[发明专利]用于超声应用的传输通道的开关电路、用于驱动开关电路的传输通道及方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于超声应用的传输通道的开关电路，该开关电路插在连接端子和低压输出端子之间并且包括接收开关。

本发明还涉及用于至少包括这样的开关电路的类型的超声应用的传输通道以及涉及用于驱动所述开关电路的过程。

本发明尤其但并非排他地涉及适于由用于超声应用的传输通道使用的开关电路，并且仅仅通过说明的方式，根据本应用领域做出以下描述。

背景技术

众所周知，声波扫描或超声波扫描是如下医学诊断测试系统，其使用超声波或超声并且基于超声传输和回波发射的原理而且广泛使用于内科、外科和放射领域。

通常使用的超声介于2MHz与20MHz之间。通过考虑更高频率具有更大图像分辨能力、但是在受检查的受试者中穿透更少深度来选择频率。

基本上，一个超声扫描器，特别是一个基于超声波扫描的诊断装置，实质上包括三个部分：

-探测器，包括至少一个具体为借助于压电式晶体实现的类型的超声换能器，该压电式晶体被适当地偏置用于引起它的变形以及生成超声信号或者脉冲。

-电子系统，驱动换能器用于生成待传输的超声信号或者脉冲并且接收这一脉冲在探测器的回波信号，从而因此处理接收的回波信号；以及

-显示系统，能够收集返回信号和回波信号，并且能够生成从在探测器接收的回波信号开始的对应的声波扫描图像，以及在监视器上示出。

压电式换能器相当于包括彼此串联插入的电容、电感和电阻的电子电路。

在图1中示意地示出了在这些应用中使用的典型传输/接收通道或者具有三个电压电平的TX信道，用1总体上指示。

具体地，传输/接收通道包括电平位移器2，其是包括半桥4的类型，该半桥4插入在连接到正电压的第一端子HVP和连接到负电压的第二端子HVM之间。电平位移器2的输出端子HVout的电压由箝位块5带至参考电压，在本示例中，该参考电压是地电压GND。

箝位块5基本上是在电平位移器2的所述输出端子HVout和所述地电压GND之间的高压开关，由第一驱动信号INC进行控制。

对应传输通道1的第一输出端子的输出端子HVout连接到用于压电式换能器的连接端子Xdcr，以通过该传输通道1进行驱动。

适当地，抗噪声块3包括反平行连接的两个二极管，该抗噪声块3插入在电平位移器2的输出端子HVout和连接端子Xdcr之间。该抗噪声块3，熟知为抗噪声二极管，允许在传输通道1的接收步骤期间释放来自连接端子Xdcr的电平位移器2的半桥的寄生电容，因此避免影响接收信号。

T/R开关6或接收开关插入在连接端子Xdcr和传输通道1的低压输出端子LVout之间。在传输通道1的接收步骤期间，激活接收开关6并且向低压输出端子LVout传输接收信号。

低压输出端子连接到放大器LNA，其允许将脉冲发送之后的由压电式换能器接收的信号和回波进行放大。适当地处理的接收信号将允许在显示器中显示图像，在图中未示出。

应该注意的是，由于连接到传输通道1的该压电式换能器检测超声脉冲信号的小的返回回波，因此即便接收信号是通常具有低压值的信号，接收开关6也是高压类型。

接收开关6必须无论如何满足如下两种明显地彼此相反的需要：在传输通道1的传输步骤期间必须接收开关6是高压类型，在该期间中电平位移器2具有在几十上百纳秒之间的可变持续时间的步骤，而在接收步骤期间接收开关6必须一直使用低压导通，该接收步骤可以具有数百微秒。

此外，接收开关6和箝位模块5通常在两个独立的芯片中实现，并且具体地分别在接收芯片中和传输芯片中连接，或者，如果在相同芯片中出现则他们独立地实现以便正确地响应单一规格。

更详细地，根据图2示出的一个实施例，箝位模块5包括彼此并联的两个电路分支，并且插入在输出端子HVout和内节点X1之间。

第一分支包括彼此串联插入的第一缓冲二极管Db1和第一箝位晶体管Mc1，并且第二分支包括彼此串联插入的第二箝位晶体管Mc2和第二个缓冲二极管Db2。内节点X1连接到地电压GND。

第一箝位晶体管Mc1是高压晶体管MOS并且具有N型沟道(HV Nmos)，而第二箝位晶体管Mc2是具有P型沟道高压MOS晶体管(HV Pmos)，以及第一和第二缓冲二极管Db1和Db2是高压二极管(HV二极管)。第一和第二箝位晶体管Mc1和Mc2具有分别通过第一和第二输入驱动B1和B2连接到第一信号INC1和第二信号INC2的相应的控制端子或栅极。

该图2还示出了箝位晶体管Mc1和Mc2的漏/源等效寄生二极管Dc1和Dc2。