用于电磁超声导波激励信号生成的线性功率放大装置的制造方法_3

文档序号:9219467阅读:来源:国知局
型场效应管为M2、M3、M4 ;第二电源,如图2所示,三个第二线性放大电路可以共用一个电源,即电压源VCC2 ;所述第二 N沟道绝缘栅型场效应管的栅极连接所述第六电阻的第二端,所述第六电阻的第一端为所述第二线性放大电路的输入端,如图2所示,该第六电阻在三个第二线性放大电路中分别为电阻R4、R16、R28,即第一线性放大电路输出的直流偏置经三个电阻R4、R16、R28分别接入场效应M2、M3、M4的栅极,为三个N沟道绝缘栅型场效应管M2、M3、M4提供相同的偏置电压,实现第一线性放大电路分别为三个第二线性放大电路提供直流偏置电压,同时,三个电阻R4、R16、R28可消除各第二线性放大电路之间的串扰信号,提高整个电路的稳定性;所述第二电源的输出端连接所述第二电感的第一端,所述第二电感的第二端连接所述第七电阻的第一端,所述第七电阻的第二端连接所述第二 N沟道绝缘栅型场效应管的漏极,如图2所示,三个第二线性放大电路共用第二电感,该第二电感为电感L2,第七电阻在三个第二线性放大电路中分别为R5、Rl7、R29,S卩电压源VCC2输出的电压由电容C2接至地平面进行滤波,经电感L2分别接至电阻R5、R17、R29的第一端,电阻R5、R17、R29的第二端分别与N沟道绝缘栅型场效应管M2、M3、M4的漏极相连,电感L2用于钳制电源抖动,电阻R5、R17、R29分别用于设置三个线性放大电路的静态工作点;所述第二 N沟道绝缘栅型场效应管的源极连接所述第八电阻的第一端,所述第八电阻的第二端连接地平面,所述第二N沟道绝缘栅型场效应管的源极为所述第二线性放大电路的输出端,如图2所示,该第八电阻在三个第二线性放大电路中分别为R6、R18、R30,即N沟道绝缘栅型场效应管M2、M3、M4的源极分别经电阻R6、R18、R30接地,N沟道绝缘栅型场效应管M2、M3、M4源极输出的直流电压可分别为下一级驱动模块中的第二线性放大电路提供栅极偏置电压。
[0031]基于上述如图2所示的第二线性放大电路的构成,在该第二线性放大电路中任意波形信号的线性放大过程如下:第一级驱动模块中第一线性放大电路输出的输出功率提高后的、具有任意波形形状的交流信号分别通过三个电阻R4、R16、R28进入N沟道绝缘栅型场效应管M2、M3、M4的栅极,经三个第二线性放大电路放大后的具有任意波形形状的交流信号驱动能力足够,分别可用于驱动后一级电路的多个线性放大模块。
[0032]具体实施时,多个线性放大模块的个数可以根据具体需求调整,在本实施例中,以多个线性放大模块的个数是九个为例,具体实施时,以经多级驱动模块输出的多路信号中每路信号驱动线性放大模块的个数可以根据具体需求调整,如图2所示,以每路信号驱动三个线性放大模块为例,具体的,所示线性放大模块103,包括:第三N沟道绝缘栅型场效应管、第三电源、第九电阻、第三电感、第十电阻、第i^一电阻,其中,第三N沟道绝缘栅型场效应管,如图2所示,该第三N沟道绝缘栅型场效应管在九个线性放大模块中分别是N沟道绝缘栅型场效应管M5?M13 ;第三电源,如图2所示,九个线性放大模块共用一个电源,第三电源为电源VCC3;所述第三N沟道绝缘栅型场效应管的栅极连接所述第九电阻的第二端,所述第九电阻的第一端为所述线性放大模块的输入端,在图2中,该第九电阻在九个线性放大模块中分别是电阻R7、R8、R9、R19、R20、R21、R31、R32、R33,实现N沟道绝缘栅型场效应管M2的源极输出的直流电压分别经电阻R7、R8、R9输入至N沟道绝缘栅型场效应管M5、M6、M7的栅极,N沟道绝缘栅型场效应管M3的源极输出的直流电压分别经电阻R19、R20、R21输入至N沟道绝缘栅型场效应管M8、M9、M10的栅极,N沟道绝缘栅型场效应管M4的源极输出的直流电压分别经电阻R31、R32、R33输入至N沟道绝缘栅型场效应管M11、M12、M13的栅极,同时电阻R