脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于高頻高壓脈沖技術領域，涉及高頻高壓脈沖系統，特別是涉及脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統。
【背景技術】
[0002]高壓脈沖激發模塊是超聲設備中一個關鍵部件。在超聲成像系統中，換能器經高壓脈沖激發產生超聲波，然后換能器再接收組織反射回波信號成像。高壓脈沖發射模塊是脈沖回波法超聲診斷設備的重要部分，對儀器的成像、信噪比等性能有很大影響。目前的超聲換能器設備一般工作于20MHz以下，對應的激勵脈沖頻率容易達到。但是在血管內超聲、眼科等領域中，為了得到良好的橫向分辨率，換能器一般工作于20MHz以上，甚至達到60MHz，對應的，要求有更高頻率的脈沖信號來進行換能器的激發。此外，高壓脈沖發射模塊不僅可以作為高頻換能器的測試模塊單獨使用，也可以作為超高頻超聲應用儀器的一個子模塊集成在系統當中。

【發明內容】

[0003]要解決的技術問題:在常規的超聲成像系統中激發信號的帶寬、幅值不易調節和控制，并且其脈沖的頻率較低，不能較好的滿足超聲成像系統中使用需要的問題。
[0004]技術方案:為了解決上述問題，本發明公開了脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統，包括控制信號調整模塊、MOSFET驅動模塊、P型MOSFET和N型MOSFET、脈沖幅值調整模塊，控制信號調整模塊接MOSFET驅動模塊，MOSFET驅動模塊接P型MOSFET和N型M0SFET，脈沖幅值調整模塊接入P型MOSFET和N型MOSFET。
[0005]所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統，所述的控制信號調整模塊包括脈沖信號源、邏輯電平轉換器件或邏輯電平轉換電路、脈寬控制部分、P型MOSFET和N型MOSFET驅動脈沖時序調整部分。
[0006]所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統，所述的脈沖信號源為現場可編輯門陣列或微處理器MCU、通用交流信號源、晶振、DSP、ARM或CPLD輸入。
[0007]所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統，脈寬控制部分包含延時器件和非門、與門。
[0008]所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統，所述的延時器件為單個延時器件DS1100U、多個DS1100U、或同軸線。
[0009]所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統，所述的延時器件包括時鐘、計數器和延時網絡。
[0010]所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統，脈沖幅值調整模塊包含高壓電源和高壓輸出調節部分。
[0011]所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統，所述的高壓電源為高壓正電源EMC0-CA02P與高壓負電源EMC0-CA02N，數模轉換器接高壓正電源EMC0-CA02P與高壓負電源EMC0-CA02N的電壓輸出調節端口。
[0012]所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統工作原理如圖1所示。
[0013]有益效果:本發明的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統有下述優勢:
[0014]1.控制信號可以從信號發生器接入，通過邏輯門與延時器件或者電路的轉換，從一個大脈寬頻率很低的控制信號(可以是低頻率的時鐘信號)中得到脈寬很窄的控制信號。邏輯門使用非門和與門；控制信號也可以通過邏輯電平轉換得到，比如利用各種邏輯轉換器件，實現從可編程器件、CPLD, DSP、MCU等器件的LVPECL、LVDS, CMOS等電平轉換SLVTLL、TTL等邏輯電平，然后在這些邏輯電平信號基礎上，再次通過邏輯門、延時器件轉換，得到窄脈寬的信號。如，可編程器件FPGA輸出LVPECL邏輯信號，通過邏輯轉換芯片SN65LVELT23DGK，將差分信號轉換為LVTTL電平，從而實現遠端控制信號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器件(如DS1100U系列芯片)和與邏輯器件來實現的。延時器件包括并且不限于單個延時1C，可以是幾個延時器件的串聯達到具體的某個延時值。以實現5ns至幾百ns延時值，更加精確、容易的控制脈沖信號寬度。
[0016]3.不同的控制脈寬對應于不同的輸出脈沖的脈寬值，改變控制脈沖寬度，對應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節高壓輸出，靈活方便調節高壓脈沖幅值。
[0018]5.采用峰值電流大于1A的MOSFET驅動(如集成驅動器件、分立雙極性晶體管或者場效應管推挽結構組成的驅動電路)，這樣就可以盡可能增加MOSFET開關速度，得到上升下降沿很小的脈沖。
[0019]6.調整正負高壓電源連接，靈活得到正極、負極、雙極性高壓脈沖。
【附圖說明】
[0020]圖1為脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統脈沖產生原理圖；
