CN211046880U - 超声波液位传感器的分体式放大检波电路 - Google Patents

Abstract

一种超声波液位传感器的分体式放大检波电路，所述分体式放大检波电路包括：第一放大单元的输入端连接信号输入端；第二放大单元的输入端连接第一放大单元的输出端；第三放大单元的输入端连接第二放大单元的输出端；检波二极管的阳极连接第三放大单元的输出端，检波二极管的阴极连接信号输出端；负载电容的第一端连接检波二极管的阴极，负载电容的第二端接参考地；负载电阻的第一端连接检波二极管的阴极，负载电阻的第二端接参考地；保护二极管的阴极连接检波二极管的阳极，保护二极管的阳极接参考地，第三放大单元的输出端连接在保护二极管的阴极与检波二极管的阳极之间。所述分体式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分体式放大检波电路

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分体式放大检波电路。

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分体式放大检波电路，以使得放大电路和检波电路能够实现良好的匹配，同时，实现可靠的检波功能。

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分体式放大检波电路，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；第二放大单元，所述第二放大单元的输入端连接所述第一放大单元的输出端；第三放大单元，所述第三放大单元的输入端连接所述第二放大单元的输出端；检波二极管，所述检波二极管的阳极连接所述第三放大单元的输出端，所述检波二极管的阴极连接信号输出端；负载电容，所述负载电容的第一端连接所述检波二极管的阴极，所述负载电容的第二端接参考地；负载电阻，所述负载电阻的第一端连接所述检波二极管的阴极，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，所述保护二极管的阳极接参考地，所述第三放大单元的输出端连接在所述保护二极管的阴极与所述检波二极管的阳极之间。

可选的，所述第一放大单元为NMOS晶体管，所述NMOS晶体管的栅极连接所述信号输入端，所述第二放大单元的输入端连接所述NMOS晶体管的漏极。

可选的，所述第二放大单元为PNP三极管，所述PNP三极管的基极连接所述NMOS晶体管的漏极，所述第三放大单元的输入端连接所述PNP三极管的集电极。

可选的，所述第三放大单元为NPN三极管，所述NPN三极管的基极连接所述PNP三极管的集电极；所述检波二极管的阳极连接所述NPN三极管的集电极。

可选的，所述分体式放大检波电路还包括第一隔直电容，所述第二放大单元的输出端通过所述第一隔直电容连接所述第三放大单元的输入端。

可选的，所述分体式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三放大单元的输出端与所述检波二极管的阳极之间。

可选的，所述分体式放大检波电路还包括第一零欧电阻和第二零欧电阻，所述第一零欧电阻和所述第二零欧电阻串联连接在所述检波二极管的阴极与所述信号输出端之间。

可选的，所述分体式放大检波电路还包括供电电源端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、第三电容和第四电容；所述第一电阻的第一端连接所述NMOS晶体管的栅极，所述第一电阻的第二端接参考地；所述第二电阻的第一端连接所述供电电源端；所述第三电阻的第一端连接所述NMOS晶体管的漏极，所述第三电阻的第二端连接所述第二电阻的第二端；所述第四电阻的第一端连接所述PNP三极管的发射极，所述第四电阻的第二端连接所述第二电阻的第二端；所述第五电阻的第一端连接所述NPN三极管的集电极，所述第五电阻的第二端连接所述第二电阻的第二端；所述第一电容的第一端连接所述供电电源端，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所述第二电阻的第二端，所述第二电容的第二端接参考地；所述第三电容的第一端连接所述第二电阻的第二端，所述第三电容的第二端接参考地；所述第四电容与所述第四电阻并联。

可选的，所述分体式放大检波电路还包括稳压二极管，所述稳压二极管的阴极连接所述第二电阻的第二端，所述稳压二极管的阳极接参考地。

可选的，所述分体式放大检波电路还包括第五电容、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻；所述第五电容的第一端连接所述NMOS晶体管的源极，所述第五电容的第二端接参考地；所述第六电阻的第一端连接所述NMOS晶体管的源极，所述第六电阻的第二端接参考地；所述第七电阻的第一端连接所述NMOS晶体管的源极，所述第七电阻的第二端连接所述PNP三极管的集电极；所述第八电阻的第一端连接所述NPN三极管的集电极，所述第八电阻的第二端连接所述NPN三极管的基极；所述第九电阻的第一端连接所述NPN三极管的基极，所述述第九电阻的第二端接参考地。

