一种超大动态范围低噪声水声换能器驱动电路制造技术

本发明专利技术涉及一种超大动态范围低噪声水声换能器驱动电路，由信号衰减电路，信号增益电路，功率放大电路构成。信号衰减电路与信号增益电路相连，信号增益电路与功率放大电路相连。信号衰减电路采用双级乘法DAC配合高精度运放实现，具有SPI通信口，完成对输入信号的大范围衰减。信号增益电路使用数字电位器配合高精度运放实现，具有SPI通信口，完成对输入信号小范围增益调整。功率放大电路由功率运放和变压器构成，用于提供驱动功率。本发明专利技术为一种可直接用于驱动水声换能器的超大动态范围低噪声驱动电路。解决了目前水声换能器驱动电路存在的动态范围小，结构复杂，换能器适配性差、不易于大规模集成和控制的难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电学领域，尤其涉及一种水声换能器驱动电路。
技术介绍
在模拟海洋环境仿真试验中，由于被模拟的海洋信道的复杂性，系统使用的声学基阵通常由大量水声换能器布成，因此大规模的水声系统试验要求目标背景产生系统具有多达几百乃至上千个信号输出通道用于驱动换能器。这对水声换能器驱动电路的输出通道数和驱动能力都提出了较高要求，每通道驱动电路必须结构简单，便于大规模集成，输出的信号还必须具有超大动态范围，宽频带，低噪声的特性。由于不同水声换能器的电-声特性不同，驱动电路还需具备对不同水声换能器输出差异进行校准的能力。同时，在仿真试验中，各通道必须在仿真计算机的指令下实时对输出信号进行幅值增益衰减的调整，这对其驱动电路的控制方式也提出了需同步和快速控制的较高要求。目前，暂无驱动电路可以满足以上全部需求。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种超大动态范围低噪声水声换能器驱动电路。技术方案一种超大动态范围低噪声水声换能器驱动电路，其特征在于包括信号衰减电路、信号增益电路和功率放大电路，信号衰减电路将信号进行衰减后输出至信号增益电路，信号增益电路将信号进行增益调整后输出至功率放大电路，功率放大电路将信号进行放大后直接驱动水声换能器。所述的信号衰减电路包括限流电阻R1、第一衰减器AD5543、第一电流-电压转换器AD8597、第二衰减器AD5543、第二电流-电压转换器AD8597和电源滤波电容；宽频带输入信号通过电阻R1限流后，进入第一衰减器AD5543进行第一级衰减，衰减完成后经过第一电流-电压转换器AD8597进行电流-电压转换后进入第二衰减器AD5543进行第二级衰减，衰减完成后再经过第二电流-电压转换器AD8597进行电流-电压转换，完成对1kHz～50kHz宽频带输入信号的0dB～120dB的大范围衰减。所述的信号增益电路包括数字电位器AD5290、运放AD8597、反馈电阻R17和电源滤波电容；经过信号衰减电路后的信号通过调整数字电位器AD5290的值，配合运放AD8597的反馈电阻R17对信号进行增益调整。所述的功率放大电路包括功率放大器OPA541、变压器、隔离电容C17、限流电阻R33-R39和电源滤波电容；经过信号增益电路进行增益调整后的信号通过隔离电容C17后进入到功率放大器OPA541进行功率放大，放大后经过变压器T1升压后直接驱动水声换能器。一种由超大动态范围低噪声水声换能器驱动电路组成的多通道驱动电路，其特征在于由n个超大动态范围低噪声水声换能器驱动电路组成，每个超大动态范围低噪声水声换能器驱动电路对应于1个通道，各通道的增益和衰减SPI控制口并接在一起，可实现对大规模集成的多通道水声换能器的同步控制。有益效果本专利技术提出的一种超大动态范围低噪声水声换能器驱动电路，此电路可以接受1kHz～50kHz宽频带输入信号，通过SPI接口，快速对输出信号的幅值进行0dB～120dB的大范围衰减，并可根据后级不同的水声换能器特性，通过SPI接口调整电路增益对输出信号进行校准。同时具有功率放大功能，可直接驱动水声换能器。此电路结构较为简单，便于大规模集成和同步控制、并具有大动态范围、宽频带、低噪声的特点。附图说明图1是本专利技术的原理框图；附图标记：1-信号衰减电路，2-信号增益电路，3-功率放大电路。图2是本专利技术信号衰减电路部分的电路图；图3是本专利技术信号增益部分的电路图；图4是本专利技术功率放大电路部分的电路图；图5是多通道驱动电路并联电路图。