脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高頻高壓脈沖技術(shù)領(lǐng)域，涉及高頻高壓脈沖系統(tǒng)，特別是涉及脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓脈沖激發(fā)模塊是超聲設(shè)備中一個(gè)關(guān)鍵部件。在超聲成像系統(tǒng)中，換能器經(jīng)高壓脈沖激發(fā)產(chǎn)生超聲波，然后換能器再接收組織反射回波信號(hào)成像。高壓脈沖發(fā)射模塊是脈沖回波法超聲診斷設(shè)備的重要部分，對(duì)儀器的成像、信噪比等性能有很大影響。目前的超聲換能器設(shè)備一般工作于20MHz以下，對(duì)應(yīng)的激勵(lì)脈沖頻率容易達(dá)到。但是在血管內(nèi)超聲、眼科等領(lǐng)域中，為了得到良好的橫向分辨率，換能器一般工作于20MHz以上，甚至達(dá)到60MHz，對(duì)應(yīng)的，要求有更高頻率的脈沖信號(hào)來進(jìn)行換能器的激發(fā)。此外，高壓脈沖發(fā)射模塊不僅可以作為高頻換能器的測(cè)試模塊單獨(dú)使用，也可以作為超高頻超聲應(yīng)用儀器的一個(gè)子模塊集成在系統(tǒng)當(dāng)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]要解決的技術(shù)問題:在常規(guī)的超聲成像系統(tǒng)中激發(fā)信號(hào)的帶寬、幅值不易調(diào)節(jié)和控制，并且其脈沖的頻率較低，不能較好的滿足超聲成像系統(tǒng)中使用需要的問題。
[0004]技術(shù)方案:為了解決上述問題，本發(fā)明公開了脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，包括控制信號(hào)調(diào)整模塊、MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊、P型MOSFET和N型MOSFET、脈沖幅值調(diào)整模塊，控制信號(hào)調(diào)整模塊接MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊，MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊接P型MOSFET和N型M0SFET，脈沖幅值調(diào)整模塊接入P型MOSFET和N型MOSFET。
[0005]所述的脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，所述的控制信號(hào)調(diào)整模塊包括脈沖信號(hào)源、邏輯電平轉(zhuǎn)換器件或邏輯電平轉(zhuǎn)換電路、脈寬控制部分、P型MOSFET和N型MOSFET驅(qū)動(dòng)脈沖時(shí)序調(diào)整部分。
[0006]所述的脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，所述的脈沖信號(hào)源為現(xiàn)場(chǎng)可編輯門陣列或微處理器MCU、通用交流信號(hào)源、晶振、DSP、ARM或CPLD輸入。
[0007]所述的脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，脈寬控制部分包含延時(shí)器件和非門、與門。
[0008]所述的脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，所述的延時(shí)器件為單個(gè)延時(shí)器件DS1100U、多個(gè)DS1100U、或同軸線。
[0009]所述的脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，所述的延時(shí)器件包括時(shí)鐘、計(jì)數(shù)器和延時(shí)網(wǎng)絡(luò)。
[0010]所述的脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，脈沖幅值調(diào)整模塊包含高壓電源和高壓輸出調(diào)節(jié)部分。
[0011]所述的脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，所述的高壓電源為高壓正電源EMC0-CA02P與高壓負(fù)電源EMC0-CA02N，數(shù)模轉(zhuǎn)換器接高壓正電源EMC0-CA02P與高壓負(fù)電源EMC0-CA02N的電壓輸出調(diào)節(jié)端口。
[0012]所述的脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)工作原理如圖1所示。
[0013]有益效果:本發(fā)明的脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)有下述優(yōu)勢(shì):