本实用新型技术方案的其中一个方面中，所述分体式放大检波电路能够将三个放大单元与检波单元(检波二极管)配合在一起，从而实现对相应信号的有效放大和高质量检波作用(先逐级放大，再检波)，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分体式放大检波电路图。

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分体式放大检波电路。为此，本实用新型提供一种超声波液位传感器的分体式放大检波电路，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分体式放大检波电路，请参考图1，它包括第一放大单元(未标注)、第二放大单元(未标注)、第三放大单元(未标注)、检波二极管D7、负载电容C49、负载电阻R91和保护二极管D6。

第一放大单元(未标注)的输入端连接信号输入端RX_G。第二放大单元(未标注)的输入端连接第一放大单元(未标注)的输出端。第三放大单元(未标注)的输入端连接第二放大单元(未标注)的输出端。检波二极管D7的阳极连接第三放大单元(未标注)的输出端，检波二极管D7的阴极连接信号输出端CSB_RX。负载电容C49的第一端连接检波二极管D7的阴极，负载电容C49的第二端接参考地。负载电阻R91的第一端连接检波二极管D7的阴极，负载电阻R91的第二端接参考地。保护二极管D6的阴极连接检波二极管D7的阳极，保护二极管D6的阳极接参考地，第三放大单元(未标注)的输出端连接在保护二极管D6的阴极与检波二极管D7的阳极之间。

本实施例中，第一放大单元(未标注)为NMOS晶体管Q22，NMOS晶体管Q22的栅极连接信号输入端RX_G，第二放大单元(未标注)的输入端连接NMOS晶体管Q22的漏极。NMOS晶体管Q22由于是放大单元，因此，它是工作在非饱和状态下的，它的漏源间压降较大，可以达到4V左右。

本实施例中，NMOS晶体管Q22采用型号为BF245的高频N沟道结型场效应管。这种晶体管更适合高频场合的使用，而超声波液位传感器的超声波信号通常也是频率较高(20KHz以上)的信号。

本实施例中，第二放大单元(未标注)为PNP三极管Q5，PNP三极管Q5的基极连接NMOS晶体管Q22的漏极，第三放大单元(未标注)的输入端连接PNP三极管Q5的集电极。PNP三极管Q5可以采用型号为9015的三极管。

本实施例中，第三放大单元(未标注)为NPN三极管Q17，NPN三极管Q17的基极连接PNP三极管Q5的集电极。检波二极管D7的阳极连接NPN三极管Q17的集电极。NPN三极管Q17可以采用型号为9014的三极管。

由上述内容可知，本实施例中，第一放大单元(未标注)构成的是共源极放大电路结构，这种结构保证了高输入阻抗；第二放大单元(未标注)构成的是共射极放大电路结构，这种结构有较大的增益；第三放大单元(未标注)构成的也是共射放大电路结构，进一步增大增益。

本实施例中，检波二极管D7、负载电容C49和负载电阻R91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C49和负载电阻R91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C49旁边并联负载电阻R91。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R91，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D6的设置是关键的，它是保证前两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D6，电路的检波作用极其不稳定。相反，设置了保护二极管D6，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C49在充放电的过程，会产生对参考地的负电压，此时，第三放大单元(未标注)的输出端会有一些情况下是负压，而保护二极管D6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D6所连接的参考地)流走。如果没有保护二极管D6，负电流可能会影响检波电路单元(如检波二极管D7)，造成最终电路输出的信号错乱。

由上述内容可知，本实施例提供的分体式放大检波电路，将三个放大单元与检波单元(检波二极管D7)配合在一起，能够实现对相应信号的有效放大和高质量检波作用(先逐级放大，再检波)，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，则无法适当放大，不能用于超声波液位传感器的检测数值确认)。

需要说明的是，本实施例采用NMOS晶体管Q22、NPN三极管Q17和PNP三极管Q5作为放大单元，使本实施例的电路更容易实现，并且，由于不使用运算放大器芯片等芯片来实现电路，本实施例的电路是一种分体式电路，成本更低。

本实施例中，负载电容C49和负载电阻R91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102nF这样的较小值，而负载电阻R91的电阻值控制在6.8kΩ。

本实施例中，检波二极管D7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，分体式放大检波电路还包括第一隔直电容C41，第二放大单元(未标注)的输出端通过第一隔直电容C41连接第三放大单元(未标注)的输入端，即PNP三极管Q5的集电极通过第一隔直电容C41连接NPN三极管Q17的基极。第一隔直电容C41可以起到相应的隔直流作用。

本实施例中，分体式放大检波电路还包括第二隔直电容C6，第二隔直电容C6连接在第三放大单元(未标注)的输出端与检波二极管D7的阳极之间，即第二隔直电容C6连接在NPN三极管Q17的集电极与检波二极管D7的阳极之间。第二隔直电容C6起到再次隔直流的作用，而且是对前面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，分体式放大检波电路还包括第一零欧电阻R70和第二零欧电阻R71，第一零欧电阻R70和第二零欧电阻R71串联连接在检波二极管D7的阴极与信号输出端CSB_RX之间。第一零欧电阻R70和第二零欧电阻R71既有保护作用，又可以起到测试点的作用等。

本实施例中，分体式放大检波电路还包括供电电源端(未标注)、第一电阻R68、第二电阻R94、第三电阻R84、第四电阻R87、第五电阻R89、第一电容C34、第二电容C33、第三电容C20和第四电容C48。第一电阻R68的第一端连接NMOS晶体管Q22的栅极，第一电阻R68的第二端接参考地。第二电阻R94的第一端连接供电电源端(未标注)。第三电阻R84的第一端连接NMOS晶体管Q22的漏极，第三电阻R84的第二端连接第二电阻R94的第二端。第四电阻R87的第一端连接PNP三极管Q5的发射极，第四电阻R87的第二端连接第二电阻R94的第二端。第五电阻R89的第一端连接NPN三极管Q17的集电极，第五电阻R89的第二端连接第二电阻R94的第二端。第一电容C34的第一端连接供电电源端(未标注)，第一电容C34的第二端接参考地。第二电容C33的第一端连接第二电阻R94的第二端，第二电容C33的第二端接参考地。第三电容C20的第一端连接第二电阻R94的第二端，第三电容C20的第二端接参考地。第四电容C48与第四电阻R87并联。

本实施例中，供电电源端(未标注)的电压可以为12V(12V标注在图1中)。

本实施例中，第一电阻R68可以起到下拉电阻的作用，防止NMOS晶体管Q22发生误操作。而第二电阻R94、第三电阻R84、第四电阻R87和第五电阻R89的配合，保证了后续作用在NMOS晶体管Q22和各三极管各极的电压满足相应要求，起到调节电压作用。第一电容C34、第二电容C33和第三电容C20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。第四电容C48也起到滤波保护作用。

本实施例中，分体式放大检波电路还包括稳压二极管ZD4，稳压二极管ZD4的阴极连接第二电阻R94的第二端，稳压二极管ZD4的阳极接参考地。稳压二极管ZD4起到电压的稳压作用，实现相应的电压稳定，从而实现相应的保护作用。稳压二极管ZD4可以采用型号为DL5238B的二极管。

本实施例中，分体式放大检波电路还包括第五电容C50、第六电阻R86、第七电阻R85、第八电阻R88和第九电阻R97。第五电容C50的第一端连接NMOS晶体管Q22的源极，第五电容C50的第二端接参考地。第六电阻R86的第一端连接NMOS晶体管Q22的源极，第六电阻R86的第二端接参考地。第七电阻R85的第一端连接NMOS晶体管Q22的源极，第七电阻R85的第二端连接PNP三极管Q5的集电极。第八电阻R88的第一端连接NPN三极管Q17的集电极，第八电阻R88的第二端连接NPN三极管Q17的基极。第九电阻R97的第一端连接NPN三极管Q17的基极，述第九电阻R97的第二端接参考地。

第五电容C50、第六电阻R86和第七电阻R85的配合，保证接NMOS晶体管Q22的正常工作。第八电阻R88和第九电阻R97相当于相应的分压电阻，起到进一步的分压作用，保证三极管各极电压满足相应的要求，起到电压偏置作用。

