40kHz超声波发射电路设计与实现

超声波收发电路 在本文中，我们将探讨40kHz超声波收发电路的设计和工作原理。该电路由LM555时基电路及外围元件构成40kHz多谐振荡器电路，能够发出40kHz超声波信号。 电路组成 该电路主要由LM555时基电路、反向器F1~F4、电阻器R1、电容器C1、C2、C3、变阻器RP和超声换能器T40-16组成。其中，LM555时基电路用于生成40kHz方波信号，反向器F1~F4用于提高输出电压，电阻器R1和电容器C1、C2、C3用于调整振荡频率，变阻器RP用于调整振荡频率，超声换能器T40-16用于将电信号转换为超声波信号。 工作原理 该电路的工作原理是通过LM555时基电路生成40kHz方波信号，然后通过反向器F1~F4提高输出电压，最后通过超声换能器T40-16将电信号转换为超声波信号。变阻器RP用于调整振荡频率，以确保输出信号的频率稳定在40kHz±2kHz范围内。 电路类型 该电路可以分为四种类型，每种类型都有其特点和优点。 40kHz超声波发射电路(1) 该电路由F1~F3三门振荡器在F3的输出为40kHz方波，工作频率主要由C1、R1和RP决定，用RP可调电阻来调节频率。F3的输出激励换能器T40-16的一端和反向器F4，F4输出激励换能器T40-16的另一端，因此，加入F4使激励电压提高了一倍。电容C3、C2平衡F3和F4的输出，使波形稳定。 40kHz超声波发射电路(2) 该电路由晶体管VT1、VT2组成强反馈稳频振荡器，振荡频率等于超声波换能器T40-16的共振频率。T40-16是反馈耦合元件，对于电路来说又是输出换能器。T40-16两端的振荡波形近似于方波，电压振幅接近电源电压。 40kHz超声波发射电路(3) 该电路由VT1、VT2组成正反馈回授振荡器。电路的振荡频率决定于反馈元件的T40-16，其谐振频率为40kHz±2kHz。频率稳定性好，不需作任何调整，并由T40-16作为换能器发出40kHz的超声波信号。电感L1与电容C2调谐在40kHz起作谐振作用。 40kHz超声波发射电路(4) 该电路主要由四与非门电路CC4011完成振荡及驱动功能，通过超声换能器T40-16辐射出超声波去控制接收机。其中门YF1与门YF2组成可控振荡器，当S按下时，振荡器起振，调整RP改变振荡频率，应为40kHz。振荡信号分别控制由YF4、YF3组成的差相驱动器工作，当YF3输出高电平时，YF4一定输出低电平；YF3输出低电平时，YF4输出高电平。此电平控制T40-16换能器发出40kHz超声波。 结论 40kHz超声波收发电路可以应用于各种领域，例如物流、医疗、安全等。该电路的设计和工作原理都非常重要，对于超声波技术的发展具有重要意义。