一種激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路和超聲儀器的制造方法
【專利摘要】本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路和超聲儀器，電路包括：結(jié)構(gòu)相同的第一半、第二半橋電路；與第一、第二半橋電路輸出端相連的變壓器，變壓器原邊繞組一端與第一半橋電路輸出端相連、另一端與第二半橋電路輸出端相連；第一半橋電路包括：串聯(lián)的第一、第二開關(guān)管，第一開關(guān)管第一端連正電壓源，第二開關(guān)管的第一端接第一開關(guān)管第二端、第二端接地，第二開關(guān)管第一端為半橋電路輸出端；分別用于對(duì)第一開關(guān)管和第二開關(guān)管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)電路和第二驅(qū)動(dòng)電路；輸出端與第一驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連的數(shù)字電平隔離電路；用于對(duì)數(shù)字電平隔離電路和第一驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行供電的自舉電路。該電路只需一個(gè)電壓源就可在變壓器的副邊得到正負(fù)極性的脈沖。
【專利說明】
-種激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路和超聲儀器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)電子電路技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種用于高頻超聲的激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路和 超聲儀器。
【背景技術(shù)】
[0002] 參見圖1，超聲儀器的基本原理是:計(jì)算機(jī)101控制PFGA102生成一控制脈沖，所述 控制脈沖通過所述現(xiàn)場(chǎng)可編程口陣列(Fie 1 d-Programmab 1 e Gate Array，F(xiàn)PGA，W下簡稱 FPGA) 102的輸出端傳遞至激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路103,所述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路103依據(jù)所述控制 脈沖生成電壓激勵(lì)脈沖，并通過收發(fā)開關(guān)104將所述電壓激勵(lì)脈沖傳遞至向換能器105,所 述換能器105將所述電壓激勵(lì)脈沖103轉(zhuǎn)換成脈沖聲波并輸出，所述脈沖聲波在遇到介質(zhì)突 變時(shí)（例如從血液到血管時(shí))會(huì)發(fā)生反射和散射，所述換能器105在接收到所述反射聲波和 散射聲波后，將所述反射聲波和散射聲波轉(zhuǎn)換成回波電壓信號(hào)，并通過所述收發(fā)開關(guān)104上 傳至采集器106,所述采集器106包括模擬前端和ADC采集器，所述采集器106對(duì)所述回波電 信號(hào)進(jìn)行處理后，通過所述FPGA102上傳至計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)101依據(jù)所述FPFA發(fā)送的回 波電信號(hào)進(jìn)行成像顯示。
[0003] 在上述脈沖激勵(lì)的情況下，超聲儀器的縱向分辨率(深度方向的分辨率)與激勵(lì)脈 沖頻率成正比，脈沖頻率越高，縱向分辨率越好，因此，為了獲得更高的縱向分辨率，在一些 對(duì)深度要求不太高的超聲儀器中，傾向使用更高的激勵(lì)頻率，比如在血管內(nèi)超聲 (intravenous ulhasound, IVUS，W下簡稱IVUS)設(shè)備中，激勵(lì)頻率為20Mhz~60Mhz，甚至 更局。
[0004] 為了滿足中屯、頻率20Mhz~60Mhz換能器激勵(lì)要求，激勵(lì)脈沖至少需要滿足下列Ξ 個(gè)方面要求：
[000引脈沖寬度:雙極性脈沖10%脈沖寬度。日%-1日%需要覆蓋100ns~14ns，W保證脈沖的 中屯、頻率覆蓋20Mhz~60Mhz;
[0006] 電壓:脈沖電壓越高，激勵(lì)的聲場(chǎng)越強(qiáng)，探測(cè)的距離越遠(yuǎn)，因此最高電壓要求達(dá)到 ±90V；
[0007] 電流:脈沖的電壓越高，脈寬越窄，需要的電流越大，因?yàn)閾Q能器在電性能上主要 表現(xiàn)為一個(gè)電容，需要的激勵(lì)電流可W由下式估算：
[000引其中時(shí)是換能器中的電容容量，約幾十到幾百pF，Δυ是電壓變化幅度，即脈沖的 最高電壓，ΔΤ電壓變化的時(shí)間，即脈沖的上升時(shí)間或者下降時(shí)間，14ns的脈沖，上升時(shí)間和 下降時(shí)間應(yīng)該達(dá)至Ij2~化S。若取Ct=10化F，Δυ = 90ν，ΔΤ =化S，估算出I = 3A，因此激勵(lì)脈 沖源應(yīng)能提供的瞬態(tài)電流應(yīng)大于3A。
