基于dds的高频超声波换能器驱动电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于DDS的高频超声波换能器驱动电路，包括依次连接的MCU、DDS模块、开关管和换能器；所述MCU采用AT89S52芯片，所述DDS模块采用AD9850BRS芯片，所述AT89S52芯片的P1.0-P1.7引脚通过接线端子J2与AD9850BRS芯片的D0-D7引脚连接，所述AD9850BRS芯片的QOUT引脚通过开关管连接换能器；该电路简单，成本低；更容易实现，输出频率稳定，最高发射频率可达40MHz；功耗低，节约能源，在功率满足的情况下，即可驱动超声波换能器。
【专利说明】基于DDS的高频超声波换能器驱动电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及超声波换能器领域，具体是一种基于DDS的高频超声波换能器驱动电路。
【背景技术】
[0002]2009年I月，《电子测量技术》第32卷，第I期，公开了《一种频率可调超声波驱动电路的设计》，该电路通过FPGA产生频率可调信号，设计了一种新型互补对称的驱动电路，并用其制作驱动超声波电机。通过建立超声波电机的电路模型，以及实际电路的制作，验证了该电路确实能产生频率可调的信号，从而使超声波电机始终工作在最佳状态。最后进行了实验验证，效果良好。但该电路也存在一些不足之处，比如，FPGA技术对电路设计者要求比较高，且电路功耗大。
[0003]目前，由集成电路发射模块和分立元件组成的驱动电路的发射频率多为40KHz?IMHz0 2009年4月，《电子测量技术》第32卷，第4期，公开了《一种高频超声波换能器驱动电路的设计》，此电路的发射频率仅达IMHz，可用于对精度要求极高，如基于超声波的精确测量、美容器等领域，为超声波应用于更多的领域提供了必要的准备。但该发射频率仍然较低，满足不了更多领域的应用。
[0004]DDS是直接数字式频率合成器(Direct Digital Synthesizer)的英文缩写，同DSP (数字信号处理)一样，是一项关键的数字化技术。与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换等优点，广泛使用在电信与电子仪器领域，是实现设备全数字化的一个关键技术。
[0005]DDS芯片中主要包括频率控制寄存器、高速相位累加器和正弦计算器三个部分(如Q2220)。频率控制寄存器可以串行或并行的方式装载并寄存用户输入的频率控制码；而相位累加器根据频率控制码在每个时钟周期内进行相位累加，得到一个相位值；正弦计算器则对该相位值计算数字化正弦波幅度(芯片一般通过查表得到)。DDS芯片输出的一般是数字化的正弦波，因此还需经过高速D/A转换器和低通滤波器才能得到一个可用的模拟频率信号。另外，有些DDS芯片还具有调幅、调频和调相等调制功能及片内D/A变换器(如AD7008)。
[0006]DDS的优点如下:
[0007](I)频率分辨率高、输出频点多、可达2的N次方个频点(N为相位累加器位数)；
[0008](2)频率切换速度快，可达us量级；
[0009](3)频率切换时相位连续；
[0010](4)可以输出宽带正交信号；
[0011](5)输出相位噪声低，对参考频率源的相位噪声有改善作用；
[0012](6)可以产生任意波形；
[0013](7)全数字化实现、便于集成、体积小、重量轻。实用新型内容
[0014]本实用新型的目的在于提供一种低成本、低功耗、高分辨率和快速转换的基于DDS的闻频超声波换能器驱动电路，该电路可广生方波或正弦波，其最闻发射频率可达40MHz ；在功率满足的情况下，即可驱动超声波换能器。
[0015]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0016]一种基于DDS的高频超声波换能器驱动电路，包括依次连接的MCU、DDS模块、开关管和换能器；所述MCU采用AT89S52芯片，所述DDS模块采用AD9850BRS芯片，所述AT89S52芯片的Pl.0-P1.7引脚通过接线端子J2与AD9850BRS芯片的D0-D7引脚连接，所述AD9850BRS芯片的QOUT引脚通过开关管连接换能器。
[0017]作为本实用新型进一步的方案:所述开关管采用MOS管，且AD9850BRS芯片与MOS管Ql之间设有运放电路。
