1.3超声波测距仪的设计与调试——接收部分.ppt

超声波测距仪的设计与调试超声波测距仪的设计与调试接收部分接收部分超声波接收电路的基本工作原理超声波接收电路的基本工作原理 超声波接收电路包括超声波接收探头、信号放大电超声波接收电路包括超声波接收探头、信号放大电路及波形变换电路三部分。路及波形变换电路三部分。由于经接收头变换后的正弦波电信号非常弱，因此由于经接收头变换后的正弦波电信号非常弱，因此必须经放大电路放大。正弦波信号需要变换为直流信号必须经放大电路放大。正弦波信号需要变换为直流信号以判断是否有回波及回波的大小。以判断是否有回波及回波的大小。超声波接收头超声波接收头波形变换波形变换放大电路放大电路超声波接收电路图超声波接收电路图放大电路1检波电路放大电路2接收部分比较输出 实训实训7：超声波接收电路的制作与调试：超声波接收电路的制作与调试实训目的：实训目的：1.理解放大电路的工作原理和调试技巧。理解放大电路的工作原理和调试技巧。2.理解波形变换电路的工作原理。理解波形变换电路的工作原理。3.掌握超声波接收电路的调试技巧。掌握超声波接收电路的调试技巧。实训条件：实训条件：超声波接收头及配套元件一套、超声波发射头，直超声波接收头及配套元件一套、超声波发射头，直流稳压电源一台，示波器一台，信号发生器一台流稳压电源一台，示波器一台，信号发生器一台 实训实训7：超声波接收电路的制作与调试：超声波接收电路的制作与调试实训方法：实训方法：一、测试放大电路的放大倍数。一、测试放大电路的放大倍数。步骤步骤1：要求学生用万能板按照如下电路图焊制放大电路。：要求学生用万能板按照如下电路图焊制放大电路。步骤步骤2：正确使用直流稳压电源，产生：正确使用直流稳压电源，产生+9V电源信号，连接到放大电路电源信号，连接到放大电路板上。板上。步骤步骤3：将信号发生器的输出端子接到放大电路的输入端。调节信号：将信号发生器的输出端子接到放大电路的输入端。调节信号发生器正确输出峰峰值为发生器正确输出峰峰值为20mV、频率在、频率在40K的正弦波信号，用示的正弦波信号，用示波器分别观察不同级放大电路的输入及输出信号波形，记下各自波器分别观察不同级放大电路的输入及输出信号波形，记下各自电压值，计算每一级放大电路的放大倍数。电压值，计算每一级放大电路的放大倍数。实训作业实训作业1：分析记录数据，理解放大电路的特点和工作原理。：分析记录数据，理解放大电路的特点和工作原理。测试放大电路的放大倍数测试放大电路的放大倍数信号发生器示波器探头放大电路放大电路inputoutput_+RFR1R2uiuoi1iFib-ib+虚地点虚地点i1=iF+ib-=iFib+=0,ib-=0u+=0 u=u+=0平衡电阻平衡电阻(使输入端使输入端对地的静态电阻相等对地的静态电阻相等):R):R2 2=R=R1 1/R/RF FF反相比例放大电路反相比例放大电路放大器的频率特性放大器的频率特性由于放大电路中存在着耦合电容、旁路电容、晶体管的结电容等，所有电容的容抗都随信号频率的变化而变化，而容抗的大小直接影响到电路中电流、电压的大小及相位，因此，同一放大器对不同频率的输入信号，不仅放大倍数不一样，而且输出、输入电压间的相位关系也不相同。这种放大器的增益与频率的关系称为幅频特性；而输出、输入电压间的相位差与频率的关系称为相频特性。这二者统称为放大器的频率特性，又称频率响应。26第一级放大器输入输出波形第一级放大器的幅频特性第一级放大器的相频特性6.7第二级放大器输入输出波形第二级放大器的幅频特性第二级放大器的相频特性检波电路的输入输出波形电容的作用电容的作用1）旁路旁路旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。为尽量减少阻抗，旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。2）去耦去耦去耦，又称解耦。从电路来说，总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大，驱动电路要把电容充电、放电，才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候，电流比较大，这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹），这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作。这就是耦合。去耦电容就是起到一个电池的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去藕合的，只是旁路电容一般是指高频旁路，也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。3）滤波滤波从理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小，通过的频率也越高。但实际上超过1uF的电容大多为电解电容，有很大的电感成份，所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容，这时大电容通低频，小电容通高频。电容的作用就是通高阻低，通高频阻低频。电容越大低频越容易通过，电容越小高频越容易通过。实训实训7 7：超声波接收电路反射式测试：超声波接收电路反射式测试发射头T超声波接收电路超声波接收电路信号发生器信号发生器示波器示波器接收头R放大放大电路电路波形波形变换变换探头+9VGNDoutput直流稳压电源直流稳压电源f=40kHz隔离挡板超声波接收头和IC4组成超声波信号的检测和放大。反射回来的超声波信号经IC4的2级放大1000倍（60dB），第1级放大100倍（40dB），第2级放大10倍（20dB）。由于一般的运算放大器需要正、负对称电源，而该装置电源用的是单电源（9V）供电，为保证其可靠工作，这里用R10和R11进行分压，这时在IC4的同相端有4.5V的中点电压，这样可以保证放大的交流信号的质量，不至于产生信号失真。倍压检波电路取出反射回来的检测脉冲信号送至IC5进行处理。检波电路作用：检出反射脉冲信号的直流电压以判断有无反射信号。请计算Vrf的大小？R12R13Control