專利名稱：一種超聲調解電路及超聲多普勒胎兒心率儀的制作方法
技術領域：
一種超聲調解電路及超聲多普勒胎兒心率儀技術領域[0001]本實用新型涉及一種連續超聲波的超聲波解調電路，尤其涉及一種超聲調解電路及具有該超聲調解電路的超聲多普勒胎兒心率儀。
背景技術：
[0002]超聲多普勒胎兒心率儀是一種連續超聲波的胎兒心率檢測儀器，其具有單獨的超聲波收發晶片，而且收發晶片是同時工作的，因為收發晶片是裝置在同一個檢測聲頭上的， 因此接收晶片往往會在接收到多普勒回波的同時，接收到很大的聲頭漏聲以及靜止界面的反射信號，這些信號的幅度遠遠大于含頻偏的有用信號，這些信號共同組成了多普勒的回波信號。然而要從回波信號中得到胎心音音頻信號，就必須將信號經過解調電路，加以解調，得到其中包含的胎心音頻，這就是超聲胎心多普勒儀的基本原理。[0003]傳統的用于超聲多普勒胎兒心率儀的解調電路一般有兩種。其一為模擬乘法器解調，最為常用的是Gilbert模擬乘法器，又稱為雙平衡模擬乘法器，單元電路如附圖I所示。 采用模擬乘法器單元的超聲多普勒探頭超聲前端電路框圖一般如圖2所示，接收晶片I接收超聲回波信號，超聲回波信號經過選頻電路2后，進入模擬乘法器3的信號輸入端，要完成解調，必須還要給出本振信號4，由乘法器的載波輸入端輸入，一般要求載波輸入為余弦波信號。模擬乘法器3的輸出接音頻濾波器5。從該電路的特點可以可出，模擬乘法器的輸入端連接的是乘法器內部三極管的基極，載波連接也是在基極上，因此輸入信號的幅度與解調的關系很大。前面已經介紹過了超聲多普勒胎兒心率儀的回波信號是含有很大的無頻偏分量的，并且回波信號的幅度與探頭前端接入測量的負載變化、反射率變化等都有關系， 信號幅度變化很大，在這里使用模擬乘法器電路常常會導致模擬乘法器輸入端阻塞，使解調靈敏度下降。模擬乘法器中由上至下包含了 3級三極管，要使每一級三極管都工作在線性區，需要復雜的外部電阻網絡來提供基極靜態電流，需要較高的電源電壓來作為前提。另外，模擬乘法器輸入是超聲小信號，輸出經濾波是音頻信號，雖然解調的本身具有一定的增益，但是前面的超聲信號并未做能量放大，對信號的信噪比有一定的影響。載波輸入要求為余弦波信號一般需要由電路中的方波通過濾波器濾除諧波得到，增加了電路的復雜性。而且按照模擬乘法器的結構，信號輸入和載波輸入都要求的是差分信號，在多普勒探頭中通常都用于單端狀態，很難發揮出雙平衡模擬乘法器的優勢。[0004]另一種常用于超聲多普勒胎兒心率儀的超聲解調方式為包絡檢波，是一種非相干解調。它的電路結構非常簡單，不需要同步信號參與，輸出電壓直接反映輸入超聲信號的包絡變化，常由一個核心三極管構成。超聲回波信號不但含有具有頻偏的多普勒頻率成分， 同樣波形的幅度也會被胎心音調制，這也是這種解調方式適用的原因，這種包絡檢波方式只利用了超聲回波功率的很小一部分，只利用了幅度調制波形做解調，因此它的解調靈敏度比相干解調低。并且這種解調電路也很難克服超聲解調輸入含有很大的無頻偏分量的問題，輸入范圍難以擴展。發明內容[0005]為了解決現有技術中的問題，本實用新型提供了一種超聲調解電路及具有該超聲調解電路的超聲多普勒胎兒心率儀。[0006]本實用新型提供了一種超聲調解電路，包括接收晶片、LC選頻放大電路、模擬開關、濾波電路、同步開關信號產生電路和音頻放大電路，其中，所述接收晶片用于接收多普勒回波信號，所述LC選頻放大電路與所述接收晶片的輸出端相連，從所述接收晶片上得到多普勒回波，所述LC選頻放大電路將多普勒回波進行放大，所述LC選頻放大電路的輸出端連接所述模擬開關的輸入端，所述模擬開關的控制端連接所述同步開關信號產生電路，所述模擬開關的選通特性是由所述同步開關信號產生電路產生的同步開關信號控制，所述模擬開關的輸出端連接所述濾波電路，所述濾波電路對所述模擬開關的解調輸出信號進行音頻濾波，所述濾波電路連接所述音頻放大電路，所述音頻放大電路實現對音頻信號的放大。