[实用新型]开关电路和电子系统

说明书

技术领域

本公开的实施例涉及高电压开关电路，例如集成高电压开关电路。

背景技术

常规的回波描记系统包括一个或多个超声换能器(通常是超声换能器阵列)，这些超声换能器用于发射超声波束并且然后从目标对象接收反射束。

例如，图1示出了超声系统(诸如回波描记系统)的简化框图。

在所考虑的实例中，系统包括换能器200。通常，换能器200可以是任何类型的超声换能器，诸如电容微加工超声换能器(cMUTS)或压电换能器。

换能器200连接至信号生成电路100和分析电路110。例如，信号生成电路100可以包括控制电路102和所谓的“脉冲器”电路104，该脉冲器电路被配置为生成待施加给换能器200的驱动或传输信号TX。例如，控制电路102可以提供将脉冲器电路104激活或去激活的控制信号。当被激活时，脉冲器电路104然后可以经由发射信号TX向换能器200施加具有方形或正弦波形的电压。

因此，当脉冲器电路104被激活时，传输信号TX将是具有给定频率以及在最小电压与最大电压之间振荡的振幅的周期性电压信号。例如，在回波描记系统的情况下，传输信号TX的频率通常介于1MHz与2MHz(兆赫兹)之间。此外，传输信号TX通常是高电压驱动信号，即，其中最大电压大于10V(通常在20V与200V之间)和/或最小电压小于-10V的信号(通常在-20V与-200V之间)。例如，发射信号TX通常在0V与+200V之间、-200V与0V之间或-100V与+100V之间振荡。

因此，当脉冲器电路104被激活时，换能器200将被激励并产生待传输至目标对象的超声信号。相反，当脉冲电路104被去激活时，换能器200可以用于接收从目标对象反射的超声信号，即回波。为此，当脉冲器电路104被去激活时，换能器200应当被置于高阻抗状态。这可以通过脉冲器电路104的适当配置或者如图1所示的通过可选的发射-和-接收(T/R)开关120来获得，该发射-和-接收(T/R)开关选择换能器200是连接至驱动器电路100还是连接至分析电路110。例如，如图1所示，控制电路102也可以为此目的而控制T/R开关120。

相反，分析电路110被配置为分析所接收的信号RX，即当脉冲器电路104被去激活时在换能器200处的电压。例如，分析电路110可以包括诸如低噪声放大器(LNA)的放大器电路112以及被配置为分析换能器200处的放大电压的处理电路116。通常，分析电路110还可以包括其他部件，诸如插入在放大器电路112与处理电路116之间的滤波器和/或模数(A/D)转换器114。

通常，信号生成电路100和分析电路110还可以连接至包括例如显示装置和用户输入装置的用户接口130。

图2示出了其中使用多个换能器200的实例。例如，在图2中示出了三个换能器200a、200b和200c。例如，换能器200可以布置成包括至少一个行和多个列的阵列或矩阵20。

通常，可以为换能器200a-200c中的每一个提供相应的脉冲器电路104。相反，在图2中示出了其中换能器200a-200c的至少一个子组由相同的脉冲器电路104驱动的情况。在这种情况下，系统包括诸如多路复用器的开关电路30，被配置为在给定时刻将脉冲器电路14连接至换能器200a-200c中的至少一个(或者可能没有)。例如，再次指出，开关30的切换可以由信号生成电路100(例如控制电路102)控制。

例如，在单个脉冲器电路14用于完整阵列20的情况下，开关电路30可以是所谓的矩阵开关，其允许选择阵列的行和列。出于此目的，可以参考例如文献US 2010/0152587A1，该文献公开了使用一个或多个脉冲器电路来驱动多个换能器的各种解决方案，并且通过引用方式将该文献并入本文中。

如图3所示，开关30可以包括例如一个或多个开关300，这些开关被配置为将一个或多个换能器200a-200c连接至给定的信号生成电路100，特别是给定的脉冲器电路104。例如，在图3中示出了三个开关300a、300b和300c，其中开关300a-300c中的每一个插入在脉冲器电路104与相应的换能器200a-200c之间。

这同样适用于分析电路110，即，可以提供开关电路以将一个或多个放大器112连接至换能器200的相应子组。

在这种情况下，可以通过执行一系列测量来“扫描”目标，其中由第一组换能器200产生聚焦超声波，并且由第二组换能器200接收反射的超声波。