專利名稱：一種頻率相位控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲成像設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種頻率相位控制器。
技術(shù)背景在超聲腫瘤治療系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)超聲波的聚焦。超聲波聚焦包含兩個(gè)方面幾何聚焦和電子聚焦，電子聚焦是控制多束超聲波的相位， 使得多束超聲波在焦斑處具有相同的相位，以獲得高質(zhì)量的焦斑，為此 需要對(duì)每路超聲波相位進(jìn)行調(diào)整。現(xiàn)有技術(shù)目前系統(tǒng)中采用專用芯片 AD9850芯片進(jìn)行超聲波相位調(diào)整，有多少路信號(hào)需要調(diào)相就需要多少片 AD9850,成本昂貴；在控制器的控制下，將相位控制字和頻率控制字分 別寫入AD9850控制寄存器中，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的相位調(diào)整；并且AD9850上電 時(shí)信號(hào)的初始相位是隨機(jī)的，也就是在同一環(huán)境下每次系統(tǒng)重新啟動(dòng)后 都需要重新調(diào)整超聲波信號(hào)相位，導(dǎo)致控制復(fù)雜。另外，AD9850的相位 控制字只有5bit,超聲波相位調(diào)整精度不高。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種頻率相位控制器，克服現(xiàn)有技 術(shù)的超聲腫瘤治療系統(tǒng)使用AD9850芯片進(jìn)行超聲波信號(hào)相位調(diào)整導(dǎo)致 成本高、控制復(fù)雜以及超聲波相位調(diào)整精度不高的缺陷。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為 一種頻率相位控制器，在復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)頻率相位控制組件，所述頻率相位控制組件包括相^f立控制字寄存器、 第一加法器和比較器，所述相位控制字寄存器與第一加法器的輸入端相 連，第一加法器與所述比較器的輸入端相連，所述相位控制字寄存器用 于存儲(chǔ)輸入的相位控制字并將所述相位控制字輸出到第 一加法器，第一 加法器用于將頻率控制數(shù)據(jù)和所述相位控制字進(jìn)行加法運(yùn)算后輸出到 所述比較器，所述比較器用于根據(jù)輸入的參考電壓閾值對(duì)第一加法器的 輸出信號(hào)進(jìn)行占空比調(diào)節(jié)。所述的頻率相位控制器，其中所述頻率相位控制組件還包括頻率控 制字寄存器、第二加法器和累加寄存器，所述頻率控制字寄存器與第二 加法器的輸入端相連，第二加法器與所述累加寄存器的輸入端相連，所 述累加寄存器分別與第一加法器和第二加法器的輸入端相連，所述頻率 控制字寄存器用于存儲(chǔ)輸入的頻率控制字并將所述頻率控制字輸出到 第二加法器，第二加法器用于將所述累加寄存器的輸出信號(hào)和所述頻率 控制字進(jìn)行加法運(yùn)算后輸出到所述累加寄存器，所述累加寄存器還用于 將累加溢出信號(hào)輸出到第 一加法器。所述的頻率相位控制器，其中所述頻率控制字寄存器收到控制字寫 入使能信號(hào)后將存儲(chǔ)的頻率控制字輸出到第二加法器。所述的頻率相位控制器，其中所述相位控制字寄存器收到控制字寫 入使能信號(hào)后將存儲(chǔ)的相位控制字輸出到第 一加法器。所述的頻率相位控制器，其中所述相位控制字寄存器設(shè)為8bit，其 輸出值在第一加法器中與所述累加寄存器輸出值的高位8bit相加。所述的頻率相位控制器，其中所述頻率控制字寄存器設(shè)為串行輸入 或并行輸入。所述的頻率相位控制器，其中所述相位控制字寄存器設(shè)為串行輸入 或并4于輸入。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明頻率相位控制器利用累加寄存器的溢出 信號(hào)來改變輸入信號(hào)的頻率，利用加法器和相位控制寄存器來改變輸入 信號(hào)的相位，利用比較器來改變輸入信號(hào)的占空比，只需要一片成本更 低的CPLD就可以實(shí)現(xiàn)多片AD9850在超聲腫瘤治療系統(tǒng)中的功能，并且 能方便的設(shè)置各路輸出信號(hào)的初始相位。本發(fā)明頻率相位控制器只需要 一次相位調(diào)整，然后每次啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，將相應(yīng)的相位控制字和頻率控制 字分別寫入相位控制字寄存器和頻率控制字寄存器即可，不需要重復(fù)調(diào) 整輸出信號(hào)相位，并且輸出信號(hào)相位控制精度高。


