介入治療用超聲波能量控制電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種介入治療用超聲波能量控制電路，涉及超聲波【技術(shù)領(lǐng)域】，所述控制電路包括：依次連接的信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、匹配網(wǎng)絡(luò)、超聲換能器和反饋電路，所述反饋電路與所述信號(hào)發(fā)生器連接，所述信號(hào)發(fā)生器用于產(chǎn)生正弦波，所述功率放大器用于對(duì)所述正弦波進(jìn)行信號(hào)放大，所述匹配網(wǎng)絡(luò)用于對(duì)信號(hào)放大后的正弦波進(jìn)行阻抗和功率匹配，所述超聲換能器用于對(duì)阻抗和功率匹配后的正弦波進(jìn)行電能/機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，所述反饋電路用于檢測(cè)所述超聲換能器的功率、頻率和阻抗，并將檢測(cè)到的功率、頻率和阻抗發(fā)送至所述信號(hào)發(fā)生器。本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置反饋電路，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)跟蹤穩(wěn)定，以保證超聲波發(fā)射裝置的超聲波能量的穩(wěn)定性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】介入治療用超聲波能量控制電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及超聲波【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種介入治療用超聲波能量控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波是指在彈性介質(zhì)中傳播的聲源振動(dòng)頻率大于20，OOOHz的機(jī)械波，具有以下物理特性:(I)方向性好。由于超聲波的頻率高，波長(zhǎng)短，接近紅外線的波長(zhǎng)，因此和光線一樣，具有較強(qiáng)的方向性，形成超聲波束，能沿一定的方向傳播，可以定向發(fā)射超聲能量；
[2]反射和透射。超聲波在體內(nèi)傳播中碰到不同組織密度形成的界面時(shí)，一部分產(chǎn)生反射波，另一部分可透過(guò)該界面進(jìn)入深層組織。透射波遇到深層界面又可產(chǎn)生新的反射和透射波，如此直達(dá)深部。因此超聲能量在傳播方向上具有一定的穿透性，同時(shí)反射回來(lái)的超聲信號(hào)又能通過(guò)超聲換能器的逆壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，從而分析和反饋超聲能量傳播情況，并可用于成像；(3)穿透性與分辨率。超聲波的頻率越高，分辨力就越高，但穿透力越低。相反，頻率越低，穿透力就越強(qiáng)，但分辨力較差。
[0003]除了以上物理特性以外，超聲波作用于人體時(shí)也會(huì)產(chǎn)生三大效應(yīng)，分別是:(I)機(jī)械效應(yīng)。機(jī)械效應(yīng)是超聲波特有的一種基本的原發(fā)的作用。超聲波在人體組織中傳遞時(shí)，細(xì)胞與體液成為超聲波在體內(nèi)傳遞的介質(zhì)，從而可以使細(xì)胞間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此超聲波對(duì)組織內(nèi)物質(zhì)和細(xì)胞可以產(chǎn)生一種“微細(xì)按摩”的作用。這種作用可引起細(xì)胞功能的改變，可引起生物體的許多反應(yīng)。超聲波的機(jī)械作用可軟化組織、增強(qiáng)滲透、提高代謝、促進(jìn)血液循環(huán)、刺激神經(jīng)系統(tǒng)及細(xì)胞功能；(2)熱效應(yīng)。超聲波作用于機(jī)體時(shí)可產(chǎn)生熱，超聲波熱作用的獨(dú)特之處是除普遍吸收之外，還可選擇性加熱，主要是在兩種不同介質(zhì)的交界面上生熱較多，因此可根據(jù)治療部位及其深度的不同，選擇合適的超聲頻率和功率；(3)空化效應(yīng)，空化效應(yīng)是基于超聲波的機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)，可繼發(fā)許多物理的或化學(xué)的變化。具有物理學(xué)特性的超聲機(jī)械振動(dòng)，以及在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生的分布特殊的“內(nèi)生熱”和必然引起的生物理化改變。與此同時(shí)，超聲可在體液、血液中進(jìn)行傳播，屬于非接觸式能量傳遞形式，因此可以不直接接觸組織或管腔而達(dá)到治療的目的，可減少對(duì)人體的損傷。正是基于以上特點(diǎn)，目前超聲已廣泛應(yīng)用于成像、檢測(cè)、理療和消融等醫(yī)療領(lǐng)域。
[0004]由于現(xiàn)有技術(shù)中的超聲波發(fā)生裝置均用于檢測(cè)病灶，即通過(guò)發(fā)射超聲波確定人體內(nèi)的病變位置，而現(xiàn)有技術(shù)中的超聲波發(fā)射裝置由于發(fā)射的超聲波能量不穩(wěn)定，導(dǎo)致無(wú)法應(yīng)用于對(duì)超聲波能量的穩(wěn)定性要求非常高的血管內(nèi)疾病治療。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005](一)要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0006]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是:如何保證超聲波發(fā)射裝置的超聲波能量的穩(wěn)定性。
[0007](二)技術(shù)方案[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種介入治療用超聲波能量控制電路，所述控制電路包括:依次連接的信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、匹配網(wǎng)絡(luò)、超聲換能器和反饋電路，所述反饋電路與所述信號(hào)發(fā)生器連接，所述信號(hào)發(fā)生器用于產(chǎn)生正弦波，所述功率放大器用于對(duì)所述正弦波進(jìn)行信號(hào)放大，所述匹配網(wǎng)絡(luò)用于對(duì)信號(hào)放大后的正弦波進(jìn)行阻抗和功率匹配，所述超聲換能器用于對(duì)阻抗和功率匹配后的正弦波進(jìn)行電能/機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，所述反饋電路用于檢測(cè)所述超聲換能器的功率、頻率和阻抗，并將檢測(cè)到的功率、頻率和阻抗發(fā)送至所述信號(hào)發(fā)生器。
