專利名稱：用于控制動(dòng)態(tài)雙向高壓模擬開關(guān)的電路和方法以及具有這種電路的超聲檢查裝置的制作方法
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及用于控制一種開關(guān)的電路和方法。具體地說，本發(fā)明涉及一種用于控制動(dòng)態(tài)的雙向高壓模擬開關(guān)的電平移動(dòng)器。本發(fā)明還涉及一種具有這種電路和開關(guān)的并和超聲檢查設(shè)備相連的掃描頭。
背景技術(shù)：
在超聲成像應(yīng)用中，通常在掃描頭中利用開關(guān)，以便減少同軸電纜的數(shù)量。為了使所述開關(guān)和在下面的電子裝置具有最佳的性能，必須考慮各種因素。例如，重要的是，每個(gè)開關(guān)晶體管的柵源電壓是恒定的，以便使所述開關(guān)在導(dǎo)通期間具有高的線性度。這確保對(duì)圖像質(zhì)量有害的信號(hào)失真最小。
以前，進(jìn)行過許多嘗試來實(shí)現(xiàn)用于控制開關(guān)的不同的系統(tǒng)。在Janutka的美國(guó)專利4500802和Weir的美國(guó)專利4595847中說明了兩個(gè)這種例子。不過，現(xiàn)有的開關(guān)系統(tǒng)中還沒有動(dòng)態(tài)的并能夠?qū)崿F(xiàn)和開關(guān)狀態(tài)(即導(dǎo)通和截止)無關(guān)的零直流偏流的開關(guān)系統(tǒng)。
具體地說，現(xiàn)有技術(shù)中還沒有利用開關(guān)晶體管的柵極上的電荷使開關(guān)保持導(dǎo)通(即只要使開關(guān)初始導(dǎo)通，便不需要電流使開關(guān)保持導(dǎo)通)，同時(shí)阻止開關(guān)中的電壓耗散的技術(shù)。
此外，隨著電子裝置的尺寸不斷縮小，越來越需要生產(chǎn)較小的電子元件。不過，現(xiàn)有的產(chǎn)品還不能提供一種能夠達(dá)到高壓(例如200V)同時(shí)占據(jù)較小的硅面積(例如50％)的開關(guān)。此外，現(xiàn)有的產(chǎn)品還不能提供一種能夠達(dá)到500V的開關(guān)，用于適用于超聲電子設(shè)備的配置中。此外，現(xiàn)有技術(shù)還不能提供一種需要較低電壓的正電源(例如5V與/或12V)的用于控制開關(guān)的操作的系統(tǒng)。與此相反，現(xiàn)有的控制系統(tǒng)一般需要和通過開關(guān)的電壓同數(shù)量的電壓(例如+100V)。
由上述可見，需要一種開關(guān)電路和方法，借以使
1).所述開關(guān)可以達(dá)到較高的電壓(例如500V)，同時(shí)占據(jù)合適的硅面積，以便于超聲應(yīng)用；以及2).所述開關(guān)可以達(dá)到可利用的電壓(例如200V)，同時(shí)占據(jù)較小的硅面積(例如50％)。
此外，需要一種動(dòng)態(tài)的并且能夠和開關(guān)的導(dǎo)通或截止無關(guān)地實(shí)現(xiàn)零直流偏流的電路和方法。這將使得開關(guān)能夠利用開關(guān)晶體管柵極上的電荷保持導(dǎo)通，同時(shí)當(dāng)晶體管一旦帶電時(shí)，能夠阻止晶體管消耗功率。
還需要一種能夠使開關(guān)晶體管上的柵極-源極電壓保持恒定，從而減小任何非線性的電路和方法。
發(fā)明概述本發(fā)明通過提供一種用于控制動(dòng)態(tài)的雙向高壓模擬開關(guān)的電路和方法克服了現(xiàn)有系統(tǒng)的缺點(diǎn)。具體地說，本發(fā)明的電路和方法包括開關(guān)和用于控制所述開關(guān)的電平移動(dòng)器。所述電平移動(dòng)器一般包括電壓源，高的負(fù)電壓源，輸入端，晶體管和二極管。其中，所述電路和方法共同提供(1)使得能夠?qū)崿F(xiàn)和開關(guān)狀態(tài)無關(guān)的零直流偏流的動(dòng)態(tài)電路；(2)恒定的柵極-源極電壓；(3)增加的開關(guān)電壓，同時(shí)減小占據(jù)的硅表面積；以及(4)用于驅(qū)動(dòng)電路的較低的電壓源。