本發(fā)明包括如下附圖圖1為本發(fā)明頻率相位控制組件示意圖；圖2為本發(fā)明頻率相位控制器示意圖；圖3為本發(fā)明比較器對(duì)輸入信號(hào)的占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明 如圖1所示，在復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD內(nèi)^1置至少一個(gè)頻率相 位控制組件，頻率相位控制組件包括相位控制字寄存器、第一加法器和 比較器，相位控制字寄存器與第一加法器的輸入端相連，第一加法器與 比較器的輸入端相連，相位控制字寄存器用于存儲(chǔ)輸入的相位控制字并 將相位控制字輸出到第一加法器，第一加法器用于將頻率控制數(shù)據(jù)和相 位控制字進(jìn)行加法運(yùn)算后輸出到比較器，比較器用于根據(jù)輸入的參考電 壓閾值對(duì)第 一加法器的輸出信號(hào)進(jìn)行占空比調(diào)節(jié)。如圖2所示，頻率相位控制組件還包括頻率控制字寄存器、第二加 法器和累加寄存器，頻率控制字寄存器與第二加法器的輸入端相連，第二加法器與累加寄存器的輸入端相連，累加寄存器分別與第一加法器和 第二加法器的輸入端相連，頻率控制字寄存器用于存儲(chǔ)輸入的頻率控制 字并將頻率控制字輸出到第二加法器，第二加法器用于將累加寄存器的 輸出信號(hào)和頻率控制字進(jìn)行加法運(yùn)算后輸出到累加寄存器，累加寄存器 還用于將累加溢出信號(hào)輸出到第一加法器。需要實(shí)現(xiàn)多少路信號(hào)的調(diào)相就將CPLD內(nèi)部的頻率相位控制組件復(fù) 制多少塊就可以實(shí)現(xiàn)，頻率相位控制組件可以方Y(jié)更地設(shè)置初始相位。相 位控制字寄存器和頻率控制字寄存器可以串行輸入，也可以并行輸入， 控制靈活方便。頻率控制字寄存器收到控制字寫入使能信號(hào)后將存儲(chǔ)的 頻率控制字輸出到第二加法器。相位控制字寄存器收到控制字寫入使能 信號(hào)后將存儲(chǔ)的相位控制字輸出到第 一加法器。在累加器(第二加法器和累加寄存器的組合)的控制下實(shí)現(xiàn)頻率的 控制?？刂脐P(guān)系<formula>formula see original document page 7</formula> 置c 147 4f。ut:輸出信號(hào)頻率；fc:參考時(shí)鐘頻率；k :頻率控制字?jǐn)?shù)值；N:頻率控制字位寬。在第 一加法器的控制下實(shí)現(xiàn)相位的調(diào)整，相位控制字可以靈活設(shè) 置，相位步進(jìn)360°/2N，相位調(diào)整精度高。累加器由N位加法器和N位累加寄存器級(jí)聯(lián)而成。每來一個(gè)參考時(shí) 鐘fc，加法器將頻率控制字K與累加寄存器輸出的數(shù)據(jù)相加，再將結(jié)果 送入累加寄存器的數(shù)據(jù)輸入端，累加寄存器將加法器在上一個(gè)時(shí)鐘作用 后相加所得的數(shù)據(jù)反饋到加法器的輸入端，使得加法器在下一個(gè)時(shí)鐘的 作用下繼續(xù)與頻率控制字K相加，這樣就實(shí)現(xiàn)了在參考時(shí)鐘fe的控制下， 進(jìn)行脈沖數(shù)字信號(hào)的累加。當(dāng)相位累加器加滿時(shí)累加寄存器就會(huì)產(chǎn)生一次溢出信號(hào)，完成一個(gè)周期性的動(dòng)作。相位控制電路如圖l所示，通過改變相位控制字可以改變輸出信號(hào)的相位。相位控制字的位寬為M，則當(dāng)相位控制字由0越變到P (P不 等于0)時(shí)，比較器的輸入為累加器輸出值與相位控制字之和，使得輸 出相位增加360^p/2N。當(dāng)相位控制字的位寬較小，需要達(dá)到較大的控制 范圍時(shí)可以將相位控制字加到累加器輸出值的高位。頻率控制字位寬為N，則總計(jì)數(shù)值為2N，計(jì)數(shù)值是0~2N- 1周期 性變化，則設(shè)定參考數(shù)據(jù)就可以實(shí)現(xiàn)占空比的控制，示意圖如圖3。假 設(shè)N為8，則總的計(jì)數(shù)值為0~255,設(shè)定參考電壓閾值數(shù)據(jù)為64,并且 規(guī)定相位控制加法器輸出的值小于64時(shí)，輸出信號(hào)為低電平，否則為 高電平，則實(shí)現(xiàn)的占空比為64/256=25%。在控制字寫入使能的上升沿將控制字輸入信號(hào)串行移位存入控制 字寄存器。每個(gè)控制字寫入使能的上升沿移位一次。頻率控制字位寬為 N,相位控制字位寬為M，則需要的控制字寫入使能脈沖為N + M個(gè)。下面給出一個(gè)具體的實(shí)例設(shè)N為16， M為8，參考時(shí)鐘頻率fc為32M,頻率控制字k的數(shù) 值為212，參考電壓閾值數(shù)據(jù)為215,相位控制字?jǐn)?shù)值為27，則實(shí)現(xiàn)的波 形為輸出頻率f。