專利名稱：一種超聲調(diào)解電路及超聲多普勒胎兒心率儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種超聲調(diào)解電路及超聲多普勒胎兒心率儀技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種連續(xù)超聲波的超聲波解調(diào)電路，尤其涉及一種超聲調(diào)解電路及具有該超聲調(diào)解電路的超聲多普勒胎兒心率儀。
背景技術(shù)：
[0002]超聲多普勒胎兒心率儀是一種連續(xù)超聲波的胎兒心率檢測(cè)儀器，其具有單獨(dú)的超聲波收發(fā)晶片，而且收發(fā)晶片是同時(shí)工作的，因?yàn)槭瞻l(fā)晶片是裝置在同一個(gè)檢測(cè)聲頭上的， 因此接收晶片往往會(huì)在接收到多普勒回波的同時(shí)，接收到很大的聲頭漏聲以及靜止界面的反射信號(hào)，這些信號(hào)的幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于含頻偏的有用信號(hào)，這些信號(hào)共同組成了多普勒的回波信號(hào)。然而要從回波信號(hào)中得到胎心音音頻信號(hào)，就必須將信號(hào)經(jīng)過解調(diào)電路，加以解調(diào)，得到其中包含的胎心音頻，這就是超聲胎心多普勒儀的基本原理。[0003]傳統(tǒng)的用于超聲多普勒胎兒心率儀的解調(diào)電路一般有兩種。其一為模擬乘法器解調(diào)，最為常用的是Gilbert模擬乘法器，又稱為雙平衡模擬乘法器，單元電路如附圖I所示。 采用模擬乘法器單元的超聲多普勒探頭超聲前端電路框圖一般如圖2所示，接收晶片I接收超聲回波信號(hào)，超聲回波信號(hào)經(jīng)過選頻電路2后，進(jìn)入模擬乘法器3的信號(hào)輸入端，要完成解調(diào)，必須還要給出本振信號(hào)4，由乘法器的載波輸入端輸入，一般要求載波輸入為余弦波信號(hào)。模擬乘法器3的輸出接音頻濾波器5。從該電路的特點(diǎn)可以可出，模擬乘法器的輸入端連接的是乘法器內(nèi)部三極管的基極，載波連接也是在基極上，因此輸入信號(hào)的幅度與解調(diào)的關(guān)系很大。前面已經(jīng)介紹過了超聲多普勒胎兒心率儀的回波信號(hào)是含有很大的無頻偏分量的，并且回波信號(hào)的幅度與探頭前端接入測(cè)量的負(fù)載變化、反射率變化等都有關(guān)系， 信號(hào)幅度變化很大，在這里使用模擬乘法器電路常常會(huì)導(dǎo)致模擬乘法器輸入端阻塞，使解調(diào)靈敏度下降。模擬乘法器中由上至下包含了 3級(jí)三極管，要使每一級(jí)三極管都工作在線性區(qū)，需要復(fù)雜的外部電阻網(wǎng)絡(luò)來提供基極靜態(tài)電流，需要較高的電源電壓來作為前提。另外，模擬乘法器輸入是超聲小信號(hào)，輸出經(jīng)濾波是音頻信號(hào)，雖然解調(diào)的本身具有一定的增益，但是前面的超聲信號(hào)并未做能量放大，對(duì)信號(hào)的信噪比有一定的影響。載波輸入要求為余弦波信號(hào)一般需要由電路中的方波通過濾波器濾除諧波得到，增加了電路的復(fù)雜性。而且按照模擬乘法器的結(jié)構(gòu)，信號(hào)輸入和載波輸入都要求的是差分信號(hào)，在多普勒探頭中通常都用于單端狀態(tài)，很難發(fā)揮出雙平衡模擬乘法器的優(yōu)勢(shì)。[0004]另一種常用于超聲多普勒胎兒心率儀的超聲解調(diào)方式為包絡(luò)檢波，是一種非相干解調(diào)。它的電路結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，不需要同步信號(hào)參與，輸出電壓直接反映輸入超聲信號(hào)的包絡(luò)變化，常由一個(gè)核心三極管構(gòu)成。超聲回波信號(hào)不但含有具有頻偏的多普勒頻率成分， 同樣波形的幅度也會(huì)被胎心音調(diào)制，這也是這種解調(diào)方式適用的原因，這種包絡(luò)檢波方式只利用了超聲回波功率的很小一部分，只利用了幅度調(diào)制波形做解調(diào)，因此它的解調(diào)靈敏度比相干解調(diào)低。并且這種解調(diào)電路也很難克服超聲解調(diào)輸入含有很大的無頻偏分量的問題，輸入范圍難以擴(kuò)展。發(fā)明內(nèi)容[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實(shí)用新型提供了一種超聲調(diào)解電路及具有該超聲調(diào)解電路的超聲多普勒胎兒心率儀。