按照本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種用于控制開關(guān)的電路。所述電路包括(1)電平移動(dòng)器，其中所述電平移動(dòng)器包括(a)和一個(gè)開關(guān)線耦聯(lián)的第一電平晶體管；(b)位于所述第一電平晶體管和所述開關(guān)線之間的二極管；(c)和一個(gè)電流反射鏡相連的第二電平晶體管，其中所述電流反射鏡和所述開關(guān)線耦聯(lián)；以及(2)和所述開關(guān)線耦聯(lián)的開關(guān)，其中所述電平移動(dòng)器控制所述開關(guān)。
按照本發(fā)明的第二方面，提供一種用于控制動(dòng)態(tài)的雙向高壓模擬開關(guān)的電路。所述電路包括(1)電平移動(dòng)器，其包括(a)和一個(gè)開關(guān)線耦聯(lián)的第一電平晶體管；(b)和所述第一電平晶體管耦聯(lián)的第一輸入端；(c)被耦聯(lián)在所述第一電平晶體管和所述開關(guān)線之間的二極管；(d)和一個(gè)電流反射鏡相連的第二電平晶體管，其中所述電流反射鏡和所述開關(guān)線耦聯(lián)；(e)和所述第二電平晶體管耦聯(lián)的第二輸入端；以及(2)動(dòng)態(tài)的雙向高壓模擬開關(guān)，其包括(a)第一開關(guān)晶體管；(b)和所述第一開關(guān)晶體管耦聯(lián)的開關(guān)輸入端；(c)和所述第一開關(guān)晶體管耦聯(lián)的第二開關(guān)晶體管；(d)和所述第二開關(guān)晶體管耦聯(lián)的開關(guān)輸出端；以及(e)被耦聯(lián)在第一和第二開關(guān)晶體管之間的齊納二極管。
按照本發(fā)明的第三方面，提供一種利用電平移動(dòng)器控制具有齊納二極管和多個(gè)開關(guān)晶體管的雙向開關(guān)的方法。所述方法包括以下步驟(1)把電平移動(dòng)器的第一輸入端設(shè)置為接近0V，其中所述第一輸入端被耦聯(lián)到第一電平晶體管；(2)把電平移動(dòng)器的第二輸入端設(shè)置為接近12V，其中所述第二輸入端被耦聯(lián)到第二電平晶體管；(3)從電壓源經(jīng)過第一電平晶體管和電平移動(dòng)器的二極管到雙向開關(guān)通過一個(gè)控制信號(hào)；(4)利用所述控制信號(hào)對(duì)所述齊納二極管和開關(guān)晶體管充電；(5)當(dāng)所述齊納二極管超過開關(guān)晶體管的一個(gè)門限電壓時(shí)，從開關(guān)輸入端到開關(guān)輸出端通過一個(gè)開關(guān)信號(hào)；以及(6)當(dāng)所述開關(guān)晶體管的柵極電位達(dá)到預(yù)定的電位時(shí)，產(chǎn)生所述控制信號(hào)。
因此，本發(fā)明提供一種用于控制動(dòng)態(tài)的雙向高壓模擬開關(guān)的電路和方法。本發(fā)明減少了和上述的現(xiàn)有系統(tǒng)相關(guān)的問題。
本發(fā)明的電路被有利地用于控制和超聲檢查設(shè)備相連的掃描頭中的開關(guān)。


本發(fā)明的這些和其它的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)通過結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)說明將會(huì)更加清楚地看出，其中圖1表示按照本發(fā)明的電路；圖2表示當(dāng)本發(fā)明的開關(guān)導(dǎo)通時(shí)的模擬結(jié)果曲線；圖3表示當(dāng)本發(fā)明的開關(guān)截止時(shí)的模擬結(jié)果曲線；圖4表示當(dāng)本發(fā)明的開關(guān)導(dǎo)通時(shí)示波器軌跡的曲線；圖5表示當(dāng)本發(fā)明的開關(guān)截止時(shí)示波器軌跡的曲線；以及圖6表示按照本發(fā)明的方法的流程圖。
