本发明专利技术提供超声导波宽带线性功率放大装置，包括：前置差分放大电路，用于将单端信号转换为双路伪差分信号，且其输入端用于接收待放大的超声导波信号；主功率放大电路，连接到前置差分放大电路的输出端；主功率放大电路包括：多个低压功放单元，均连接到前置差分放大电路的输出端，用于放大自前置差分放大电路的输出端的信号；变压器组，包括多个变压器，且每一低压功放单元的一输出端对应耦合至一变压器的原边的两个输入端之一，各个变压器的副边依次串联，以输出线性放大信号。该装置能够在较高的带宽范围内实现低电压激励信号的平坦线性功率放大，且具备供电电源电压低，调试简单、发热量低、能根据需要进行串并联扩容输出等优势。
Ultrasonic guided wave broadband linear power amplifier
【技术实现步骤摘要】
超声导波宽带线性功率放大装置
本专利技术涉及超声导波信号处理领域，具体涉及一种超声导波宽带线性功率放大装置。
技术介绍
超声导波由于其沿波导传播衰减小，传播距离远，可快速检测全结构，因而被广泛应用于工业无损检测中。线性功率放大器常被用作超声导波的激励发射源，这主要是由于超声导波具有频散和多模态等特性，因此在实际检测中，发射源信号多选用窗调制多周期正弦波。目前，国内外研制的超声用功率放大器有线性放大和脉冲发射两种，脉冲发射功放因其非线性故不适用于超声导波的激励检测；线性超声功放多采用美国Apex公司的PA85等高压运放搭建，主要缺点是供电要用正负高压(-100V/+100V或者更高)大功率直流电源，比较难以实现；且PA85等高压运放在输出高电压(峰峰值为200V)波形时受限于其压摆率，因而在高频时(500kHz)其输出波形往往会严重失真。在超声导波用功放方面，国内部分学者曾研制的超声导波线性功放采用MOS管搭建主功放电路，输出端搭配巴伦以实现平衡-不平衡结构转换，这种结构电路需要谨慎设置MOS管的静态工作点以免将其损坏，而且巴伦需要特制以现实上下级电路节点间的阻抗匹配，供电电压也较高(通常需要50V或者更高)，以致电路调试困难；同时这种结构功放均为AB类功放，效率为40％-60％，多工作在间歇式发射状态以降低功耗和发热，若工作在连续发射状态时其发热量巨大，长时间工作会损坏电路。目前，国内还有Agitek品牌功率放大器，如ATA-4014高压功率放大器(最大输出电压的峰峰值为160V，DC-1MHz)，美国Ritec公司的RPR4000等高压功放，以及法国的HVA高压线性放大器，但这些仪器普遍存在体积大，价格高等问题，且均未见有文献报道这些仪器的实现原理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超声导波宽带线性功率放大装置，能够实现低电压激励信号的平坦线性功率放大，并且供电电源电压低、调试简单、发热量低、能扩容输出。为了解决上述技术问题，以下提供了一种超声导波宽带线性功率放大装置，包括：前置差分放大电路，用于将单端信号转换为双路伪差分信号，且所述前置差分放大电路的输入端用于接收待放大的超声导波信号；主功率放大电路，连接到所述前置差分放大电路的输出端；其中，主功率放大电路包括：多个低压功放单元，均连接到所述前置差分放大电路的输出端，用于放大自所述前置差分放大电路的输出端的信号；变压器组，包括多个变压器，且每一低压功放单元的一输出端对应耦合至一变压器的原边的两个输入端之一，各个变压器的副边依次串联，以输出线性放大信号。优选地，所述前置差分放大电路包括第一低压运放电路和第二低压运放电路，且所述第一低压运放电路的输出端用于输出第一信号，所述第二低压运放电路的输出端用于输出第二信号，所述第一信号以及所述第二信号反相，为所述超声导波信号的双路伪差分放大信号。优选地，所述第一低压运放电路包括：第一运算放大器，所述第一运算放大器的负输入端通过第一电阻连接到所述运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的输出端还依次通过第一电容和第二电阻连接到地；第三电阻，连接至所述前置差分放大电路的输入端，并连接至所述第一运算放大器的正输入端；所述第一低压运放电路的输出端设置于所述第一电容和第二电阻之间。所述第二低压运放电路包括：第二运算放大器，所述第二运算放大器的负输入端通过第四电阻连接到所述运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的输出端还依次通过第二电容和第五电阻连接到地；第六电阻，连接至所述前置差分放大电路的输入端，并连接至所述第二运算放大器的正输入端；所述第二低压运放电路的输出端设置于所述第二电容和第五电阻之间。优选地，所述前置差分放大电路还包括输入端保护电路，所述输入端保护电路通过第三电阻连接至第一低压运放电路的输入端，限制流入所述第一低压运放电路和第二低压运放电路的电流。优选地，所述输入端保护电路包括：第一肖特基二极管组，通过第三电阻连接至第一低压运放电路的正输入端，且包括依次连接的多个第一肖特基二极管，其中，所述第一肖特基二极管均使用负极通过第三电阻连接至第一低压运放电路的正输入端，且均使用正极连接至地；第二肖特基二极管组，通过第三电阻连接至第一低压运放电路的正输入端，且包括依次连接的多个第二肖特基二极管，其中，所述第二肖特基二极管均使用正极通过第三电阻连接至第一低压运放电路的正输入端，且均使用负极连接至地。优选地，所述低压功放单元包括第一主功率放大电路和第二主功率放大电路，且所述第一主功率放大电路和第二主功率放大电路的输入端分别连接到所述第一信号和第二信号，以分别对所述第一信号和第二信号进行放大，所述第一主功率放大电路和第二主功率放大电路的输出端分别连接到所述变压器的原边的同名端和异名端。