用于超声应用的传输通道制造技术

本公开涉及用于超声应用的传输通道。一种传输通道发送高电压脉冲并且接收高电压脉冲的回声。传输通道包括生成电流积分器驱动电流的电流生成器电路、放大换能器回声信号的接收器以及控制电路装置。控制电路装置生成一个或者多个控制信号以控制：在换能器驱动时段期间，由电流生成器电路生成电流积分器驱动电流，以及在回声接收时段期间，由接收器接收换能器回声信号。电流积分器对由电流生成器电路生成的电流积分器驱动电流积分以生成换能器驱动信号。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及传输通道，诸如用于超声应用的传输通道。
技术介绍
超声波检查法是使用超声波或超声的并且基于超声的传输和回声的发射原理的医疗诊断测试的系统，并且广泛应用在内科、外科和放射科领域。通常使用的超声例如在1到20MHz频率范围内。通过考虑更高的频率具有更强的图像解析能力但穿透被检对象深度较浅来选择频率。这些超声通常可以由插入在保持与对象的皮肤(在中介有适当的胶体的情况下)直接接触的探头内的压电陶瓷晶体生成(适当的胶体适于消除探头与对象皮肤之间的空气，允许超声穿透被检解剖学部分)。同一探头通常能够收集返回信号或回声，其可以由计算机被适当地处理并显示在监视器上。到达声阻抗的变化点以及因此例如到达内部器官的超声被部分反射，并且反射的百分比传达关于在所穿过的组织之间的阻抗差异的信息。应当注意到，考虑骨和组织之间的大阻抗差异，利用超声波检查法通常无法看到骨的后面，骨引起超声的全反射，而空气或气体地带给出“阴影”，引起超声的部分反射。由超声波采用用于执行前往、反射和返回路径的时间被提供给计算机，计算机计算回声来自的深度，因而识别在跨过的组织之间的分割表面(对应于声阻抗的变化点并因而对应于回声来自的深度)。实质上，超声波检查仪，尤其是基于超声波检查法的诊断设备可以基本上包括如下三个部分：–包括至少一个例如超声类型的换能器的探头，其传输并接收超声信号；–驱动用于生成要被传输的超声信号或脉冲的换能器并在该脉冲的探头处接收返回的回声信号的电子系统，其顺序地处理接收的回声信号；以及–基于由探头接收的回声信号而被处理的对应的超声波检查法图像的显示系统。词语“换能器”通常指示将与机械和物理量相关的能量类型转化为电信号的电气或电子设备。广义上，有时换能器被定义为将能量从一种形式转换到另一种形式的任意设备，使得另一形式的能量可以例如通过人或者其他机器进行再处理。许多换能器既是传感器也是致动器。超声换能器通常包括压电晶体，其被适当地偏置以引起自身的形变并生成超声信号或脉冲。图1示意性地示出用于这些应用的典型传输通道或TX通道。它允许达到5级输出。传输通道1包括输入逻辑2，输入逻辑2与输入总线BUSIN通信来驱动电平移位器3，电平移位器3又连接到高电压缓冲器块4。高电压缓冲器块4电耦合在高电压参考端子对之间，分别在较高电压参考端子HVP0和HVP1与较低电压参考端子HVM0和HVM1之间，并具有连接到电平移位器3的输入端子对INB1和INB2，以及连接到对应的输入端子对(箝位块5的INC1和INC2)的输出端子对OUTB1和OUTB2。此外，箝位块5连接到箝位电压参考端子PGND并具有对应于传输通道1的第一输出端子HVout的输出端子，该输出端子又通过抗噪声块6连接到用于要通过传输通道1驱动的换能器的连接端子Xdcr。高电压开关7电耦合在连接端子Xdcr与传输通道1的第二输出端子LVout之间。该高电压开关7能够在传输通道1的接收步骤期间将抗噪声块6的输出处的输出信号传输到第二输出端子LVout。应当注意，开关7是高电压开关，因为在传输通道1的传输步骤期间，尽管开关7断开，但在连接端子Xdcr上的信号是高电压信号。相反，当该开关7接通时(例如，在传输通道1的接收步骤期间)，信号Xdcr通常处于靠近零的电压值，因为连接到输出通道1的压电换能器正在感测超声脉冲信号的小的返回回声，如图2所示。通常，超声换能器传输几十ns持续时间的高电压脉冲，并以几百μs的持续时间监听该脉冲的回声的接收，以返回到传输新的高电压脉冲，所述回声由被检对象的器官上的反射生成。例如，传输峰到峰偏移(在所示示例中)等于190Vpp的第一脉冲IM1和第二脉冲IM2，并且换能器接收由图2所示并且由E1和E2指示的对应回声。图3A更详细地示出高电压开关7，而图3B中示出其根据工作条件(ON)的等效电路。高电压开关7包括彼此串联电耦合在传输通道1的连接端子Xdcr和第二输出端子LVout之间的第一开关晶体管MS1和第二开关晶体管MS2，第一开关晶体管MS1和第二开关晶体管MS2具有(在开关7本身的接通时)分别连接到第一和第二供电电压参考端子VDD_M和VDD_P的相应控制或栅极端子。图3A还分别示出开关晶体管MS1和MS2的等效二极管DS1和DS2，以及它们的栅极-源极电容Cg1和Cg2。第一开关晶体管MS1的第一电容Cg1连接在对应的栅极端子(栅极端子又连接到第一供电电压参考端子VDD_M)与对应于第一开关晶体管MS1的源极端子的第一开关节点XS1之间。类似地，第二开关晶体管MS2的第二电容Cg2连接在相关栅极端子(该栅极端子又连接到第二供电电压参考端子VDD_P)与对应于第二开关晶体管MS2的源极端子的第一开关节点XS2之间。如图3B的等效电路所示，当高电压开关7接通并且因此开关晶体管MS1和MS2的栅极端子连接到如图3A中所指示的第一供电电压参考端子VDD_M和第二供电电压参考端子VDD_P时(在图3B中，为简单起见，已经被示出为例如接地的作为这些第一和第二供电电压参考的单一参考电压)，这些开关晶体管作为被电耦合在传输通道1的连接端子Xdcr和第二输出端子LVout之间(第二输出端子LVout与第二开关节点XS2一致)并与第一开关节点XS1互连的相应电阻R1和R2。根据这些情况，第一电容Cg1被连接在第一连接节点XS1和第一供电电压参考VDD_M之间，而第二电容Cg2被连接在第二连接节点XS2和第二供电电压参考VDD_P之间。第一和第二供电电压参考是固定的电源，并且为简单起见在图3B中被示为单一参考电压，接地GND。该平行电容在高电压开关7的输入处引入了信号的强的缓和，例如，在抗噪声块6之后的传输通道1的输出处的信号的强的缓和。总之，开关7应当是高电压开关，以使得在向负载传输高电压驱动脉冲的过程中不会中断。此外，高电压缓冲器块4包括第一支路，第一支路包括彼此串联电耦合在第一较高电压参考端子HVP0和缓冲器中央节点XBc之间的第一缓冲器晶体管MB1和第一缓冲器二极管DB1，以及彼此串联电耦合在缓冲器中央节点XBc和第一较低电压参考节点HVM0之间的第二缓冲器二极管DB2和第二缓冲器晶体管MB2。第一和第二缓冲器晶体管MB1和MB2具有各自的控制或栅极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：电流生成器电路，所述电流生成器电路在操作中生成电流积分器驱动电流；接收器，所述接收器在操作中放大换能器回声信号；以及控制电路装置，所述控制电路装置在操作中生成一个或多个控制信号以控制：在换能器驱动时段期间，由所述电流生成器电路生成电流积分器驱动电流；在回声接收时段期间，由所述接收器接收换能器回声信号。

