用于超声设备中参数传递的串行接口制造技术

描述了用于超声设备的电路。描述了一种可以支持时域切趾和空间切趾的多级脉冲发生器。可以通过软件定义的波形生成器来控制多级脉冲发生器。响应于计算机代码的执行，波形生成器可以从存储器访问主段，并且生成被引导至脉冲电路的包流。可以对包流进行串行化。多个解码电路可以对包流进行调制，以获得空间切趾。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于超声设备中参数传递的串行接口相关申请的交叉引用本申请是根据35U.S.C§120要求代理人案卷号B1348.70029US00的于2016年3月31日提交的并且题为“SERIALINTERFACEFORPARAMETERTRANSFERINANULTRASOUNDDEVICE”的美国专利申请序列号15/087,970的权益的延续案，其全部内容通过引用并入此文。
本申请涉及超声设备中的发射生成器以及相关的方法和装置。
技术介绍
一些超声设备包括向脉冲发生器提供电波形的波形生成器。作为响应，脉冲发生器控制超声换能器发射超声波。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，提供了一种方法，包括：执行超声波形生成控制数据的并行至串行转换，然后执行串行至并行转换。根据本申请的一个方面，提供了一种控制被耦接至多个超声换能器的多个脉冲发生器的方法，所述方法包括：利用发送电路，发送控制数据包的串行流，所述控制数据包指定所述多个脉冲发生器的操作，以产生多个多级波形的多个波形段；利用解码电路，通过接收控制数据包的串行流并且将控制数据包并行地发送至所述多个脉冲发生器来执行串行至并行转换；以及利用所述多个脉冲发生器，基于控制数据包的串行流来生成多个脉冲。根据本申请的一个方面，提供了一种装置，该装置包括：多个超声换能器；多个脉冲发生器，其耦接至所述多个超声换能器；发送电路，其耦接至所述多个脉冲发生器，并且被配置成向所述多个脉冲发生器的第一脉冲发生器提供控制数据包的串行流，所述控制数据包指定所述第一脉冲发生器的操作，以产生多级波形的多个波形段；以及解码电路，其被配置成通过接收控制数据包的串行流并且将控制数据包并行地发送至所述多个脉冲发生器来执行串行至并行转换。附图说明将参照附图来描述本申请的各个方面和实施方式。应当理解的是，附图不一定按比例绘制。出现在多个附图中的项目在它们出现的所有附图中通过相同的附图标记指示。图1A示意性地示出了根据本申请的非限制性实施方式的包括多个脉冲电路和多个解码电路的超声设备的框图。图1B示出了根据本申请的一个方面的包括两个晶体管的脉冲电路的电路图。图1C示意性地示出了根据一些非限制性实施方式的包括波形生成器的超声设备的框图。图2A示出了根据本申请的非限制性实施方式的换能器阵列的说明性布置。图2B示意性地示出了根据本申请的非限制性实施方式的包括多个包生成器的波形生成器的框图。图2C示意性地示出了根据本申请的非限制性实施方式的包括多个解码电路的超声设备的框图。图3A示出了根据本申请的非限制性实施方式的示出一系列包的数据路径图。图3B示出了根据本申请的非限制性实施方式的示出通过一系列包而形成的示例性多级脉冲的时序图。图4示出了根据本申请的非限制性实施方式的控制被耦接至多个超声换能器的多个脉冲发生器的方法。具体实施方式超声探头可以包括用于生成由探头发出的波形的集成电路系统。集成电路系统可以在互补金属氧化物半导体(CMOS)管芯(本文中也称为“芯片”)上制造。在一些实施方式中，超声换能器可以与CMOS芯片集成，从而形成片上超声设备。例如，超声换能器可以是电容式微机械超声换能器(CMUT)，其可以与集成电路系统集成在CMOS管芯上。集成电路系统可以包括波形生成电路系统，其被配置成产生驱动超声换能器的电波形。本申请的各方面提供了用于控制超声设备的脉冲发生器以产生多级脉冲可编程波形生成器。申请人已经意识到的是，被配置成生成多级脉冲的超声设备可以显著增强所产生的超声图像的对比度。根据本申请的一个方面，被设计成提供多级脉冲的脉冲电路用于促进时间切趾和空间切趾的形成。切趾可以减小与发送的脉冲相关联的旁瓣的范围，从而增加所产生的图像的分辨率。本文中描述的类型的多级脉冲可以采用从一组可选值中选择的任何值，其中，所述组可以包括至少三个值。这样的多级脉冲的生成可能需要复杂的驱动电路系统来控制脉冲电路的状态。当多级脉冲的生成异步地发生时，驱动电路系统的复杂性可能进一步加剧。驱动电路系统的复杂性转化为相当大的电力需求和空间需求。当将超声设备设置在手持式超声探头、听诊器或其他紧凑形式中时，这可能是不切实际的，在以上装置中可用功率可能受到限制(例如，可以由电池供应的功率)，或者电力消耗保持在一定的阈值以下，以防止过热或不安全操作，并且基板面可能被限制成几立方厘米。申请人已经意识到的是，可以使用软件定义的波形生成器来生成多级脉冲。本文中描述的类型的软件定义的波形生成器可以通过限制用于执行脉冲生成的硬件量来显著降低波形生成器的功率需求和空间需求。波形生成器可以访问存储模板的存储器，使得每个模板表示脉冲电路的特定状态。例如，模板可以包含一组可选参考电压，脉冲电路可以锁定至该组可选参考电压。模板在本文中也可以被称为“主段”、“波形段”或其他类似术语。