7、R8、R9、R19、R20、R21、R31、R32、R33可隔离各线性放大模块之间的串扰;所述第三N沟道绝缘栅型场效应管的漏极连接所述第十电阻的第一端,所述第十电阻的第二端连接所述第三电感的第一端,所述第三电感的第二端连接所述第三电源,所述第三N沟道绝缘栅型场效应管的漏极为所述线性放大模块的输出端,在图2中,九个线性放大模块共用第三电感,该第三电感即为电感L3,第十电阻在九个线性放大模块中分别是电阻R10、R12、R14、R22、R24、R26、R34、R36、R38,实现了电压源VCC3经电容C3接至地平面进行滤波,接入电感L3的一端,电感L3的另一端分别经电阻R10、R12、R14、R22、R24、R26、R34、R36、R38串接至N沟道绝缘栅型场效应管M5?M13的漏极,为N沟道绝缘栅型场效应管M5?M13的漏极提供直流电压;所述第三N沟道绝缘栅型场效应管的源极连接所述第十一电阻的第一端,所述第十一电阻的第二端连接地平面,在图2中,该第十一电阻在九个线性放大模块中分别是电阻R11、R13、R15、R23、R25、R27、R35、R37、R39,即N沟道绝缘栅型场效应管 M5 ?M13 的源极分别经电阻 Rll、R13、R15、R23、R25、R27、R35、R37、R39 接地。
[0033]基于上述如图2所示的线性放大模块103的构成,在线性放大模块103中交流信号的线性放大过程如下:第2级驱动模块中第二线性放大电路的N沟道绝缘栅型场效应管M2的源极输出的具有任意波形形状的交流信号分别经电阻R7、R8、R9接入场效应M5、M6、M7的栅极,第2级驱动模块中第二线性放大电路的N沟道绝缘栅型场效应管M3的源极输出的具有任意波形形状的交流信号分别经电阻R19、R20、R21接入场效应M8、M9、M10的栅极,第2级驱动模块中第二线性放大电路的效应管M4的源极输出的具有任意波形形状的交流信号分别经电阻R31、R32、R33接入场效应M11、M12、M13的栅极,N沟道绝缘栅型场效应管M5?M13分别对各自输入的具有任意波形形状的交流信号进行线性放大,N沟道绝缘栅型场效应管M5?M13的漏极分别输出各自线性放大后的具有任意波形形状的交流信号。
[0034]具体实施时,上述用于电磁超声导波激励信号生成的线性功率放大装置,还包括:电容,所述电容的一端连接电磁超声导波换能器的输入端,所述电容的另一端并联多个线性放大模块的输出端。具体的,如图2所示,N沟道绝缘栅型场效应管M5?M13的漏极并联后输出信号为直流偏置上叠加具有任意波形形状的交流信号,可在N沟道绝缘栅型场效应管M5?M13漏极并联输出端与电磁超声导波换能器(EMAT)之间串接电容C4(即上述电容)进行交流耦合,这种耦合方式既可消除直流偏置电压对电磁超声导波换能器的影响,又可为电磁超声导波换能器提供线性放大后的满足能驱动电磁超声导波换能器要求的大功率任意波形信号。
[0035]为了说明上述用于电磁超声导波激励信号生成的线性功率放大装置能输出任意波形的满足能驱动电磁超声导波换能器要求的大功率激励信号,在本实施例中,搭建了如图3所示的测试装置。在采用该测试系统测试时任意波形发生模块301输出幅值为2V的加汉宁窗调制的5周期正弦波,经上述用于电磁超声导波激励信号生成的线性功率放大装置302放大后驱动标准的50欧姆阻性负载303,通过1dB衰减器304接入示波器305,所采集的波形如图4所示,图4中实线为示波器305采集的输出信号,虚线为加汉宁窗调制的5周期标准正弦波输入信号。从图4可知,示波器305所输出波形的峰-峰值功率为800W,且与加汉宁窗调制的5周期标准正弦波输入信号相比波形畸变很小,说明上述用于电磁超声导波激励信号生成的线性功率放大装置302能实现对任意波形信号的大功率线性放大。
[0036]为说明上述用于电磁超声导波激励信号生成的线性功率放大装置
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