[0009]目前超聲激勵(lì)的一般方案如圖2所示。運(yùn)個(gè)方案既可W產(chǎn)生單極性激勵(lì)脈沖，也可 W產(chǎn)生雙極性脈沖。它主要由4個(gè)開關(guān)通道組成，每個(gè)通道包含一個(gè)增強(qiáng)型M0S陽T及其驅(qū)動(dòng) 電路。M0SFET作為連接正負(fù)高壓的開關(guān)，包含兩個(gè)P溝道M0SFET Q1(217)、Q3(219)和兩個(gè)N 溝道MOS陽Τ Q2(218)、Q4(220)。驅(qū)動(dòng)器U1~U4(201~204)將FPGA輸出的控制脈沖放大成適 合M0SFET的驅(qū)動(dòng)脈沖，即在保持FPGA輸出脈沖寬度的同時(shí)放大脈沖電壓和電流。驅(qū)動(dòng)器和 M0SFET之間的電阻、電容和二極管構(gòu)成了該方案的驅(qū)動(dòng)脈沖禪合電路，比如驅(qū)動(dòng)器UU201) 至化1(217)的驅(qū)動(dòng)脈沖禪合電路，包含C1(205)、R1(213)和01(209)，在正常情況下，〔?1是高 電平，驅(qū)動(dòng)器UU201)輸出電壓VCC，VCCW及電壓+HV通過電阻RU213)給電容CU205)充電， 最終使得QU217)的G極和D極的電壓相等，從而Q1關(guān)閉，此時(shí)電容CU205)上的電壓為(+HV- VCC)。當(dāng)脈沖CP1的低電平到來時(shí)，電容CU205)左側(cè)的電壓從VCC下拉到地，由于電容C1上 的電壓不能突變，因此CU205)上的電壓仍舊為(+HV-VCC)，從而在QU217)的G極和D極之間 出現(xiàn)-VCC的電壓，QU217)打開，只要電容CU205)和電阻RU213)的時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)大于CP1脈 沖寬度，貝化1(217)在CP1脈沖期間將一直保持導(dǎo)通，二極管01(209)是一個(gè)穩(wěn)壓二極管，將 Q1 (217)的G極和D極電壓限制在一定范圍內(nèi)，避免Q1 (217)擊穿損壞。
[0010]當(dāng)QU217)導(dǎo)通時(shí)，+HV電壓將通過Ql(217)jra到負(fù)載，產(chǎn)生激勵(lì)脈沖的正極部分。 同理，Q4(220)導(dǎo)通時(shí)，-HV電壓加到負(fù)載端，產(chǎn)生激勵(lì)脈沖的負(fù)極部分;Q2(218)和Q3(219) 導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載連接到地，可W分別泄放負(fù)載上的正電壓和負(fù)電壓。
[0011] 參見上述方案，其至少需要兩個(gè)電壓源，即用于產(chǎn)生+HV的正電壓源和用于產(chǎn)生- HV的負(fù)電壓源，可見，其使用的電壓源數(shù)量較多，進(jìn)而導(dǎo)致電路設(shè)計(jì)復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路和超聲儀器，W實(shí)現(xiàn)簡化激 勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路的電路結(jié)構(gòu)。
[0013] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供如下技術(shù)方案：
[0014] -種激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路，包括：
[0015] 結(jié)構(gòu)相同的第一半橋電路和第二半橋電路；
[0016] 與所述第一半橋電路和第二半橋電路的輸出端相連的變壓器，所述變壓器的原邊 繞組的第一端與所述第一半橋電路的輸出端相連，所述變壓器原邊繞組的第二端與所述第 二半橋電路的輸出端相連，所述變壓器的副邊繞組作為所述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路的輸出端；
[0017] 所述第一半橋電路包括：
[0018] 串聯(lián)的第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，所述第一開關(guān)管的第一端與正電壓源相連，所 述第一開關(guān)管的第二端與所述第二開關(guān)管的第一端相連，所述第二開關(guān)管的第二端接地， 所述第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的公共端作為所述第一半橋電路的輸出端；
[0019] 輸出端與所述第一開關(guān)管的控制端相連的第一驅(qū)動(dòng)電路，用于將獲取到的控制脈 沖放大成適合所述第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖；
[0020] 輸出端與所述第二開關(guān)管的控制端相連的第二驅(qū)動(dòng)電路，用于將獲取到的控制脈 沖放大成適合所述第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖，所述第二驅(qū)動(dòng)電路的輸入端作為所述第一半橋 電路的第二輸入端；
[0021] 輸出端與所述第一驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連的數(shù)字電平隔離電路，所述數(shù)字電平隔 離電路的輸入端作為所述第一半橋電路的第一輸入端；
[0022] 用于對(duì)所述數(shù)字電平隔離電路和所述第一驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行供電的自舉電路。
[0023] 優(yōu)選的，上述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路中，所述第一開關(guān)管和/或第二開光管為氮化嫁場(chǎng) 效應(yīng)晶體管或NMOS管。
[0024] 優(yōu)選的，上述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路中，所述自舉電路包括：
