AD603应用电路之超声波检测电路

　　超声检测回波信号是一个毫伏级的信号。检测对象不同时回波信号值相差很大。针对不同检测对象的回波信号必须进行相应放大，以便后续处理分析现象，设计以AD603为核心的超声检测微弱信号放大电路，提高超声检测系统的准确性和适应性。

　　AD603简介

AD603内部结构图

　　AD603输入衰减器由7组R一2R梯形网络组成，信号从精密无源梯形网络的输入端（VINP）输入，输入信号的衰减量（0～42．14dB）由脚卜2（GPOS—GENG）的输入电压差VG（VG=VGPOS—VGNEG，下同）控制，控制梯形网络的“滑动触点”至相应的“节点”处，选择衰减量。其内部结构如图2。AD603根据脚5（FDBK）与脚7（VOUT）的连接方式的不同来确定放大器的增益值和增益范围，当脚5和脚7短接时，AD603的增益为40VG+10dB，增益范围为一1ldB～+31dB。当脚5和脚7断开，脚5串联1个18pF的电容接地时，其增益为40VG+30dB，增益范围为+9dB一+51dB，如果在5脚和7脚间接上电阻RExT，脚5串联1个56pF的电容接地用于频率补偿时，其增益最大值由电阻RExT确定，电阻RExT与最大增益间的关系见下图。

　　控制电压VG在一500mV一+500mV间变化，控制放大器的增益G的大小，两者成线性关系变化：

　　G（dB）=40Vg+Goi（i-1，2，3）

　　上式中Goi分别为脚5与脚7短接、开路和外接电阻时的增益常数，即10 dB、30 dB及10—30dB的某个常数。若脚5通过一电阻接地，可获得更高的增益，最大增益约为60dB，但由于此时的输出误差较大，其使用受一定的限制。

　　基于AD603的超声波检测电路

　　超声波检测较厚材料，或超声波发射电路激励电压较小时，超声波接收探头接收到的回波信号很微弱，只有几毫伏，所需增益较大；反之，超声波检测较薄材料，或激励电压较大时，回波信号相对较强，有几百毫伏，所需增益较小。为提高超声检测系统的检测范围和系统的适应性，采用AD603与精密放大器AD844级联使用的方式组成超声检测信号放大电路。AD844是单片型的电流反馈宽带高速运算放大器，具有低失真、低噪声、低漂移和宽频带的优点，还具有增益偏差小，相位差小的特点。当AD603与AD844级联使用时，不仅能获得需要的高增益，还能避免增益误差的过大。如下图。

　　程控放大器AD603的信号输入最大电压是±1．4V（有效值lV），最高也可达到±2V，但会使高频信号失真。若采用回波信号先经固体增益运算放大器AD844固定放大，再由AD603程控放大，对于检测较薄材料几百毫伏的回波信号会产生失真。故采用先AD603后AD844的级联方式，级间采用0．1心电容耦合，可提高系统稳定性。

　　系统电源设为±5V。电阻l玎与电容C1形成1个信号延时电路，延时10ps（I玎×C1）。脚5与脚7间接有电阻R1=2．49kQ，由图3可知，此时AD603的最大增益约为4ldB。AD603的脚1和脚2分别与DAC0和DACl单片机ADuC812的输出引脚相连。单片机ADUC812通过超声波发射波与回波的时间差输出适当的模拟电压，控制AD603的增益。电路中，R2与R3决定了AD844的信号固定放大倍数为lO倍（500／50）。RL和CL是AD844的负载。另外，在使用AD603过程中，脚4（COMM）必须直接接地，若接电阻则会影响增益的准确性。放大电路用于超声检测系统，超声回波信号从电路左端输入，经AD603程控放大，单片机输出稳定电压控制增益，使放大后的回波信号最大幅值不超过500mv，再由AD844固定放大10倍，使回波信号在O一5V间输出，为后续回波信号处理做准备。

　　总结

　　本文描述的超声波检测电路有效地提高了微弱信号检测的准确性、适应性和稳定性。