CN211046879U

CN211046879U - 超声波液位传感器的放大检波电路

Info

Publication number: CN211046879U
Application number: CN201921865689.9U
Authority: CN
Inventors: 苏巧松
Original assignee: Xiamen Woody Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Xiamen Woody Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2019-11-01
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2020-07-17
Anticipated expiration: 2029-11-01

Abstract

一种超声波液位传感器的放大检波电路，所述放大检波电路包括：第一放大电路，第一放大电路包括第一放大单元，第一放大单元的输入端连接信号输入端，第一放大单元的输出端连接检波信号输入端；检波电路，检波电路包括检波二极管、负载电容和负载电阻，检波二极管的阳极连接检波信号输入端，检波二极管的阴极连接负载电容的第一端和负载电阻的第一端，负载电容的第二端接参考地，负载电阻的第二端接参考地；保护二极管，保护二极管的阴极连接检波二极管的阳极，检波信号输入端连接在保护二极管的阴极和检波二极管的阳极之间。所述放大检波电路能够对信号进行有效的放大和检波作用。

Description

超声波液位传感器的放大检波电路

技术领域

本实用新型涉及电学领域，尤其涉及一种超声波液位传感器的放大检波电路。

背景技术

超声波液位传感器可以直接安装于液体容器的外部，例如底部，并且，不需要在液体容器的安装位置进行打孔等操作，因此，受到越来越广泛的应用。

超声波液位传感器工作时需要对信号进行多级放大，并进行检波。因此，需要相应的放大电路和检波电路。然而，现有电路中，放大电路和检波电路的配合问题是超声波液位传感器相应电路存在的问题，同时，如何实现可靠的检波也是业界待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是提供一种超声波液位传感器的放大检波电路，以使得放大电路和检波电路能够实现良好的匹配，同时，可靠的检波功能。

为解决上述问题，本实用新型提供一种超声波液位传感器的放大检波电路，包括：第一放大电路，所述第一放大电路包括第一放大单元，所述第一放大单元的输入端连接信号输入端，所述第一放大单元的输出端连接检波信号输入端；检波电路，所述检波电路包括检波二极管、负载电容和负载电阻，所述检波二极管的阳极连接所述检波信号输入端，所述检波二极管的阴极连接所述负载电容的第一端和所述负载电阻的第一端，所述负载电容的第二端接参考地，所述负载电阻的第二端接参考地；保护二极管，所述保护二极管的阴极连接所述检波二极管的阳极，所述检波信号输入端连接在所述保护二极管的阴极和所述检波二极管的阳极之间；第二放大电路，所述第二放大电路包括第二放大单元，所述第二放大单元的输入端连接所述负载电容的第一端，所述第二放大单元的输出端连接信号输出端。

可选的，所述第一放大单元为第一NPN三极管，所述第一NPN三极管的基极连接所述信号输入端，所述第一NPN三极管的集电极连接所述检波信号输入端，所述第一NPN三极管的发射极接参考地。

可选的，所述第二放大单元为第二NPN三极管，所述第二NPN三极管的发射极连接所述负载电容的第一端，所述第二NPN三极管的集电极连接所述信号输出端。

可选的，所述放大检波电路还包括第一隔直电容，所述第一放大单元的输入端通过所述第一隔直电容连接所述信号输入端。

可选的，所述放大检波电路还包括零欧电阻，所述零欧电阻连接在所述第一放大单元的输入端和所述第一隔直电容之间。

可选的，所述放大检波电路还包括第一供电端、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻串联连接在所述第一供电端和所述第一NPN三极管的集电极之间。

可选的，所述放大检波电路还包括第一电容和第二电容，所述第一电容的第一端连接在所述第一电阻和所述第二电阻之间，所述第一电容的第二端接参考地；所述第二电容的第一端连接在所述第一电阻和所述第二电阻之间，所述第二电容的第二端接参考地。

可选的，所述放大检波电路还包括第三电阻和第四电阻；所述第三电阻的第一端连接所述第一NPN三极管的集电极，所述第三电阻的第二端连接所述第一NPN三极管的基极；所述第四电阻的第一端连接所述第三电阻的第二端，所述第四电阻的第二端接参考地。

