基于DDS技術的超聲波功率源的設計

　　本系統(tǒng)中，考慮到系統(tǒng)在高頻時要求DA的轉換速度較快，所以選用了DA公司的AD9750，它是10位的DA芯片，具有125MSPS的轉換速度，其典型接法如圖6：

　　2.4濾波放大及阻抗匹配的實現

　　考慮到系統(tǒng)中的超聲波的頻率范圍大概處于1k至100k之間，所以前向濾波采用的是Sallen-Key Low-Pass Filter濾波器，其電路結構如圖7所示。

　　為了使系統(tǒng)能高效穩(wěn)定的工作，我們選用了集成功率放大模塊D-500W。

　　在超聲波功率源的設計中，發(fā)生器與換能器的匹配設計非常重要，在很大程度上決定了超聲設備能否正常、高效地工作。超聲波發(fā)生器與換能器的匹配包括兩個方面：阻抗匹配和調諧匹配。阻抗匹配使換能器的阻抗變換為最佳負載，即起阻抗變換作用。調諧匹配使換能器兩端的電壓和電流同相，從而使效率最高，同時串聯(lián)諧振可以提高換能器兩端電壓，有利于對壓電換能器激勵。

　　本系統(tǒng)中的阻抗匹配采用的是一個高頻變壓器，功放的輸出經過高頻變壓器的耦合以后加在超聲波換能器上，如圖8所示，取得了較好的匹配效果。

　　三 試驗結果

　　試驗中采用的超聲波換能器的參數如下：諧振頻率f(KH) 49.05等效阻抗R(Ω)73.9靜電容C0(nf)4.94，FPGA產生的正弦波的頻率設定位49.5KHz,測得的功放的輸出電壓和換能器兩端的輸入電壓的波形如下圖所示。

　　可見，系統(tǒng)在高頻下的波形較為穩(wěn)定，且可在較高的功率下連續(xù)工作，獲得了較為完好的波形。