AD603應(yīng)用電路之超聲波檢測(cè)電路

　　超聲檢測(cè)回波信號(hào)是一個(gè)毫伏級(jí)的信號(hào)。檢測(cè)對(duì)象不同時(shí)回波信號(hào)值相差很大。針對(duì)不同檢測(cè)對(duì)象的回波信號(hào)必須進(jìn)行相應(yīng)放大，以便后續(xù)處理分析現(xiàn)象，設(shè)計(jì)以AD603為核心的超聲檢測(cè)微弱信號(hào)放大電路，提高超聲檢測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和適應(yīng)性。

　　AD603簡(jiǎn)介

AD603內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

　　AD603輸入衰減器由7組R一2R梯形網(wǎng)絡(luò)組成，信號(hào)從精密無(wú)源梯形網(wǎng)絡(luò)的輸入端（VINP）輸入，輸入信號(hào)的衰減量（0～42．14dB）由腳卜2（GPOS—GENG）的輸入電壓差VG（VG=VGPOS—VGNEG，下同）控制，控制梯形網(wǎng)絡(luò)的“滑動(dòng)觸點(diǎn)”至相應(yīng)的“節(jié)點(diǎn)”處，選擇衰減量。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2。AD603根據(jù)腳5（FDBK）與腳7（VOUT）的連接方式的不同來(lái)確定放大器的增益值和增益范圍，當(dāng)腳5和腳7短接時(shí)，AD603的增益為40VG+10dB，增益范圍為一1ldB～+31dB。當(dāng)腳5和腳7斷開，腳5串聯(lián)1個(gè)18pF的電容接地時(shí)，其增益為40VG+30dB，增益范圍為+9dB一+51dB，如果在5腳和7腳間接上電阻RExT，腳5串聯(lián)1個(gè)56pF的電容接地用于頻率補(bǔ)償時(shí)，其增益最大值由電阻RExT確定，電阻RExT與最大增益間的關(guān)系見下圖。

　　控制電壓VG在一500mV一+500mV間變化，控制放大器的增益G的大小，兩者成線性關(guān)系變化：

　　G（dB）=40Vg+Goi（i-1，2，3）

　　上式中Goi分別為腳5與腳7短接、開路和外接電阻時(shí)的增益常數(shù)，即10 dB、30 dB及10—30dB的某個(gè)常數(shù)。若腳5通過(guò)一電阻接地，可獲得更高的增益，最大增益約為60dB，但由于此時(shí)的輸出誤差較大，其使用受一定的限制。

　　基于AD603的超聲波檢測(cè)電路

　　超聲波檢測(cè)較厚材料，或超聲波發(fā)射電路激勵(lì)電壓較小時(shí)，超聲波接收探頭接收到的回波信號(hào)很微弱，只有幾毫伏，所需增益較大；反之，超聲波檢測(cè)較薄材料，或激勵(lì)電壓較大時(shí)，回波信號(hào)相對(duì)較強(qiáng)，有幾百毫伏，所需增益較小。為提高超聲檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)范圍和系統(tǒng)的適應(yīng)性，采用AD603與精密放大器AD844級(jí)聯(lián)使用的方式組成超聲檢測(cè)信號(hào)放大電路。AD844是單片型的電流反饋寬帶高速運(yùn)算放大器，具有低失真、低噪聲、低漂移和寬頻帶的優(yōu)點(diǎn)，還具有增益偏差小，相位差小的特點(diǎn)。當(dāng)AD603與AD844級(jí)聯(lián)使用時(shí)，不僅能獲得需要的高增益，還能避免增益誤差的過(guò)大。如下圖。

　　程控放大器AD603的信號(hào)輸入最大電壓是±1．4V（有效值lV），最高也可達(dá)到±2V，但會(huì)使高頻信號(hào)失真。若采用回波信號(hào)先經(jīng)固體增益運(yùn)算放大器AD844固定放大，再由AD603程控放大，對(duì)于檢測(cè)較薄材料幾百毫伏的回波信號(hào)會(huì)產(chǎn)生失真。故采用先AD603后AD844的級(jí)聯(lián)方式，級(jí)間采用0．1心電容耦合，可提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

　　系統(tǒng)電源設(shè)為±5V。電阻l玎與電容C1形成1個(gè)信號(hào)延時(shí)電路，延時(shí)10ps（I玎×C1）。腳5與腳7間接有電阻R1=2．49kQ，由圖3可知，此時(shí)AD603的最大增益約為4ldB。AD603的腳1和腳2分別與DAC0和DACl單片機(jī)ADuC812的輸出引腳相連。單片機(jī)ADUC812通過(guò)超聲波發(fā)射波與回波的時(shí)間差輸出適當(dāng)?shù)?a href="http://ttokpm.com/analog/" target="_blank">模擬電壓，控制AD603的增益。電路中，R2與R3決定了AD844的信號(hào)固定放大倍數(shù)為lO倍（500／50）。RL和CL是AD844的負(fù)載。另外，在使用AD603過(guò)程中，腳4（COMM）必須直接接地，若接電阻則會(huì)影響增益的準(zhǔn)確性。放大電路用于超聲檢測(cè)系統(tǒng)，超聲回波信號(hào)從電路左端輸入，經(jīng)AD603程控放大，單片機(jī)輸出穩(wěn)定電壓控制增益，使放大后的回波信號(hào)最大幅值不超過(guò)500mv，再由AD844固定放大10倍，使回波信號(hào)在O一5V間輸出，為后續(xù)回波信號(hào)處理做準(zhǔn)備。

　　總結(jié)

　　本文描述的超聲波檢測(cè)電路有效地提高了微弱信號(hào)檢測(cè)的準(zhǔn)確性、適應(yīng)性和穩(wěn)定性。