[0009]其中，所述信號(hào)發(fā)生器包括:時(shí)鐘晶體、主控制器、數(shù)字合成器和模擬轉(zhuǎn)換器，所述時(shí)鐘晶體用于產(chǎn)生參考時(shí)鐘，并輸出至所述數(shù)字合成器，所述主控制器將頻率和相位傳輸至所述數(shù)字合成器，所述數(shù)字合成器將合成的信號(hào)發(fā)送至所述模擬轉(zhuǎn)換器，由所述模擬轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，以獲得與所述頻率和相位對(duì)應(yīng)的正弦波，所述主控制器接收所述檢測(cè)到的功率、頻率和阻抗。
[0010]其中，所述功率放大器包括:場(chǎng)效應(yīng)晶體管和電阻，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端及偏置電壓分別連接，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與高電平、所述功率放大器的輸出端及所述電阻的第一端分別連接，所述電阻的第二端接地，所述偏置電壓和所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極之間設(shè)有電感，所述電阻的第一端和所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極之間連有第一電容，所述高電平和所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極之間連有LC并聯(lián)電路，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端之間連有第二電容，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極接地。
[0011]其中，所述功率放大器包括:功率耦合器、功率分配器、電阻和兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述功率分配器的輸入端與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，所述功率分配器的兩個(gè)輸出端與所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極一一對(duì)應(yīng)連接，所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極均接地，所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極分別與所述功率耦合器的兩個(gè)輸入端一一對(duì)應(yīng)連接，所述功率耦合器的輸出端與所述功率放大器的輸出端及所述電阻的第一端分別連接，所述電阻的第二端接地，所述功率耦合器的輸出端和所述電阻的第一端之間設(shè)有電容，所述電阻的第一端與地之間連有LC并聯(lián)電路。
[0012]其中，所述功率放大器包括:功率耦合器、功率分配器、電阻和兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述功率分配器的輸入端與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，所述功率分配器的兩個(gè)輸出端與所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極一一對(duì)應(yīng)連接，所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極均接地，所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極分別與所述功率耦合器的兩個(gè)輸入端一一對(duì)應(yīng)連接，所述功率耦合器的輸出端與所述功率放大器的輸出端及所述電阻的第一端分別連接，所述電阻的第二端接地，所述功率耦合器的輸出端和所述電阻的第一端之間設(shè)有LC串聯(lián)電路。
[0013]其中，所述功率放大器包括:場(chǎng)效應(yīng)晶體管和電阻，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端及偏置電壓分別連接，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與高電平、所述功率放大器的輸出端及所述電阻的第一端分別連接，所述電阻的第二端接地，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極接地，所述偏置電壓和所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極之間設(shè)有第一電感，所述高電平與所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極之間連有第二電感，所述功率放大器的輸出端和所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極之間連有LC串聯(lián)電路，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與地之間連有第一電容，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端之間連有第二電容。[0014]其中，所述功率放大器包括:場(chǎng)效應(yīng)晶體管和電阻，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端及偏置電壓分別連接，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的第二端與高電平、所述功率放大器的輸出端及所述電阻的第一端分別連接，所述電阻的第二端接地，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極接地，所述偏置電壓和所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極之間設(shè)有第一電感，所述高電平與所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極之間連有第二電感，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與所述電阻的第一端之間串聯(lián)有第一電容和第一 LC并聯(lián)電路，所述電阻的第一端與地之間連有第二LC并聯(lián)電路，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端之間連有第二電容。
