專利名稱：一種實現(xiàn)高精度超聲驅動信號的數(shù)字電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種實現(xiàn)高精度超聲驅動信號的數(shù)字電路，屬于超聲波電源技術領域。
背景技術：
超聲波電源通常稱為超聲波發(fā)生源或者超聲波發(fā)生器。它的作用是把電能轉換成與超聲波換能器相匹配的高頻交流電信號。超聲波電源的原理是首先由信號發(fā)生器來產(chǎn)生一個特定頻率的信號，這個信號可以是正弦信號，也可以是脈沖信號，這個特定頻率就是換能器的頻率；隨著精密清洗的不斷發(fā)展，使用面逐步擴大。目前，超聲波電源一般應用在超聲波清洗機、超聲波焊接機上。這類超聲波電源大多使用模擬/數(shù)字混合設計的專用芯片來產(chǎn)生超聲波功率驅動信號。這類芯片存在的最大缺點是頻率不穩(wěn)定，會受到電磁場和工作環(huán)境溫度的影響，頻率漂移現(xiàn)象嚴重；另外，不易用微處理器控制，動態(tài)調節(jié)頻率和功率復雜。除此之外，超聲波電源也有通過微處理器采用軟件編程的方法來產(chǎn)生超聲波功率驅動信號。但輸出波形速度較慢，CPU工作效率低，不易增加新功能。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術存在的上述問題和不足，本實用新型的目的是提供一種實現(xiàn)高精度超聲驅動信號的數(shù)字電路，以解決現(xiàn)有超聲波電源驅動信號頻率不穩(wěn)、分辨率不高，調整不便的技術問題。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案如下一種實現(xiàn)高精度超聲驅動信號的數(shù)字電路，包括波形產(chǎn)生單元、死區(qū)控制電路和頻率設置電路，所述死區(qū)控制電路和頻率設置電路分別與波形產(chǎn)生單元相連，所述波形產(chǎn)生單元包括用于檢測設定頻率值所對應輸入計數(shù)值Q減至為零時的全零檢測器、用于檢測設定頻率值所對應輸入計數(shù)值Q減至為Q/2時的中值檢測器以及分別與所述全零檢測器和中值檢測器相連的控制信號產(chǎn)生電路。作為一種優(yōu)選方案，所述的死區(qū)控制電路包括脈沖整形電路、死區(qū)控制器和RS觸發(fā)器，所述脈沖整形電路為兩個，分別與所述全零檢測器和中值檢測器一一對應連接，兩脈沖整形電路分別與兩RS觸發(fā)器一一對應，死區(qū)控制器分別與兩RS觸發(fā)器相連。作為一種優(yōu)選方案，所述的頻率設置電路包括分頻器、用于保存設定的最大頻率和最小頻率值的周期預置計數(shù)器和對設定頻率值所對應的計數(shù)值Q進行減一操作的減一計數(shù)器，所述周期預置計數(shù)器與減一計數(shù)器相連，分頻器分別與周期預置計數(shù)器和減一計數(shù)器相連。作為進一步優(yōu)選方案，所述減一計數(shù)器的輸出端分別與全零檢測器和中值檢測器的輸入端相連。作為進一步優(yōu)選方案，所述分頻器的輸出端與死區(qū)控制器的輸入端相連。[0012]作為進一步優(yōu)選方案，所述周期預置計數(shù)器和死區(qū)控制器的輸入端分別與控制信號產(chǎn)生電路的輸出端相連。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下有益效果本實用新型提供的數(shù)字電路可實現(xiàn)高精度超聲驅動信號，具有結構簡單、產(chǎn)生的驅動信號頻率穩(wěn)定、分辨率較高、調整方便、具備掃頻和軟啟動功能、可實現(xiàn)智能控制和功/頻率跟蹤等優(yōu)點，具有極強的實用價值。