[0025] 陽極與供電電源相連的第一二極管；
[0026] -端與所述第一二極管的陰極相連，另一端與所述第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的公 共端相連的第一電容；
[0027] 所述第一二極管與所述第一電容的公共端分別于所述數(shù)字電平隔離電路和所述 第一驅(qū)動(dòng)電路的供電端相連。
[0028] 優(yōu)選的，上述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路中，所述第一驅(qū)動(dòng)電路和/或所述第二驅(qū)動(dòng)電路包 括：
[0029] 第一運(yùn)放器，所述第一運(yùn)放器的輸入端作為所述第一驅(qū)動(dòng)電路的輸入端；
[0030] 控制端與所述第一運(yùn)放器的輸出端相連的第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管和第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管；
[0031] 所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的第二端與所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的第一端相連；
[0032] 所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管和所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的公共端作為所述第一驅(qū)動(dòng)電路的 輸出端；
[0033] 所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的第一端與所述自舉電路相連，用于由所述自舉電路獲取電 信號(hào)，所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的第二端與所述第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的公共端相連。
[0034] 優(yōu)選的，上述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路中，所述數(shù)字電平隔離電路為光電禪合電路。
[0035] 優(yōu)選的，上述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路中，所述數(shù)字電平隔離電路包括：
[0036] 第二運(yùn)放器，所述第二運(yùn)放器的輸入端作為所述數(shù)字電平隔離電路的輸入端；
[0037] 陽極與所述第二運(yùn)放器的輸出端相連，陰極接地的發(fā)光二極管；
[0038] 第Ξ運(yùn)放器，所述第Ξ運(yùn)放器的輸出端作為所述數(shù)字電平隔離電路的輸出端；
[0039] 與所述發(fā)光二極管禪合的受光二極管，所述受光二極管的陽極與所述第Ξ運(yùn)放器 的輸入端相連，陰極與所述第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的公共端相連。
[0040] -種超聲儀器，包括：
[0041] 計(jì)算機(jī)；
[0042] 與所述計(jì)算機(jī)相連的FPGA;
[0043] 與所述FPGA的控制脈沖輸出端相連的激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路，所述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路 為權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)公開的激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路；
[0044] 輸出端與所述FPGA的信號(hào)采集端相連的采集器；
[0045] 第一端與所述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路的輸出端相連，第二端與所述采集器的輸入端相 連的收發(fā)開關(guān)；
[0046] 與所述收發(fā)開關(guān)的第Ξ端相連的換能器。
[0047] 優(yōu)選的，上述超聲儀器中，所述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路中第一半橋電路的第一輸入端 用于由所述FPGA的控制脈沖輸出端獲取第一脈沖控制信號(hào)，所述第一半橋電路的第二輸入 端用于由所述FPGA的控制脈沖輸出端獲取第二脈沖控制信號(hào)，所述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路中第 二半橋電路的第一輸入端用于由所述FPGA的控制脈沖輸出端獲取第Ξ脈沖控制信號(hào)，所述 第二半橋電路的第二輸入端用于由所述FPGA的控制脈沖輸出端獲取第四脈沖控制信號(hào);所 述第一控制脈沖信號(hào)與所述第二脈沖控制信號(hào)的電平方向相反，所述第Ξ控制脈沖信號(hào)與 所述第四脈沖控制信號(hào)的電平方向相反。
