸發端連接，所述多諧振蕩器的輸出端與放大級的輸入端連接；
所述多諧振蕩器包括參數相同的一對輸入三極管和一對諧振電容對；每一輸入三極管基極與另一輸入三極管集電極之間通過一個諧振電容連接，輸入三極管發射極到地之間串聯有發射極電阻，基極通過基極電阻與信號觸發端連接，集電極連接電源；
所述放大級由放大NMOS管和音頻功放串聯組成，所述放大NMOS管柵極連接任一輸入三極管的集電極。
[0017]本發明的基本原理是產生方波后，利用多諧震蕩器自激產生二次諧波，由于二次諧波的頻率相對基波較高，且頻帶較寬，當輸入信號頻率在聲波上限附近時，通常會產生位于超聲波頻段的二次波，再將二次超聲波放大后從音頻功放輸出。
[0018]方波發生器可以用現有的集成電路芯片，也可以選擇分離器件自行搭建，如圖1中給出了本發明的一種具體實現方式，所述方波發生器由三角波電路、脈寬比較器COMP和基準電壓源組成，所述三角波電路和基準電壓源的輸出端分別連接脈寬比較器的輸入端，所述脈寬比較器輸出端與多諧振蕩器的信號觸發端連接。其中所述基準電壓源由串聯在電源和地線之間的第一固定電阻R21和第一可調電阻R22組成，兩個電阻的公共節點作為基準電壓輸出端。通過調節可調電阻，可以調芐基準電壓點，從而調節輸出方波的占空比。
[0019]基準電壓值應屆于三角波電路產生的最大電壓值和最小電壓值之間，同時輸入到脈寬比較器后，基于脈沖寬度調制的原理，比較器輸出端產生一個頻率與三角波頻率相同的方波信號。
[0020]本發明基于簡化設計的原則，在圖1中給出了三角波電路的一種具體產生方式，三角波電路由充電管PU復位管Ν2、充電電容C3、上拉電阻RPU、反相器INV和調節電阻串組成，所述充電電容和調節電阻串并聯在充電管和地線之間，充電管為P管，源級連接電源，上拉電阻和復位管串聯后連接在電源和地線之間，上拉電阻和復位管公共端連接充電管柵極，復位管柵極連接反相器輸出端，反相器的輸入端連接調節電阻串的中間節點。
[0021]上述三角波產生電路利用基本的電容充電-反饋-放電-充電循環過程，假設初始階段充電電容C3上電壓為零，Pl開啟，為電容充電，利用調節電阻串設定電容充電的上限閾值，如圖1所示，調節電阻串由第二固定電阻和第二可調電阻串聯，中間節點為電壓輸出點，當中間節點的電壓值達到所連接的反相器的邏輯高電平時，反相器輸出低電平，使復位管N2關閉，由于上拉電阻RPU的作用，充電管柵極電壓升高，P管關閉，C3電壓通過調節電阻串放電，至反相器再次翻轉。
[0022]可以在充電管源級串聯限流電阻RIL，調節充電電流。
[0023]利用脈寬比較器C0MP，基于公知的脈沖寬度調制原理，將三角波與基準點壓比較，從COMP的輸出端得到方波信號。
[0024]方波信號輸入到多諧振蕩器的輸入端，如圖1所示，利用多諧振蕩器技術，可以得到高頻次諧波，頻段涵蓋超聲波范圍，多諧振蕩器一旦觸發，在兩個暫穩態之間連續切換。
[0025]利用多諧振蕩器產生高頻高次諧波是成熟的現有技術，這里簡述多諧振蕩器的工作原理:利用兩個三極管Tl和T2之間必然存在的工藝參數誤差，當Tl飽和時，將其集電極電位拉低，迫使T2的基極電位隨之降低，使T2截止，C2被電源通過集電極電阻RC充電，同時由于Tl導通，使Cl放電，T2基極電壓上升，直到T2導通，T2 一旦導通，迅速進入飽和區，重復上述過程，只是導通管為T2，截止管為Tl即可。根據現有理論，上述振蕩周期T=L 4RB*C，其中C為Cl或C2的容值，RB為基極電阻阻值。適當取值，可以使產生的諧波頻率全部或大部位于超聲頻段。
[0026]在Tl和T2的基極串聯整流二極管，整流二極管正極連接輸入三極管基極，可以有效過濾由于導線傳輸電感產生的反向電流，減少雜波。
[0027]產生的高次諧波通過后續的放大電路放大，放大級由放大NMOS管和音頻功放串聯組成，所述放大NMOS管柵極連接任一輸入三極管的集電極，優選方式可以在放大NMOS管的柵極與地之間連接有穩壓二極管，以保護放大NMOS管的柵極。音頻功放選擇帶寬覆蓋超聲頻段的芯片，例如INA332，CX20106等。
[0028]如上所述，可較好的實現本發明。
【權利要求】
1.超聲波發生器，包括直流電源，其特征在于，還包括方波發生器、多諧振蕩器和用于放大并輸出音頻信號的放大級，所述方波發生器的方波輸出端與多諧振蕩器的信號觸發端連接，所述多諧振蕩器的輸出端與放大級的輸入端連接； 所述多諧振蕩器包括參數相同的一對輸入三極管和一對諧振電容對；每一輸入三極管基極與另一輸入三極管集電極之間通過一個諧振電容連接，輸入三極管發射極到地之間串聯有發射極電阻，基極通過基極電阻與信號觸發端連接，集電極連接電源； 所述放大級由放大NMOS管和音頻功放串聯組成，所述放大NMOS管柵極連接任一輸入三極管的集電極。
2.根據權利要求1所述的超聲波發生器，其特征在于，所述方波發生器由三角波電路、脈寬比較器和基準電壓源組成，所述三角波電路和基準電壓源的輸出端分別連接脈寬比較器的輸入端，所述脈寬比較器輸出端與多諧振蕩器的信號觸發端連接。
3.根據權利要求2所述的超聲波發生器，其特征在于，所述基準電壓源由串聯在電源和地線之間的第一固定電阻和第一可調電阻組成，兩個電阻的公共節點作為基準電壓輸出端。
4.根據權利要求2所述的超聲波發生器，其特征在于，所述三角波電路由充電管、復位管、充電電容、上拉電阻、反相器和調節電阻串組成，所述充電電容和調節電阻串并聯在充電管和地線之間，充電管源級連接電源，上拉電阻和復位管串聯后連接在電源和地線之間，上拉電阻和復位管公共端連接充電管柵極，復位管柵極連接反相器輸出端，所述反相器的輸入端連接調節電阻串的中間節點。
5.根據權利要求4所述的超聲波發生器，其特征在于，所述調節電阻串由固定電阻和可調電阻組成。
6.根據權利要求1所述的超聲波發生器，其特征在于，所述諧振電容通過整流二極管與輸入三極管基極連接，所述整流二極管正極連接輸入三極管基極。
7.根據權利要求1所述的超聲波發生器，其特征在于，所述放大NMOS管的柵極與地之間連接有穩壓二極管。
8.根據權利要求1所述的超聲波發生器，其特征在于，所述輸入三極管集電極通過集電極電阻連接電源。
【文檔編號】B06B1/02GK104014472SQ201410226908
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月27日 優先權日:2014年5月27日
【發明者】馬遷 申請人:國網四川省電力公司成都市新都供電分公司