可选的，所述放大检波电路还包括第二隔直电容，所述第二隔直电容连接在所述第一放大单元的输出端和所述检波信号输入端之间。

可选的，所述放大检波电路还包括第二供电电源端、第五电阻、第六电阻和第七电阻；所述第五电阻连接在所述第二供电电源端和所述第二NPN三极管的集电极之间；所述第六电阻连接在所述第二供电电源端和所述第二NPN三极管的基极之间；所述第七电阻连接在所述NPN三极管的基极和参考地之间。

本实用新型技术方案的其中一个方面中，所述放大检波电路能够将两个放大电路与检波电路配合在一起，实现对相应信号的有效放大和检波作用(先放大，再检波，再放大作用)，提高对信号的放大能力，并且保证对信号的可靠检波作用。

附图说明

图1是实施例中超声波液位传感器的放大检波电路图。

具体实施方式

现有技术中，鲜有直接能够配合于超声波液位传感器使用的放大检波电路。为此，本实用新型提供一种超声波液位传感器的放大检波电路，这种电路能够利用通用器件，实现对相应信号的可靠放大和检波作用。

为更加清楚的表示，下面结合附图对本实用新型做详细的说明。

本实施例提供一种超声波液位传感器的放大检波电路，请参考图1，它包括第一放大电路10、检波电路30、保护二极管D5和第二放大电路20。

第一放大电路10包括第一放大单元(未标注)，第一放大单元(未标注)的输入端连接信号输入端(未标注)，第一放大单元(未标注)的输出端连接检波信号输入端DE。检波电路30包括检波二极管D6、负载电容C39和负载电阻R80，检波二极管D6的阳极连接检波信号输入端DE，检波二极管D6的阴极连接负载电容C39的第一端和负载电阻R80的第一端，负载电容C39的第二端接参考地，负载电阻R80的第二端接参考地。保护二极管D5的阴极连接检波二极管D6的阳极，检波信号输入端DE连接在保护二极管D5的阴极和检波二极管D6的阳极之间。第二放大电路20包括第二放大单元(未标注)，第二放大单元(未标注)的输入端连接负载电容C39的第一端(第二放大单元(未标注)的输入端也同时连接负载电容C39的第一端)，第二放大单元(未标注)的输出端连接信号输出端CSB_RX。

本实施例中，检波二极管D6、负载电容C39和负载电阻R80实现的是一种积分电路作用(峰值包络检波器作用)。它利用的原理是二极管的单向导通特性和检波负载RC的充放电过程来完成对信号的提取(积分)。同时，负载电容C39和负载电阻R80还能够实现相应的高频滤波作用。

其中，为了避免电路中或多或少存在的零飘，在负载电容C39旁边并联负载电阻R80。如果不并联电阻，相应电容的电压就会慢慢地漂移，导致后一放大单元中的放大器输出饱和。加了这个负载电阻R80，积分电路实际是近似积分电路，对于直流(零飘)的增益是有限的了，后一放大单元中的放大器输出就不会漂移。

保护二极管D5的设置是关键的，它是保证前一级放大单元的信号能够有效进行后一级检波的器件，如果没有设置保护二极管D5，电路的检波作用极其不稳定。相反，设置了保护二极管D5，检波作用的实现十分可靠。其中一部分原因是因为，负载电容C39在充放电的过程，会产生对参考地的负电压，此时检波信号输入端DE会有一些情况下是负压，而保护二极管D5保证了这些负压情况下，让产生的相应负电流可以从此处向相应的参考地(保护二极管D5所连接的参考地)流走。如果没有保护二极管D5，负电流可能会影响检波电路(如检波二极管D6)，造成最终电路输出的信号错乱。

由上述内容可知，本实施例提供的放大检波电路，将两个放大电路与检波电路30配合在一起，能够实现对相应信号的有效放大和检波作用(先放大，再检波，再放大作用)，提高对信号的放大能力，并且保证对信号的可靠检波作用。其中，电路放大倍数太大，容易把噪声一起放大，电路放大倍数太小容易导致液位测试不准确(信号衰减得太厉害，无法适当放大，不能用于超声波液位传感器所检测到的信号的确认)。

