用于控制动态双向高压模拟开关的电路和方法以及具有这种电路的超声检查装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于控制开关的电路和方法。具体地说，本发明专利技术的电路和方法提供一种用于控制动态的双向高压模拟开关的电平移动器。所述电平移动器一般包括晶体管，输入端，电压源，高的负电压源，和二极管。所述电平移动器的结构使得开关能够在没有电流／信号的情况下保持ＯＮ状态，从而阻止电平移动器的晶体管的功率消耗，并对开关晶体管提供恒定的栅极－源极电压，以便改善精度。所述电路被有利地用于和超声检查设备相连的扫描头中。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术
技术介绍
领域本专利技术一般涉及用于控制一种开关的电路和方法。具体地说，本专利技术涉及一种用于控制动态的双向高压模拟开关的电平移动器。本专利技术还涉及一种具有这种电路和开关的并和超声检查设备相连的扫描头。
技术介绍
在超声成像应用中，通常在扫描头中利用开关，以便减少同轴电缆的数量。为了使所述开关和在下面的电子装置具有最佳的性能，必须考虑各种因素。例如，重要的是，每个开关晶体管的栅源电压是恒定的，以便使所述开关在导通期间具有高的线性度。这确保对图像质量有害的信号失真最小。以前，进行过许多尝试来实现用于控制开关的不同的系统。在Janutka的美国专利4500802和Weir的美国专利4595847中说明了两个这种例子。不过，现有的开关系统中还没有动态的并能够实现和开关状态(即导通和截止)无关的零直流偏流的开关系统。具体地说，现有技术中还没有利用开关晶体管的栅极上的电荷使开关保持导通(即只要使开关初始导通，便不需要电流使开关保持导通)，同时阻止开关中的电压耗散的技术。此外，随着电子装置的尺寸不断缩小，越来越需要生产较小的电子元件。不过，现有的产品还不能提供一种能够达到高压(例如200V)同时占据较小的硅面积(例如50％)的开关。此外，现有的产品还不能提供一种能够达到500V的开关，用于适用于超声电子设备的配置中。此外，现有技术还不能提供一种需要较低电压的正电源(例如5V与/或12V)的用于控制开关的操作的系统。与此相反，现有的控制系统一般需要和通过开关的电压同数量的电压(例如+100V)。由上述可见，需要一种开关电路和方法，借以使 1).所述开关可以达到较高的电压(例如500V)，同时占据合适的硅面积，以便于超声应用；以及2).所述开关可以达到可利用的电压(例如200V)，同时占据较小的硅面积(例如50％)。此外，需要一种动态的并且能够和开关的导通或截止无关地实现零直流偏流的电路和方法。这将使得开关能够利用开关晶体管栅极上的电荷保持导通，同时当晶体管一旦带电时，能够阻止晶体管消耗功率。还需要一种能够使开关晶体管上的栅极-源极电压保持恒定，从而减小任何非线性的电路和方法。专利技术概述本专利技术通过提供一种用于控制动态的双向高压模拟开关的电路和方法克服了现有系统的缺点。具体地说，本专利技术的电路和方法包括开关和用于控制所述开关的电平移动器。所述电平移动器一般包括电压源，高的负电压源，输入端，晶体管和二极管。其中，所述电路和方法共同提供(1)使得能够实现和开关状态无关的零直流偏流的动态电路；(2)恒定的栅极-源极电压；(3)增加的开关电压，同时减小占据的硅表面积；以及(4)用于驱动电路的较低的电压源。按照本专利技术的第一个方面，提供一种用于控制开关的电路。所述电路包括(1)电平移动器，其中所述电平移动器包括(a)和一个开关线耦联的第一电平晶体管；(b)位于所述第一电平晶体管和所述开关线之间的二极管；(c)和一个电流反射镜相连的第二电平晶体管，其中所述电流反射镜和所述开关线耦联；以及(2)和所述开关线耦联的开关，其中所述电平移动器控制所述开关。按照本专利技术的第二方面，提供一种用于控制动态的双向高压模拟开关的电路。所述电路包括(1)电平移动器，其包括(a)和一个开关线耦联的第一电平晶体管；(b)和所述第一电平晶体管耦联的第一输入端；(c)被耦联在所述第一电平晶体管和所述开关线之间的二极管；(d)和一个电流反射镜相连的第二电平晶体管，其中所述电流反射镜和所述开关线耦联；(e)和所述第二电平晶体管耦联的第二输入端；以及(2)动态的双向高压模拟开关，其包括(a)第一开关晶体管；(b)和所述第一开关晶体管耦联的开关输入端；(c)和所述第一开关晶体管耦联的第二开关晶体管；(d)和所述第二开关晶体管耦联的开关输出端；以及(e)被耦联在第一和第二开关晶体管之间的齐纳二极管。