超声发射电路、超声成像装置及产生激励信号的方法与流程

本发明涉及医用超声成像领域，特别是涉及一种超声发射电路、超声成像装置及产生用于激励超声探头产生超声波的激励信号的方法。

背景技术：

1、超声波发射是超声成像的重要环节，其产生多通道特定延时序列/特定信号的激励波形来激励超声探头中的换能器，使其发射出超声波。

2、在超声成像装置中，控制器可以根据当前超声探头扫描部位、扫描频率、深度等信息，计算出一帧发射时序控制信号，该发射时序控制信号再控制发射电路产生高压功率发射波形(即激励信号)。产生的该高压功率发射波形的性能是决定超声图像质量的重要因素之一。

3、在一些重要的超声成像模式中，比如在正反向谐波成像或造影成像中，需要激励超声探头发射对称的波形，比如发射相位相差180度的波形。此时，发射对称度是高压功率发射波形的重要指标，其在前述的比如正反向谐波成像、造影成像等成像模式中有非常重要的意义，发射的波形的对称度直接影响到这些成像模式的成像性能。

4、在已有的发射电路中，无论是脉冲发射还是任意波形发射，发射正电平通常使用pmos管实现，发射负电平通常使用nmos管实现。而在目前的半导体工艺中，pmos管和nmos管本身就是两种工艺的器件，实际上无法做到参数性能完全一致，因此，在实际中，二者产生的正电平和负电平无法很好地对称。实际中，使用现有电路方案实现的发射方案在发射对称度性很难超过45db，普遍在40db左右。

技术实现思路

1、本发明的实施例中提供了一种超声发射电路、超声成像装置及产生用于激励超声探头产生超声波的激励信号的方法，使用该电路及方法产生的激励信号，具有更好的对称性。

2、一个实施例中，提供了一种超声成像装置，该装置包括：

3、超声探头，该超声探头包括换能器；

4、变压器，该变压器至少包括初级绕组和次级绕组，该初级绕组包括第一端和第二端，该次级绕组包括第一端，该次级绕组的第一端连接到该超声探头的换能器；

5、第一输入电路，该第一输入电路连接到该初级绕组的第一端；

6、第二输入电路，该第二输入电路连接到该初级绕组的第二端；

7、其中，该变压器根据该第一输入电路在该初级绕组的第一端输入的信号和该第二输入电路在该初级绕组的第二端输入的信号在该次级绕组的第一端输出激励信号，该激励信号激励该次级绕组的第一端所连接的换能器向目标对象发射超声波。

8、一个实施例中，该第一输入电路在第一时间在该初级绕组的第一端输入第一输入信号，该第二输入电路在该第一时间在该初级绕组的第二端输入第二输入信号，该变压器根据在该初级绕组的第一端输入的该第一输入信号和在该初级绕组的第二端输入的该第二输入信号在该次级绕组的第一端输出第一激励信号；

9、该第一输入电路在第二时间在该初级绕组的第一端输入第三输入信号，该第二输入电路在该第二时间在该初级绕组的第二端输入第四输入信号，该变压器在该次级绕组的第一端根据在该初级绕组的第一端输入的该第三输入信号和在该初级绕组的第二端输入的该第四输入信号输出第二激励信号；

10、其中，该第一输入信号与该第四输入信号相同，该第二输入信号与该第三输入信号相同。

11、一个实施例中，该第一输入信号和该第二输入信号不同。

12、一个实施例中，该第二输入电路的器件与该第一输入电路的器件相同。

13、一个实施例中，该超声成像装置还包括第一电阻，该第一电阻的一端连接到该初级绕组的第一端，另一端接地。

14、一个实施例中，该超声成像装置还包括第二电阻，该第二电阻的一端连接到该初级绕组的第二端，另一端接地。

15、一个实施例中，该超声成像装置还包括第一电容，该第一电容一端连接到该初级绕组的第一端，另一端接地。

16、一个实施例中，该第一输入电路包括：

17、第一模数转换器，该第一模数转换器通过输入端接收发射驱动信号，并将该发射驱动信号转换成数字驱动信号；

18、第一放大器，该第一放大器的输入端连接到该第一模数转换器的输出端，该第一放大器的输出端连接到该初级绕组的第一端，该第一放大器放大该第一模数转换器输出的数字驱动信号并将放大后的数字驱动信号输入到该初级绕组的第一端。

19、一个实施例中，该第二输入电路包括：

20、第二模数转换器，该第二模数转换器通过输入端接收发射驱动信号，并将该发射驱动信号转换成数字驱动信号；

21、第二放大器，该第二放大器的输入端连接到该第二模数转换器的输出端，该第二放大器的输出端连接到该初级绕组的第二端，该第二放大器放大该第二模数转换器输出的数字驱动信号并将放大后的数字驱动信号输入到该初级绕组的第二端。

22、一个实施例中，该第二模数转换器为与该第一模数转换器相同的器件，该第二放大器为与该第一放大器相同的器件。

23、一个实施例中，该第一输入电路包括：

24、第一开关管，该第一开关管包括第一端、第二端和控制端，该第一开关管的第一端连接到第一高压端，该第一高压端接收第一高压电压信号，该第一开关管的第二端连接到该第二开关管的第一端并连接到该变压器的该初级绕组的第一端，该第一开关管的控制端接收第一控制信号；

