崔老师你好，我想做一个超声的实验，必须要完成，想问你一个关于超声波换能器驱动相关的电路问题。

Question

崔老师，我知道您最好了，多帮帮忙吧。我这里只设计了驱动电路，电路图如图一，主要为A处为一定脉宽的方波，再通过此方波控制三极管的通断来控制加在换能器上的高压（可调）的通断，这样来驱动其中一个换能器，我想在另一个换能器上看到回拨，换能器的阻抗为120欧，换能器传播距离为100mm,介质为气体，频率为200Khz。换能器接在D处，即，D处的波形就是激励信号。我的主要问题为：
1、这部分电路是否可行？有哪些问题需要修改的？
2、我想问一下这个电路的阻抗匹配如何计算？还有所谓的阻抗匹配是不是只要前面电路的阻抗与换能器的阻抗120欧相等即可？各处的阻值怎么修改为好？
3、A、B、D三处波形分别如下图，另我需要如何连接接收换能器，需不需要与线路板共地？还是说测量时直接接在换能器两端即可？
4、我接上换能器后发现换能器发声？是否是由于低频谐波造成的？还是说别的原因？需要怎么处理一下？在B和C之间要添加RC滤波电路吗？如果需要是不是以换能器的200Khz为频率？
5、多谢崔老师了

下面是波形图
图一：

A处波形：

B处波形：

D处波形：
还有此处电感的值该如何选取？

Answer 1

这个示波器可真漂亮，不过这上面显示的不是1个波吧？而是很多个200KHz方波在叠一起的吧？但我看不到那些小的方波，但愿是这样吧。
上面的电路，可以驱动200KHz换能器，但为什么这么设计，有些奇怪，这是参考国外的电路么？
对于L2的选择，调整它的电感量，让C点的波形接近正弦波即可。
对于阻抗的匹配，R9最好等于120R，或者换成一个电感；
C13才100nF恐怕不够，最好再增加一个100uF；
Vout处要串联一个电阻，不然这个发射电路会对Vcc造成很大的干扰，影响整体稳定性；
Q1的参数我没查，暂且当它好用吧。
另外从示波器上看，C和D的静态电压不对啊，换能器还没接上吧？

追问

恩，谢谢老师，您回答的真仔细。1、您说的不是一个波？我是调整到没4ms左右发一次脉冲，脉宽为100us，2、您说的这个很多个200KHz方波叠一起？这个200Khz应该怎么理解呢？还是我的理解有误？3、对于阻抗的匹配为什么在R9呢？我是想让R17、R11、L2三个起到阻抗匹配的效果的，是不是不对？4、对于L2，为什么要让C点的波形接近正选拨？换能器接在D处，用正玄波驱动它？

追答

1、每4mS一次脉冲可以，脉宽为100uS也可以，问题是200KHz在哪？你问我，我问谁啊？你不是要发射200KHz的超声波么？200KHz在哪呢？
3、阻抗匹配，跟你电路上的几乎所有原件都有关，但这个电路的瓶颈似乎在R9上，Q1截止后，相当于R9和换能器串联，R9阻值太大则影响换能器的功率，1比1比较最好。如果只是为了阻抗匹配，而不是为了调整功率，R17、R11可以省略了。
4、L2与阻抗匹配直接相关，最后调它的电感量，调到正弦波最好，不过如果要求不高的话，没它也没啥，正弦波和方波的差别不容易被察觉。

追问

嗯，我基本理解了，很谢谢您，有一点不是明白的地方，我说的是我所用的换能器的参数为200KHZ。那么一般来说我需要给它一个200khz的激励信号才能达到好的效果是吗？ 但是我看到好多都是只给它一个跳变的电压信号即像我设置的这种方波脉冲。但是这只是一个脉宽和幅值自己可以调节的单脉冲，频率这个东西不是需要周期的吗，那要怎么才能更好的去理解这个200kHz呢？就是脑袋转不过来弯，希望老师能指点迷津

追答

换能器不是蜂鸣器，不能给它直流电压的。你必须给它200KHz的频率，换能器才能工作。这个200KHz的频率必须要接近换能器的中心频率才能发挥它的最佳转换效果。

来自：求助得到的回答

Answer 2

有点奇怪的设计，如果你是用来做流量，其实简单一点就好了。把换能器接在C点。但是不知道你电压幅度有多少。

追问

上官老师，我想问一下，如果我的换能器的参数为200khz的，那么我需要给它一个什么样的激励信号才能达到比较好的效果，是需要给他一个200khz的信号吗？但是一般激励信号都为一个单独的脉冲，怎么去考虑这个200khz的问题呢？希望老师能帮帮我