[0048] 基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例提供的激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路，當(dāng)所述第一半橋電 路的第一輸入端輸入到的信號(hào)為高電平、所述第一半橋驅(qū)動(dòng)電路第二輸入端輸入的信號(hào)為 低電平、所述第二半橋電路的第一輸入端輸入到的信號(hào)為低電平、所述第二半橋驅(qū)動(dòng)電路 第二輸入端輸入的信號(hào)為高電平時(shí)，所述第二開關(guān)管截止，第一開關(guān)管導(dǎo)通，所述第四開關(guān) 管(等同于第二開關(guān)管)導(dǎo)通，第Ξ開關(guān)管(等同于第一開關(guān)管)截止，所述正電壓源+HV電壓 通過第一開關(guān)管和第四開關(guān)管加載到所述變壓器的原邊繞組，使得變壓器的副邊繞組輸出 激勵(lì)脈沖的正極性部分。當(dāng)所述第一半橋電路的第一輸入端輸入到的信號(hào)為低電平、所述 第一半橋驅(qū)動(dòng)電路第二輸入端輸入的信號(hào)為高電平、所述第二半橋電路的第一輸入端輸入 到的信號(hào)為高電平、所述第二半橋驅(qū)動(dòng)電路第二輸入端輸入的信號(hào)為低電平時(shí)，所述第四 開關(guān)管截止，所述第Ξ開關(guān)管導(dǎo)通，所述第二開關(guān)管導(dǎo)通，第一開關(guān)管截止，+HV電壓通過所 述第Ξ開關(guān)管和第二開關(guān)管加到變壓器的原邊，使得變壓器T1的副邊輸出激勵(lì)脈沖的負(fù)極 性部分。因此只要使用一個(gè)電壓源就可W在變壓器的副邊得到了正負(fù)極性的脈沖。
【附圖說明】
[0049] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0050] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中公開的超聲儀的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051 ]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中公開的激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052] 圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例公開的一種激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0054] 針對(duì)于上述問題，本申請(qǐng)公開了一種激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路和超聲儀器，在本實(shí)施例 公開了激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路和超聲儀器只需要一個(gè)正電壓源即可，參見圖3,所述激勵(lì)脈沖產(chǎn) 生電路包括：
[0055] 電路原理結(jié)構(gòu)相同的第一半橋電路301和第二半橋電路302;
[0056] 與所述第一半橋電路301和第二半橋電路302的輸出端相連的變壓器317,所述變 壓器TU317)的原邊繞組的第一端與所述第一半橋電路301的輸出端相連，所述變壓器T1的 原邊繞組的第二端與所述第二半橋電路302的輸出端相連，所述變壓器T1的副邊繞組作為 所述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路的輸出端；
[0化7] 所述第一半橋電路301包括：
[005引串聯(lián)的第一開關(guān)管QU307)和第二開關(guān)管Q2(308)，所述第一開關(guān)管Q1的第一端與 正電壓源+VH相連，所述第一開關(guān)管Q1的第二端與所述第二開關(guān)管Q2的第一端相連，所述第 二開關(guān)管Q2的第二端接地，所述第一開關(guān)管Q1和第二開關(guān)管Q2的公共端作為所述第一半橋 電路301的輸出端；
[0059] 輸出端與所述第一開關(guān)管Q1的控制端相連的第一驅(qū)動(dòng)電路Ul(306)，用于將由輸 入端獲取到的控制脈沖放大成適合所述第一開關(guān)管Q1的驅(qū)動(dòng)脈沖，并輸出至所述第一開關(guān) 管Q1的控制端；
[0060] 輸出端與所述第二開關(guān)管Q2的控制端相連的第二驅(qū)動(dòng)電路U2(309)，用于將由輸 入端獲取到的控制脈沖放大成適合所述第二開關(guān)管Q2的驅(qū)動(dòng)脈沖，所述第二驅(qū)動(dòng)電路U2的 輸入端作為所述第一半橋電路301的第二輸入端；
[0061] 輸出端與所述第一驅(qū)動(dòng)電路U1的輸入端相連的數(shù)字電平隔離電路U5(303)，所述 數(shù)字電平隔離電路U5的輸入端作為所述第一半橋電路301的第一輸入端，其中，所述數(shù)字電 平隔離電路U5可W采用成品的數(shù)字電平隔離忍片進(jìn)行替換；
[0062] 用于對(duì)所述數(shù)字電平隔離電路U5和所述第一驅(qū)動(dòng)電路U1進(jìn)行供電的自舉電路，所 述自舉電路具體用于:在所述第一開關(guān)管Q1導(dǎo)通、第二開關(guān)管Q2關(guān)閉期間，給所述數(shù)字電平 隔離電路U5和所述第一驅(qū)動(dòng)電路U1供電W保持所述第一開關(guān)管Q1的導(dǎo)通；
[0063] 參見圖3,所述第二半橋電路301包括：
[0064] 串聯(lián)的第Ξ開關(guān)管93(310)和第四開關(guān)管Q4(311)，所述第Ξ開關(guān)管Q3的第一端與 正電壓源+VH相連，所述第Ξ開關(guān)管Q3的第二端與所述第四開關(guān)管Q4的第一端相連，所述第 四開關(guān)管Q4的第二端接地，所述第Ξ開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4的公共端作為所述第二半橋 電路302的輸出端；