25、第二开关管，该第二开关管包括第一端、第二端和控制端，该第二开关管的第二端连接到第一低压端，该第一低压端接收第一低压电压信号，该第二开关管的控制端接收第二控制信号。

26、一个实施例中，该第二输入电路包括：

27、第三开关管，包括第一端、第二端和控制端，该第三开关管的第一端连接到第二高压端，该第二高压端接收第二高压电压信号，该第二高压电压信号与该第一高压电压信号相同，该第三开关管的第二端连接到该第四开关管的第一端并连接到该变压器的该初级绕组的第二端，该第三开关管的控制端接收第三控制信号；

28、第四开关管，包括第一端、第二端和控制端，该第四开关管的第二端连接到第二低压端，该第二低压端接收第二低压电压信号，该第二低压电压信号与该第一低压电压信号相同，该第四开关管的控制端接收第四控制信号。

29、一个实施例中，该第三开关管为与该第一开关管相同的器件，该第四开关管为与该第二开关管相同的器件。

30、一个实施例中，该第一开关管为nmos管，该第一开关管的第一端为nmos管的漏极，该第一开关管的第二端为nmos管的源极，该第一开关管的控制端为nmos管的栅极；

31、该第二开关管为pmos管，该第二开关管的第一端为pmos管的漏极，该第二开关管的第二端为pmos管的源极，该第二开关管的控制端为pmos管的栅极。

32、一个实施例中，该第三开关管为nmos管，该第三开关管的第一端为nmos管的漏极，该第三开关管的第二端为nmos管的源极，该第三开关管的控制端为nmos管的栅极；

33、该第四开关管为pmos管，该第四开关管的第一端为pmos管的漏极，该第四开关管的第二端为pmos管的源极，该第四开关管的控制端为pmos管的栅极。

34、一个实施例中，该第一开关管为pmos管，该第一开关管的第一端为pmos管的漏极，该第一开关管的第二端为pmos管的源极，该第一开关管的控制端为pmos管的栅极；

35、该第二开关管为nmos管，该第二开关管的第一端为nmos管的漏极，该第二开关管的第二端为nmos管的源极，该第二开关管的控制端为nmos管的栅极。

36、一个实施例中，该第三开关管为pmos管，该第三开关管的第一端为pmos管的漏极，该第三开关管的第二端为pmos管的源极，该第三开关管的控制端为pmos管的栅极；

37、该第四开关管为nmos管，该第四开关管的第一端为nmos管的漏极，该第四开关管的第二端为nmos管的源极，该第四开关管的控制端为nmos管的栅极。

38、一个实施例中，该第一开关管为pnp型三级管，该第一开关管的第一端为pnp型三级管的集电极，该第一开关管的第二端为pnp型三级管的发射极，该第一开关管的控制端为pnp型三级管的基极；

39、该第二开关管为npn型三级管，该第二开关管的第一端为npn型三级管的集电极，该第二开关管的第二端为npn型三级管的发射极，该第二开关管的控制端为npn型三级管的基极。

40、一个实施例中，该第三开关管为pnp型三级管，该第三开关管的第一端为pnp型三级管的集电极，该第三开关管的第二端为pnp型三级管的发射极，该第三开关管的控制端为pnp型三级管的基极；

41、该第四开关管为npn型三级管，该第四开关管的第一端为npn型三级管的集电极，该第四开关管的第二端为npn型三级管的发射极，该第四开关管的控制端为npn型三级管的基极。

42、一个实施例中，该第一开关管为npn型三级管，该第一开关管的第一端为npn型三级管的集电极，该第一开关管的第二端为npn型三级管的发射极，该第一开关管的控制端为npn型三级管的基极；

43、该第二开关管为pnp型三级管，该第二开关管的第一端为pnp型三级管的集电极，该第二开关管的第二端为pnp型三级管的发射极，该第二开关管的控制端为pnp型三级管的基极；

44、一个实施例中，该第三开关管为npn型三级管，该第三开关管的第一端为npn型三级管的集电极，该第三开关管的第二端为npn型三级管的发射极，该第三开关管的控制端为npn型三级管的基极；

45、该第四开关管为pnp型三级管，该第四开关管的第一端为pnp型三级管的集电极，该第四开关管的第二端为pnp型三级管的发射极，该第四开关管的控制端为pnp型三级管的基极。

46、一个实施例中，该超声成像装置还包括：

47、接收电路，该接收电路控制该超声探头接收从该目标对象返回的超声回波以获得超声回波信号；

48、处理器，该处理器处理该超声回波信号以获得该目标对象的超声图像；

49、显示器，该显示器显示该超声图像。

50、一个实施例中，提供了一种超声发射电路，该电路包括：

51、变压器，该变压器至少包括初级绕组和次级绕组，该初级绕组包括第一端和第二端，该次级绕组包括第一端，该次级绕组的第一端连接到超声探头的换能器；

52、第一输入电路，该第一输入电路连接到该初级绕组的第一端；

53、第二输入电路，该第二输入电路连接到该初级绕组的第二端；

54、其中，该变压器根据该第一输入电路在该初级绕组的第一端输入的信号和该第二输入电路在该初级绕组的第二端输入的信号在该次级绕组的第一端输出激励信号，该激励信号激励该次级绕组的第一端所连接的换能器向目标对象发射超声波。