[0006]本實(shí)用新型提供了一種超聲調(diào)解電路，包括接收晶片、LC選頻放大電路、模擬開關(guān)、濾波電路、同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路和音頻放大電路，其中，所述接收晶片用于接收多普勒回波信號(hào)，所述LC選頻放大電路與所述接收晶片的輸出端相連，從所述接收晶片上得到多普勒回波，所述LC選頻放大電路將多普勒回波進(jìn)行放大，所述LC選頻放大電路的輸出端連接所述模擬開關(guān)的輸入端，所述模擬開關(guān)的控制端連接所述同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路，所述模擬開關(guān)的選通特性是由所述同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生的同步開關(guān)信號(hào)控制，所述模擬開關(guān)的輸出端連接所述濾波電路，所述濾波電路對(duì)所述模擬開關(guān)的解調(diào)輸出信號(hào)進(jìn)行音頻濾波，所述濾波電路連接所述音頻放大電路，所述音頻放大電路實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻信號(hào)的放大。[0007]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述LC選頻放大電路為有源選頻放大電路。[0008]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述模擬開關(guān)為單輸入雙輸出模擬開關(guān)，所述音頻放大電路為音頻差分放大電路。[0009]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述模擬開關(guān)為單輸入單輸出模擬開關(guān)。[0010]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述LC選頻放大電路為三極管LC選頻放大電路。[0011]所述模擬開關(guān)的負(fù)電源端連接有負(fù)電源生成電路，所述同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出端與所述負(fù)電源生成電路連接，所述同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路控制所述模擬開關(guān)的開關(guān)切換，所述同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出是與發(fā)射超聲信號(hào)同頻率同相位的方波信號(hào)，所述負(fù)電源生成電路是將所述同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路輸出的方波信號(hào)整流產(chǎn)生負(fù)向電源供給所述模擬開關(guān)作為負(fù)向參考源。[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述濾波電路為RC低通濾波電路，所述模擬開關(guān)的解調(diào)輸出信號(hào)進(jìn)入到所述RC低通濾波電路，濾除高頻波形，得到音頻信號(hào)。[0013]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述音頻放大電路為L(zhǎng)M358差分放大電路。[0014]本實(shí)用新型還提供了一種超聲多普勒胎兒心率儀，包括如上述中任一項(xiàng)所述的超聲調(diào)解電路。[0015]本實(shí)用新型的有益效果是通過上述方案，采用了 LC選頻放大電路和模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)了一種高動(dòng)態(tài)范圍、高解調(diào)靈敏度的超聲多普勒胎兒心率儀探頭超聲前端電路，解決了超聲回波中很大的無頻偏分量使解調(diào)電路輸入阻塞的問題，保證了超聲多普勒胎兒心率儀的解調(diào)靈敏度。


[0016]圖I是傳統(tǒng)的模擬乘法器單元電路；[0017]圖2是采用模擬乘法器的超聲多普勒胎兒心率儀探頭前端電路框圖；[0018]圖3是本實(shí)用新型一種超聲調(diào)解電路的實(shí)施例一的電路簡(jiǎn)要框圖；[0019]圖4是本實(shí)用新型一種超聲調(diào)解電路的實(shí)施例二的電路簡(jiǎn)要框圖；[0020]圖5是本實(shí)用新型一種超聲調(diào)解電路的實(shí)施例三的電路簡(jiǎn)要框圖。
具體實(shí)施方式
[0021]