[0015]其中，所述功率放大器包括:電阻、兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和兩個(gè)二極管，所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極均與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極與第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極、第一二極管的陽(yáng)極及第二二極管的陰極分別連接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與高電平、地、第一二極管的陰極、電阻的第一端及所述功率放大器的輸出端分別連接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與高電平之間連有電感，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與地之間連有第一電容，所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極接地，所述第二二極管的陽(yáng)極接地，所述電阻的第二端接地，所述電阻的第一端與所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極之間連有串聯(lián)的第二電感和第二電容，所述電阻的第一端與地之間連有第三電容。
[0016]其中，所述功率放大器包括:功率耦合器、功率分配器、輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述功率分配器的輸入端與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，所述功率分配器的兩個(gè)輸出端分別與所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極一一對(duì)應(yīng)連接，所述功率分配器的兩個(gè)輸出端之間串聯(lián)有兩個(gè)第一電感，所述兩個(gè)第一電感的連接點(diǎn)與偏置電壓及地分別連接，所述兩個(gè)第一電感的連接點(diǎn)與地之間連有第一電容，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極與地及第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極分別連接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極及所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極與所述輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)輸入端一一對(duì)應(yīng)連接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極和所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極之間串聯(lián)有兩個(gè)第二電感，所述兩個(gè)第二電感的連接點(diǎn)與高電平及地分別連接，所述兩個(gè)第二電感的連接點(diǎn)與地連有第二電容，所述輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)輸出端與所述功率耦合器的兩個(gè)輸入端一一對(duì)應(yīng)連接，所述功率耦合器的輸出端與所述功率放大器的輸出端連接。
[0017](三)有益效果
[0018]本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置反饋電路，將檢測(cè)到的超聲換能器的功率、頻率和阻抗發(fā)送至信號(hào)發(fā)生器，便于信號(hào)發(fā)生器調(diào)整所產(chǎn)生正弦波的頻率和相位，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)跟蹤穩(wěn)定，以保證超聲波發(fā)射裝置的超聲波能量的穩(wěn)定性。
[0019]本實(shí)用新型還通過(guò)設(shè)置的功率放大器電路結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提高了超聲波發(fā)射裝置的超聲波能量的穩(wěn)定性。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的介入治療用超聲波能量控制電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0021]圖2是圖1所示的介入治療用超聲波能量控制電路中信號(hào)發(fā)生器的電路框圖；
[0022]圖3是本實(shí)用新型第一種實(shí)施例的介入治療用超聲波能量控制電路中功率放大器的電路原理圖；
[0023]圖4是本實(shí)用新型第二種實(shí)施例的介入治療用超聲波能量控制電路中功率放大器的電路原理圖；
[0024]圖5是本實(shí)用新型第三種實(shí)施例的介入治療用超聲波能量控制電路中功率放大器的電路原理圖；
[0025]圖6是本實(shí)用新型第四種實(shí)施例的介入治療用超聲波能量控制電路中功率放大器的電路原理圖；
[0026]圖7是本實(shí)用新型第五種實(shí)施例的介入治療用超聲波能量控制電路中功率放大器的電路原理圖；
[0027]圖8是本實(shí)用新型第六種實(shí)施例的介入治療用超聲波能量控制電路中功率放大器的電路原理圖；
[0028]圖9是本實(shí)用新型第七種實(shí)施例的介入治療用超聲波能量控制電路中功率放大器的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。