ut = 32x212/216=2M; 占空比215/216=50%;相位控制此處相位控制字為8bit,將相位控制字凄t值加到累加器輸出 值的高8位，則實(shí)現(xiàn)的相移為360Qx2(7+8)/216=180G。本領(lǐng)域技術(shù)人員不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和精神，可以有多種變形方案 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，以上所述僅為本發(fā)明較佳可行的實(shí)施例而已，并非因此局 限本發(fā)明的權(quán)利范圍，凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu) 變化，均包含于本發(fā)明的斥又利范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種頻率相位控制器，其特征在于在復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)頻率相位控制組件，所述頻率相位控制組件包括相位控制字寄存器、第一加法器和比較器，所述相位控制字寄存器與第一加法器的輸入端相連，第一加法器與所述比較器的輸入端相連，所述相位控制字寄存器用于存儲(chǔ)輸入的相位控制字并將所述相位控制字輸出到第一加法器，第一加法器用于將頻率控制數(shù)據(jù)和所述相位控制字進(jìn)行加法運(yùn)算后輸出到所述比較器，所述比較器用于根據(jù)輸入的參考電壓閾值對(duì)第一加法器的輸出信號(hào)進(jìn)行占空比調(diào)節(jié)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率相位控制器，其特征在于所述頻 率相位控制組件還包括頻率控制字寄存器、第二加法器和累加寄存器， 所述頻率控制字寄存器與第二加法器的輸入端相連，第二加法器與所述 累加寄存器的輸入端相連，所述累加寄存器分別與第一加法器和第二加 法器的輸入端相連，所述頻率控制字寄存器用于存儲(chǔ)輸入的頻率控制字 并將所述頻率控制字輸出到第二加法器，第二加法器用于將所述累加寄 存器的輸出信號(hào)和所述頻率控制字進(jìn)行加法運(yùn)算后輸出到所述累加寄 存器，所述累加寄存器還用于將累加溢出信號(hào)輸出到第一加法器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的頻率相位控制器，其特征在于所述頻 率控制字寄存器收到控制字寫入使能信號(hào)后將存儲(chǔ)的頻率控制字輸出 到第二加法器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的頻率相位控制器，其特征在于所述相 位控制字寄存器收到控制字寫入使能信號(hào)后將存儲(chǔ)的相位控制字輸出 到第一加法器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的頻率相位控制器，其特征在于所述相位控制字寄存器設(shè)為8bit,其輸出值在第一加法器中與所述累加寄存器 輸出值的高位8bit相加。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的頻率相位控制器，其特征在于所述頻 率控制字寄存器設(shè)為串行輸入或并行輸入。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的頻率相位控制器，其特征在于所述相 位控制字寄存器設(shè)為串行輸入或并行輸入。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種頻率相位控制器，在復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)頻率相位控制組件，所述頻率相位控制組件包括相位控制字寄存器、第一加法器和比較器，所述相位控制字寄存器與第一加法器的輸入端相連，第一加法器與所述比較器的輸入端相連，所述相位控制字寄存器用于存儲(chǔ)輸入的相位控制字并將所述相位控制字輸出到第一加法器，第一加法器用于將頻率控制數(shù)據(jù)和相位控制字進(jìn)行加法運(yùn)算后輸出到所述比較器，所述比較器用于根據(jù)輸入的參考電壓閾值對(duì)第一加法器的輸出信號(hào)進(jìn)行占空比調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)A61N7/00GK101401987SQ20081021751
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
發(fā)明者吳志強(qiáng), 楊清珍 申請(qǐng)人:深圳市藍(lán)韻實(shí)業(yè)有限公司