應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的附圖不必按照比例繪制。本發(fā)明的附圖只是示意的表示，不用于描繪本發(fā)明的特定的參數(shù)，因此，不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的范圍的限制。在附圖中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的元件。

為清楚起見，本說明包括以下部分I.電路結(jié)構(gòu)II.電路操作
III.試驗(yàn)結(jié)果IV.超聲檢查設(shè)備I.電路結(jié)構(gòu)現(xiàn)在參看圖1，其中示出了電路10，其具有電平移動(dòng)器12和由開關(guān)線36相連的開關(guān)14。電平移動(dòng)器12最好包括電平晶體管16，18，20，和22，二極管24，輸入端26和28，齊納二極管30，電壓源32，以及高的負(fù)電壓源34。晶體管20，22和齊納二極管30一道構(gòu)成電流反射鏡23，其和開關(guān)線36相連(下面還要詳細(xì)說明)。電平晶體管16和18最好是PDMOS橫向高壓晶體管，電平晶體管20最好是NDMOS橫向高壓晶體管，電平晶體管22最好是低壓NDMOS晶體管。二極管24是高壓二極管。齊納二極管30是一個(gè)保護(hù)器件，用于保持晶體管22的地對(duì)源極和漏極對(duì)源極的電壓低于14V，并最好具有大約12V的齊納電位/電壓。輸入端28被指定為導(dǎo)通端，用于控制控制信號(hào)(即電流)從電壓源32通過晶體管18和二極管24流動(dòng)。類似地，輸入端26是截止端，用于控制控制信號(hào)從電壓源32通過晶體管16和22流動(dòng)，并控制來自高的負(fù)電壓源34的信號(hào)通過晶體管20流動(dòng)。高的負(fù)電壓源34提供在操作期間開關(guān)14使其通過的最大的負(fù)電壓。在本實(shí)施例的教導(dǎo)下，這個(gè)電壓可以低到-250V。二極管24確?？刂菩盘?hào)從晶體管18流到開關(guān)14，而不能反向流動(dòng)。這阻止從開關(guān)14消耗功率，這在下面還要說明。電路10的配置允許電壓源32是低壓電源(例如12V)。在以前的系統(tǒng)中，用于控制開關(guān)14的電壓源32必須遠(yuǎn)大于12V。這個(gè)要求增加了電路的成本。開關(guān)14最好是動(dòng)態(tài)的雙向的高壓模擬開關(guān)，其包括開關(guān)晶體管38和40(最好是源-源連接的)，和齊納二極管42。開關(guān)晶體管38和40最好是NDMOS橫向高壓晶體管，齊納二極管42最好具有大約12V的齊納電位/電壓。開關(guān)14是動(dòng)態(tài)的，因?yàn)槠洳恍枰娏?即信號(hào)流)便可保持導(dǎo)通，而只在使開關(guān)14初始導(dǎo)通時(shí)需要電流。此外，因?yàn)殚_關(guān)14是雙向的，通過開關(guān)14的信號(hào)可以從開關(guān)端子A44流到開關(guān)端子B 46，或者反之亦然。因而，開關(guān)端子44和46的任何一個(gè)可以作為輸入端子或輸出端子。此外，開關(guān)14被認(rèn)為是高電壓的，因?yàn)槠淇梢酝ㄟ^大約+250V到-250V的電壓。應(yīng)當(dāng)理解，雖然開關(guān)14和電平移動(dòng)器12由特定的元件表示，但是可以具有其它的改型。例如，開關(guān)14可以包括附加的開關(guān)晶體管。此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然開關(guān)14最好是動(dòng)態(tài)的雙向高壓開關(guān)，但是，按照本發(fā)明的教導(dǎo)也可以控制其它類型的開關(guān)。例如，開關(guān)14可以不是動(dòng)態(tài)的高壓與/或雙向開關(guān)。
