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超聲波電源設計時的電路和波形測試案例

電子設計 ? 來源:面包板社區 ? 作者:Lgnited ? 2021-01-02 09:16 ? 次閱讀

中學時,提到電阻,會想到阻值和歐姆定律這些等。 提到阻性分析,聯想到伏安曲線分析。

電阻在電路中用途很多很廣。通常設計產品的時候,負載也許在某種環境下,除了本身的原生特性,還可能會產生其他的特性,如阻性、容性和感性。舉例:2020年口罩機的超聲波電源和振子,超聲波電源就是驅動振子,而振子是感性負載,所以在設計超聲波電源的時候,就要考慮到設計的電路和波形是不是會受到這些特性的影響。

阻性分析仿真:(軟件:tina-ti),推導出阻性的數學模型。

1、 正弦波在純阻性分析

pIYBAF_q1IWAGWrWAABF1h4VEWo162.png

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

o4YBAF_q1JCAJAnmAAB06YJsfUE560.png

V2(Ui)波形:直流分量為0V,幅度為1V,周期為20ms,以相位由0開始的時域連續周期性函數。

pIYBAF_q1J2ANlrBAADHHNcxvu4385.png

純電阻電阻比值為50%,即2.5k(0.5W)。

測試波形如下:

pIYBAF_q1LOAFPRYAACnBL_XiZg362.png

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

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

測試結果:純阻性元件不會影響輸入電壓波形的相位和波形主要形狀,但是會影響波形的幅度,但呈現線性關系。是消耗能量(電能)的性質。

純阻性的信號分析完畢。

2、高頻電阻模型

o4YBAF_q1L-AAjBgAAAhrf6O-bo625.png

高頻的電阻等效模型

1)50%的阻值比

pIYBAF_q1OGAICnaAABxMK4JzJE453.png

pIYBAF_q1OyAbglpAACIIofzjZ4602.png

單上下端的電阻值相等和性質一樣的時候,(0-1MHZ)波形都是一個非常完美的狀態和平衡。

1)20%的阻值比

o4YBAF_q1PiAYHvWAAB5mTpm1lQ405.png

pIYBAF_q1QOAWZQCAACKaj-580w163.png

在頻率增加的時候,增益增加了,相位超前了。

3)80%的阻值比

pIYBAF_q1Q6AFVOgAAB4Z_NQOnE793.png

o4YBAF_q1SGAR8L8AAGtDPg9sDo402.png

在頻率增加的時候,增益增加了,相位滯后了。

測試小結結論

1) 阻值匹配,使得高頻信號能等時等長,同時到達(不超前不滯后)

2) 運用阻容器件,可以巧妙進行相位補償

3) 高阻抗,對于處理小信號,會對噪聲有抑制作用

4) 時鐘信號和敏感信號線路盡量短,阻值等長

5) 阻性可以吸收波形(如反射)、差分電路阻抗相等等等

這里主要就是推導出阻性在電路的數學模型。

(1) 在相同條件下,1:1的情況下:Uo(t)=p *Ui(t) (P為比例常數,如電阻比值;Ui為輸入波形,t為時間)

(2) 在阻抗不一,和頻率變化的情況下:Uo(t)= ( p + C ) * Ui(t + ph) (P為比例常數,C為不確定增益常量,Ui為輸入波形,ph為不確定相位常量)
編輯:hfy

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