[0065] 輸出端與所述第Ξ開關(guān)管Q3的控制端相連的第Ξ驅(qū)動(dòng)電路U3(312)，用于將由輸 入端獲取到的控制脈沖放大成適合所述第Ξ開關(guān)管Q3的驅(qū)動(dòng)脈沖，并輸出至所述第Ξ開關(guān) 管Q3的控制端；
[0066] 輸出端與所述第四開關(guān)管Q4的控制端相連的第四驅(qū)動(dòng)電路U4(316)，用于將由輸 入端獲取到的控制脈沖放大成適合所述第四開關(guān)管Q4的驅(qū)動(dòng)脈沖，所述第四驅(qū)動(dòng)電路U4的 輸入端作為所述第二半橋電路302的第二輸入端；
[0067] 輸出端與所述第Ξ驅(qū)動(dòng)電路U3的輸入端相連的數(shù)字電平隔離電路U6(315)，所述 數(shù)字電平隔離電路U6的輸入端作為所述第二半橋電路302的第一輸入端，其中，所述數(shù)字電 平隔離電路U6可W采用成品的數(shù)字電平隔離忍片進(jìn)行替換；
[0068] 用于對(duì)所述數(shù)字電平隔離電路U6和所述第Ξ驅(qū)動(dòng)電路U3進(jìn)行供電的自舉電路，所 述自舉電路具體用于:在所述第=開關(guān)管Q3導(dǎo)通、第四開關(guān)管Q4關(guān)閉期間，給所述數(shù)字電平 隔離電路U6和所述第Ξ驅(qū)動(dòng)電路U3供電W保持所述第Ξ開關(guān)管Q3的導(dǎo)通。
[0069] 在本申請(qǐng)上述實(shí)施例公開的激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路中，正常情況下，受驅(qū)動(dòng)信號(hào)的控 審IJ，所述第二開關(guān)管Q2和第四開關(guān)管Q4導(dǎo)通，所述變壓器T1的原邊繞組兩端接地，所述變壓 器T1的副邊繞組無電壓輸出，所述自舉電路給第一驅(qū)動(dòng)電路U1、第Ξ驅(qū)動(dòng)電路U3、第五驅(qū)動(dòng) 電路U5和第六驅(qū)動(dòng)電路U6供電。當(dāng)所述第一半橋電路的第一輸入端輸入到的信號(hào)為高電 平、所述第一半橋驅(qū)動(dòng)電路第二輸入端輸入的信號(hào)為低電平、所述第二半橋電路的第一輸 入端輸入到的信號(hào)為低電平、所述第二半橋驅(qū)動(dòng)電路第二輸入端輸入的信號(hào)為高電平時(shí)， 所述第二開關(guān)管Q2截止，第一開關(guān)管Q1導(dǎo)通，所述第四開關(guān)管Q4導(dǎo)通，第Ξ開關(guān)管Q3截止， 所述正電壓源+HV電壓通過第一開關(guān)管Q1和第四開關(guān)管Q4加載到所述變壓器T1的原邊繞 組，使得變壓器T1的副邊繞組輸出激勵(lì)脈沖的正極性部分，此時(shí)，由所述自舉電路對(duì)所述第 一驅(qū)動(dòng)電路供電W保持所述第一開關(guān)管Q1導(dǎo)通。當(dāng)所述第一半橋電路的第一輸入端輸入到 的信號(hào)為低電平、所述第一半橋驅(qū)動(dòng)電路第二輸入端輸入的信號(hào)為高電平、所述第二半橋 電路的第一輸入端輸入到的信號(hào)為高電平、所述第二半橋驅(qū)動(dòng)電路第二輸入端輸入的信號(hào) 為低電平時(shí)，所述第四開關(guān)管Q4截止，所述第Ξ開關(guān)管Q3導(dǎo)通，所述第二開關(guān)管Q2導(dǎo)通，第 一開關(guān)管Q1截止，+HV電壓通過所述第Ξ開關(guān)管Q3和第二開關(guān)管Q2加到變壓器T1的原邊，使 得變壓器T1的副邊輸出激勵(lì)脈沖的負(fù)極性部分，此時(shí)，所述自舉電路給所述第Ξ驅(qū)動(dòng)電路 U3和第六驅(qū)動(dòng)電路U6供電W保持所述第Ξ開關(guān)管Q3的導(dǎo)通。由于第一開關(guān)管Q1、第四開關(guān) 管Q4導(dǎo)通期間和第Ξ開關(guān)管Q3、第二開關(guān)管Q2導(dǎo)通期間加到變壓器原邊的電壓極性相反， 因此只要使用一個(gè)+HV電壓源就可W在變壓器T1的副邊得到了正負(fù)極性的脈沖。
[0070] 參見本申請(qǐng)上述實(shí)施例公開的技術(shù)方案，通過向所述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路輸入合適 的控制脈沖，即可使其實(shí)現(xiàn)雙極性輸出，并且，由于該電路中只具有一個(gè)電壓源，因此降低 了電路的復(fù)雜度，簡化了電路結(jié)構(gòu)。
[0071] 可W理解的是，在本申請(qǐng)上述實(shí)施例公開的上述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路中，所述第一 開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第Ξ開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4的具體類型可W根據(jù)用戶需求自 行選取，例如其可W為N溝道M0SFET或者為氮化嫁場(chǎng)效應(yīng)晶體管(GaN FET)，雖然所述氮化 嫁場(chǎng)效應(yīng)晶體管在宏觀上與N溝道M0SFET-致，但是在同樣的允許電流的情況下，GaN FET 比普通的娃基M0SFET的輸入電容小很多，輸入電容越小，驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通或截止越容易，同 時(shí)所述開關(guān)管的導(dǎo)通或截止的速度也就越快。因此，所述GaN FET的響應(yīng)速度遠(yuǎn)快于所述N 溝道M0SFET的響應(yīng)速度，因此，在本申請(qǐng)上述實(shí)施例公開的技術(shù)方案中，所述第一至第四開 關(guān)管優(yōu)選為GaN FET，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，上述電路在具有數(shù)安培的電流驅(qū)動(dòng)能力的情況下，電流 上升時(shí)間只有1~化S。
