超声波电源设计时的电路和波形测试案例

2023-05-31  

中学时,提到电阻,会想到阻值和欧姆定律这些等。 提到阻性分析,联想到伏安曲线分析。


电阻在电路中用途很多很广。通常设计产品的时候,负载也许在某种环境下,除了本身的原生特性,还可能会产生其他的特性,如阻性、容性和感性。举例:2020年口罩机的超声波电源和振子,超声波电源就是驱动振子,而振子是感性负载,所以在设计超声波电源的时候,就要考虑到设计的电路和波形是不是会受到这些特性的影响。


阻性分析仿真:(软件:tina-ti),推导出阻性的数学模型。

1、 正弦波在纯阻性分析

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VF2:ui (1V 50HZ ) VF1:uo

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V2(Ui)波形:直流分量为0V,幅度为1V,周期为20ms,以相位由0开始的时域连续周期性函数。

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纯电阻电阻比值为50%,即2.5k(0.5W)。

测试波形如下:

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A: VF2:ui VP:1V(996.75m)

B: VF1:uo VP:0.5V(499.71m)

测试结果:纯阻性元件不会影响输入电压波形的相位和波形主要形状,但是会影响波形的幅度,但呈现线性关系。是消耗能量(电能)的性质。

纯阻性的信号分析完毕。

2、高频电阻模型

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高频的电阻等效模型

1)50%的阻值比

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单上下端的电阻值相等和性质一样的时候,(0-1MHZ)波形都是一个非常完美的状态和平衡。

1)20%的阻值比

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在频率增加的时候,增益增加了,相位超前了。

3)80%的阻值比

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在频率增加的时候,增益增加了,相位滞后了。

测试小结结论

1) 阻值匹配,使得高频信号能等时等长,同时到达(不超前不滞后)

2) 运用阻容器件,可以巧妙进行相位补偿

3) 高阻抗,对于处理小信号,会对噪声有抑制作用

4) 时钟信号和敏感信号线路尽量短,阻值等长

5) 阻性可以吸收波形(如反射)、差分电路阻抗相等等等

这里主要就是推导出阻性在电路的数学模型。

(1) 在相同条件下,1:1的情况下:Uo(t)=p *Ui(t) (P为比例常数,如电阻比值;Ui为输入波形,t为时间)

(2) 在阻抗不一,和频率变化的情况下:Uo(t)= ( p + C ) * Ui(t + ph) (P为比例常数,C为不确定增益常量,Ui为输入波形,ph为不确定相位常量)


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