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，本实用新型并不以图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 (10)

1.一种超声波液位传感器的分体式放大检波电路，其特征在于，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；

第二放大单元，所述第二放大单元的输入端连接所述第一放大单元的输出端；

第三放大单元，所述第三放大单元的输入端连接所述第二放大单元的输出端；

检波二极管，所述检波二极管的阳极连接所述第三放大单元的输出端，所述检波二极管的阴极连接信号输出端；

负载电容，所述负载电容的第一端连接所述检波二极管的阴极，所述负载电容的第二端接参考地；

负载电阻，所述负载电阻的第一端连接所述检波二极管的阴极，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，所述保护二极管的阳极接参考地，所述第三放大单元的输出端连接在所述保护二极管的阴极与所述检波二极管的阳极之间。

2.如权利要求1所述的超声波液位传感器的分体式放大检波电路，其特征在于，所述第一放大单元为NMOS晶体管，所述NMOS晶体管的栅极连接所述信号输入端，所述第二放大单元的输入端连接所述NMOS晶体管的漏极。

3.如权利要求2所述的超声波液位传感器的分体式放大检波电路，其特征在于，所述第二放大单元为PNP三极管，所述PNP三极管的基极连接所述NMOS晶体管的漏极，所述第三放大单元的输入端连接所述PNP三极管的集电极。

4.如权利要求3所述的超声波液位传感器的分体式放大检波电路，其特征在于，所述第三放大单元为NPN三极管，所述NPN三极管的基极连接所述PNP三极管的集电极；所述检波二极管的阳极连接所述NPN三极管的集电极。

5.如权利要求4所述的超声波液位传感器的分体式放大检波电路，其特征在于，还包括第一隔直电容，所述第二放大单元的输出端通过所述第一隔直电容连接所述第三放大单元的输入端。

6.如权利要求5所述的超声波液位传感器的分体式放大检波电路，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三放大单元的输出端与所述检波二极管的阳极之间。

7.如权利要求6所述的超声波液位传感器的分体式放大检波电路，其特征在于，还包括第一零欧电阻和第二零欧电阻，所述第一零欧电阻和所述第二零欧电阻串联连接在所述检波二极管的阴极与所述信号输出端之间。

8.如权利要求7所述的超声波液位传感器的分体式放大检波电路，其特征在于，还包括供电电源端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、第三电容和第四电容；所述第一电阻的第一端连接所述NMOS晶体管的栅极，所述第一电阻的第二端接参考地；所述第二电阻的第一端连接所述供电电源端；所述第三电阻的第一端连接所述NMOS晶体管的漏极，所述第三电阻的第二端连接所述第二电阻的第二端；所述第四电阻的第一端连接所述PNP三极管的发射极，所述第四电阻的第二端连接所述第二电阻的第二端；所述第五电阻的第一端连接所述NPN三极管的集电极，所述第五电阻的第二端连接所述第二电阻的第二端；所述第一电容的第一端连接所述供电电源端，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所述第二电阻的第二端，所述第二电容的第二端接参考地；所述第三电容的第一端连接所述第二电阻的第二端，所述第三电容的第二端接参考地；所述第四电容与所述第四电阻并联。

9.如权利要求8所述的超声波液位传感器的分体式放大检波电路，其特征在于，还包括稳压二极管，所述稳压二极管的阴极连接所述第二电阻的第二端，所述稳压二极管的阳极接参考地。

10.如权利要求9所述的超声波液位传感器的分体式放大检波电路，其特征在于，还包括第五电容、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻；所述第五电容的第一端连接所述NMOS晶体管的源极，所述第五电容的第二端接参考地；所述第六电阻的第一端连接所述NMOS晶体管的源极，所述第六电阻的第二端接参考地；所述第七电阻的第一端连接所述NMOS晶体管的源极，所述第七电阻的第二端连接所述PNP三极管的集电极；所述第八电阻的第一端连接所述NPN三极管的集电极，所述第八电阻的第二端连接所述NPN三极管的基极；所述第九电阻的第一端连接所述NPN三极管的基极，所述述第九电阻的第二端接参考地。

Images