按照本专利技术的第三方面，提供一种利用电平移动器控制具有齐纳二极管和多个开关晶体管的双向开关的方法。所述方法包括以下步骤(1)把电平移动器的第一输入端设置为接近0V，其中所述第一输入端被耦联到第一电平晶体管；(2)把电平移动器的第二输入端设置为接近12V，其中所述第二输入端被耦联到第二电平晶体管；(3)从电压源经过第一电平晶体管和电平移动器的二极管到双向开关通过一个控制信号；(4)利用所述控制信号对所述齐纳二极管和开关晶体管充电；(5)当所述齐纳二极管超过开关晶体管的一个门限电压时，从开关输入端到开关输出端通过一个开关信号；以及(6)当所述开关晶体管的栅极电位达到预定的电位时，产生所述控制信号。因此，本专利技术提供一种用于控制动态的双向高压模拟开关的电路和方法。本专利技术减少了和上述的现有系统相关的问题。本专利技术的电路被有利地用于控制和超声检查设备相连的扫描头中的开关。附图说明本专利技术的这些和其它的特点和优点通过结合附图对本专利技术的各个方面进行详细说明将会更加清楚地看出，其中图1表示按照本专利技术的电路；图2表示当本专利技术的开关导通时的模拟结果曲线；图3表示当本专利技术的开关截止时的模拟结果曲线；图4表示当本专利技术的开关导通时示波器轨迹的曲线；图5表示当本专利技术的开关截止时示波器轨迹的曲线；以及图6表示按照本专利技术的方法的流程图。应当注意，本专利技术的附图不必按照比例绘制。本专利技术的附图只是示意的表示，不用于描绘本专利技术的特定的参数，因此，不应当认为是对本专利技术的范围的限制。在附图中，相同的标号表示相同的元件。附图说明为清楚起见，本说明包括以下部分I.电路结构II.电路操作 III.试验结果IV.超声检查设备I.电路结构现在参看图1，其中示出了电路10，其具有电平移动器12和由开关线36相连的开关14。电平移动器12最好包括电平晶体管16，18，20，和22，二极管24，输入端26和28，齐纳二极管30，电压源32，以及高的负电压源34。晶体管20，22和齐纳二极管30一道构成电流反射镜23，其和开关线36相连(下面还要详细说明)。电平晶体管16和18最好是PDMOS横向高压晶体管，电平晶体管20最好是NDMOS横向高压晶体管，电平晶体管22最好是低压NDMOS晶体管。二极管24是高压二极管。齐纳二极管30是一个保护器件，用于保持晶体管22的地对源极和漏极对源极的电压低于14V，并最好具有大约12V的齐纳电位/电压。输入端28被指定为导通端，用于控制控制信号(即电流)从电压源32通过晶体管18和二极管24流动。类似地，输入端26是截止端，用于控制控制信号从电压源32通过晶体管16和22流动，并控制来自高的负电压源34的信号通过晶体管20流动。高的负电压源34提供在操作期间开关14使其通过的最大的负电压。在本实施例的教导下，这个电压可以低到-250V。二极管24确保控制信号从晶体管18流到开关14，而不能反向流动。这阻止从开关14消耗功率，这在下面还要说明。电路10的配置允许电压源32是低压电源(例如12V)。在以前的系统中，用于控制开关14的电压源32必须远大于12V。这个要求增加了电路的成本。开关14最好是动态的双向的高压模拟开关，其包括开关晶体管38和40(最好是源-源连接的)，和齐纳二极管42。开关晶体管38和40最好是NDMOS横向高压晶体管，齐纳二极管42最好具有大约12V的齐纳电位/电压。开关14是动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制一种开关的电路，包括：电平移动器，其中所述电平移动器包括：和一个开关线耦联的第一电平晶体管；位于所述第一电平晶体管和所述开关线之间的二极管；和一个电流反射镜相连的第二电平晶体管，其中所述电流反射镜和所述开关线耦联 ；以及和所述开关线耦联的开关，其中所述电平移动器控制所述开关。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B杜福尔特，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]