[0072] 可W理解的是，本申請(qǐng)上述實(shí)施例中的自舉電路可W選取現(xiàn)有技術(shù)中常用的自舉 電路，其具體類型可W依據(jù)用戶需求自行設(shè)定，當(dāng)然，為了降低電路的復(fù)雜度，參見圖3,本 申請(qǐng)上述第一半橋電路301中的所述自舉電路可W包括：
[0073] 陽極與供電電源VCC相連的第一二極管01(305)，所述第一二極管D1用于將所述第 一開關(guān)管Q1的第一端上浮動(dòng)的電壓與電源電壓VCC隔離；
[0074] 一端與所述第一二極管D1的陰極相連，另一端與所述第一開關(guān)管Q1和第二開關(guān)管 Q2的公共端相連的第一電容CU304);
[0075] 所述第一二極管D1與所述第一電容C1的公共端分別與所述數(shù)字電平隔離電路U5 和所述第一驅(qū)動(dòng)電路Q1的供電端相連。
[0076] 上述第二半橋電路302中的所述自舉電路可W包括：
[0077] 陽極與供電電源VCC相連的第二二極管02(313)，所述第二二極管D2用于將所述第 Ξ開關(guān)管Q3的第一端上浮動(dòng)的電壓與電源電壓VCC隔離；
[0078] -端與所述第二二極管D2的陰極相連，另一端與所述第Ξ開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管 Q4的公共端相連的第二電容C2(314);
[0079] 所述第二二極管D1與所述第一電容Cl的公共端分別于所述數(shù)字電平隔離電路U6 和所述第Ξ驅(qū)動(dòng)電路Q3的供電端相連。
[0080] 在本申請(qǐng)上述實(shí)施例公開的技術(shù)方案中，用戶可W依據(jù)自身設(shè)計(jì)需求設(shè)計(jì)所述第 一至第四驅(qū)動(dòng)電路，優(yōu)選的，參見圖3,在本申請(qǐng)上述實(shí)施例公開的電路中，所述第一至第四 驅(qū)動(dòng)電路中的任意一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路均可w包括：
[0081] 第一運(yùn)放器，所述第一運(yùn)放器的輸入端作為驅(qū)動(dòng)電路的輸入端；
[0082] 控制端與所述第一運(yùn)放器的輸出端相連的第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管和第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管；
[0083] 所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的第二端與所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的第一端相連；
[0084] 所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管和所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的公共端作為所述第一驅(qū)動(dòng)電路的 輸出端；
[0085] 所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的第一端與所述自舉電路相連，用于由所述自舉電路獲取電 信號(hào)，所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的第二端與半橋電路的輸出端相連。
[0086] 在選取所述數(shù)字電平隔離電路時(shí)，可直接采用光電禪合器作為所述數(shù)字電平隔離 電路，即所述數(shù)字電平隔離電路可W為光電禪合電路。
[0087] 可W理解的是，用戶在設(shè)計(jì)電路時(shí)，可W依據(jù)自身需求設(shè)計(jì)所述數(shù)字電平隔離電 路的具體結(jié)構(gòu)，例如，參見圖3,本申請(qǐng)上述實(shí)施例中的所述數(shù)字電平隔離電路，可W包括：
[0088] 第二運(yùn)放器，所述第二運(yùn)放器的輸入端作為所述數(shù)字電平隔離電路的輸入端；
[0089] 陽極與所述第二運(yùn)放器的輸出端相連，陰極接地的發(fā)光二極管；
[0090] 第Ξ運(yùn)放器，所述第Ξ運(yùn)放器的輸出端作為所述數(shù)字電平隔離電路的輸出端；
[0091] 與所述發(fā)光二極管禪合的受光二極管，所述受光二極管的陽極與所述第Ξ運(yùn)放器 的輸入端相連，陰極與半橋電路的輸出端相連。
[0092] 可W理解的是，對(duì)應(yīng)于上述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路，本申請(qǐng)還公開了一種超聲儀器，包 括：
[0093] 計(jì)算機(jī) 101;
[0094] 與所述計(jì)算機(jī)101相連的FPGA102;
[0095] 與所述FPGA102的控制脈沖輸出端相連的激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路103,所述激勵(lì)脈沖產(chǎn) 生電路103為本申請(qǐng)上述任意一項(xiàng)實(shí)施例公開的激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路；