圖1是本實用新型提供的一種實現(xiàn)高精度超聲驅動信號的數(shù)字電路的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步詳細地說明。如圖1所示，本實用新型提供的一種實現(xiàn)高精度超聲驅動信號的數(shù)字電路，包括波形產(chǎn)生單元1、死區(qū)控制電路2和頻率設置電路3，所述死區(qū)控制電路2和頻率設置電路3分別與波形產(chǎn)生單元I相連，所述波形產(chǎn)生單元I包括用于檢測設定頻率值所對應輸入計數(shù)值Q減至為零時的全零檢測器12、用于檢測設定頻率值所對應輸入計數(shù)值Q減至為Q/2時的中值檢測器13以及分別與所述全零檢測器12和中值檢測器13相連的控制信號產(chǎn)生電路11。所述的死區(qū)控制電路2包括脈沖整形電路21、死區(qū)控制器22和RS觸發(fā)器23，所述脈沖整形電路21為兩個，分別與所述全零檢測器12和中值檢測器13 —一對應連接，兩脈沖整形電路21分別與兩RS觸發(fā)器23 —一對應，死區(qū)控制器22分別與兩RS觸發(fā)器23相連。頻率設置電路3包括分頻器31、用于保存設定的最大頻率和最小頻率值的周期預置計數(shù)器32和對設定頻率值所對應的計數(shù)值Q進行減一操作的減一計數(shù)器33，所述周期預置計數(shù)器32與減一計數(shù)器33相連，分頻器31分別與周期預置計數(shù)器32和減一計數(shù)器33相連。所述減一計數(shù)器33的輸出端分別與全零檢測器12和中值檢測器13的輸入端相連。分頻器31的輸出端與死區(qū)控制器22的輸入端相連。控制信號產(chǎn)生電路11的輸出端分別與周期預置計數(shù)器32和死區(qū)控制器22的輸入端相連。其中波形產(chǎn)生單元1:用于接收減一計數(shù)器33輸出的計數(shù)值Q (16位)，產(chǎn)生相位差為180°兩路窄脈沖信號，輸出兩路窄脈沖。控制信號產(chǎn)生電路11 :用于根據(jù)全零檢測器12、中值檢測器13產(chǎn)生的窄脈沖，控制計數(shù)器工作模式和死區(qū)控制器工作時刻。全零檢測器12 :用于檢測設定頻率值所對應計數(shù)值Q減至為零的時刻。中值檢測器13 :用于檢測設定頻率值所對應計數(shù)值Q減至為Q/2的時刻。死區(qū)控制電路2 :用于接收全零檢測器12和中值檢測器13輸出的兩路窄脈沖、死區(qū)控制器22中的延時單元啟動信號和分頻器31輸出的時鐘信號，完成死區(qū)延時，產(chǎn)生兩路超聲波驅動信號，并輸出該超聲波驅動信號。脈沖整形電路21 :用于將波形產(chǎn)生單元I輸出的兩路窄脈沖進行整形和削減脈度，以向RS觸發(fā)器23提供一路觸發(fā)信號。[0024]死區(qū)控制器22 :用于設置死區(qū)延時時間，向RS觸發(fā)器23提供延時計數(shù)結束信號，觸發(fā)RS觸發(fā)器23翻轉和實現(xiàn)軟啟動功能。RS觸發(fā)器23 :用于根據(jù)觸發(fā)信號，實現(xiàn)輸出電平翻轉。頻率設置電路3 :用于接收16位數(shù)據(jù)總線和主時鐘，用于根據(jù)工況，實時完成頻率設置和調整，輸出計數(shù)值Q。分頻器31 :用于為工作單元提供不同分頻數(shù)的時鐘信號；周期預置計數(shù)器32 :用于保存設定的最大頻率和最小頻率值，以保證驅動信號頻率的穩(wěn)定性和掃頻范圍。減一計數(shù)器33 :用于對設定頻率值所對應的計數(shù)值Q進行減一操作。本實用新型的工作原理為周期預置計數(shù)器32先向減一計數(shù)器33預置初始值Q，接著減一計數(shù)器33在分頻器31分頻后的時鐘信號作用下，實現(xiàn)二進制數(shù)Q的減一運算；通過中值檢測器13和全零檢測器12檢測，產(chǎn)生高電平信號，隨著減一計數(shù)器33再次賦初值進行周而復始的減一操作，于是產(chǎn)生兩路觸發(fā)窄脈沖信號。為了提高RS觸發(fā)器23的可靠性，增強抗干擾能力，用脈沖整形電路21將上述兩路觸發(fā)脈沖信號高電平寬度變窄后，分別送入RS觸發(fā)器FFO和FFl的輸入控制端，死區(qū)控制器22產(chǎn)生控制信號作用于RS觸發(fā)器的另一控制端，延遲RS觸發(fā)器的翻轉時刻形成死區(qū)，從而形成高精度超聲波驅動信號。