II.電路操作上述的電路10將以下述方式操作。為了把開關(guān)置于低阻抗方式(即導(dǎo)通)，輸入端ON 28被設(shè)置為0V，而輸入端OFF 26被設(shè)置為12V。控制信號(hào)(即電流)將從電壓源32經(jīng)過電平晶體管18和二極管24通過開關(guān)線36流入開關(guān)14，并開始對(duì)開關(guān)晶體管38和40以及齊納二極管42的寄生電容(即柵極37和41)“充電”。當(dāng)充電發(fā)生時(shí)，設(shè)置為12V的OFF輸入端26阻止控制信號(hào)從電壓源32經(jīng)過電平晶體管16，20和22流動(dòng)。此外，在電平晶體管20的柵極21的電壓被設(shè)置為其門限電壓(例如Vt＝2.5V)。
一旦齊納二極管42的電位超過開關(guān)晶體管38和40的門限電壓(例如Vt＝2.5V)，便能夠使信號(hào)從開關(guān)輸入端A 44經(jīng)過開關(guān)晶體管38和40流向開關(guān)輸出端B 46(或者反之亦然，因?yàn)殚_關(guān)14是雙向的)。因而，開關(guān)晶體管38和40的源極39和43以及開關(guān)輸出端B 46將升高到開關(guān)輸入端A 44的電位。當(dāng)源極39和43達(dá)到在開關(guān)輸入端A 44的電位時(shí)，通過電平晶體管18和二極管24的電流將對(duì)齊納二極管42和開關(guān)晶體管38和40的柵極37和41充電到大約12V的電壓(例如齊納電位)。一旦柵極37和41達(dá)到這個(gè)電壓，電平晶體管18的漏極-源極的電位將等于0V，并且控制信號(hào)將停止流過。因而，在電路10中將沒有電流流過，從而把功率消耗減少到0。此時(shí)，開關(guān)14處于低阻抗方式，并且不再需要電流來維持這種方式。
然后如果對(duì)開關(guān)輸入端A 44施加一個(gè)正電壓開關(guān)信號(hào)，則源極39和43，柵極37和41，以及開關(guān)輸出端B 46將跟隨開關(guān)輸入端A 44。具體地說，來自開關(guān)輸入端A 44的開關(guān)信號(hào)將流經(jīng)開關(guān)晶體管38和40到達(dá)開關(guān)輸出端B 46。此外，因?yàn)槎O管24被反向偏置，開關(guān)晶體管39和43的寄生柵極電容將保持其電荷(即12V)，因而保持線性度(即開關(guān)14是動(dòng)態(tài)的)。可以施加到開關(guān)輸入端A 44的最大正電壓等于二極管24可以維持的最大電壓。
如果負(fù)電壓開關(guān)信號(hào)加于開關(guān)輸入端A 44，則源極39和43，柵極37和41，以及開關(guān)輸出端B 46將同樣跟隨開關(guān)輸入端A 44。不過，在這種情況下，控制信號(hào)將從電壓源32通過電平晶體管18，二極管24，和齊納二極管42流動(dòng)。齊納二極管42將保持開關(guān)晶體管38和40的柵極-源極電位為齊納電位(即大約12V)。因而，和正電壓施加于開關(guān)輸入端A 44類似，開關(guān)晶體管38和40的柵極-源極的電位保持恒定(例如12V，在這種情況下)。此時(shí)在電路10中的任何電流可以通過開關(guān)端子A 44或B 46流出。為了把開關(guān)14置于高阻抗方式(即OFF)，輸入端ON 28被設(shè)置為12V，輸入端OFF 26被設(shè)置為0V。此時(shí)控制信號(hào)將從電壓源32并通過電平晶體管16和22流動(dòng)。因?yàn)殡娖骄w管20的柵極21和電平晶體管22相連，一個(gè)高的負(fù)電壓將從高的負(fù)電壓源34通過電平晶體管20和開關(guān)線36到達(dá)開關(guān)14。