超音波パワーアンプは、低出力信号を高出力信号に増幅するデバイスであり、超音波イメージング、治療、検査の重要なコンポーネントです。主にパワーアンプ回路、制御回路、保護回路などで構成されています。本稿では、超音波パワーアンプの基本原理、設計プロセス、注意点などの技術ソリューションを紹介します。
基本的
超音波パワーアンプの基本原理は、超音波発生器からの低出力信号をパワーアンプを介して増幅し、医用画像処理や治療に十分な出力を得ることができるようにすることです。超音波パワーアンプは電子機器の増幅原理を採用しており、ソース接地増幅回路を通じて信号入力端子を増幅し、出力トランスを通じて増幅された信号を超音波トランスデューサーに送信します。通常使用される超音波パワーアンプの周波数は20kHz～10MHzです。
設計フロー
超音波パワーアンプの設計プロセスは次のとおりです。
(1) 電力要件の決定: さまざまなアプリケーション シナリオに従って必要な電力を決定する必要があります。
(2) 適切なパワー管の選択: 電力需要に応じて適切なパワー管 (通常は IGBT、FET など) を選択します。
(3) パワーアンプ回路の設計: 選択したパワー管に応じて、ソース接地増幅回路、出力トランスなどのパワーアンプ回路を設計します。
(4) 制御回路の設計: 制御回路は主にパワー管のスイッチング状態と電流を制御し、パワーアンプの正常な動作を確保するために使用されます。
(5) 保護回路の設計: パワー管や超音波トランスデューサーを損傷から保護するために、パワーアンプには適切な保護回路を設定する必要があります。
(6) シミュレーションの実施：シミュレーションを実施し、設計を確認・解析し、パワーアンプの性能を最適化します。
(7) 実験検証：設計したパワーアンプの実験検証、デバッグ、最適化を実施します。
図: ATA-3080 パワーアンプインデックスパラメータ
超音波パワーアンプを設計するときは、次の問題に注意する必要があります。
(1) 電力要件の決定: さまざまなアプリケーション シナリオのニーズに従って、必要な電力を決定します。
(2) 適切なパワー管の選択: 電力需要に応じて適切なパワー管を選択します。通常は IGBT、FET などが選択できます。
(3) パワーアンプ回路の設計: パワーアンプ回路を設計する際には、パワー管のパラメータ、入力信号、出力負荷などの要因に注意する必要があります。たとえば、ゲイン、周波数応答、歪み率などの指標を考慮する必要があります。
(4) 制御回路の設計: 制御回路は主にパワー管のスイッチング状態と電流の大きさを制御するために使用され、デバイスと設計ソリューションの合理的な選択が必要です。
(5) 保護回路の設計：超音波パワーアンプの場合、過熱、過電流などの故障が機器の損傷の原因となりますので、それに応じた保護回路を設定する必要があります。たとえば、過熱保護、過電流保護などを考慮する必要があります。
(6) シミュレーションの実行: シミュレーションを実行する場合、パワー アンプの性能要件を満たすためにパラメーターの最適化が必要です。
(7) 実験検証：設計したパワーアンプを実験検証する際には、安全性に注意し、デバッグや最適化を行う必要があります。
以上が超音波パワーアンプの基本原理と設計プロセスの内容です。