[0030]圖1是本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的介入治療用超聲波能量控制電路的結(jié)構(gòu)框圖；參照?qǐng)D1，所述控制電路包括:依次連接的信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、匹配網(wǎng)絡(luò)、超聲換能器和反饋電路，所述反饋電路與所述信號(hào)發(fā)生器連接，所述信號(hào)發(fā)生器用于產(chǎn)生正弦波，所述功率放大器用于對(duì)所述正弦波進(jìn)行信號(hào)放大，所述匹配網(wǎng)絡(luò)用于對(duì)信號(hào)放大后的正弦波進(jìn)行阻抗和功率匹配，所述超聲換能器用于對(duì)阻抗和功率匹配后的正弦波進(jìn)行電能/機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，所述反饋電路用于檢測(cè)所述超聲換能器的功率、頻率和阻抗，并將檢測(cè)到的功率、頻率和阻抗發(fā)送至所述信號(hào)發(fā)生器。
[0031]實(shí)施例1
[0032]參照?qǐng)D2，本實(shí)施例中，所述信號(hào)發(fā)生器包括:時(shí)鐘晶體、主控制器、數(shù)字合成器和模擬轉(zhuǎn)換器，所述時(shí)鐘晶體用于產(chǎn)生參考時(shí)鐘，并輸出至所述數(shù)字合成器，所述主控制器將頻率和相位傳輸至所述數(shù)字合成器，所述數(shù)字合成器將合成的信號(hào)發(fā)送至所述模擬轉(zhuǎn)換器，由所述模擬轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，以獲得與所述頻率和相位對(duì)應(yīng)的正弦波，所述主控制器接收所述檢測(cè)到的功率、頻率和阻抗。
[0033]本實(shí)施例中，所述主控制器與所述數(shù)字合成器之間還包括數(shù)據(jù)輸入寄存器和頻率/相位寄存器，所述主控制器通過(guò)串行輸入或并行輸入的方式將頻率和相位傳輸至所述數(shù)據(jù)輸入寄存器中寄存，再轉(zhuǎn)發(fā)至所述頻率/相位寄存器，最后由頻率/相位寄存器將頻率和相位傳輸至所述數(shù)字合成器，通過(guò)設(shè)置所述數(shù)據(jù)輸入寄存器和頻率/相位寄存器避免了外部接口的變化問(wèn)題，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_率；
[0034]本實(shí)施例中，所述信號(hào)發(fā)生器還包括:模擬信號(hào)輸出器，所述與所述頻率和相位對(duì)應(yīng)的正弦波由模擬信號(hào)輸出器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)能力等參數(shù)的調(diào)整后，進(jìn)行輸出，保證了正弦波的穩(wěn)定性。
[0035]實(shí)施例2
[0036]參照?qǐng)D3，本實(shí)施例中，所述功率放大器包括:場(chǎng)效應(yīng)晶體管T和電阻&，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的柵極與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端Vi及偏置電壓Vbias分別連接，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的源極與高電平Vdd、所述功率放大器的輸出端V。及所述電阻&的第一端分別連接，所述電阻&的第二端接地，所述偏置電壓Vbias和所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的柵極之間設(shè)有電感L1，所述電阻&的第一端和所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的源極之間連有第一電容C2，所述高電平vdd和所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的源極之間連有LC并聯(lián)電路(即圖中的Ltl和Ctl),所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的柵極與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端Vi之間連有第二電容C1，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的漏極接地。
[0037]電感Ltl和電容Ctl諧振在工作頻率。當(dāng)晶體管以本實(shí)施例的方式工作時(shí)，在整個(gè)周期內(nèi)是全通的。本實(shí)施例的功率放大器的工作效率由靜態(tài)功耗和動(dòng)態(tài)功耗相加構(gòu)成。靜態(tài)功耗主要由功放的靜態(tài)工作點(diǎn)決定，可通過(guò)調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)使得晶體管在整個(gè)周期是全通的。當(dāng)晶體管全通時(shí)，為了保證整個(gè)周期全通，需要調(diào)節(jié)較高的靜態(tài)工作點(diǎn)才能保證較低的動(dòng)態(tài)失真。因此會(huì)引起較大的靜態(tài)直流功耗。由于靜態(tài)功耗較高，故相同的動(dòng)態(tài)功耗輸出，但是實(shí)際效率相差甚大。漏電流iD和輸出電壓VO的波形為正弦波，功率放大器工作的實(shí)際效率大約為30%。
[0038]當(dāng)晶體管以本實(shí)施例的方式工作時(shí)，可通過(guò)調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)，使得晶體管的導(dǎo)通角小于半個(gè)周期。漏電流iD的輸出波形為小于半個(gè)周期的部分正弦波，輸出電壓VO的波形為正弦波。由于晶體管的導(dǎo)通角較小，靜態(tài)工作點(diǎn)可以調(diào)低，減小晶體管的靜態(tài)功耗。因此功率放大器工作的實(shí)際效率大約為80%。