本实施例中，第一放大单元(未标注)为第一NPN三极管Q16，第一NPN三极管Q16的基极连接信号输入端(未标注)，即第一NPN三极管Q16的基极作为第一放大单元的输入端。第一NPN三极管Q16的集电极连接检波信号输入端DE，即第一NPN三极管Q16的集电极作为第一放大单元的输出端。第一NPN三极管Q16的发射极接参考地。

从图1可以看到，本实施例中，第一放大单元构成的是共射放大电路结构，这种结构保证了放大电路的功率增益较高。

本实施例中，第二放大单元(未标注)为第二NPN三极管Q13，第二NPN三极管Q13的发射极连接负载电容C39的第一端，即第二NPN三极管Q13的发射极作为第二放大单元的输入端。第二NPN三极管Q13的集电极连接信号输出端CSB_RX，即第二NPN三极管Q13的集电极作为第二放大单元的输出端，亦即电路输出端。

第一NPN三极管Q16可以采用型号为9014的三极管。第二NPN三极管Q13也可以采用型号为9014的三极管。

从图1可以看到，本实施例中，第二放大单元构成的是共基放大电路结构，这种结构输入阻抗很小，适合于高频电路(本实施例中超声波信号的频率在20kHz以上)。

需要说明的是，采用三极管作为放大单元，本实施例的电路更容易实现，并且可以降低相应的成本。但是同时，在本实施例提供的电路前端，还可以具有相应前端的放大电路，而相应前端的放大电路中，可以采用运算放大器芯片实现，本实施例的电路则作为补充放大作用。

本实施例中，负载电容C39和负载电阻R80的参数选择可以根据需要进行调整，例如，可以将电容的值控制在4.9nF这样的较小值，而电阻值控制在1.5kΩ。

本实施例中，检波二极管D6可以是型号为BAS85型二极管。在通常电路中，BAS85型二极管具有极低的导通电压，并且有良好的电压保护作用。

本实施例中，所述放大检波电路还包括第一隔直电容C25，第一放大单元(未标注)的输入端通过第一隔直电容C25连接信号输入端(未标注)。也就是说，第一隔直电容C25的第一端连接信号输入端(未标注)，第一隔直电容C25的第二端连接第一放大单元(未标注)的输入端。第一隔直电容C25可以起到相应的隔直流作用。

本实施例中，所述放大检波电路还包括零欧电阻R190，零欧电阻R190连接在第一放大单元(未标注)的输入端和第一隔直电容C25之间。零欧电阻R190既有保护作用，又可以起到测试点的作用等。

本实施例中，所述放大检波电路还包括第一供电端D1、第一电阻R195和第二电阻193，第一电阻R195和第二电阻193串联连接在第一供电端D1和第一NPN三极管Q16的集电极之间。第一供电端D1的电压通常为12V，通过第一电阻R195和第二电阻193，保证了后续作用在第一NPN三极管Q16各极的电压满足要求，即第一电阻R195和第二电阻193起到调节电压作用。

本实施例中，所述放大检波电路还包括第一电容C181和第二电容C180，第一电容C181的第一端连接在第一电阻R195和第二电阻193之间，第一电容C181的第二端接参考地。第二电容C180的第一端连接在第一电阻R195和第二电阻193之间，第二电容C180的第二端接参考地。第一电容C181和第二电容C180均起到相应的保护和滤波作用。它们的电容值可以不同，以便起到更宽的滤波作用。

本实施例中，所述放大检波电路还包括第三电阻R191和第四电阻R192。第三电阻R191的第一端连接第一NPN三极管Q16的集电极，第三电阻R191的第二端连接第一NPN三极管Q16的基极。第四电阻R192的第一端连接第三电阻R191的第二端，第四电阻R192的第二端接参考地。第三电阻R191和第四电阻R192相当于相应的分压电阻，起到进一步的分压作用，保证第一NPN三极管Q16的基极电压满足相应的要求，起到电压偏置作用。

本实施例中，所述放大检波电路还包括第二隔直电容C84，第二隔直电容C84连接在第一放大单元(未标注)的输出端和检波信号输入端DE之间。第二隔直电容C84起到再次隔直流的作用，而且是对第一次放大后的信号进行隔直流，从而保证后续检波得到的输入信号更理想。