不過，因?yàn)檩斎攵薕N 28被設(shè)置為12V，因而沒有信號(hào)從其中流過。通過電平晶體管20的高的負(fù)電壓將對(duì)開關(guān)晶體管38和40的寄生柵極電容放電。當(dāng)開關(guān)晶體管38和40的柵極-源極的電位等于開關(guān)晶體管38和4 0的門限電壓(例如Vt＝2.5V)時(shí)，開關(guān)14處于高阻抗方式(即OFF)。高的負(fù)電壓將通過電平晶體管20和齊納二極管42繼續(xù)放電開關(guān)晶體管38和40的寄生電容。當(dāng)源極39和43以及柵極37和41的電位達(dá)到大約-250V的高的負(fù)電壓(Vnn)時(shí)，控制信號(hào)將停止通過電平晶體管20流動(dòng)。在這種方式下，開關(guān)14可以阻斷在開關(guān)端子A 44和B 46的信號(hào)。此時(shí)，可以施加于開關(guān)端子A 44或B 46的最大的正電壓取決于電壓開關(guān)晶體管38和40可以維持的最大漏極-源極電壓。相反，可以提供給開關(guān)端子A 44或B 46的最小電壓等于Vnn(-250V)。
在開關(guān)14處于高阻抗方式，并且小于大約1V的電壓峰值出現(xiàn)在開關(guān)端子A 44或B 46上的情況下，這是在超聲應(yīng)用的接收期間的一般情況，輸入端OFF 26和輸入端ON 28可以被設(shè)置為12V。此時(shí)，控制信號(hào)將停止通過電平晶體管16和22流動(dòng)，并且電平晶體管20的柵極電位將下降，因而，把電平晶體管20置于高阻抗。因?yàn)楝F(xiàn)在沒有使開關(guān)晶體管38和40的寄生電容放電的通路，它們將保持在高阻抗方式。此外，因?yàn)樵陔娐?0中沒有任何信號(hào)(即電流)流過，功率消耗被減少到0。
如上所述，應(yīng)當(dāng)理解，雖然開關(guān)端子A 44和B 46被分別表述為輸入和輸出，但是這些端子可以被倒置。具體地說，開關(guān)端子B46可以是輸入端子，而開關(guān)端子A 44可以是輸出端子。此外，通過電平移動(dòng)器12的控制信號(hào)大約為12V。不過，應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)電平晶體管16和18的尺寸，也可以應(yīng)用其它電壓。
III.實(shí)驗(yàn)結(jié)果現(xiàn)在參看圖2，其中示出了在開關(guān)導(dǎo)通時(shí)的模擬結(jié)果的曲線圖50。具體地說，曲線圖50以電壓對(duì)于用微秒表示的時(shí)間表示晶體管響應(yīng)的兩條曲線60和70。曲線60表示在電路的開關(guān)輸入端的瞬態(tài)響應(yīng)，而曲線70表示在開關(guān)輸出端的瞬態(tài)響應(yīng)?？梢钥闯?，當(dāng)本發(fā)明的開關(guān)接通時(shí)，在開關(guān)輸入端的瞬變響應(yīng)和在開關(guān)輸出端的瞬變響應(yīng)幾乎相同。這種線性度是由開關(guān)晶體管的恒定的柵極-源極電壓提供的，這是以前的系統(tǒng)中沒有的。
圖3表示在開關(guān)被切斷時(shí)的模擬結(jié)果的曲線圖80。和上面類似，曲線圖80包括兩條曲線90和100，根據(jù)電壓對(duì)時(shí)間表示電路的瞬變響應(yīng)。曲線90表示在開關(guān)輸入端的瞬變響應(yīng)，而曲線100表示在開關(guān)輸出端的瞬變響應(yīng)。如圖所示，當(dāng)開關(guān)被切斷時(shí)，上述的高阻抗方式阻止開關(guān)信號(hào)從輸入端通過到達(dá)開關(guān)的輸出端。
圖4表示當(dāng)開關(guān)接通時(shí)的示波器軌跡的曲線圖100。和上述的曲線圖類似，曲線圖100根據(jù)電壓對(duì)時(shí)間表示兩條曲線120和130。曲線120表示在開關(guān)輸入端的電壓，而曲線130表示在開關(guān)輸出端的電壓。由于本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)(即電平移動(dòng)器及其對(duì)開關(guān)的控制)，在開關(guān)輸入端和開關(guān)輸出端的示波軌跡近乎相同。