[0039]實(shí)施例3 [0040]參照?qǐng)D4，本實(shí)施例中，所述功率放大器包括:功率耦合器、功率分配器、電阻&和兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管T1、T2，所述功率分配器的輸入端與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端Vi連接，所述功率分配器的兩個(gè)輸出端與所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管！\、T2的柵極一一對(duì)應(yīng)連接，所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管?\、τ2的漏極均接地，所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管?\、τ2的源極分別與所述功率率禹合器的兩個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)連接，所述功率I禹合器的輸出端與所述功率放大器的輸出端V0及所述電阻&的第一端分別連接，所述電阻&的第二端接地，所述功率耦合器的輸出端和所述電阻&的第一端之間設(shè)有電容C1，所述電阻&的第一端與地之間連有LC并聯(lián)電路(即圖中的Ltl和C。)。
[0041]電感LO和電容CO諧振在工作頻率。當(dāng)晶體管以本實(shí)施例的方式工作時(shí)，晶體管的導(dǎo)通角大于半個(gè)周期小于一個(gè)周期(通常導(dǎo)通角為半個(gè)周期)。漏電流iDl和iD2的輸出電壓VO的波形為略大于半個(gè)周期的部分正弦波。由于功率放大器電路工作在對(duì)管工作狀態(tài)，推挽輸出可以獨(dú)立調(diào)節(jié)每個(gè)功率放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。輸出電流iD和輸出電壓VO的波形為正弦波。本實(shí)施例的功率放大器工作的實(shí)際效率大約為60%。
[0042]實(shí)施例4
[0043]參照?qǐng)D5，本實(shí)施例中，所述功率放大器包括:功率耦合器、功率分配器、電阻&和兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管T1、T2，所述功率分配器的輸入端與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端Vi連接，所述功率分配器的兩個(gè)輸出端與所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管！\、T2的柵極一一對(duì)應(yīng)連接，所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管?\、τ2的漏極均接地，所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管?\、τ2的源極分別與所述功率率禹合器的兩個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)連接，所述功率I禹合器的輸出端與所述功率放大器的輸出端V0及所述電阻&的第一端分別連接，所述電阻&的第二端接地，所述功率耦合器的輸出端和所述電阻&的第一端之間設(shè)有LC串聯(lián)電路(即圖中的Ltl和CtlX[0044]電感LO和電容CO諧振在工作頻率。當(dāng)晶體管以本實(shí)施例的方式工作時(shí)，工作方式如同一雙極性開(kāi)關(guān)，晶體管的輸出電壓和電流波形均為方波。漏電壓VDl和VD2的輸出波形均為方波，輸出電壓VO的波形為正弦波。功率放大器完全工作在非線性放大區(qū)，故源漏極電壓壓降低，可以減小功率放大器的動(dòng)態(tài)功耗。由于是非線性放大，故輸出波形實(shí)際較差，特別是諧波特性會(huì)比線性放大的功率放大器質(zhì)量差。因此通過(guò)在輸出端加入LC串聯(lián)電路進(jìn)行選頻特性，提高輸出波形質(zhì)量。本實(shí)施例的功率放大器工作的實(shí)際效率也較高。
[0045]實(shí)施例5
[0046]參照?qǐng)D6,本實(shí)施例中,所述功率放大器包括:場(chǎng)效應(yīng)晶體管T和電阻Rlj,所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的柵極與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端Vi及偏置電壓Vbias分別連接，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的源極與高電平Vdd、所述功率放大器的輸出端V。及所述電阻&的第一端分別連接，所述電阻&的第二端接地，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的漏極接地，所述偏置電壓Vbias和所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的柵極之間設(shè)有第一電感L1，所述高電平Vdd與所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的源極之間連有第二電感L2，所述功率放大器的輸出端V。和所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的源極之間連有LC串聯(lián)電路(即圖中的Ltl和Ctl),所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的源極與地之間連有第一電容C1，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的柵極與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端Vi之間連有第二電容C2。
[0047]電感LO和電容CO諧振在工作頻率。當(dāng)晶體管以本實(shí)施例的方式工作時(shí)，晶體管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。電流iD和輸出電壓VO的輸出波形共軛，輸出電壓VO的波形為一個(gè)有相位延遲的正弦波。本實(shí)施例的功率放大器工作的實(shí)際效率較高。
[0048]實(shí)施例6
