专利名称：一种实现高精度超声驱动信号的数字电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种实现高精度超声驱动信号的数字电路，属于超声波电源技术领域。
背景技术：
超声波电源通常称为超声波发生源或者超声波发生器。它的作用是把电能转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号。超声波电源的原理是首先由信号发生器来产生一个特定频率的信号，这个信号可以是正弦信号，也可以是脉冲信号，这个特定频率就是换能器的频率；随着精密清洗的不断发展，使用面逐步扩大。目前，超声波电源一般应用在超声波清洗机、超声波焊接机上。这类超声波电源大多使用模拟/数字混合设计的专用芯片来产生超声波功率驱动信号。这类芯片存在的最大缺点是频率不稳定，会受到电磁场和工作环境温度的影响，频率漂移现象严重；另外，不易用微处理器控制，动态调节频率和功率复杂。除此之外，超声波电源也有通过微处理器采用软件编程的方法来产生超声波功率驱动信号。但输出波形速度较慢，CPU工作效率低，不易增加新功能。
实用新型内容针对现有技术存在的上述问题和不足，本实用新型的目的是提供一种实现高精度超声驱动信号的数字电路，以解决现有超声波电源驱动信号频率不稳、分辨率不高，调整不便的技术问题。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下一种实现高精度超声驱动信号的数字电路，包括波形产生单元、死区控制电路和频率设置电路，所述死区控制电路和频率设置电路分别与波形产生单元相连，所述波形产生单元包括用于检测设定频率值所对应输入计数值Q减至为零时的全零检测器、用于检测设定频率值所对应输入计数值Q减至为Q/2时的中值检测器以及分别与所述全零检测器和中值检测器相连的控制信号产生电路。作为一种优选方案，所述的死区控制电路包括脉冲整形电路、死区控制器和RS触发器，所述脉冲整形电路为两个，分别与所述全零检测器和中值检测器一一对应连接，两脉冲整形电路分别与两RS触发器一一对应，死区控制器分别与两RS触发器相连。作为一种优选方案，所述的频率设置电路包括分频器、用于保存设定的最大频率和最小频率值的周期预置计数器和对设定频率值所对应的计数值Q进行减一操作的减一计数器，所述周期预置计数器与减一计数器相连，分频器分别与周期预置计数器和减一计数器相连。作为进一步优选方案，所述减一计数器的输出端分别与全零检测器和中值检测器的输入端相连。作为进一步优选方案，所述分频器的输出端与死区控制器的输入端相连。[0012]作为进一步优选方案，所述周期预置计数器和死区控制器的输入端分别与控制信号产生电路的输出端相连。与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果本实用新型提供的数字电路可实现高精度超声驱动信号，具有结构简单、产生的驱动信号频率稳定、分辨率较高、调整方便、具备扫频和软启动功能、可实现智能控制和功/频率跟踪等优点，具有极强的实用价值。
图1是本实用新型提供的一种实现高精度超声驱动信号的数字电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步详细地说明。如图1所示，本实用新型提供的一种实现高精度超声驱动信号的数字电路，包括波形产生单元1、死区控制电路2和频率设置电路3，所述死区控制电路2和频率设置电路3分别与波形产生单元I相连，所述波形产生单元I包括用于检测设定频率值所对应输入计数值Q减至为零时的全零检测器12、用于检测设定频率值所对应输入计数值Q减至为Q/2时的中值检测器13以及分别与所述全零检测器12和中值检测器13相连的控制信号产生电路11。所述的死区控制电路2包括脉冲整形电路21、死区控制器22和RS触发器23，所述脉冲整形电路21为两个，分别与所述全零检测器12和中值检测器13 —一对应连接，两脉冲整形电路21分别与两RS触发器23 —一对应，死区控制器22分别与两RS触发器23相连。频率设置电路3包括分频器31、用于保存设定的最大频率和最小频率值的周期预置计数器32和对设定频率值所对应的计数值Q进行减一操作的减一计数器33，所述周期预置计数器32与减一计数器33相连，分频器31分别与周期预置计数器32和减一计数器33相连。所述减一计数器33的输出端分别与全零检测器12和中值检测器13的输入端相连。分频器31的输出端与死区控制器22的输入端相连。控制信号产生电路11的输出端分别与周期预置计数器32和死区控制器22的输入端相连。其中波形产生单元1:用于接收减一计数器33输出的计数值Q (16位)，产生相位差为180°两路窄脉冲信号，输出两路窄脉冲。