參見圖5，可以看出，該圖不是開關(guān)切斷時(shí)的情況。具體地說，圖5表示當(dāng)開關(guān)切斷時(shí)的示波器軌跡的曲線圖140。觀察曲線150和160可以看出，在開關(guān)輸出端的電壓160比開關(guān)輸入端150的電壓相當(dāng)平，這表示開關(guān)的高阻抗方式阻斷了開關(guān)信號(hào)。當(dāng)開關(guān)處于圖5所示的OFF狀態(tài)時(shí)，這是需要的。
現(xiàn)在參見圖6，其中示出了方法200的流程圖。方法的第一步202用于把電平移動(dòng)器的第一輸入端設(shè)置為大約0V，其中所述第一輸入端和第一電平晶體管相連。第二步204用于把電平移動(dòng)器的第二輸入端大約設(shè)置為12V，其中所述第二輸入端和第二電平晶體管相連。方法200的第三步206用于使一個(gè)控制信號(hào)從電壓源通過第一電平晶體管和電平移動(dòng)器的二極管到達(dá)雙向開關(guān)。第四步208用于利用所述控制信號(hào)充電齊納二極管和開關(guān)晶體管。第五步210用于當(dāng)齊納二極管超過開關(guān)晶體管的門限電壓時(shí)使開關(guān)信號(hào)從開關(guān)輸入端通過到達(dá)開關(guān)輸出端。方法200的第六步212用于當(dāng)開關(guān)晶體管的柵極電位達(dá)到預(yù)定的電位時(shí)使控制信號(hào)停止。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的上述的說明只是用于說明的目的。這些不是窮舉的，不用于把本發(fā)明精確地限定于所述的形式，并且，顯然，可以具有許多改變和改型。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯而易見的這些改變和改型應(yīng)當(dāng)包括在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
IV.超聲檢查設(shè)備超聲診斷成像系統(tǒng)能夠以完全不侵入的方式成像和測(cè)量人體內(nèi)的生理組織。超聲波從皮膚的表面被傳輸?shù)襟w內(nèi)，并從體內(nèi)的組織和細(xì)胞反射。反射的回波由掃描頭的超聲傳感器接收，并被處理從而產(chǎn)生組織的圖像或者血流的測(cè)量。借以使得不用干預(yù)病人的身體便可以診斷。所述掃描頭配備有動(dòng)態(tài)的雙向高壓模擬開關(guān)。這種開關(guān)由上述的電路有利地控制。本發(fā)明的電路最適合于控制動(dòng)態(tài)的高壓模擬開關(guān)，例如在超聲檢查設(shè)備的掃描頭中所需的那種開關(guān)。因?yàn)?，在超聲檢查處理期間，發(fā)射階段需要高電壓，而接收階段涉及由回波的小的改變產(chǎn)生的非常低的信號(hào)，這些信號(hào)要被施加到非常靈敏的放大器，所以需要一個(gè)控制開關(guān)用于從發(fā)射階段轉(zhuǎn)換到接收階段。本發(fā)明的電路有利地用于從發(fā)射傳感器元件的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換到接收傳感器元件的啟動(dòng)。本發(fā)明的電路還保證每個(gè)開關(guān)晶體管的柵極-源極電壓恒定，以便使開關(guān)在導(dǎo)通期間具有高的線性度。這使得信號(hào)失真最小，從而改進(jìn)超聲設(shè)備的圖像質(zhì)量。這種電路還能夠使得電元件占據(jù)的空間最小，以便使掃描頭的體積最小。本發(fā)明的電路還通過使在掃描頭中的電纜占據(jù)的空間最小，進(jìn)一步使掃描頭的尺寸最小。接收通道的數(shù)量可以比傳感器元件的數(shù)量少得多。通過使用數(shù)量等于接收通道的數(shù)量的電纜，使電纜的數(shù)量減到最少。
