采用直接时差法的无线超声波风速风向仪设计
2 收发电路设计
2.1 换能器驱动电路
由于超声波风速风向仪换能器对驱动信号电压和频率的要求，脉冲变压器在实际应用中将会出现电磁干扰强、噪音大、热损耗大等缺点，对超声波风速风向仪控制电路产生影响。为避免脉冲变压器驱动电路的上述缺点，设计一种采用模拟开关的超声波风速风向仪换能器驱动电路，如图2所示。图中，控制波形为8个脉冲，间隔20 ms；驱动信号为8个脉冲。
图2中，驱动电路采用MOSFET搭建模拟开关电路，其门极的门限电压为3 V。由于MCU(选用TI公司的TMS320F2812)输出的控制信号驱动能力不足，故电路中将隔离后的控制信号通过驱动电路增强驱动能力后，再对MOSFET的导通与关断进行控制。电路中的Q1为高端MOSFET-P，控制高端100V(由5 V经DC-DC电源芯片升压获得)信号；Q2为低端MOSFET-N，控制低端-100V(由5 V经DC-DC电源芯片升压获得)信号。电路中，两个场效应管门极均连接了3个器件，分别为1个电阻、1个电容和1个稳压管，这3个器件构成了门极电平转换电路，可将控制信号转换为以MOS FET源极电平为参考的控制信号。两个MOSFET源极均接有1个680μF大容量电容，该电容作为模拟开关的输入电源滤波，起到稳定±100V电源工作及平衡电源功率的作用。电路中换能器前端连接有1个电感和2个快恢复二极管，电感的作用是对换能器进行阻抗匹配，使负载阻抗工作在纯电阻模式，提高能量转换效率；二极管的作用是利用其单向导电性对负载电流流向进行控制，以免发生能量回流，造成损耗的增大。 大电流电感
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