[0014]1.控制信號(hào)可以從信號(hào)發(fā)生器接入，通過邏輯門與延時(shí)器件或者電路的轉(zhuǎn)換，從一個(gè)大脈寬頻率很低的控制信號(hào)(可以是低頻率的時(shí)鐘信號(hào))中得到脈寬很窄的控制信號(hào)。邏輯門使用非門和與門；控制信號(hào)也可以通過邏輯電平轉(zhuǎn)換得到，比如利用各種邏輯轉(zhuǎn)換器件，實(shí)現(xiàn)從可編程器件、CPLD, DSP、MCU等器件的LVPECL、LVDS, CMOS等電平轉(zhuǎn)換SLVTLL、TTL等邏輯電平，然后在這些邏輯電平信號(hào)基礎(chǔ)上，再次通過邏輯門、延時(shí)器件轉(zhuǎn)換，得到窄脈寬的信號(hào)。如，可編程器件FPGA輸出LVPECL邏輯信號(hào)，通過邏輯轉(zhuǎn)換芯片SN65LVELT23DGK，將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)VTTL電平，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端控制信號(hào)到脈沖模塊的連接傳輸。
[0015]2.脈沖的脈寬的控制是通過延時(shí)器件(如DS1100U系列芯片)和與邏輯器件來實(shí)現(xiàn)的。延時(shí)器件包括并且不限于單個(gè)延時(shí)1C，可以是幾個(gè)延時(shí)器件的串聯(lián)達(dá)到具體的某個(gè)延時(shí)值。以實(shí)現(xiàn)5ns至幾百ns延時(shí)值，更加精確、容易的控制脈沖信號(hào)寬度。
[0016]3.不同的控制脈寬對(duì)應(yīng)于不同的輸出脈沖的脈寬值，改變控制脈沖寬度，對(duì)應(yīng)改變輸出高壓脈沖的中心頻率和截止頻率。
[0017]4.可以由可編程器件調(diào)節(jié)高壓輸出，靈活方便調(diào)節(jié)高壓脈沖幅值。
[0018]5.采用峰值電流大于1A的MOSFET驅(qū)動(dòng)(如集成驅(qū)動(dòng)器件、分立雙極性晶體管或者場(chǎng)效應(yīng)管推挽結(jié)構(gòu)組成的驅(qū)動(dòng)電路)，這樣就可以盡可能增加MOSFET開關(guān)速度，得到上升下降沿很小的脈沖。
[0019]6.調(diào)整正負(fù)高壓電源連接，靈活得到正極、負(fù)極、雙極性高壓脈沖。
【附圖說明】
[0020]圖1為脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)脈沖產(chǎn)生原理圖；
[0021]圖2為脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖3、圖4為實(shí)施例1單個(gè)雙極性脈沖圖。
[0023]圖5、圖6為實(shí)施例2單個(gè)雙極性脈沖圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例1
[0025]現(xiàn)場(chǎng)可編輯門陣列輸出控制信號(hào)(邏輯電平為L(zhǎng)VPECL)，接SN65LVELT23DGK將LVPECL電平轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)VTTL電平，該信號(hào)分兩路，一路一路經(jīng)過非門SN74LVC1G04反相，再接延時(shí)器件DS1100U-35+延時(shí)7ns然后與另外一路接入與門SN74AHCT1G08輸入端，與門輸出信號(hào)分為兩路，一路經(jīng)過DS1100U延時(shí)后接P型MOSFET的驅(qū)動(dòng)器件EL7158，另一路接DS1100U延時(shí)后接N型MOSFET驅(qū)動(dòng)器件EL7158，兩片EL7158分別控制P型MOSFET和N型MOSFET打開關(guān)閉，高壓電源EMC0-CA02P輸出端(pin I)接P型MOSFET源極輸出控制端(pin 2)接數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出，數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸入端接現(xiàn)場(chǎng)可編輯門陣列，由現(xiàn)場(chǎng)可編輯門陣列控制脈沖的輸出，N型MOSFET源極接地。單個(gè)正脈沖如圖3和圖4。
[0026]實(shí)施例2
[0027]交流信號(hào)源Agilent 81150A輸出的脈沖信號(hào)作為輸入信號(hào)，脈沖頻率ΙΚΗζ，幅值4V，脈沖上升時(shí)間10ns，下降時(shí)間10ns，脈寬100ns。該信號(hào)分兩路，一路經(jīng)過非門SN74LVC1G04反相，再接延時(shí)器件DS1100U延時(shí)，然后與另外一路輸入信號(hào)接入與門SN74AHCT1G08輸入端，與門輸出信號(hào)分為兩路，一路DS1100U延時(shí)控制P型MOSFET驅(qū)動(dòng)EL7158，從而另一路DSl 100U延時(shí)后控制N型MOSFET驅(qū)動(dòng)EL7158，兩片EL7158分別控制P型MOSFET和N型MOSFET打開關(guān)閉，高壓電源EMC0-CA02P輸出端(pin I)接P型MOSFET源極，輸出控制端(pin 2)接數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出端，高壓電源EMC0-CA02N輸出端(pin I)接N型MOSFET源極，輸出控制端(pin 2)接數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出端，數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸入端接現(xiàn)場(chǎng)可編輯門陣列，由現(xiàn)場(chǎng)可編輯門陣列控制脈沖的輸出。