优选地，所述第一主功率放大电路包括第三运算放大器，所述第三运算放大器的正输入端通过第十四电阻连接到所述第一信号，所述第三运算放大器的负输入端依次通过第七电阻和第三电容连接至所述第一信号的参考地，所述第三运算放大器的负输入端还通过第八电阻连接至所述第三运算放大器的输出端；所述第二主功率放大电路包括第四运算放大器，所述第四运算放大器的正输入端通过第十二电阻连接到所述第二信号，所述第四运算放大器的负输入端依次通过第十三电阻和所述第三电容连接至所述第二信号的参考地，所述第四运算放大器的负输入端还通过第十一电阻连接至所述第四运算放大器的输出端。优选地，所述第一主功率放大电路还包括：依次连接到所述第三运算放大器的输出端的第九电阻和第四电容；连接到所述第三运算放大器的负电源的第一钳位二极管以及连接到所述第三运算放大器的正电源的第二钳位二极管。所述第二主功率放大电路还包括：依次连接到所述第四运算放大器的输出端的第十电阻以及第五电容；连接到所述第四运算放大器的负电源的第三钳位二极管，以及连接到所述第四运算放大器的正电源的第四钳位二极管。优选地，所述变压器包括宽带线性变压器。本专利技术的超声导波宽带线性功率放大装置采用多路低压功放单元的输出端耦合至变压器的原边、变压器的副边串联输出的方式实现低电压激励信号的平坦线性功率放大。进一步的，所述变压器为宽带线性变压器，因此能够在较高的带宽范围内(50kHz-1.6MHz)实现低电压激励信号的平坦线性功率放大。并且，所述超声导波宽带线性功率放大装置能够串联使用和并联使用，从而进行扩容输出。所述超声导波宽带线性功率放大装置具有供电电源电压低(-12V/+12V)，发热量小，调试简单的优势，克服了现有技术中针对超声导波类线性功率放大器多采用正负高压电源供电、用MOS管和巴伦等分立元件搭建，常常会导致调试困难且大多静态功耗较大以及不容易进行串并联扩容输出等问题。所述超声导波宽带线性功率放大装置还能根据需要进行串并联扩容输出等优势。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域或普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超声导波宽带线性功率放大装置，其特征在于，包括：/n前置差分放大电路，用于将单端信号转换为双路伪差分信号，且所述前置差分放大电路的输入端用于接收待放大的超声导波信号；/n主功率放大电路，连接到所述前置差分放大电路的输出端；/n其中，主功率放大电路包括：/n多个低压功放单元，均连接到所述前置差分放大电路的输出端，用于放大自所述前置差分放大电路的输出端的信号；/n变压器组，包括多个变压器，且每一低压功放单元的一输出端对应耦合至一变压器的原边的两个输入端之一，各个变压器的副边依次串联，以输出线性放大信号。/n
【技术特征摘要】
1.一种超声导波宽带线性功率放大装置，其特征在于，包括：
前置差分放大电路，用于将单端信号转换为双路伪差分信号，且所述前置差分放大电路的输入端用于接收待放大的超声导波信号；
主功率放大电路，连接到所述前置差分放大电路的输出端；
其中，主功率放大电路包括：
多个低压功放单元，均连接到所述前置差分放大电路的输出端，用于放大自所述前置差分放大电路的输出端的信号；
变压器组，包括多个变压器，且每一低压功放单元的一输出端对应耦合至一变压器的原边的两个输入端之一，各个变压器的副边依次串联，以输出线性放大信号。
2.根据权利要求1所述的超声导波宽带线性功率放大装置，其特征在于，所述前置差分放大电路包括第一低压运放电路和第二低压运放电路，且所述第一低压运放电路的输出端用于输出第一信号，所述第二低压运放电路的输出端用于输出第二信号，所述第一信号以及所述第二信号反相，为所述超声导波信号的双路伪差分放大信号。
3.根据权利要求2所述的超声导波宽带线性功率放大装置，其特征在于，所述第一低压运放电路包括：
第一运算放大器，所述第一运算放大器的负输入端通过第一电阻连接到所述运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的输出端还依次通过第一电容和第二电阻连接到地；
第三电阻，连接至所述前置差分放大电路的输入端，并连接至所述第一运算放大器的正输入端；
所述第一低压运放电路的输出端设置于所述第一电容和第二电阻之间；
所述第二低压运放电路包括：
第二运算放大器，所述第二运算放大器的负输入端通过第四电阻连接到所述运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的输出端还依次通过第二电容和第五电阻连接到地；
第六电阻，连接至所述前置差分放大电路的输入端，并连接至所述第二运算放大器的正输入端；
所述第二低压运放电路的输出端设置于所述第二电容和第五电阻之间。
4.根据权利要求2所述的超声导波宽带线性功率放大装置，其特征在于，所述前置差分放大电路还包括输入端保护电路，所述输入端保护电路通过第三电阻连接至第一低压运放电路的输入端，限制流入所述第一低压运放电路和第二低压运放电路的电流。
5.根据权利要求4所述的超声导波宽带线性功率放大装置，其特征在于，所述输入端保护电路包括：
第一肖特基二极管组，通过第三电阻...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐文博，
申请(专利权)人：中国地震局地质研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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