Formas de conducir una carga capacitiva con transistores discretos

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Estoy buscando una manera de conducir un transmisor ultrasónico usando solo transistores discretos. AN1536 es una buena nota de aplicación sobre los principios generales, pero la están manejando directamente desde el MCU y yo preferiríamos construir un amplificador / buffer.

El circuito equivalente del transmisor se ve así:

EDITAR: Tengo la intención de conducirlo con una señal PWM de 40 MHz desde una MCU a 3 ~ 5V. Solo estará encendido durante unos pocos cientos de microsegundos (~ 12 ciclos) y, idealmente, no sonará durante mucho más tiempo.

¿Cuáles son algunos circuitos para este propósito y cuáles son algunas cosas que debería tener en cuenta?

    
pregunta Gunchars

1 respuesta

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Para que quede constancia, sigo pensando que esto es demasiado amplio, como lo atestigua la duración de lo que se muestra a continuación, pero esta noche me aburro justo antes de ir a la cama y has hecho algo de esfuerzo, así que aquí va;

Debido a eso, omitiré todas las matemáticas y simplificaré demasiado el comportamiento operativo del transductor.

A 40 kHz, cerca de su frecuencia operativa, el par L1 / C1 entra en resonancia en serie, lo que significa una baja impedancia. Dado que su señal es una señal de onda cuadrada / PWM, también aplicará un conjunto de armónicos.

Suponiendo una onda cuadrada de 50/50, aplicará un tercer armónico de amplitud 1/3, un quinto armónico de amplitud 1/5, etc.

Si solo aplica la onda completa con fuerza, la resonancia interna hará que los armónicos se atenúen menos, la capacitancia C0 ayudará a amortiguar los armónicos, ya que conduce más a frecuencias más altas, pero solo si lo permite. De hecho, tener una unidad más alta puede aumentar el consumo de corriente debido a los armónicos sin un efecto igualmente significativo en la salida de frecuencia central.

Además, si pones flancos afilados en corriente alta, en realidad le estás poniendo mucha fuerza que no se usa de manera óptima. Eso significa calefacción y / o daños innecesarios.

Por lo tanto, su objetivo es hacer que oscile más en voltaje, mientras que no hace que la unidad sea demasiado fuerte, eso significa una señal complementaria al otro pin.

Muchos pines MCU son lo suficientemente fuertes para conducir una carga de 2.2 nF, así como su impedancia parásita interna, pero si quieres jugar con seguridad puedes usar transistores, o incluso un uso más fresco dos inversores de activación schmitt :

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Existe una pequeña posibilidad de que haga algunas tonterías como efecto de retroalimentación alrededor del segundo inversor, pero con una unidad externa fuerte por debajo del nivel de MHz, el riesgo es mínimo.

La resistencia es un poco de amortiguación, para evitar que el resonador se sobrecargue y así, además de limitar la corriente de cierre, aunque NXP enumera una capacidad muy alta.

O, el enfoque tradicional de puente en H sobredimensionado con transistores (nadie hace esto, porque ... ¿por qué? pero bueno, si un pin MCU no es suficiente ...):

simular este circuito

Aquí el resistor está simplemente amortiguando.

O el enfoque de transistor más normal:

simular este circuito

Aquí, R2 es "reiniciar" el elemento capacitivo lo suficientemente rápido como para crear un "flanco ascendente" cuando el transistor se apaga, y R3 es para amortiguar el flanco descendente a través del transistor. R3 también puede estar en el otro lado del resonador, por supuesto, pero me gustó la simetría de uno en cada lado.

Por supuesto, esto cambia la variación de voltaje de V + doble a V + simple, donde, al tener dos transistores, uno en cada lado, le dará un gran aumento de energía, ya que sus resistencias de amortiguación de 47 Ohm en cada lado serán Los pull-ups (> 100mA a 5V de drenaje estático), o tus pull-ups serán cientos de ohmios y todo se humedecerá tanto que no sirve de nada.

    
respondido por el Asmyldof

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