波形生成器可以包括控制器，该控制器被配置成访问存储在存储器中的模板，并且对模板进行打包，使得每个包可以控制一个或更多个脉冲电路以生成脉冲段。“脉冲段”在本文中将被称为脉冲部分，使得脉冲的电压贯穿脉冲段的持续时间是恒定的，并且被锁定至所选择的参考电压。如下面将进一步描述的，主段和包在数字域中被定义，而脉冲段在模拟域中被定义。根据本申请的另一方面，超声信号的空间切趾是使用对由波形生成器提供的串行数据流输入而不是并行输入数据流进行操作的电路系统来实现的。在一些实施方式中，沿波形生成器与超声设备的脉冲电路之间的包数据路径设置的解码电路系统可以被配置成：通过基于期望的空间分布来接收和空间调制由波形生成器生成的包来提供空间切趾。因此，阵列的每个超声换能器可以提供有取决于换能器的位置的输入控制值。使用本文中描述的类型的解码电路系统显著地简化了波形生成器的设计，该波形生成器可以被配置成生成串行化的包流。这些特征可以有助于形成功率和空间效率电路，以用于生成波形来控制超声换能器，并且因此可以有助于形成包括具有集成电路和超声换能器的CMOS衬底的片上超声设备。在下面进一步描述以上描述的各方面和实施方式以及另外的方面和实施方式。这些方面和/或实施方式可以独立使用、一起使用、或者以两种或更多种的任何组合的形式使用，因为本申请在该方面不受限制。根据本申请的一个方面，提供了被配置成提供多级脉冲的脉冲电路。脉冲电路可以被配置成向超声设备的相应超声换能器提供一个或更多个脉冲。脉冲可以由一系列脉冲段形成。脉冲的每个脉冲段可以采用在初始时间ti与最终时间tf之间的一组可选参考电压中的一个电压。在一些实施方式中，脉冲可以是异步的，使得每个脉冲段的持续时间tf-ti可以是可变的。图1A示意性地示出了根据本申请的非限制性实施方式的包括多个脉冲电路和多个解码电路的超声设备的框图。超声设备100可以包括多个电路系统通道1021…102N，其中，N是整数。电路系统通道1021…102N可以电连接至相应的超声换能器1011…101N。超声设备100还可以包括模拟至数字转换器(ADC)111。电路通道1021…102N可以包括用于发送和/或接收超声波的电路系统。在发射器侧，电路系统通道1021…102N可以包括耦接至相应脉冲电路1031…103N的解码电路1051…105N。脉冲电路1031…103N可以控制相应的超声换能器1011…101N以发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：执行超声波形生成控制数据的并行至串行转换，然后执行串行至并行转换。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.31 US 15/087,9701.一种方法，包括：执行超声波形生成控制数据的并行至串行转换，然后执行串行至并行转换。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在执行所述并行至串行转换之后并且在执行所述串行至并行转换之前，通过延迟网格网络发送所述超声波形生成控制数据。3.根据权利要求1所述的方法，其中，集成电路执行所述并行至串行转换和所述串行至并行转换，所述集成电路与超声换能器的阵列集成在互补金属氧化物(CMOS)芯片上。4.一种控制被耦接至多个超声换能器的多个脉冲发生器的方法，所述方法包括：利用发送电路，发送控制数据包的串行流，所述控制数据包指定所述多个脉冲发生器的操作，以产生多个多级波形的多个波形段；利用解码电路，通过接收所述控制数据包的串行流并且将所述控制数据包并行地发送至所述多个脉冲发生器来执行串行至并行转换；以及利用所述多个脉冲发生器，基于所述控制数据包的串行流来生成多个脉冲。5.根据权利要求4所述的方法，还包括：响应于生成多个脉冲，使用所述多个超声换能器中的至少一个超声换能器来生成声学超声波形段。6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述多个脉冲发生器中的至少一个脉冲发生器包括第一晶体管和第二晶体管，并且其中，所述控制数据包的串行流中的至少一个控制数据包包括：表示与所述第一晶体管相关联的第一导通状态和与所述第二晶体管相关联的第二导通状态的值；以及基于所述值，使所述第一晶体管呈现所述第一导通状态，并且使所述第二晶体管呈现所述第二导通状态。7.根据权利要求4所述的方法，还包括：跨所述多个脉冲发生器对所述控制数据包的串行流中的至少一个控制数据包进行调制，以获得空间切趾。8.根据权利要求4所述的方法，其中，所述控制数据包中的第一控制数据包包括：标识持续时间的字段。9.根据权利要求4所述的方法，其中，所述控制数据包中的第一控制数据包包括：标识参考电压的字段。10.根据权利要求4所述的方法，其中，所述控制数据包中的第一控制数据包包括：标识晶体管的导通状态的字段。11.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：包烈伟，陈凯亮，泰勒·S·拉尔斯顿，内华达·J·桑切斯，
申请(专利权)人：蝴蝶网络有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US