[0049]參照?qǐng)D7，本實(shí)施例中，所述功率放大器包括:場(chǎng)效應(yīng)晶體管T和電阻&，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的柵極與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端Vi及偏置電壓Vbias分別連接，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的第二端與高電平Vdd、所述功率放大器的輸出端V。及所述電阻&的第一端分別連接，所述電阻&的第二端接地，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的漏極接地，所述偏置電壓Vbias和所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的柵極之間設(shè)有第一電感L1，所述高電平Vdd與所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的源極之間連有第二電感L2，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的源極與所述電阻&的第一端之間串聯(lián)有第一電容C2和第一 LC并聯(lián)電路(即圖中的L3和C3),所述電阻&的第一端與地之間連有第二LC并聯(lián)電路(即圖中的Ltl和Ctl),所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管T的柵極與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端Vi之間連有第二電容Q。
[0050]該實(shí)施例是一種三階諧波峰化的功率放大器。電感LO和電容CO諧振在工作頻率。電感L3和電容C3諧振在三次諧波頻率。當(dāng)晶體管以本實(shí)施例的方式工作時(shí)，晶體管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。輸出電流iD的輸出波形為半個(gè)周期正弦波，輸出電壓VO的波形為正弦波。
[0051]實(shí)施例7
[0052]參照?qǐng)D8，本實(shí)施例中，所述功率放大器包括:電阻&、兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管！\、T2和兩個(gè)二極管HpH2，所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管I\、T2的柵極均與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端Vi連接，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管T1的漏極與第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管T2的源極、第一二極管H1的陽(yáng)極及第二二極管H2的陰極分別連接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管T1的源極與高電平Vdd、地、第一二極管H1的陰極、電阻&的第一端及所述功率放大器的輸出端V。分別連接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管T1的源極與高電平Vdd之間連有電感L1，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管T1的源極與地之間連有第一電容C2，所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管T2的漏極接地，所述第二二極管H2的陽(yáng)極接地，所述電阻&的第二端接地，所述電阻&的第一端與所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管T1的源極之間連有串聯(lián)的第二電感Ltl和第二電容C1，所述電阻的第一端與地之間連有第三電容Q。
[0053]電感LO和電容CO組成一個(gè)低通濾波器。本實(shí)施例的功率放大器等效為一個(gè)輸出為方波的雙位置開(kāi)關(guān)，輸出經(jīng)過(guò)一個(gè)低通濾波器使慢變直流或者平均部分加載到負(fù)載上。漏極電壓VD2為方波，輸出電壓VO的波形為正弦波。
[0054]實(shí)施例8
[0055]參照?qǐng)D9，本實(shí)施例中，所述功率放大器包括:功率耦合器、功率分配器、輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管！\、T2，所述功率分配器的輸入端與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端Vi連接，所述功率分配器的兩個(gè)輸出端分別與所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管TpT2的柵極一一對(duì)應(yīng)連接，所述功率分配器的兩個(gè)輸出端之間串聯(lián)有兩個(gè)第一電感LpL2,所述兩個(gè)第一電感U、L2的連接點(diǎn)與偏置電壓-Vbias及地分別連接，所述兩個(gè)第一電感U、L2的連接點(diǎn)與地之間連有第一電容C1，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管T1的漏極與地及第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管T2的源極分別連接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管T1的源極及所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管T2的漏極與所述輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)輸入端一一對(duì)應(yīng)連接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管T1的源極和所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管T2的漏極之間串聯(lián)有兩個(gè)第二電感L3、L4，所述兩個(gè)第二電感的L3> L4連接點(diǎn)與高電平vdd及地分別連接,所述兩個(gè)第二電感L3、L4的連接點(diǎn)與地連有第二電容C2，所述輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)輸出端與所述功率耦合器的兩個(gè)輸入端一一對(duì)應(yīng)連接，所述功率耦合器的輸出端與所述功率放大器的輸出端連接。
[0056]本實(shí)施例中配置功率耦合器和功率分配器。本實(shí)施例采用推挽功率放大器而不是差分功率放大器。兩者之間的不同之處在于差分功率放大器具有共模抑制的能力，而推挽功率放大器不具有該能力。結(jié)構(gòu)上的不同在于差分功率放大器的晶體管對(duì)之間有一個(gè)共用的尾電阻，推挽式功率放大器沒(méi)有該電阻。