以下結(jié)合附圖說明及具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。[0022]實(shí)施例一[0023]圖3中的附圖標(biāo)號(hào)為接收晶片6 ；LC選頻放大電路7 ;|旲擬開關(guān)8 ;濾波電路9 ； 同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路10 ;音頻差分放大電路11。[0024]如圖3所不，一種超聲調(diào)解電路，包括接收晶片6、LC選頻放大電路7、|旲擬開關(guān)8、 濾波電路9、同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路10和音頻差分放大電路11，其中，接收晶片6用于接收多普勒回波信號(hào)，LC選頻放大電路7與接收晶片6相連，從接收晶片6上得到多普勒回波 (包含有用回波成分以及無頻偏多普勒成分)，LC選頻放大電路7 —般采用有源選頻放大電路，將多普勒回波放大一定的倍數(shù)，所述LC選頻放大電路7的輸出端連接模擬開關(guān)8的輸入端，模擬開關(guān)8可以采用單輸入單輸出模擬開關(guān)，也可采用單輸入雙輸出模擬開關(guān)，本實(shí)施例中采用的是單輸入雙輸出模擬開關(guān)，模擬開關(guān)8的控制端連接同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路 10，模擬開關(guān)8的選通特性是由同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路10產(chǎn)生的同步開關(guān)信號(hào)控制，模擬開關(guān)8的輸出端連接濾波電路9，濾波電路9 一般由無源RC實(shí)現(xiàn)，所述濾波電路9對(duì)所述模擬開關(guān)8的解調(diào)輸出信號(hào)進(jìn)行音頻濾波，實(shí)現(xiàn)音頻濾波功能，濾波電路9連接音頻差分放大電路11，音頻差分放大電路11實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻信號(hào)的放大。[0025]實(shí)施例二[0026]圖4中的附圖標(biāo)號(hào)為接收晶片6 ；LC選頻放大電路7 ;|旲擬開關(guān)8 ;濾波電路9 ； 同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路10 ;音頻放大電路12。[0027]如圖4所不，一種超聲調(diào)解電路，包括接收晶片6、LC選頻放大電路7、|旲擬開關(guān)8、 濾波電路9、同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路10和音頻放大電路12，其中，接收晶片6用于接收多普勒回波信號(hào)，LC選頻放大電路7與接收晶片6相連，從接收晶片6上得到多普勒回波(包含有用回波成分以及無頻偏多普勒成分)，LC選頻放大電路7 —般采用有源選頻放大電路，將多普勒回波放大一定的倍數(shù)，所述LC選頻放大電路7的輸出端連接模擬開關(guān)8的輸入端， 模擬開關(guān)8可以采用單輸入單輸出模擬開關(guān)，也可采用單輸入雙輸出模擬開關(guān)，本實(shí)施例中采用的是單輸入單輸出模擬開關(guān)，模擬開關(guān)8的控制端連接同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路10， 模擬開關(guān)8的選通特性是由同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路10產(chǎn)生的同步開關(guān)信號(hào)控制，模擬開關(guān) 8的輸出端連接濾波電路9，濾波電路9 一般由無源RC實(shí)現(xiàn)，所述濾波電路9對(duì)所述模擬開關(guān)8的解調(diào)輸出/[目號(hào)進(jìn)行首頻濾波，實(shí)現(xiàn)首頻濾波功能，濾波電路9連接首頻放大電路12, 音頻放大電路12實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻信號(hào)的放大。[0028]相對(duì)比于實(shí)施例一，本實(shí)施例二與實(shí)施例一具有相同的解調(diào)工作原理，只是在實(shí)施例一上進(jìn)行簡(jiǎn)化得到的電路。[0029]實(shí)施例三(為本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例)[0030]圖5中的附圖標(biāo)號(hào)為接收晶片6 ;三極管LC選頻放大電路70 ;模擬開關(guān)8 ;RC低通濾波電路90 ;同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路10 ；LM358差分放大電路13 ;負(fù)電源生成電路16。[0031]如圖5所示，一種超聲調(diào)解電路(超聲多普勒胎兒心率儀的超聲前端開關(guān)解調(diào))，包括超聲接收晶片6、三極管LC選頻放大電路70、模擬開關(guān)8、同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路10、負(fù)電源生成電路16、RC低通濾波電路90以及LM358差分放大電路13，所述三極管LC選頻放大電路70的輸入端連接超聲接收晶片6，所述三極管LC選頻放大電路70的輸出端連接模擬開關(guān)8，所述模擬開關(guān)8的控制端連接同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路10，模擬開關(guān)8的負(fù)電源端連接負(fù)電源生成電路16，模擬開關(guān)8的輸出端連接RC低通濾波電路90，所述同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路10的輸出端連接負(fù)電源生成電路16，所述RC低通濾波電路90連接所述LM358差分放大電路13。