55、一个实施例中，提供了一种使用超声发射电路产生激励信号的方法，其中：

56、该超声发射电路包括：

57、变压器，该变压器至少包括初级绕组和次级绕组，该初级绕组包括第一端和第二端，该次级绕组包括第一端，该次级绕组的第一端连接到超声探头的换能器；

58、第一输入电路，该第一输入电路连接到该初级绕组的第一端；

59、第二输入电路，该第二输入电路连接到该初级绕组的第二端；

60、其中，该变压器根据该第一输入电路在该初级绕组的第一端输入的信号和该第二输入电路在该初级绕组的第二端输入的信号在该次级绕组的第一端输出激励信号；

61、该方法包括：

62、控制该第一输入电路在第一时间在该初级绕组的第一端输入第一输入信号，控制该第二输入电路在该第一时间在该初级绕组的第二端输入第二输入信号，以使该变压器根据在该初级绕组的第一端输入的该第一输入信号和在该初级绕组的第二端输入的该第二输入信号在该次级绕组的第一端输出第一激励信号；

63、控制该第一输入电路在第二时间在该初级绕组的第一端输入第三输入信号，控制该第二输入电路在该第二时间在该初级绕组的第二端输入第四输入信号，以使该变压器根据在该初级绕组的第一端输入的该第三输入信号和在该初级绕组的第二端输入的该第四输入信号在该次级绕组的第一端输出第二激励信号；

64、其中，该第一输入信号与该第四输入信号相同，该第二输入信号与该第三输入信号相同。

65、一个实施例中，提供了一种超声发射电路，该电路包括：

66、变压器，该变压器至少包括初级绕组和次级绕组，该初级绕组包括第一端和第二端，该次级绕组包括第一端，该次级绕组的第一端连接到超声探头的换能器；

67、第一输入电路，该第一输入电路连接到该初级绕组的第一端，该第一输入电路包括：

68、第一开关管，该第一开关管包括第一端、第二端和控制端，该第一开关管的第一端连接到第一高压端，该第一高压端接收第一高压电压信号，该第一开关管的第二端连接到该第二开关管的第一端并连接到该变压器的该初级绕组的第一端，该第一开关管的控制端接收第一控制信号；

69、第二开关管，该第二开关管包括第一端、第二端和控制端，该第二开关管的第二端连接到第一低压端，该第一低压端接收第一低压电压信号，该第二开关管的控制端接收第二控制信号；

70、第二输入电路，该第二输入电路连接到该初级绕组的第二端，该第二输入电路包括：

71、第三开关管，包括第一端、第二端和控制端，该第三开关管的第一端连接到第二高压端，该第二高压端接收第二高压电压信号，该第二高压电压信号与该第一高压电压信号相同，该第三开关管的第二端连接到该第四开关管的第一端并连接到该变压器的该初级绕组的第二端，该第三开关管的控制端接收第三控制信号；

72、第四开关管，包括第一端、第二端和控制端，该第四开关管的第二端连接到第二低压端，该第二低压端接收第二低压电压信号，该第二低压电压信号与该第一低压电压信号相同，该第四开关管的控制端接收第四控制信号；

73、其中，该变压器根据该第一输入电路在该初级绕组的第一端输入的信号和该第二输入电路在该初级绕组的第二端输入的信号在该次级绕组的第一端输出激励信号，该激励信号激励该次级绕组的第一端所连接的换能器向目标对象发射超声波。

74、一个实施例中，提供了一种使用前述超声发射电路产生激励信号的方法，该方法包括：

75、控制该第一开关管连通，该第二开关管断开，该第三开关管断开，该第四开关管连通，使得从该第一高压端经过该第一开关管、该变压器的初级绕组和该第四开关管到该第二低压端的通路导通，从而在该变压器的次级绕组的第一端输出第一激励信号；

76、然后控制该第一开关管断开，该第二开关管连通，该第三开关管连通，该第四开关管断开，使得从该第一低压端经过该第二开关管、该变压器的初级绕组和该第三开关管到该第二高压端的通路导通，从而在该变压器的次级绕组的第一端输出第二激励信号。

77、本发明的实施例中，第一激励信号是由变压器基于第一输入电路产生信号和第二输入电路产生信号而生成，而第二激励信号是由变压器基于第一输入电路产生信号第二输入电路产生信号生成。即，第一激励信号是由变压器、第一输入电路和第二输入电路产生，第二激励信号也是由变压器、第一输入电路和第二输入电路产生，因此，第一激励信号和第二激励信号整体是由相同的器件产生。因此，相较于常规超声发射电路，本发明实施例中产生的第一激励信号和第二激励信号具有更好的对称性。