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CACR-HR10BAB12Y73開關(guān)切換電路

　　開關(guān)切換電路由4066模擬開關(guān)組成，由DSPIC芯片引腳控制開關(guān)的開合。在發(fā)射電路發(fā)射超聲波脈沖后，電路進(jìn)入接收模式。

　　芯片控制模擬開關(guān)選定將要接收的是三個探頭中的哪個，且接收的超聲波頻率為多少，然后開始接收。

　　CACR-HR10BAB12Y73模擬開關(guān)切換接收這一創(chuàng)新方式，使得多個超聲波探頭共享一套后級放大電路，由于后級出放大電路的硬件成本較高，該方式大大節(jié)約了電路成本。路徑切換原理如圖2所示：

　　值得注意的是，模擬開關(guān)切換后需要一段時間電路才能重新穩(wěn)定，所以在這段時間內(nèi)不適合接收信號。根據(jù)實際測量，本接收電路在開關(guān)切換后需要10毫秒才能重新穩(wěn)定。

　　3.3 CACR-HR10BAB12Y73帶通濾波電路

　　帶通濾波電路是由運放構(gòu)成的有源帶通濾波器兩級級聯(lián)而成，單級且中心頻率為76KHz的電路及其響應(yīng)曲線如圖3所示：

　　中心頻率0 f 為：

　　CACR-HR10BAB12Y73考慮到電阻和電容的取值不能是任意值，而應(yīng)該是常用的值，所以設(shè)計出來的濾波器的中心頻率跟預(yù)期的中心頻率存在一定誤差。根據(jù)公式2計算，當(dāng)R0=R1取10K，R2取87K，C1=C2取100p的時候，電壓zui大增益為4.35，中心頻率約為76.3KHz，帶寬為36.6KHz.當(dāng)R0=R1取3.3K，R2取38K，C1=C2取100p的時候，電壓zui大增益為5.76，中心頻率約為201KHz，帶寬為83.8KHz.由于兩個中心頻率的誤差均遠(yuǎn)小于各自帶寬，所以認(rèn)為上述電路參數(shù)取值是合理的。兩級級聯(lián)后中心頻率不變，電壓增益為單級的平方。

　　3.4 CACR-HR10BAB12Y73后級放大電路

　　由于超聲波接收信號的變化幅度很大，從幾個微伏到幾個豪伏，為了充分利用芯片AD的電壓范圍，創(chuàng)新設(shè)計了以對數(shù)放大器和運放組成的后級放大電路，如圖4所示。當(dāng)輸入信號弱時，它相當(dāng)于一個線性放大器，增益較大。當(dāng)輸入信號較強(qiáng)時，它變成對數(shù)放大器，增益隨輸入信號的增加而減小。對數(shù)放大器保證了超聲波接收電路有很寬的動態(tài)范圍。經(jīng)過AD8310對數(shù)放大器，原先的高頻信號轉(zhuǎn)變?yōu)榈皖l的原信號包絡(luò)。

　　CACR-HR10BAB12Y73經(jīng)過對數(shù)放大器的信號輸入給同相輸入組態(tài)的運算放大器，進(jìn)行zui后信號幅度調(diào)整。改變反饋電阻的阻值，可以改變該放大電路的增益，具體要求是zui終輸出到AD引腳的信號的zui大幅度值應(yīng)該略小于芯片AD的范圍。由于DSPIC芯片的AD范圍為0-3.3V，在這里我們調(diào)整反饋電阻，使zui終信號的zui大幅度約為3V.

　　4.CACR-HR10BAB12Y73電路驗證

　　電路的實測輸出波形如圖5所示，在電路接收到微弱的反射信號的時候，超聲波探頭產(chǎn)生幾個微伏的電壓，經(jīng)本電路放大接收后，輸出電壓幅度約為3V，略小于3.3V的AD范圍，滿足預(yù)先的設(shè)計要求。

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