[0032]如圖5所示，在本實(shí)施例中，同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路10控制模擬開關(guān)電路8的開關(guān)切換，同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路10的輸出是與發(fā)射超聲信號(hào)同頻率同相位的方波信號(hào)，負(fù)電源生成電路16是將同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路10輸出的方波信號(hào)整流產(chǎn)生負(fù)向電源供給模擬開關(guān)8作為負(fù)向參考源。[0033]如圖5所示，本實(shí)用新型提供的一種超聲調(diào)解電路的工作流程是接收晶片6接收到胎心反射的超聲多普勒信號(hào)以及靜態(tài)界面的反射信號(hào)(后者是幅度較大的無用信號(hào)，無頻偏)，該回波信號(hào)被三極管LC選頻放大電路70接收并放大后，輸入到模擬開關(guān)8的輸入端，同時(shí)輸入到模擬開關(guān)8的信號(hào)還有同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路10和負(fù)電源生成電路16的輸出，同步開關(guān)信號(hào)電路10的輸出控制模擬開關(guān)8的選通路徑，在同步開關(guān)信號(hào)的高低電平期間分別選通不同的模擬開關(guān)8的內(nèi)部導(dǎo)通通道，實(shí)現(xiàn)超聲的解調(diào)，負(fù)電源生成電路16 連接到模擬開關(guān)8的負(fù)電源參考端，實(shí)現(xiàn)模擬開關(guān)8的負(fù)向的輸出，實(shí)現(xiàn)解調(diào)電路的差分輸出，信號(hào)經(jīng)模擬開關(guān)8的解調(diào)輸出進(jìn)入到RC低通濾波電路90濾除高頻波形，最終得到音頻信號(hào)，RC低通濾波電路90輸出的音頻信號(hào)最終輸入到LM358差分放大電路13，實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的放大。[0034]如圖5所示，在本實(shí)施例中，三極管LC選頻放大電路70選用MMBT2222三極管實(shí)現(xiàn)共射極LC選頻放大。模擬開關(guān)8采用HC4053實(shí)現(xiàn)，最終可以實(shí)現(xiàn)超聲信號(hào)7V峰峰值的大動(dòng)態(tài)輸入的不失真解調(diào)，保證了解調(diào)的靈敏度和適應(yīng)性。[0035]如圖5所示，本實(shí)施例中，同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路10可以直接使用輸出方波信號(hào)， 簡(jiǎn)化了信號(hào)調(diào)理電路，而且方波信號(hào)可以視為數(shù)字邏輯電平，信號(hào)產(chǎn)生簡(jiǎn)單，噪聲極低，降低了解調(diào)電路引入的噪聲。同時(shí)采用單輸入雙輸出的模擬開關(guān)8，可以真正的實(shí)現(xiàn)信號(hào)的差分輸出，提高解調(diào)靈敏度和信噪比。并且隨著模擬開關(guān)8的負(fù)參考源的引入，可以大幅度提高超聲信號(hào)的輸入動(dòng)態(tài)范圍，配合三極管LC選頻放大電路70選擇合適的Q值，可以使放大后的超聲信號(hào)幅度不受電源電壓的限制，達(dá)到滿電源電壓范圍的信號(hào)峰峰值輸出甚至大于電源電壓值的峰峰值輸出，極大的增強(qiáng)了該超聲前端電路的信號(hào)處理能力。[0036]本實(shí)用新型提供的一種超聲調(diào)解電路及具有該超聲調(diào)解電路的超聲多普勒胎兒心率儀，通過采用LC選頻放大電路7、模擬開關(guān)8實(shí)現(xiàn)了一種對(duì)含有較大的無頻偏超聲信號(hào)的超聲信號(hào)的解調(diào)，可以保證不同臨床條件下，不同的回波強(qiáng)度下的高靈敏度的解調(diào)性能。 提高了超聲多普勒探頭的解調(diào)靈敏度和信噪比。