本实施例中，所述放大检波电路还包括第二供电电源端D2、第五电阻R47、第六电阻R48和第七电阻R93。第五电阻R47连接在第二供电电源端D2和第二NPN三极管Q13的集电极之间。第六电阻R48连接在第二供电电源端D2和第二NPN三极管Q13的基极之间。第七电阻R93连接在NPN三极管的基极和参考地之间。即此时，第二NPN三极管Q13的基极连接在第六电阻R48和第七电阻R93之间。第二供电电源端D2通常可以为3.3V的电压，第五电阻R47、第六电阻R48和第七电阻R93用于配置使得第二NPN三极管Q13的各极得到合适电压。

本实施例中，其它未器件的具体参数可以选择为图1中的具体数值，但也可以根据需要对各器件的参数进行调整，并不以图1中的数值为限。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种超声波液位传感器的放大检波电路，其特征在于，包括：

第一放大电路，所述第一放大电路包括第一放大单元，所述第一放大单元的输入端连接信号输入端，所述第一放大单元的输出端连接检波信号输入端；

检波电路，所述检波电路包括检波二极管、负载电容和负载电阻，所述检波二极管的阳极连接所述检波信号输入端，所述检波二极管的阴极连接所述负载电容的第一端和所述负载电阻的第一端，所述负载电容的第二端接参考地，所述负载电阻的第二端接参考地；

保护二极管，所述保护二极管的阴极连接所述检波二极管的阳极，所述检波信号输入端连接在所述保护二极管的阴极和所述检波二极管的阳极之间；

第二放大电路，所述第二放大电路包括第二放大单元，所述第二放大单元的输入端连接所述负载电容的第一端，所述第二放大单元的输出端连接信号输出端。

2.如权利要求1所述的超声波液位传感器的放大检波电路，其特征在于，所述第一放大单元为第一NPN三极管，所述第一NPN三极管的基极连接所述信号输入端，所述第一NPN三极管的集电极连接所述检波信号输入端，所述第一NPN三极管的发射极接参考地。

3.如权利要求2所述的超声波液位传感器的放大检波电路，其特征在于，所述第二放大单元为第二NPN三极管，所述第二NPN三极管的发射极连接所述负载电容的第一端，所述第二NPN三极管的集电极连接所述信号输出端。

4.如权利要求3所述的超声波液位传感器的放大检波电路，其特征在于，还包括第一隔直电容，所述第一放大单元的输入端通过所述第一隔直电容连接所述信号输入端。

5.如权利要求4所述的超声波液位传感器的放大检波电路，其特征在于，还包括零欧电阻，所述零欧电阻连接在所述第一放大单元的输入端和所述第一隔直电容之间。

6.如权利要求5所述的超声波液位传感器的放大检波电路，其特征在于，还包括第一供电端、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻串联连接在所述第一供电端和所述第一NPN三极管的集电极之间。

7.如权利要求6所述的超声波液位传感器的放大检波电路，其特征在于，还包括第一电容和第二电容，所述第一电容的第一端连接在所述第一电阻和所述第二电阻之间，所述第一电容的第二端接参考地；所述第二电容的第一端连接在所述第一电阻和所述第二电阻之间，所述第二电容的第二端接参考地。

8.如权利要求7所述的超声波液位传感器的放大检波电路，其特征在于，还包括第三电阻和第四电阻；所述第三电阻的第一端连接所述第一NPN三极管的集电极，所述第三电阻的第二端连接所述第一NPN三极管的基极；所述第四电阻的第一端连接所述第三电阻的第二端，所述第四电阻的第二端接参考地。

9.如权利要求8所述的超声波液位传感器的放大检波电路，其特征在于，还包括第二隔直电容，所述第二隔直电容连接在所述第一放大单元的输出端和所述检波信号输入端之间。

10.如权利要求9所述的超声波液位传感器的放大检波电路，其特征在于，还包括第二供电电源端、第五电阻、第六电阻和第七电阻；所述第五电阻连接在所述第二供电电源端和所述第二NPN三极管的集电极之间；所述第六电阻连接在所述第二供电电源端和所述第二NPN三极管的基极之间；所述第七电阻连接在所述NPN三极管的基极和参考地之间。