[0007]作為本實用新型的進一步改進，所述LC選頻放大電路為有源選頻放大電路。[0008]作為本實用新型的進一步改進，所述模擬開關為單輸入雙輸出模擬開關，所述音頻放大電路為音頻差分放大電路。[0009]作為本實用新型的進一步改進，所述模擬開關為單輸入單輸出模擬開關。[0010]作為本實用新型的進一步改進，所述LC選頻放大電路為三極管LC選頻放大電路。[0011]所述模擬開關的負電源端連接有負電源生成電路，所述同步開關信號產生電路的輸出端與所述負電源生成電路連接，所述同步開關信號產生電路控制所述模擬開關的開關切換，所述同步開關信號產生電路的輸出是與發射超聲信號同頻率同相位的方波信號，所述負電源生成電路是將所述同步開關信號產生電路輸出的方波信號整流產生負向電源供給所述模擬開關作為負向參考源。[0012]作為本實用新型的進一步改進，所述濾波電路為RC低通濾波電路，所述模擬開關的解調輸出信號進入到所述RC低通濾波電路，濾除高頻波形，得到音頻信號。[0013]作為本實用新型的進一步改進，所述音頻放大電路為LM358差分放大電路。[0014]本實用新型還提供了一種超聲多普勒胎兒心率儀，包括如上述中任一項所述的超聲調解電路。[0015]本實用新型的有益效果是通過上述方案，采用了 LC選頻放大電路和模擬開關實現了一種高動態范圍、高解調靈敏度的超聲多普勒胎兒心率儀探頭超聲前端電路，解決了超聲回波中很大的無頻偏分量使解調電路輸入阻塞的問題，保證了超聲多普勒胎兒心率儀的解調靈敏度。
[0016]圖I是傳統的模擬乘法器單元電路；[0017]圖2是采用模擬乘法器的超聲多普勒胎兒心率儀探頭前端電路框圖；[0018]圖3是本實用新型一種超聲調解電路的實施例一的電路簡要框圖；[0019]圖4是本實用新型一種超聲調解電路的實施例二的電路簡要框圖；[0020]圖5是本實用新型一種超聲調解電路的實施例三的電路簡要框圖。
具體實施方式
[0021]
以下結合附圖說明及具體實施方式
對本實用新型進一步說明。[0022]實施例一[0023]圖3中的附圖標號為接收晶片6 ；LC選頻放大電路7 ;|旲擬開關8 ;濾波電路9 ； 同步開關信號產生電路10 ;音頻差分放大電路11。[0024]如圖3所不，一種超聲調解電路，包括接收晶片6、LC選頻放大電路7、|旲擬開關8、 濾波電路9、同步開關信號產生電路10和音頻差分放大電路11，其中，接收晶片6用于接收多普勒回波信號，LC選頻放大電路7與接收晶片6相連，從接收晶片6上得到多普勒回波 (包含有用回波成分以及無頻偏多普勒成分)，LC選頻放大電路7 —般采用有源選頻放大電路，將多普勒回波放大一定的倍數，所述LC選頻放大電路7的輸出端連接模擬開關8的輸入端，模擬開關8可以采用單輸入單輸出模擬開關，也可采用單輸入雙輸出模擬開關，本實施例中采用的是單輸入雙輸出模擬開關，模擬開關8的控制端連接同步開關信號產生電路 10，模擬開關8的選通特性是由同步開關信號產生電路10產生的同步開關信號控制，模擬開關8的輸出端連接濾波電路9，濾波電路9 一般由無源RC實現，所述濾波電路9對所述模擬開關8的解調輸出信號進行音頻濾波，實現音頻濾波功能，濾波電路9連接音頻差分放大電路11，音頻差分放大電路11實現對音頻信號的放大。[0025]實施例二[0026]圖4中的附圖標號為接收晶片6 ；LC選頻放大電路7 ;|旲擬開關8 ;濾波電路9 ； 同步開關信號產生電路10 ;音頻放大電路12。