[0037]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種超聲調(diào)解電路，其特征在于包括接收晶片、LC選頻放大電路、模擬開關(guān)、濾波電路、同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路和音頻放大電路，其中，所述接收晶片用于接收多普勒回波信號(hào)，所述LC選頻放大電路與所述接收晶片的輸出端相連，所述LC選頻放大電路將多普勒回波進(jìn)行放大，所述LC選頻放大電路的輸出端連接所述模擬開關(guān)的輸入端，所述模擬開關(guān)的控制端連接所述同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路，所述模擬開關(guān)的選通特性是由所述同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生的同步開關(guān)信號(hào)控制，所述模擬開關(guān)的輸出端連接所述濾波電路，所述濾波電路對(duì)所述模擬開關(guān)的解調(diào)輸出信號(hào)進(jìn)行音頻濾波，所述濾波電路連接所述音頻放大電路，所述音頻放大電路實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻信號(hào)的放大。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲調(diào)解電路，其特征在于所述LC選頻放大電路為有源選頻放大電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲調(diào)解電路，其特征在于所述模擬開關(guān)為單輸入雙輸出模擬開關(guān)，所述音頻放大電路為音頻差分放大電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲調(diào)解電路，其特征在于所述模擬開關(guān)為單輸入單輸出模擬開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲調(diào)解電路，其特征在于所述LC選頻放大電路為三極管 LC選頻放大電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲調(diào)解電路，其特征在于所述模擬開關(guān)的負(fù)電源端連接有負(fù)電源生成電路，所述同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出端與所述負(fù)電源生成電路連接，所述同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路控制所述模擬開關(guān)的開關(guān)切換，所述同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出是與發(fā)射超聲信號(hào)同頻率同相位的方波信號(hào)，所述負(fù)電源生成電路是將所述同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路輸出的方波信號(hào)整流產(chǎn)生負(fù)向電源供給所述模擬開關(guān)作為負(fù)向參考源。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲調(diào)解電路，其特征在于所述濾波電路為RC低通濾波電路，所述模擬開關(guān)的解調(diào)輸出信號(hào)進(jìn)入到所述RC低通濾波電路，濾除高頻波形，得到音頻信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲調(diào)解電路，其特征在于所述音頻放大電路為L(zhǎng)M358差分放大電路。
9.一種超聲多普勒胎兒心率儀，其特征在于包括如權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的超聲調(diào)解電路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種超聲調(diào)解電路及具有該超聲調(diào)解電路的超聲多普勒胎兒心率儀。本實(shí)用新型提供了一種超聲調(diào)解電路，包括接收晶片、LC選頻放大電路、模擬開關(guān)、濾波電路、同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路和音頻放大電路，所述LC選頻放大電路與所述接收晶片的輸出端相連，所述LC選頻放大電路的輸出端連接所述模擬開關(guān)的輸入端，所述模擬開關(guān)的控制端連接所述同步開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路，所述模擬開關(guān)的輸出端連接所述濾波電路，所述濾波電路連接所述音頻放大電路。本實(shí)用新型還提供了一種超聲多普勒胎兒心率儀。本實(shí)用新型的有益效果是解決了超聲回波中很大的無頻偏分量使解調(diào)電路輸入阻塞的問題，保證了超聲多普勒胎兒心率儀的解調(diào)靈敏度。
文檔編號(hào)A61B8/02GK202801671SQ20122047139
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者溫廷云, 唐林, 陳德偉 申請(qǐng)人:深圳市理邦精密儀器股份有限公司