最后有必要在此說明的是以上對本實用新型進行了詳盡介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的結構進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想，而不能理解為對本實用新型保護范圍的限制，本領域的技術人員根據(jù)本實用新型的上述內(nèi)容作出的一些非本質的改進和調整均屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種實現(xiàn)高精度超聲驅動信號的數(shù)字電路，其特征在于包括波形產(chǎn)生單元、死區(qū)控制電路和頻率設置電路，所述死區(qū)控制電路和頻率設置電路分別與波形產(chǎn)生單元相連，所述波形產(chǎn)生單元包括用于檢測設定頻率值所對應輸入計數(shù)值Q減至為零時的全零檢測器、用于檢測設定頻率值所對應輸入計數(shù)值Q減至為Q/2時的中值檢測器以及分別與所述全零檢測器和中值檢測器相連的控制信號產(chǎn)生電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的實現(xiàn)高精度超聲驅動信號的數(shù)字電路，其特征在于所述的死區(qū)控制電路包括脈沖整形電路、死區(qū)控制器和RS觸發(fā)器，所述脈沖整形電路為兩個，分別與所述全零檢測器和中值檢測器一一對應連接，兩脈沖整形電路分別與兩RS觸發(fā)器一一對應，死區(qū)控制器分別與兩RS觸發(fā)器相連。
3.根據(jù)權利要求1所述的實現(xiàn)高精度超聲驅動信號的數(shù)字電路，其特征在于所述的頻率設置電路包括分頻器、用于保存設定的最大頻率和最小頻率值的周期預置計數(shù)器和對設定頻率值所對應的計數(shù)值Q進行減一操作的減一計數(shù)器，所述周期預置計數(shù)器與減一計數(shù)器相連，分頻器分別與周期預置計數(shù)器和減一計數(shù)器相連。
4.根據(jù)權利要求3所述的實現(xiàn)高精度超聲驅動信號的數(shù)字電路，其特征在于所述減一計數(shù)器的輸出端分別與全零檢測器和中值檢測器的輸入端相連。
5.根據(jù)權利要求3所述的實現(xiàn)高精度超聲驅動信號的數(shù)字電路，其特征在于所述分頻器的輸出端與死區(qū)控制器的輸入端相連。
6.根據(jù)權利要求3所述的實現(xiàn)高精度超聲驅動信號的數(shù)字電路，其特征在于所述周期預置計數(shù)器和死區(qū)控制器的輸入端分別與控制信號產(chǎn)生電路的輸出端相連。
專利摘要本實用新型公開了一種實現(xiàn)高精度超聲驅動信號的數(shù)字電路，所述電路包括波形產(chǎn)生單元、死區(qū)控制電路和頻率設置電路，所述死區(qū)控制電路和頻率設置電路分別與波形產(chǎn)生單元相連，所述波形產(chǎn)生單元包括用于檢測設定頻率值所對應輸入計數(shù)值Q減至為零時的全零檢測器、用于檢測設定頻率值所對應輸入計數(shù)值Q減至為Q/2時的中值檢測器以及分別與所述全零檢測器和中值檢測器相連的控制信號產(chǎn)生電路。本實用新型提供的數(shù)字電路可實現(xiàn)高精度超聲驅動信號，具有結構簡單、產(chǎn)生的驅動信號頻率穩(wěn)定、分辨率較高、調整方便、具備掃頻和軟啟動功能、可實現(xiàn)智能控制和功/頻率跟蹤等優(yōu)點，具有極強的實用價值。
文檔編號H02M1/08GK202906861SQ201220585238
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月7日 優(yōu)先權日2012年11月7日
發(fā)明者滕旭東 申請人:上海工程技術大學