具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：本专利技术由信号衰减电路，信号增益电路，功率放大电路构成。信号衰减电路与信号增益电路相连，信号增益电路与功率放大电路相连。信号衰减电路采用双级乘法模-数转换芯片AD5543配合高精度运放AD8597实现，具有SPI通信口，完成对输入信号的大范围衰减。信号增益电路使用数字电位器AD5290配合高精度运放AD8597实现，具有SPI通信口，完成对输入信号小范围增益调整。功率放大电路由功率运放OPA541和变压器构成，用于提供驱动功率。如图1所示:本专利技术由信号衰减电路(1)，信号增益电路(2)，功率放大电路(3)构成。信号衰减电路(图2)与信号增益电路(图3)相连，信号增益电路与功率放大电路(图4)相连。本实施例的工作工程是：宽频带的电信号首先进入图2所示的信号衰减电路，通过电阻R1限流后，进入AD5543(图2中U1)，进行第一级衰减，衰减完成后经过AD8597(图2中U9)进行电流-电压转换后进入AD5543(图2中U2)进行第二级衰减，衰减完成后再经过一次电流-电压转换，完成对1kHz～50kHz宽频带输入信号的0dB～120dB的大范围衰减。衰减量可通过SPI口控制AD5543实现。图中电容C1、C42、C98、C5、C46、C50、C9、C13、C18、C58、C62、C22主要用于电源滤波和提高电路稳定性。图3所示的信号增益电路接受经过如前所述(2)衰减的信号，通过调整数字电位器AD5290(U17)的值，配合高精度运放AD8597(U18)的反馈电阻R17对信号进行小范围的增益调整。增益量通过SPI口控制AD5290实现。图中电容C26、C66、C30、C70、C78、C34、C74主要用于电源滤波。图4所示的功率放大电路接受如前所述(3)调整的信号，先通过高精度功率放大器OPA541(U25)提高输出功率，再经过TI升压后直接驱动水声换能器。C17电容可对输入信号的交流分量进行隔离。R33、R39电阻主要用于限流，其他如C110等电容主要用于电源滤波等，在此不再赘述。图5所示为多通道驱动电路并联使用的应用场合，各通道的增益和衰减SPI控制口并接，可实现对大规模集成的多通道水声换能器的同步控制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超大动态范围低噪声水声换能器驱动电路，其特征在于包括信号衰减电路(1)、信号增益电路(2)和功率放大电路(3)，信号衰减电路(1)将信号进行衰减后输出至信号增益电路(2)，信号增益电路(2)将信号进行增益调整后输出至功率放大电路(3)，功率放大电路(3)将信号进行放大后直接驱动水声换能器。

【技术特征摘要】
1.一种超大动态范围低噪声水声换能器驱动电路，其特征在于包括信号衰减电路(1)、信号增益电路(2)和功率放大电路(3)，信号衰减电路(1)将信号进行衰减后输出至信号增益电路(2)，信号增益电路(2)将信号进行增益调整后输出至功率放大电路(3)，功率放大电路(3)将信号进行放大后直接驱动水声换能器。2.根据权利要求1所述的一种超大动态范围低噪声水声换能器驱动电路，其特征在于所述的信号衰减电路(1)包括限流电阻R1、第一衰减器AD5543(U1)、第一电流-电压转换器AD8597(U9)、第二衰减器AD5543(U2)、第二电流-电压转换器AD8597(U10)和电源滤波电容；宽频带输入信号通过电阻R1限流后，进入第一衰减器AD5543(U1)进行第一级衰减，衰减完成后经过第一电流-电压转换器AD8597(U9)进行电流-电压转换后进入第二衰减器AD5543(U2)进行第二级衰减，衰减完成后再经过第二电流-电压转换器AD8597(U10)进行电流-电压转换，完成对1kHz～50kHz宽频带输入信号的0dB～120dB的大范围衰减。3.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅梦杨，郝彬，谌鹏，石建华，许政，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零五研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61