控制信号产生电路11 :用于根据全零检测器12、中值检测器13产生的窄脉冲，控制计数器工作模式和死区控制器工作时刻。全零检测器12 :用于检测设定频率值所对应计数值Q减至为零的时刻。中值检测器13 :用于检测设定频率值所对应计数值Q减至为Q/2的时刻。死区控制电路2 :用于接收全零检测器12和中值检测器13输出的两路窄脉冲、死区控制器22中的延时单元启动信号和分频器31输出的时钟信号，完成死区延时，产生两路超声波驱动信号，并输出该超声波驱动信号。脉冲整形电路21 :用于将波形产生单元I输出的两路窄脉冲进行整形和削减脉度，以向RS触发器23提供一路触发信号。[0024]死区控制器22 :用于设置死区延时时间，向RS触发器23提供延时计数结束信号，触发RS触发器23翻转和实现软启动功能。RS触发器23 :用于根据触发信号，实现输出电平翻转。频率设置电路3 :用于接收16位数据总线和主时钟，用于根据工况，实时完成频率设置和调整，输出计数值Q。分频器31 :用于为工作单元提供不同分频数的时钟信号；周期预置计数器32 :用于保存设定的最大频率和最小频率值，以保证驱动信号频率的稳定性和扫频范围。减一计数器33 :用于对设定频率值所对应的计数值Q进行减一操作。本实用新型的工作原理为周期预置计数器32先向减一计数器33预置初始值Q，接着减一计数器33在分频器31分频后的时钟信号作用下，实现二进制数Q的减一运算；通过中值检测器13和全零检测器12检测，产生高电平信号，随着减一计数器33再次赋初值进行周而复始的减一操作，于是产生两路触发窄脉冲信号。为了提高RS触发器23的可靠性，增强抗干扰能力，用脉冲整形电路21将上述两路触发脉冲信号高电平宽度变窄后，分别送入RS触发器FFO和FFl的输入控制端，死区控制器22产生控制信号作用于RS触发器的另一控制端，延迟RS触发器的翻转时刻形成死区，从而形成高精度超声波驱动信号。最后有必要在此说明的是以上对本实用新型进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的结构进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想，而不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种实现高精度超声驱动信号的数字电路，其特征在于包括波形产生单元、死区控制电路和频率设置电路，所述死区控制电路和频率设置电路分别与波形产生单元相连，所述波形产生单元包括用于检测设定频率值所对应输入计数值Q减至为零时的全零检测器、用于检测设定频率值所对应输入计数值Q减至为Q/2时的中值检测器以及分别与所述全零检测器和中值检测器相连的控制信号产生电路。
2.根据权利要求1所述的实现高精度超声驱动信号的数字电路，其特征在于所述的死区控制电路包括脉冲整形电路、死区控制器和RS触发器，所述脉冲整形电路为两个，分别与所述全零检测器和中值检测器一一对应连接，两脉冲整形电路分别与两RS触发器一一对应，死区控制器分别与两RS触发器相连。
3.根据权利要求1所述的实现高精度超声驱动信号的数字电路，其特征在于所述的频率设置电路包括分频器、用于保存设定的最大频率和最小频率值的周期预置计数器和对设定频率值所对应的计数值Q进行减一操作的减一计数器，所述周期预置计数器与减一计数器相连，分频器分别与周期预置计数器和减一计数器相连。
4.根据权利要求3所述的实现高精度超声驱动信号的数字电路，其特征在于所述减一计数器的输出端分别与全零检测器和中值检测器的输入端相连。
5.根据权利要求3所述的实现高精度超声驱动信号的数字电路，其特征在于所述分频器的输出端与死区控制器的输入端相连。
6.根据权利要求3所述的实现高精度超声驱动信号的数字电路，其特征在于所述周期预置计数器和死区控制器的输入端分别与控制信号产生电路的输出端相连。
专利摘要本实用新型公开了一种实现高精度超声驱动信号的数字电路，所述电路包括波形产生单元、死区控制电路和频率设置电路，所述死区控制电路和频率设置电路分别与波形产生单元相连，所述波形产生单元包括用于检测设定频率值所对应输入计数值Q减至为零时的全零检测器、用于检测设定频率值所对应输入计数值Q减至为Q/2时的中值检测器以及分别与所述全零检测器和中值检测器相连的控制信号产生电路。本实用新型提供的数字电路可实现高精度超声驱动信号，具有结构简单、产生的驱动信号频率稳定、分辨率较高、调整方便、具备扫频和软启动功能、可实现智能控制和功/频率跟踪等优点，具有极强的实用价值。
文档编号H02M1/08GK202906861SQ201220585238
公开日2013年4月24日 申请日期2012年11月7日 优先权日2012年11月7日
发明者滕旭东 申请人:上海工程技术大学