[0027]如圖4所不，一種超聲調解電路，包括接收晶片6、LC選頻放大電路7、|旲擬開關8、 濾波電路9、同步開關信號產生電路10和音頻放大電路12，其中，接收晶片6用于接收多普勒回波信號，LC選頻放大電路7與接收晶片6相連，從接收晶片6上得到多普勒回波(包含有用回波成分以及無頻偏多普勒成分)，LC選頻放大電路7 —般采用有源選頻放大電路，將多普勒回波放大一定的倍數，所述LC選頻放大電路7的輸出端連接模擬開關8的輸入端， 模擬開關8可以采用單輸入單輸出模擬開關，也可采用單輸入雙輸出模擬開關，本實施例中采用的是單輸入單輸出模擬開關，模擬開關8的控制端連接同步開關信號產生電路10， 模擬開關8的選通特性是由同步開關信號產生電路10產生的同步開關信號控制，模擬開關 8的輸出端連接濾波電路9，濾波電路9 一般由無源RC實現，所述濾波電路9對所述模擬開關8的解調輸出/[目號進行首頻濾波，實現首頻濾波功能，濾波電路9連接首頻放大電路12, 音頻放大電路12實現對音頻信號的放大。[0028]相對比于實施例一，本實施例二與實施例一具有相同的解調工作原理，只是在實施例一上進行簡化得到的電路。[0029]實施例三(為本實用新型的最佳實施例)[0030]圖5中的附圖標號為接收晶片6 ;三極管LC選頻放大電路70 ;模擬開關8 ;RC低通濾波電路90 ;同步開關信號產生電路10 ；LM358差分放大電路13 ;負電源生成電路16。[0031]如圖5所示，一種超聲調解電路(超聲多普勒胎兒心率儀的超聲前端開關解調)，包括超聲接收晶片6、三極管LC選頻放大電路70、模擬開關8、同步開關信號產生電路10、負電源生成電路16、RC低通濾波電路90以及LM358差分放大電路13，所述三極管LC選頻放大電路70的輸入端連接超聲接收晶片6，所述三極管LC選頻放大電路70的輸出端連接模擬開關8，所述模擬開關8的控制端連接同步開關信號產生電路10，模擬開關8的負電源端連接負電源生成電路16，模擬開關8的輸出端連接RC低通濾波電路90，所述同步開關信號產生電路10的輸出端連接負電源生成電路16，所述RC低通濾波電路90連接所述LM358差分放大電路13。[0032]如圖5所示，在本實施例中，同步開關信號產生電路10控制模擬開關電路8的開關切換，同步開關信號產生電路10的輸出是與發射超聲信號同頻率同相位的方波信號，負電源生成電路16是將同步開關信號產生電路10輸出的方波信號整流產生負向電源供給模擬開關8作為負向參考源。[0033]如圖5所示，本實用新型提供的一種超聲調解電路的工作流程是接收晶片6接收到胎心反射的超聲多普勒信號以及靜態界面的反射信號(后者是幅度較大的無用信號，無頻偏)，該回波信號被三極管LC選頻放大電路70接收并放大后，輸入到模擬開關8的輸入端，同時輸入到模擬開關8的信號還有同步開關信號產生電路10和負電源生成電路16的輸出，同步開關信號電路10的輸出控制模擬開關8的選通路徑，在同步開關信號的高低電平期間分別選通不同的模擬開關8的內部導通通道，實現超聲的解調，負電源生成電路16 連接到模擬開關8的負電源參考端，實現模擬開關8的負向的輸出，實現解調電路的差分輸出，信號經模擬開關8的解調輸出進入到RC低通濾波電路90濾除高頻波形，最終得到音頻信號，RC低通濾波電路90輸出的音頻信號最終輸入到LM358差分放大電路13，實現音頻信號的放大。[0034]如圖5所示，在本實施例中，三極管LC選頻放大電路70選用MMBT2222三極管實現共射極LC選頻放大。模擬開關8采用HC4053實現，最終可以實現超聲信號7V峰峰值的大動態輸入的不失真解調，保證了解調的靈敏度和適應性。[0035]如圖5所示，本實施例中，同步開關信號產生電路10可以直接使用輸出方波信號， 簡化了信號調理電路，而且方波信號可以視為數字邏輯電平，信號產生簡單，噪聲極低，降低了解調電路引入的噪聲。同時采用單輸入雙輸出的模擬開關8，可以真正的實現信號的差分輸出，提高解調靈敏度和信噪比。