[0018]作为本实用新型进一步的方案:所述AT89S52芯片的EA/VPP引脚连接VCC端，AT89S52芯片的XTALl引脚同时连接晶振Y的一端和电容C2的一端，AT89S52芯片的XTAL2引脚同时连接晶振Y的另一端和电容C13的一端，所述电容C2的另一端和电容C13的另一端同时连接电阻R5，并接地，电阻R5的另一端同时连接电容Cll和AD9850BRS芯片的RST引脚，电容Cll的另一端连接VCC端，AT89S52芯片的P2.0引脚、P2.1引脚、P2.2引脚通过接线端子JI依次连接AD9850BRS芯片的RESET引脚、FQUP引脚、WCLK引脚。
[0019]作为本实用新型进一步的方案:所述AD9850BRS芯片的CLKIN引脚通过电阻R3连接电源的OUT端，所述电源的VCC端通过并联的电容Cl、电容C6和电容C7接地；AD9850BRS芯片的D2引脚同时连接GND端、电容C15和电容C16，电容C15另一端和电容C16另一端同时连接VCC端；AD9850BRS芯片的IN-引脚同时连接电阻R9、电阻R7、电阻R6、电容C17和变阻器RV的滑动端，电阻R9另一端连接VCC端，电阻R7另一端接地，电阻R6的另一端同时连接VCC端和变阻器RV的接线端，电容C17另一端和变阻器RV的另一接线端接地；AD9850BRS芯片的IN+引脚同时连接电阻RlO和接线端子J3的WAVE2端，电阻RlO另一端连接接线端子J3的WAVEl端，AD9850BRS芯片的RSET引脚通过电阻Rll连接接线端子Jl的VADJ端；AD9850BRS芯片的DACBL引脚通过电容C14接地；AD9850BRS芯片的QOUTB引脚连接接线端子J3的WAVE3端；AD9850BRS芯片的1UTB引脚连接插座Pl ；AD9850BRS芯片的1UT引脚同时连接电容C10、电容C5、电阻R2和电感L3，所述电容ClO与电容C9、电容C8串联，电容C8另一端同时连接电感L4 一端、电阻Rl两端、电容C2两端、电容C3 —端、电容C4 一端、电容C5 —端、电阻R2的另一端，以及接线端子J3的第3引脚、第4引脚和第5引脚，所述电感L4另一端同时连接电容C3另一端和电感LI，电感LI另一端连接电容C4另一端和电感L2，电感L2另一端连接电感L3另一端。
[0020]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:该电路简单，成本低；更容易实现，输出频率稳定，最高发射频率可达40MHz ;功耗低,节约能源,在功率满足的情况下，即可驱动超声波换能器。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为基于DDS的闻频超声波换能器驱动电路的原理框图。
[0022]图2为基于DDS的闻频超声波换能器驱动电路中MCU的电路图。
[0023]图3为基于DDS的高频超声波换能器驱动电路中DDS模块的电路图。
[0024]图4为基于DDS的高频超声波换能器驱动电路中开关管与换能器的电路图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合【具体实施方式】对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0026]请参阅图1，一种基于DDS的高频超声波换能器驱动电路，包括依次连接的MCU、DDS模块、开关管和换能器。
[0027]请参阅图2-4，所述MCU采用AT89S52芯片，所述DDS模块采用AD9850BRS芯片，所述AT89S52芯片的Pl.0-P1.7引脚通过接线端子J2与AD9850BRS芯片的D0-D7引脚连接，所述AD9850BRS芯片的QOUT引脚通过开关管连接换能器；作为优先方案，所述开关管采用MOS管，且AD9850BRS芯片与MOS管Ql之间设有运放电路。
[0028]请参阅图2，所述AT89S52芯片的EA/VPP引脚连接VCC端，AT89S52芯片的XTALl引脚同时连接晶振Y的一端和电容C2的一端，AT89S52芯片的XTAL2引脚同时连接晶振Y的另一端和电容C13的一端，所述电容C2的另一端和电容C13的另一端同时连接电阻R5，并接地，电阻R5的另一端同时连接电容Cll和AD9850BRS芯片的RST引脚，电容Cll的另一端连接VCC端，AT89S52芯片的P2.0引脚、P2.1引脚、P2.2引脚通过接线端子JI依次连接AD9850BRS芯片的RESET引脚、FQUP引脚、WCLK引脚。