[0057]推挽式功率放大器的效率高于差分功率放大器。在差分功率放大器中，尾電阻為一個(gè)負(fù)反饋電阻。它降低了輸出功率以獲得更好的線性度和直流偏置。在推挽式功率放大器中，由于沒(méi)有尾電阻的存在，輸出功率高于差分功率放大器，因此更適合作為功率放大器。
[0058]以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型，而并非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實(shí)用新型的范疇，本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種介入治療用超聲波能量控制電路，其特征在于，所述控制電路包括:依次連接的信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、匹配網(wǎng)絡(luò)、超聲換能器和反饋電路，所述反饋電路與所述信號(hào)發(fā)生器連接，所述信號(hào)發(fā)生器用于產(chǎn)生正弦波，所述功率放大器用于對(duì)所述正弦波進(jìn)行信號(hào)放大，所述匹配網(wǎng)絡(luò)用于對(duì)信號(hào)放大后的正弦波進(jìn)行阻抗和功率匹配，所述超聲換能器用于對(duì)阻抗和功率匹配后的正弦波進(jìn)行電能/機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，所述反饋電路用于檢測(cè)所述超聲換能器的功率、頻率和阻抗，并將檢測(cè)到的功率、頻率和阻抗發(fā)送至所述信號(hào)發(fā)生器。
2.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于，所述信號(hào)發(fā)生器包括:時(shí)鐘晶體、主控制器、數(shù)字合成器和模擬轉(zhuǎn)換器，所述時(shí)鐘晶體用于產(chǎn)生參考時(shí)鐘，并輸出至所述數(shù)字合成器，所述主控制器將頻率和相位傳輸至所述數(shù)字合成器，所述數(shù)字合成器將合成的信號(hào)發(fā)送至所述模擬轉(zhuǎn)換器，由所述模擬轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，以獲得與所述頻率和相位對(duì)應(yīng)的正弦波，所述主控制器接收所述檢測(cè)到的功率、頻率和阻抗。
3.如權(quán)利要求1或2所述的控制電路，其特征在于，所述功率放大器包括:場(chǎng)效應(yīng)晶體管和電阻，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端及偏置電壓分別連接，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與高電平、所述功率放大器的輸出端及所述電阻的第一端分別連接，所述電阻的第二端接地，所述偏置電壓和所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極之間設(shè)有電感，所述電阻的第一端和所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極之間連有第一電容，所述高電平和所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極之間連有LC并聯(lián)電路，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端之間連有第二電容，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極接地。
4.如權(quán)利要求1或2所述的控制電路，其特征在于，所述功率放大器包括:功率耦合器、功率分配器、電阻和兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述功率分配器的輸入端與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，所述功率分配器的兩個(gè)輸出端與所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極一一對(duì)應(yīng)連接，所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管 的漏極均接地，所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極分別與所述功率率禹合器的兩個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)連接，所述功率I禹合器的輸出端與所述功率放大器的輸出端及所述電阻的第一端分別連接，所述電阻的第二端接地，所述功率耦合器的輸出端和所述電阻的第一端之間設(shè)有電容，所述電阻的第一端與地之間連有LC并聯(lián)電路。
5.如權(quán)利要求1或2所述的控制電路，其特征在于，所述功率放大器包括:功率耦合器、功率分配器、電阻和兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述功率分配器的輸入端與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，所述功率分配器的兩個(gè)輸出端與所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極一一對(duì)應(yīng)連接，所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極均接地，所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極分別與所述功率率禹合器的兩個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)連接，所述功率I禹合器的輸出端與所述功率放大器的輸出端及所述電阻的第一端分別連接，所述電阻的第二端接地，所述功率耦合器的輸出端和所述電阻的第一端之間設(shè)有LC串聯(lián)電路。