并且隨著模擬開關8的負參考源的引入，可以大幅度提高超聲信號的輸入動態范圍，配合三極管LC選頻放大電路70選擇合適的Q值，可以使放大后的超聲信號幅度不受電源電壓的限制，達到滿電源電壓范圍的信號峰峰值輸出甚至大于電源電壓值的峰峰值輸出，極大的增強了該超聲前端電路的信號處理能力。[0036]本實用新型提供的一種超聲調解電路及具有該超聲調解電路的超聲多普勒胎兒心率儀，通過采用LC選頻放大電路7、模擬開關8實現了一種對含有較大的無頻偏超聲信號的超聲信號的解調，可以保證不同臨床條件下，不同的回波強度下的高靈敏度的解調性能。 提高了超聲多普勒探頭的解調靈敏度和信噪比。[0037]以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種超聲調解電路，其特征在于包括接收晶片、LC選頻放大電路、模擬開關、濾波電路、同步開關信號產生電路和音頻放大電路，其中，所述接收晶片用于接收多普勒回波信號，所述LC選頻放大電路與所述接收晶片的輸出端相連，所述LC選頻放大電路將多普勒回波進行放大，所述LC選頻放大電路的輸出端連接所述模擬開關的輸入端，所述模擬開關的控制端連接所述同步開關信號產生電路，所述模擬開關的選通特性是由所述同步開關信號產生電路產生的同步開關信號控制，所述模擬開關的輸出端連接所述濾波電路，所述濾波電路對所述模擬開關的解調輸出信號進行音頻濾波，所述濾波電路連接所述音頻放大電路，所述音頻放大電路實現對音頻信號的放大。
2.根據權利要求I所述的超聲調解電路，其特征在于所述LC選頻放大電路為有源選頻放大電路。
3.根據權利要求I所述的超聲調解電路，其特征在于所述模擬開關為單輸入雙輸出模擬開關，所述音頻放大電路為音頻差分放大電路。
4.根據權利要求I所述的超聲調解電路，其特征在于所述模擬開關為單輸入單輸出模擬開關。
5.根據權利要求I所述的超聲調解電路，其特征在于所述LC選頻放大電路為三極管 LC選頻放大電路。
6.根據權利要求5所述的超聲調解電路，其特征在于所述模擬開關的負電源端連接有負電源生成電路，所述同步開關信號產生電路的輸出端與所述負電源生成電路連接，所述同步開關信號產生電路控制所述模擬開關的開關切換，所述同步開關信號產生電路的輸出是與發射超聲信號同頻率同相位的方波信號，所述負電源生成電路是將所述同步開關信號產生電路輸出的方波信號整流產生負向電源供給所述模擬開關作為負向參考源。
7.根據權利要求6所述的超聲調解電路，其特征在于所述濾波電路為RC低通濾波電路，所述模擬開關的解調輸出信號進入到所述RC低通濾波電路，濾除高頻波形，得到音頻信號。
8.根據權利要求7所述的超聲調解電路，其特征在于所述音頻放大電路為LM358差分放大電路。
9.一種超聲多普勒胎兒心率儀，其特征在于包括如權利要求I至8中任一項所述的超聲調解電路。
專利摘要本實用新型涉及一種超聲調解電路及具有該超聲調解電路的超聲多普勒胎兒心率儀。本實用新型提供了一種超聲調解電路，包括接收晶片、LC選頻放大電路、模擬開關、濾波電路、同步開關信號產生電路和音頻放大電路，所述LC選頻放大電路與所述接收晶片的輸出端相連，所述LC選頻放大電路的輸出端連接所述模擬開關的輸入端，所述模擬開關的控制端連接所述同步開關信號產生電路，所述模擬開關的輸出端連接所述濾波電路，所述濾波電路連接所述音頻放大電路。本實用新型還提供了一種超聲多普勒胎兒心率儀。本實用新型的有益效果是解決了超聲回波中很大的無頻偏分量使解調電路輸入阻塞的問題，保證了超聲多普勒胎兒心率儀的解調靈敏度。
文檔編號A61B8/02GK202801671SQ20122047139
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月17日 優先權日2012年9月17日
發明者溫廷云, 唐林, 陳德偉 申請人:深圳市理邦精密儀器股份有限公司