變頻式超聲波發(fā)生器的簡介

日期：

2019-05-18

1,變頻式超聲波發(fā)生器概念的定義

變頻式超聲波發(fā)生器指在較廣的一定范圍內(nèi)可自行搜尋換能器的固有諧振頻率，并智能調(diào)整輸出頻率，以實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤的超聲波發(fā)生器。設(shè)計(jì)中，超聲波發(fā)生器的變頻范圍為 20~200 kHz。

2,變頻式超聲波發(fā)生器激勵(lì)方式的選擇

超聲波發(fā)生器的激勵(lì)方式有自激和它激兩種模式。前者，只能跟蹤一個(gè)固定頻率，無法實(shí)現(xiàn)變頻效果，所以變頻式超聲波發(fā)生器采用由第3方掃頻模式的它激方式，故具有良好的變頻效果。

圖 1：變頻式超聲波發(fā)生器工作原理圖

3,變頻式超聲波發(fā)生器的變頻實(shí)現(xiàn)

直接數(shù)字頻率合成（DDS）是一種根據(jù)輸入數(shù)字量生成相對于參考頻率進(jìn)行頻率和相位調(diào)節(jié)的技術(shù)。具有高速、高精度、恒溫輸出及靈活變頻、快速反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，但其輸出頻率中諧波頻率較多，因此必須在 DDS 輸出端加入良好的濾波模塊，以大幅度降低 DDS 的雜散信號，從而有效提高信噪比。

4,變頻式超聲波發(fā)生器的功率放大電路設(shè)計(jì)

由于典型 DDS 芯片的輸出電壓上限只有幾百毫伏，無法驅(qū)動(dòng)換能器，所以必須對 DDS 的輸出信號進(jìn)行功率放大。常見的功率放大拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有A 類、AB 類及D 類 3 種。其中，AB 類是現(xiàn)今最常用的功放拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它能較好地平衡波形失真與轉(zhuǎn)換效率間的關(guān)系。在此，考慮到其各方面的平衡性，采用 AB 類結(jié)構(gòu)的功放。

圖 2 AB類高保真功率放大電路示意圖

5,變頻式超聲波發(fā)生器的鎖相機(jī)理

在實(shí)際的超聲鍵合過程中，由于鍵界面處于一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程，換能器的諧振頻率為一時(shí)變過程。因此，超聲波發(fā)生器必須根據(jù)換能器的狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出頻率，以實(shí)現(xiàn)鎖相功能。

6,變頻式超聲波發(fā)生器的頻率跟蹤電路設(shè)計(jì)

由前述分析易知，采用電流反饋實(shí)現(xiàn)鎖相是一種有效的辦法。AD8362 是新一代的真有效值檢測芯片，它解決了傳統(tǒng)真有效值芯片響應(yīng)時(shí)間慢，帶寬隨輸入電壓變化的問題，具備高速、高精度測量換能器電流的能力。當(dāng) AD8362 的輸出電壓最大時(shí)，換能器處于串聯(lián)諧振狀態(tài)。

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換能器振子的作用

開關(guān)型發(fā)生器發(fā)展的幾個(gè)階段

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