[0096] 輸出端與所述FPGA102的信號(hào)采集端相連的采集器106;
[0097] 第一端與所述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路103的輸出端相連，第二端與所述采集器106的輸 入端相連的收發(fā)開關(guān)104;
[0098] 與所述收發(fā)開關(guān)104的第Ξ端相連的換能器105。
[0099] 其中，為了保證所述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路103能夠輸出合適的激勵(lì)信號(hào)，所述 FPGA102的輸出信號(hào)的波形如圖3所示，所述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路103中第一半橋電路301的第 一輸入端用于由所述FPGA102的控制脈沖輸出端獲取第一脈沖控制信號(hào)cpl，所述第一半橋 電路301的第二輸入端用于由所述FPGA102的控制脈沖輸出端獲取第二脈沖控制信號(hào)cp2， 所述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路中第二半橋電路302的第一輸入端用于由所述FPGA102的控制脈沖 輸出端獲取第Ξ脈沖控制信號(hào)cp3,所述第二半橋電路302的第二輸入端用于由所述 FPGA102的控制脈沖輸出端獲取第四脈沖控制信號(hào)cp4;所述第一控制脈沖信號(hào)cpl與所述 第二脈沖控制信號(hào)cp2的電平方向相反，所述第Ξ控制脈沖信號(hào)cp3與所述第四脈沖控制信 號(hào)cp4的電平方向相反，且當(dāng)所述第一脈沖控制信號(hào)cpl的下降沿到來時(shí)，所述第Ξ脈沖控 制信號(hào)cp3的上升沿到來。
[0100] 在上述超聲儀中，所述各個(gè)驅(qū)動(dòng)電路通過對(duì)獲取到的TTL控制電平信號(hào)進(jìn)行電壓 和電流放大，W驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)閉。所述數(shù)字電平隔離電路，用于隔離來自 FPGA102的數(shù)字電平(cpl或cp3)和輸入到驅(qū)動(dòng)電路(第一驅(qū)動(dòng)電路或第Ξ驅(qū)動(dòng)電路）的TTL 電平。
[0101] 本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他 實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對(duì)于實(shí)施例公開的超聲 儀器而言，由于其與實(shí)施例公開的電路相對(duì)應(yīng)，所W描述的比較簡單，相關(guān)之處參見電路部 分說明即可。
[0102] 對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對(duì)運(yùn)些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可W在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會(huì)被限制于本文所示的運(yùn)些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相 一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路，其特征在于，包括： 結(jié)構(gòu)相同的第一半橋電路和第二半橋電路； 與所述第一半橋電路和第二半橋電路的輸出端相連的變壓器，所述變壓器的原邊繞組 的第一端與所述第一半橋電路的輸出端相連，所述變壓器原邊繞組的第二端與所述第二半 橋電路的輸出端相連，所述變壓器的副邊繞組作為所述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路的輸出端； 所述第一半橋電路包括： 串聯(lián)的第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，所述第一開關(guān)管的第一端與正電壓源相連，所述第 一開關(guān)管的第二端與所述第二開關(guān)管的第一端相連，所述第二開關(guān)管的第二端接地，所述 第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的公共端作為所述第一半橋電路的輸出端； 輸出端與所述第一開關(guān)管的控制端相連的第一驅(qū)動(dòng)電路，用于將獲取到的控制脈沖放 大成適合所述第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖； 輸出端與所述第二開關(guān)管的控制端相連的第二驅(qū)動(dòng)電路，用于將獲取到的控制脈沖放 大成適合所述第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖，所述第二驅(qū)動(dòng)電路的輸入端作為所述第一半橋電路 的第二輸入端； 輸出端與所述第一驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連的數(shù)字電平隔離電路，所述數(shù)字電平隔離電 路的輸入端作為所述第一半橋電路的第一輸入端； 用于對(duì)所述數(shù)字電平隔離電路和所述第一驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行供電的自舉電路。