6.如權(quán)利要求1或2所述的控制電路，其特征在于，所述功率放大器包括:場(chǎng)效應(yīng)晶體管和電阻，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端及偏置電壓分別連接，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與高電平、所述功率放大器的輸出端及所述電阻的第一端分別連接，所述電阻的第二端接地，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極接地，所述偏置電壓和所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極之間設(shè)有第一電感，所述高電平與所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極之間連有第二電感，所述功率放大器的輸出端和所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極之間連有LC串聯(lián)電路，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與地之間連有第一電容，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端之間連有第二電容。
7.如權(quán)利要求1或2所述的控制電路，其特征在于，所述功率放大器包括:場(chǎng)效應(yīng)晶體管和電阻，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端及偏置電壓分別連接，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的第二端與高電平、所述功率放大器的輸出端及所述電阻的第一端分別連接，所述電阻的第二端接地，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極接地，所述偏置電壓和所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極之間設(shè)有第一電感，所述高電平與所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極之間連有第二電感，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與所述電阻的第一端之間串聯(lián)有第一電容和第一 LC并聯(lián)電路，所述電阻的第一端與地之間連有第二 LC并聯(lián)電路，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端之間連有第二電容。
8.如權(quán)利要求1或2所述的控制電路，其特征在于，所述功率放大器包括:電阻、兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和兩個(gè)二極管，所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極均與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極與第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極、第一二極管的陽(yáng)極及第二二極管的陰極分別連接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與高電平、地、第一二極管的陰極、電阻的第一端及所述功率放大器的輸出端分別連接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與高電平之間連有電感，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與地之間連有第一電容，所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極接地，所述第二二極管的陽(yáng)極接地，所述電阻的第二端接地，所述電阻的第一端與所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極之間連有串聯(lián)的第二電感和第二電容，所述電阻的第一端與地之間連有第三電容。
9.如權(quán)利要求1或2所述的控制電路，其特征在于，所述功率放大器包括:功率耦合器、功率分配器、輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述功率分配器的輸入端與所述信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，所述功率分配器的兩個(gè)輸出端分別與所述兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極一一對(duì)應(yīng)連接，所述功率分配器的兩個(gè)輸出端之間串聯(lián)有兩個(gè)第一電感，所述兩個(gè)第一電感的連接點(diǎn)與偏置電壓及地分別連接，所述兩個(gè)第一電感的連接點(diǎn)與地之間連有第一電容，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極與地及第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極分別連接，所述第一場(chǎng) 效應(yīng)晶體管的源極及所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極與所述輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)輸入端一一對(duì)應(yīng)連接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極和所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極之間串聯(lián)有兩個(gè)第二電感，所述兩個(gè)第二電感的連接點(diǎn)與高電平及地分別連接，所述兩個(gè)第二電感的連接點(diǎn)與地連有第二電容，所述輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)輸出端與所述功率稱(chēng)合器的兩個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)連接，所述功率稱(chēng)合器的輸出端與所述功率放大器的輸出端連接。
【文檔編號(hào)】H03L7/08GK203675095SQ201420042322
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】王挺, 許天剛, 董颯英, 蒲忠杰, 趙士勇, 楊永森, 王超, 黃晶 申請(qǐng)人:樂(lè)普（北京）醫(yī)療器械股份有限公司