基于DDS技术的超声波功率源的设计

　　本系统中，考虑到系统在高频时要求DA的转换速度较快，所以选用了DA公司的AD9750，它是10位的DA芯片，具有125MSPS的转换速度，其典型接法如图6：

　　2.4滤波放大及阻抗匹配的实现

　　考虑到系统中的超声波的频率范围大概处于1k至100k之间，所以前向滤波采用的是Sallen-Key Low-Pass Filter滤波器，其电路结构如图7所示。

　　为了使系统能高效稳定的工作，我们选用了集成功率放大模块D-500W。

　　在超声波功率源的设计中，发生器与换能器的匹配设计非常重要，在很大程度上决定了超声设备能否正常、高效地工作。超声波发生器与换能器的匹配包括两个方面：阻抗匹配和调谐匹配。阻抗匹配使换能器的阻抗变换为最佳负载，即起阻抗变换作用。调谐匹配使换能器两端的电压和电流同相，从而使效率最高，同时串联谐振可以提高换能器两端电压，有利于对压电换能器激励。

　　本系统中的阻抗匹配采用的是一个高频变压器，功放的输出经过高频变压器的耦合以后加在超声波换能器上，如图8所示，取得了较好的匹配效果。

　　三 试验结果

　　试验中采用的超声波换能器的参数如下：谐振频率f(KH) 49.05等效阻抗R(Ω)73.9静电容C0(nf)4.94，FPGA产生的正弦波的频率设定位49.5KHz,测得的功放的输出电压和换能器两端的输入电压的波形如下图所示。

　　可见，系统在高频下的波形较为稳定，且可在较高的功率下连续工作，获得了较为完好的波形。