基于multisim聲波測井儀仿真設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-文庫吧資料
2024-12-01 00:33本頁面
【正文】 如圖411，通過分析與實(shí)驗(yàn)，我們在場效應(yīng)管V2的柵極和源極之間加上一個(gè)上拉電阻R5（），使得V2柵極始終保持一定電平，一般情況下V2保持截至，V3導(dǎo)通，V4截至；只有一定幅度的負(fù)脈沖信號進(jìn)來時(shí)，V4才能導(dǎo)通，從而保護(hù)了大功率場效應(yīng)管V4。從圖251可以看出，此時(shí)充電電容C將通過V4放電，導(dǎo)致V4上有極大電流，從而造成V4場效應(yīng)管擊穿而損壞。這里所取它們的前沿間距為 25us ,對應(yīng)于工作頻率為20kHZ。圖37 原聲波發(fā)射電路圖252中負(fù)載R7兩端電壓的波形圖 如以上各圖，信號并非理想波形，這是因?yàn)闊o論在模擬的系統(tǒng)還是實(shí)際電路中，在從低電平跳變到高電平，或從高電平跳變到低電平時(shí)，要經(jīng)過過渡過程：上升時(shí)間與下降時(shí)間，因而波形邊沿沒有那么陡峭，波形并不成標(biāo)準(zhǔn)的方波。下頁圖所示波形為負(fù)載電阻R7兩端電壓顯示。圖33 原聲波發(fā)射電路圖252中信號經(jīng)過CMOS反相器之后的波形圖 圖35 信號經(jīng)過555定時(shí)器與CMOS反相器之后的波形比較圖34 用示波器測信號經(jīng)過CMOS反相器之后的波形圖 可見，經(jīng)過CMOS反相器之后信號發(fā)生了“倒轉(zhuǎn)”，即波形變?yōu)榱薚≈25us的高脈沖波，電壓幅度不變。結(jié)果如圖32所示。根據(jù)多諧振蕩器的脈沖寬度計(jì)算公式：TP1≈ R2 C，此處R2＝，C＝15nF，故得TP1≈，因而模擬所得結(jié)果與理論計(jì)算值較好地符合。圖31 原聲波發(fā)射電路圖252中信號經(jīng)過555定時(shí)器之后的波形圖實(shí)驗(yàn)所用的輸入信號為5V直流電壓信號。同時(shí)，運(yùn)用Multisim可以很方便地對電路中的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使電路穩(wěn)定運(yùn)行，再根據(jù)仿真所用參數(shù)對實(shí)際電路進(jìn)行調(diào)試，使電路連接符合要求并加以分析，以對其進(jìn)行嘗試性的優(yōu)化。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力，可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。從邏輯解碼器輸出的負(fù)邏輯脈沖送至該電路X3處，一般情況下，輸入X3處為高電平，使得場效應(yīng)管V2截至，V3導(dǎo)通，因此V4截至；當(dāng)X3觸發(fā)為低電平脈沖時(shí)，V2導(dǎo)通，V3截至，使V4導(dǎo)通，從而最終使得圖251中壓電陶瓷換能器將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而產(chǎn)生聲振動。場效應(yīng)管V2與場效應(yīng)管V3二者的柵極連接在一起引出輸入端，按邏輯解碼器輸出來發(fā)射脈沖。圖251 實(shí)驗(yàn)電路原理 為了了解CMOS場效應(yīng)管V4易損壞的原因，我們具體分析了發(fā)射激勵電路的工作原理，電路原理圖如圖252所示。當(dāng)Ｖ4導(dǎo)通，電容器Ｃ經(jīng)變壓器Ｔ2的初級線圈放電，在次級繞組產(chǎn)生一個(gè)脈寬約為28us的4000V的高壓脈沖，該脈沖激勵發(fā)射器B,使其產(chǎn)生聲振動。圖中VL為經(jīng)過整流器后，電阻R1兩端的電壓。電路如圖241所示。當(dāng)VC是低電平時(shí)，555定時(shí)器低觸發(fā)，VO為高電平，放電管T截止，電容器經(jīng)（R1 +R2）充電，當(dāng)充電至VC=VTHVCC時(shí)，電路高觸發(fā)，輸出VO變?yōu)榈碗娖?，放電管T導(dǎo)通，電容器經(jīng)R2放電，當(dāng)放電至VC=VTRVCC時(shí)，電路又進(jìn)入低觸發(fā)，VO變?yōu)楦唠娖?，如此周而?fù)始，循環(huán)不止，輸出連續(xù)脈沖信號。調(diào)節(jié)RW或電容C，可得到不同的時(shí)間常數(shù)；還可產(chǎn)生周期和脈寬可變的方波輸出。多諧振蕩器用于產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號。因此，脈沖寬度即是由電容器C開始充電至VC=VCC的這段暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間。恢復(fù)穩(wěn)態(tài)：經(jīng)過一定時(shí)間后，電容器充電至VC略大于VCC ，因VTHVCC使555定時(shí)器“高觸發(fā)”，VO跳轉(zhuǎn)為低電平，放電管T導(dǎo)通，電容器經(jīng)T放電，VC迅速降為0V，這時(shí)，VTR=1，VTH=0，555定時(shí)器恢復(fù)“保持”態(tài)。電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。在圖233（a）的電路中，Vi接555定時(shí)器端，其工作原理如下：圖233穩(wěn)態(tài)（觸發(fā)前）：Vi為高電平時(shí)，VTR=1，輸出VO為低電平，放電管T導(dǎo)通，定時(shí)電容器C上的電壓（7腳電壓）VC = VTH = 0， 555定時(shí)器工作在“保持”態(tài)。另外，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器也常用于定時(shí)器電路中，調(diào)整RC的值可以得到不同的定時(shí)值。利用555定時(shí)器可以組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器與多諧振蕩器，具體工作原理如下：（1）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖233所示為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路和波形圖。表231 555定時(shí)器主要性能參數(shù)(a)雙極性型5G555的主要性能參數(shù)參數(shù)名稱符號單位參數(shù)電源電壓VCCV5~16電源電流ICCmA10閾值電壓VTHVVCC觸發(fā)電壓VTRVVCC輸出低電平VOLV1輸出高電平VOHV最大輸出電流IOMAXmA≤200最高振蕩頻率fMAXKHz≤300時(shí)間誤差△tnS≤5① VTH即Vi1 ,VTR即Vi2 。器件電源電壓推薦為4．5～12V，最大輸出電流200mA以內(nèi)，并能與TTL、CMOS邏輯電平相兼容。它在波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、。 555定時(shí)器的原理及應(yīng)用555定時(shí)器是一種中規(guī)模集成電路，外形為雙列直插8腳結(jié)構(gòu)，體積很小，使用起來方便。 由此可知。由圖可知，工作點(diǎn)在VO＝VOH≈VDD，此時(shí)TP管工作在可變電阻區(qū)，TN管工作在截至區(qū)，通過兩管的電流接近零值。工作管TN＝在VGSN＝0的情況下，其輸出特性是一條幾乎與橫軸重合的曲線。所以，電路的功耗很?。ㄎ⑼邤?shù)量級）。顯然。由于VSGP＜VT（VTN
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