本發(fā)明還提供一種具有配備有由本發(fā)明的電路控制的動(dòng)態(tài)的高壓模擬開關(guān)的掃描頭的超聲波檢查設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種用于控制一種開關(guān)的電路，包括電平移動(dòng)器，其中所述電平移動(dòng)器包括和一個(gè)開關(guān)線耦聯(lián)的第一電平晶體管；位于所述第一電平晶體管和所述開關(guān)線之間的二極管；和一個(gè)電流反射鏡相連的第二電平晶體管，其中所述電流反射鏡和所述開關(guān)線耦聯(lián)；以及和所述開關(guān)線耦聯(lián)的開關(guān)，其中所述電平移動(dòng)器控制所述開關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述第一和第二電平晶體管是PDMOS橫向高壓晶體管。
3.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述電流反射鏡包括第三和第四電平晶體管，并且所述第三電平晶體管是低壓NDMOS晶體管，第四電平晶體管是NDMOS橫向高壓晶體管。
4.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述開關(guān)是動(dòng)態(tài)的雙向高壓模擬開關(guān)，其包括第一開關(guān)晶體管，第二開關(guān)晶體管，齊納二極管，開關(guān)輸入端和開關(guān)輸出端。
5.如權(quán)利要求1-4之一所述的電路，其中所述電平移動(dòng)器還包括和所述第一電平晶體管相連的第一輸入端；以及和所述第二電平晶體管相連的第二輸入端。
6.如權(quán)利要求1-5之一所述的電路，其中所述電平移動(dòng)器還包括用于向所述第一和第二電平晶體管提供控制信號(hào)的電壓源；以及用于向所述電流反射鏡和所述開關(guān)提供高的負(fù)電壓的高的負(fù)電壓源。
7.如權(quán)利要求1-6之一所述的電路，用于控制動(dòng)態(tài)的雙向高壓模擬開關(guān)，包括電平移動(dòng)器，其中所述電平移動(dòng)器包括和一個(gè)開關(guān)線耦聯(lián)的第一電平晶體管；和所述第一電平晶體管耦聯(lián)的第一輸入端；被耦聯(lián)在所述第一電平晶體管和所述開關(guān)線之間的二極管；和一個(gè)電流反射鏡相連的第二電平晶體管，其中所述電流反射鏡和所述開關(guān)線耦聯(lián)；和所述第二電平晶體管耦聯(lián)的第二輸入端；以及動(dòng)態(tài)的雙向高壓模擬開關(guān)，其包括第一開關(guān)晶體管；和所述第一開關(guān)晶體管耦聯(lián)的開關(guān)輸入端；和所述第一開關(guān)晶體管耦聯(lián)的第二開關(guān)晶體管；和所述第二開關(guān)晶體管耦聯(lián)的開關(guān)輸出端；以及被耦聯(lián)在第一和第二開關(guān)晶體管之間的齊納二極管。
8.如權(quán)利要求7所述的電路，其中所述第一和第二電平晶體管是PDMOS橫向高壓晶體管。
9.如權(quán)利要求7所述的電路，其中所述第一和第二電平晶體管是NDMOS橫向高壓晶體管。
10.如權(quán)利要求7-9之一所述的電路，其中所述電流反射鏡包括第三電平晶體管，第四電平晶體管，以及第二齊納二極管，并且其中所述第三電平晶體管是低壓NDMOS晶體管，第四電平晶體管是NDMOS橫向高壓晶體管。
11.如權(quán)利要求7-10之一所述的電路，其中所述電平移動(dòng)器還包括用于向所述第一和第二電平晶體管提供控制信號(hào)的電壓源；以及用于向所述電流反射鏡和所述開關(guān)提供高的負(fù)電壓的高的負(fù)電壓源。