【技术特征摘要】
2014.11.25 US 14/553,7491.一种设备，包括：
电流生成器电路，所述电流生成器电路在操作中生成电流积分器
驱动电流；
接收器，所述接收器在操作中放大换能器回声信号；以及
控制电路装置，所述控制电路装置在操作中生成一个或多个控制
信号以控制：
在换能器驱动时段期间，由所述电流生成器电路生成电流积
分器驱动电流；
在回声接收时段期间，由所述接收器接收换能器回声信号。
2.根据权利要求1所述的设备，包括：
第一开关；以及
第二开关，其中，
所述电流生成器电路包括第一多个电流生成器和第二多个
电流生成器；
所述第一开关耦合在所述第一多个电流生成器与所述电流
生成器电路的输出之间；
所述第二开关耦合在所述第二多个电流生成器与所述电流
生成器电路的所述输出之间；以及
所述控制电路装置在操作中生成一个或者多个控制信号以
在换能器驱动时段期间选择性地闭合所述第一开关和所述第二开关。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述控制电路装置在操作
中生成一个或者多个控制信号以每次仅闭合所述第一开关和所述第
二开关中的一个开关。
4.根据权利要求2所述的设备，其中所述控制电路装置在操作
中生成一个或者多个控制信号以控制由所述第一多个电流生成器和
第二多个电流生成器生成的电流的幅度。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制电路装置在操作

\t中生成一个或者多个控制信号以控制由所述电流生成器电路生成的
电流积分器驱动电流的幅度和方向。
6.根据权利要求5所述的设备，包括：
集成电路，所述集成电路包括所述电流生成器和所述控制电路装
置。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述集成电路包括所述接
收器。
8.根据权利要求5所述的设备，包括：
电流积分器，所述电流积分器在操作中对由电流生成器电路生成
的电流积分器驱动电流积分以生成换能器驱动信号。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述电流积分器包括高电
压放大器和第一电容器。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述接收器包括第二电流
积分器，所述第二电流积分器包括低电压放大器和第二电容器。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述控制电路装置在操
作中接收并且处理由所述接收器放大的换能器回声信号。
12.根据权利要求1所述的设备，包括：
接收器开关，其中在操作中，所述控制电路装置生成至少一个控
制信号，以在换能器驱动时段期间断开所述接收器开关并且在回声接
收时段期间闭合所述接收器开关。
13.一种系统，包括：
换能器；以及
传输通道，所述传输通道在操作中耦合到所述换能器，所述传输
通道包括：
电流生成器电路，所述电流生成器电路在操作中生成电流积
分器驱动电流；
电流积分器，所述电流积分器在操作中对由电流生成器电路
生成的电流积分器驱动电流积分以生成换能器驱动信号；
接收器，所述接收器在操作中放大换能器回声信号；以及
控制电路装置，所述控制电路装置在操作中生成一个或多个
控制信号以控制：
在换能器驱动时段期间，由所述电流生成器电路生成
电流积分器驱动电流；
在回声接收时段期间，由所述接收器接收换能器回声
信号。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·罗西，D·U·吉祖，F·夸利亚，A·D·莱昂内，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT