Page 121 - 《应用声学》2022年第3期

第 41 卷 第 3 期 陈谋等： 面向电容式微机械超声换能器器件的 32 通道收发电路设计与测试 443

差等，误差大小在允许范围内，综上分析可知，32通 率为 3 MHz、占空比为 53%、脉冲个数为 5 个的方
道脉冲电路输出信号的频率、占空比具有良好的一 波脉冲信号激励 CMUT1 器件发射超声波，利用
致性。 CMUT2 器件连接电路板上的跨阻放大电路接收回
波信号，单个通道的收发信号如图 12 所示，CMUT
32
30 器件如图17(d)所示。
28 30 V pp ᣥѣࣨϙ
26
24
25 V pp ᣥѣࣨϙ
22
ࣨϙ/V pp 20 20 V ppᣥѣࣨϙ ଌஆηՂ
18
16
14
15 V ppᣥѣࣨϙ
12
10
8 10 V pp ᣥѣࣨϙ
6
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
ᤰ᥋
图 10 32 通道脉冲电路不同输出电压一致性 图 12 CMUT1-CMUT2 测试系统收发信号
Fig. 10 Consistency of different output voltages Fig. 12 Receiving and transmitting signals of
in 32 channel pulse circuit CMUT1-CMUT2 test system

由图 12 可知，跨阻放大电路可以实现 CMUT
5
32ᤰ᥋ᑢфηՂᮠဋ 器件输出的微弱电流信号的检测，且能够输出良好
4
的电压信号，验证了 CMUT器件配电方式及参数设
ᮠဋ/MHz 3 2 置的正确性。对 32 通道跨阻放大电路的各个通道
依次进行回波信号接收测试，并记录32通道跨阻放
大电路的输出电压，绘制成表3。
1
表 3 32 通道接收信号测试结果
0
0 4 8 12 16 20 24 28 32 Table 3 32channel received signal test results
ᤰ᥋
(a) 32ᤰ᥋ᑢфႃ᡹ᮠဋʷᒱভ
通道 幅值/V pp 通道 幅值/V pp 通道 幅值/V pp
57
32ᤰ᥋ᑢфηՂӴቇඋ 1 4.03 12 4.02 23 3.69
56
2 3.97 13 4.33 24 4.4
55
3 3.88 14 4.02 25 3.99
Ӵቇඋ/ % 53 4 4.2 15 4.12 26 4.2
54

52 5 4.31 16 4.19 27 3.92
6 3.92 17 3.97 28 4.04
51
50 7 4 18 3.91 29 4.01
0 4 8 12 16 20 24 28 32
ᤰ᥋ 8 4.05 19 4.22 30 4.31
(b) 32ᤰ᥋ᑢфႃ᡹Ӵቇඋʷᒱভ 9 3.5 20 4.21 31 4.36
图 11 32 通道脉冲电路频率、占空比一致性 10 3.88 21 4.01 32 4.2
Fig. 11 Consistency of frequency and duty cycle 11 4.21 22 3.88
of 32 channel pulse circuit
根据表 3，将 32 通道跨阻放大电路的输出信号
对跨阻放大电路的接收性能进行测试，利用 幅值绘制散点图，并进行一致性分析，散点分布如
HAS4101 功率放大器设备，发射幅值为 20 V pp 、频 图 13所示。