12.一種利用電平移動(dòng)器控制具有齊納二極管和多個(gè)開關(guān)晶體管的雙向開關(guān)的方法，所述方法包括以下步驟把電平移動(dòng)器的第一輸入端設(shè)置為接近0V，其中所述第一輸入端被耦聯(lián)到第一電平晶體管；把電平移動(dòng)器的第二輸入端設(shè)置為接近12V，其中所述第二輸入端被耦聯(lián)到第二電平晶體管；從電壓源經(jīng)過第一電平晶體管和電平移動(dòng)器的二極管到雙向開關(guān)通過一個(gè)控制信號(hào)；利用所述控制信號(hào)對(duì)所述齊納二極管和開關(guān)晶體管充電；當(dāng)所述齊納二極管超過開關(guān)晶體管的一個(gè)門限電壓時(shí)，從開關(guān)輸入端到開關(guān)輸出端通過一個(gè)開關(guān)信號(hào)；以及當(dāng)所述開關(guān)晶體管的柵極電位達(dá)到預(yù)定的電位時(shí)，產(chǎn)生所述控制信號(hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述開關(guān)晶體管的柵極對(duì)源極的電壓是恒定的。
14.如權(quán)利要求12或13所述的方法，還包括以下步驟把所述第一輸入端設(shè)置為大約12V；把第二輸入端設(shè)置為大約0V；以及從所述電平移動(dòng)器到所述開關(guān)通過一個(gè)負(fù)電壓。
15.如權(quán)利要求12到14之一所述的方法，其中所述通過控制信號(hào)的步驟包括從所述電平移動(dòng)器到所述開關(guān)晶體管和齊納二極管通過控制信號(hào)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括當(dāng)?shù)偷碾妷洪_關(guān)信號(hào)被提供給開關(guān)輸入時(shí)把兩個(gè)輸入端設(shè)置為大約12V。
17.一種用于超聲檢查設(shè)備的掃描頭，具有超聲傳感器，用于從人體的組織的表面向體內(nèi)發(fā)送超聲波，并接收從體內(nèi)的組織和細(xì)胞反射的回波，包括動(dòng)態(tài)的雙向高壓模擬開關(guān)，其被按照權(quán)利要求1到11之一所述的電路控制。
18.一種超聲檢查設(shè)備，用于人體內(nèi)的生理組織，包括具有超聲傳感器的掃描頭，用于從人體的組織的表面向體內(nèi)發(fā)送超聲波，并接收由體內(nèi)的組織和細(xì)胞反射的回波，并包括用于處理由掃描頭的超聲傳感器接收的反射的回波的裝置，從而產(chǎn)生所述組織和細(xì)胞的圖像，或者產(chǎn)生關(guān)于人體生理的測(cè)量，其中所述掃描頭具有由按照權(quán)利要求1到11之一所述的電路控制的動(dòng)態(tài)的雙向高壓模擬開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于控制開關(guān)的電路和方法。具體地說，本發(fā)明的電路和方法提供一種用于控制動(dòng)態(tài)的雙向高壓模擬開關(guān)的電平移動(dòng)器。所述電平移動(dòng)器一般包括晶體管，輸入端，電壓源，高的負(fù)電壓源，和二極管。所述電平移動(dòng)器的結(jié)構(gòu)使得開關(guān)能夠在沒有電流/信號(hào)的情況下保持ON狀態(tài)，從而阻止電平移動(dòng)器的晶體管的功率消耗，并對(duì)開關(guān)晶體管提供恒定的柵極－源極電壓，以便改善精度。所述電路被有利地用于和超聲檢查設(shè)備相連的掃描頭中。
文檔編號(hào)H03K17/0412GK1459145SQ02800745
公開日2003年11月26日 申請(qǐng)日期2002年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月20日
發(fā)明者B·杜福爾特 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司