[0029]请参阅图3，所述AD9850BRS芯片的CLKIN引脚通过电阻R3连接电源的OUT端，所述电源的VCC端通过并联的电容Cl、电容C6和电容C7接地；AD9850BRS芯片的D2引脚同时连接GND端、电容C15和电容C16，电容C15另一端和电容C16另一端同时连接VCC端；AD9850BRS芯片的IN-引脚同时连接电阻R9、电阻R7、电阻R6、电容C17和变阻器RV的滑动端，电阻R9另一端连接VCC端，电阻R7另一端接地，电阻R6的另一端同时连接VCC端和变阻器RV的接线端，电容C17另一端和变阻器RV的另一接线端接地；AD9850BRS芯片的IN+引脚同时连接电阻RlO和接线端子J3的WAVE2端，电阻RlO另一端连接接线端子J3的WAVEl端，AD9850BRS芯片的RSET弓丨脚通过电阻Rl I连接接线端子Jl的VADJ端；AD9850BRS芯片的DACBL引脚通过电容C14接地；AD9850BRS芯片的QOUTB引脚连接接线端子J3的WAVE3端；AD9850BRS芯片的1UTB引脚连接插座Pl ;AD9850BRS芯片的1UT引脚同时连接电容C10、电容C5、电阻R2和电感L3，所述电容ClO与电容C9、电容C8串联，电容C8另一端同时连接电感L4 一端、电阻Rl两端、电容C2两端、电容C3 —端、电容C4 一端、电容C5 —端、电阻R2的另一端，以及接线端子J3的第3引脚、第4引脚和第5引脚，所述电感L4另一端同时连接电容C3另一端和电感LI，电感LI另一端连接电容C4另一端和电感L2，电感L2另一端连接电感L3另一端。
[0030]上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
【权利要求】
1.一种基于DDS的高频超声波换能器驱动电路，其特征在于，包括依次连接的MCU、DDS模块、开关管和换能器；所述MCU采用AT89S52芯片，所述DDS模块采用AD9850BRS芯片，所述AT89S52芯片的Pl.0-P1.7引脚通过接线端子J2与AD9850BRS芯片的D0-D7引脚连接，所述AD9850BRS芯片的QOUT引脚通过开关管连接换能器。
2.根据权利要求1所述的基于DDS的高频超声波换能器驱动电路，其特征在于，所述开关管采用MOS管，且AD9850BRS芯片与MOS管Ql之间设有运放电路。
3.根据权利要求1或2所述的基于DDS的高频超声波换能器驱动电路，其特征在于，所述AT89S52芯片的EA/VPP引脚连接VCC端，AT89S52芯片的XTALl引脚同时连接晶振Y的一端和电容C2的一端，AT89S52芯片的XTAL2引脚同时连接晶振Y的另一端和电容C13的一端，所述电容C2的另一端和电容C13的另一端同时连接电阻R5，并接地，电阻R5的另一端同时连接电容Cl I和AD9850BRS芯片的RST引脚，电容Cl I的另一端连接VCC端，AT89S52芯片的P2.0引脚、P2.1引脚、P2.2引脚通过接线端子JI依次连接AD9850BRS芯片的RESET引脚、FQUP引脚、WCLK引脚。
4.根据权利要求3所述的基于DDS的高频超声波换能器驱动电路，其特征在于，所述AD9850BRS芯片的CLKIN引脚通过电阻R3连接电源的OUT端，所述电源的VCC端通过并联的电容Cl、电容C6和电容C7接地；AD9850BRS芯片的D2引脚同时连接GND端、电容C15和电容C16，电容C15另一端和电容C16另一端同时连接VCC端;AD9850BRS芯片的IN-弓丨脚同时连接电阻R9、电阻R7、电阻R6、电容C17和变阻器RV的滑动端，电阻R9另一端连接VCC端，电阻R7另一端接地，电阻R6的另一端同时连接VCC端和变阻器RV的接线端，电容C17另一端和变阻器RV的另一接线端接地；AD9850BRS芯片的IN+引脚同时连接电阻RlO和接线端子J3的WAVE2端，电阻RlO另一端连接接线端子J3的WAVEl端，AD9850BRS芯片的RSET引脚通过电阻Rll连接接线端子Jl的VADJ端；AD9850BRS芯片的DACBL引脚通过电容C14接地；AD9850BRS芯片的QOUTB引脚连接接线端子J3的WAVE3端；AD9850BRS芯片的1UTB引脚连接插座Pl ;AD9850BRS芯片的1UT引脚同时连接电容C10、电容C5、电阻R2和电感L3，所述电容ClO与电容C9、电容C8串联，电容C8另一端同时连接电感L4 一端、电阻Rl两端、电容C2两端、电容C3 —端、电容C4 一端、电容C5 —端、电阻R2的另一端，以及接线端子J3的第3引脚、第4引脚和第5引脚，所述电感L4另一端同时连接电容C3另一端和电感LI，电感LI另一端连接电容C4另一端和电感L2，电感L2另一端连接电感L3另一端。
【文档编号】G05B19/042GK204166334SQ201420659283
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】李川 申请人:皖西学院