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路，其特征在于，所述第一開關(guān)管和/或第二 開光管為氮化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管或NMOS管。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路，其特征在于，所述自舉電路包括： 陽極與供電電源相連的第一二極管； 一端與所述第一二極管的陰極相連，另一端與所述第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的公共端 相連的第一電容； 所述第一二極管與所述第一電容的公共端分別于所述數(shù)字電平隔離電路和所述第一 驅(qū)動(dòng)電路的供電端相連。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路，其特征在于，所述第一驅(qū)動(dòng)電路和/或所 述第二驅(qū)動(dòng)電路包括： 第一運(yùn)放器，所述第一運(yùn)放器的輸入端作為所述第一驅(qū)動(dòng)電路的輸入端； 控制端與所述第一運(yùn)放器的輸出端相連的第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管和第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管； 所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的第二端與所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的第一端相連； 所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管和所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的公共端作為所述第一驅(qū)動(dòng)電路的輸出 端； 所述第一驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的第一端與所述自舉電路相連，用于由所述自舉電路獲取電信 號(hào)，所述第二驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的第二端與所述第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的公共端相連。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路，其特征在于，所述數(shù)字電平隔離電路為光 電耦合電路。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路，其特征在于，所述數(shù)字電平隔離電路包 括： 第二運(yùn)放器，所述第二運(yùn)放器的輸入端作為所述數(shù)字電平隔離電路的輸入端； 陽極與所述第二運(yùn)放器的輸出端相連，陰極接地的發(fā)光二極管； 第三運(yùn)放器，所述第三運(yùn)放器的輸出端作為所述數(shù)字電平隔離電路的輸出端； 與所述發(fā)光二極管耦合的受光二極管，所述受光二極管的陽極與所述第三運(yùn)放器的輸 入端相連，陰極與所述第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的公共端相連。7. -種超聲儀器，其特征在于，包括： 計(jì)算機(jī)； 與所述計(jì)算機(jī)相連的FPGA; 與所述FPGA的控制脈沖輸出端相連的激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路，所述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路為權(quán) 利要求1-6任意一項(xiàng)公開的激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路； 輸出端與所述FPGA的信號(hào)采集端相連的采集器； 第一端與所述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路的輸出端相連，第二端與所述采集器的輸入端相連的 收發(fā)開關(guān)； 與所述收發(fā)開關(guān)的第三端相連的換能器。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲儀器，其特征在于，所述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路中第一半橋電 路的第一輸入端用于由所述FPGA的控制脈沖輸出端獲取第一脈沖控制信號(hào)，所述第一半橋 電路的第二輸入端用于由所述FPGA的控制脈沖輸出端獲取第二脈沖控制信號(hào)，所述激勵(lì)脈 沖產(chǎn)生電路中第二半橋電路的第一輸入端用于由所述FPGA的控制脈沖輸出端獲取第三脈 沖控制信號(hào)，所述第二半橋電路的第二輸入端用于由所述FPGA的控制脈沖輸出端獲取第四 脈沖控制信號(hào);所述第一控制脈沖信號(hào)與所述第二脈沖控制信號(hào)的電平方向相反，所述第 三控制脈沖信號(hào)與所述第四脈沖控制信號(hào)的電平方向相反。
【文檔編號(hào)】G01S15/89GK105824023SQ201610095166
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年2月19日
【發(fā)明人】黎英云, 李仕柏, 李明環(huán)
【申請(qǐng)人】深圳開立生物醫(yī)療科技股份有限公司