單個(gè)雙極性脈沖如圖5和圖6。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，其特征在于:包括控制信號(hào)調(diào)整模塊、MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊、P型MOSFET和N型M0SFET、脈沖幅值調(diào)整模塊，控制信號(hào)調(diào)整模塊接MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊，MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊接P型MOSFET和N型MOSFET，脈沖幅值調(diào)整模塊接入P型 MOSFET 和 N 型 MOSFET。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制信號(hào)調(diào)整模塊包括脈沖信號(hào)源、邏輯電平轉(zhuǎn)換器件或邏輯電平轉(zhuǎn)換電路、脈寬控制部分、P型MOSFET和N型MOSFET驅(qū)動(dòng)脈沖時(shí)序調(diào)整部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，其特征在于:所述的脈沖信號(hào)源為現(xiàn)場(chǎng)可編輯門陣列、微處理器MCU、通用交流信號(hào)源、晶振、DSP、ARM或CPLD輸入。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，其特征在于:脈寬控制部分包含延時(shí)器件和非門、與門。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，其特征在于:所述的延時(shí)器件為單個(gè)延時(shí)器件DS1100U、多個(gè)DSl 100U或同軸線。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，其特征在于:所述的延時(shí)器件包括時(shí)鐘、計(jì)數(shù)器和延時(shí)網(wǎng)絡(luò)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，其特征在于:脈沖幅值調(diào)整模塊包含高壓電源和高壓輸出調(diào)節(jié)部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，其特征在于:所述的高壓電源為高壓正電源EMC0-CA02P與高壓負(fù)電源EMC0-CA02N，數(shù)模轉(zhuǎn)換器接高壓正電源EMC0-CA02P與高壓負(fù)電源EMC0-CA02N的電壓輸出調(diào)節(jié)端口。
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于高頻高壓脈沖技術(shù)領(lǐng)域，公開了脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，系統(tǒng)包括控制信號(hào)調(diào)整模塊、MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊、P型MOSFET和N型MOSFET、脈沖幅值調(diào)整模塊，控制信號(hào)調(diào)整模塊接MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊，MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊接P型MOSFET和N型MOSFET，脈沖幅值調(diào)整模塊接入P型MOSFET和N型MOSFET。本實(shí)用新型的脈寬幅值可調(diào)的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)產(chǎn)生的脈沖帶寬、幅值易于調(diào)節(jié)和控制，并且其脈沖的頻率非常高，可用于提高高頻超聲成像系統(tǒng)的相應(yīng)性能，也可滿足不同頻率的換能器測(cè)試和成像應(yīng)用。
【IPC分類】A61B8-12, A61B8-10
【公開號(hào)】CN204445946
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420851488
【發(fā)明人】呂鐵軍, 向永嘉, 徐杰, 崔崤峣
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2014年12月29日