[0021]圖2為脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統結構圖。
[0022]圖3、圖4為實施例1單個雙極性脈沖圖。
[0023]圖5、圖6為實施例2單個雙極性脈沖圖。
【具體實施方式】
[0024]實施例1
[0025]現場可編輯門陣列輸出控制信號(邏輯電平為LVPECL)，接SN65LVELT23DGK將LVPECL電平轉換為LVTTL電平，該信號分兩路，一路一路經過非門SN74LVC1G04反相，再接延時器件DS1100U-35+延時7ns然后與另外一路接入與門SN74AHCT1G08輸入端，與門輸出信號分為兩路，一路經過DS1100U延時后接P型MOSFET的驅動器件EL7158，另一路接DS1100U延時后接N型MOSFET驅動器件EL7158，兩片EL7158分別控制P型MOSFET和N型MOSFET打開關閉，高壓電源EMC0-CA02P輸出端(pin I)接P型MOSFET源極輸出控制端(pin 2)接數模轉換器輸出，數模轉換器輸入端接現場可編輯門陣列，由現場可編輯門陣列控制脈沖的輸出，N型MOSFET源極接地。單個正脈沖如圖3和圖4。
[0026]實施例2
[0027]交流信號源Agilent 81150A輸出的脈沖信號作為輸入信號，脈沖頻率ΙΚΗζ，幅值4V，脈沖上升時間10ns，下降時間10ns，脈寬100ns。該信號分兩路，一路經過非門SN74LVC1G04反相，再接延時器件DS1100U延時，然后與另外一路輸入信號接入與門SN74AHCT1G08輸入端，與門輸出信號分為兩路，一路DS1100U延時控制P型MOSFET驅動EL7158，從而另一路DSl 100U延時后控制N型MOSFET驅動EL7158，兩片EL7158分別控制P型MOSFET和N型MOSFET打開關閉，高壓電源EMC0-CA02P輸出端(pin I)接P型MOSFET源極，輸出控制端(pin 2)接數模轉換器輸出端，高壓電源EMC0-CA02N輸出端(pin I)接N型MOSFET源極，輸出控制端(pin 2)接數模轉換器輸出端，數模轉換器輸入端接現場可編輯門陣列，由現場可編輯門陣列控制脈沖的輸出。單個雙極性脈沖如圖5和圖6。
【主權項】
1.脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統，其特征在于:包括控制信號調整模塊、MOSFET驅動模塊、P型MOSFET和N型M0SFET、脈沖幅值調整模塊，控制信號調整模塊接MOSFET驅動模塊，MOSFET驅動模塊接P型MOSFET和N型MOSFET，脈沖幅值調整模塊接入P型 MOSFET 和 N 型 MOSFET。
2.根據權利要求1所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統，其特征在于:所述的控制信號調整模塊包括脈沖信號源、邏輯電平轉換器件或邏輯電平轉換電路、脈寬控制部分、P型MOSFET和N型MOSFET驅動脈沖時序調整部分。
3.根據權利要求2所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統，其特征在于:所述的脈沖信號源為現場可編輯門陣列、微處理器MCU、通用交流信號源、晶振、DSP、ARM或CPLD輸入。
4.根據權利要求2所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統，其特征在于:脈寬控制部分包含延時器件和非門、與門。
5.根據權利要求4所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統，其特征在于:所述的延時器件為單個延時器件DS1100U、多個DSl 100U或同軸線。
6.根據權利要求4所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統，其特征在于:所述的延時器件包括時鐘、計數器和延時網絡。
7.根據權利要求1所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統，其特征在于:脈沖幅值調整模塊包含高壓電源和高壓輸出調節部分。
8.根據權利要求7所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統，其特征在于:所述的高壓電源為高壓正電源EMC0-CA02P與高壓負電源EMC0-CA02N，數模轉換器接高壓正電源EMC0-CA02P與高壓負電源EMC0-CA02N的電壓輸出調節端口。
【專利摘要】本實用新型屬于高頻高壓脈沖技術領域，公開了脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統，系統包括控制信號調整模塊、MOSFET驅動模塊、P型MOSFET和N型MOSFET、脈沖幅值調整模塊，控制信號調整模塊接MOSFET驅動模塊，MOSFET驅動模塊接P型MOSFET和N型MOSFET，脈沖幅值調整模塊接入P型MOSFET和N型MOSFET。本實用新型的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統產生的脈沖帶寬、幅值易于調節和控制，并且其脈沖的頻率非常高，可用于提高高頻超聲成像系統的相應性能，也可滿足不同頻率的換能器測試和成像應用。
【IPC分類】A61B8-12, A61B8-10
【公開號】CN204445946
【申請號】CN201420851488
【發明人】呂鐵軍, 向永嘉, 徐杰, 崔崤峣
【申請人】中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2014年12月29日