超声波测距仪的设计与调试接收部分

1、超声波测距仪的设计与调试接收部分,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。 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以判断是否有回波及回波的大小。,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7：超声波接收电路的制作与调试,实训目的： 理解放大电路的工作原理和调试技巧。 理解波形变换电路的工作原理。 掌握超声波接收电路的调试技巧。 实训条件： 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,实训7：超声波接收电路的

2、制作与调试,实训方法： 一、测试放大电路的放大倍数。 步骤1：要求学生用万能板按照如下电路图焊制放大电路。 步骤2：正确使用直流稳压电源，产生+9V电源信号，连接到放大电路板上。 步骤3：将信号发生器的输出端子接到放大电路的输入端。调节信号发生器正确输出峰峰值为20mV、频率在40K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，记下各自电压值，计算每一级放大电路的放大倍数。 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。,测试放大电路的放大倍数,虚地点,i1=iF+ ib-=iF,ib+ =0 , ib- =0,u+ =0,u=u+=0,平衡电阻(使输入端对地的静

3、态电阻相等):R2=R1/RF,F,反相比例放大电路,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

4、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,1）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，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

5、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 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7：超声波接收电路反射式测试,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