[發明專利]一種采用模擬開關的多通道差動脈沖發生器及其控制方法

有效

• 申請號: 201210447117.5
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN102931947A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 李剛;熊慧;陳東旭;林凌
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H03K3/012
• 分類號: H03K3/012;H03K3/017
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本發明涉及一種脈沖發生器，特別涉及一種的多通道差動脈沖發生器及其控制方法。

背景技術

在很多應用場合中，均需要幅值、脈寬和頻率可調的差動脈沖信號。現有的脈沖發生器一部分采用數模轉換芯片來實現，通過控制數模轉換芯片，實現單向的脈沖輸出；另一部分采用一定量的數字邏輯芯片組合來實現，這種方式過于復雜。上述兩種方式若要實現多通道輸出，均需要增加通道切換裝置，輸出的脈沖幅度范圍均受電源電壓限制，并且成本高，功耗大。

吳有林設計了《雙通道脈沖發生器及植入式電刺激系統》（公開號：CN102457252A，公開日：2012.05.16），該專利利用數模混合芯片，設計了兩個可分別獨立調控輸出的脈沖輸出通道，通過對調控命令的處理，實現了雙通道的輸出頻率、脈寬、幅值及刺激模式等均可獨立調控。

發明人在實現本發明的過程中，發現當前現有技術中至少存在以下缺陷和不足：

脈沖發生器的輸出幅值受電源限制，脈沖信號的最大幅值為電源電壓。輸出通道模式結構比單一，只實現了固定雙通道的輸出，且采用集成芯片提高了脈沖發生器的功耗。

發明內容

本發明提供了一種采用模擬開關的多通道差動脈沖發生器及其控制方法，解決了輸出通道模式單一化，實現了任意雙通道的輸出；降低了脈沖發生器的功耗，詳見下文描述：

一種采用模擬開關的多通道差動脈沖發生器，包括：可控DC/DC和差動輸出切換電路，其中，所述差動輸出切換電路由多組半橋電路構成；

所述可控DC/DC和電源E相連，輸出的正向端通過模擬開關S12、S22、S32……Sn2分別連接至輸出通道V1、V2、V3…Vn；輸出通道V1、V2、V3…Vn同時分別經過模擬開關S11、S21、S31……Sn1連接至所述可控DC/DC的負向端；模擬開關S11和S?12，S21和S22……Sn1和Sn2構成了n組半臂橋電路，分別控制通道V1、V2、V3…Vn的差動方向；IN11~INn1、IN12~INn2分別控制模擬開關S11~Sn1、S12~Sn2的開通和關斷；通過控制模擬開關S11~Sn1、S12~Sn2的組合開通，實現V1~Vn任意兩組通道的脈沖信號的差動輸出；通過控制VC端，調節脈沖信號的幅值；通過控制S11~Sn1、S12~Sn2的組合開通時間，調節脈沖信號的周期、寬度。

所述通過控制S11~Sn1、S12~Sn2的組合開通時間，調節脈沖信號的周期、寬度具體為：

所述可控DC/DC控制端輸入預設脈沖信號，通過控制預設脈沖信號的占空比，實現輸出脈沖信號的幅度調節；

通過控制模擬開關S11、S12，將通道V1連接至所述可控DC/DC輸出正向端或負向端，當V1連接至正向端時，通過控制S12的開通和關斷時間，調節通道V1脈沖信號的周期、寬度，S11和S12不同時開通；

通過控制模擬開關S21、S22，將通道V2連接至所述可控DC/DC輸出正向端或負向端，當V2連接至正向端時，通過控制S22的開通和關斷時間，調節通道V2脈沖信號的周期、寬度，S21和S22不同時開通；

通過控制模擬開關S31、S32，可將通道V3連接至所述可控DC/DC輸出正向端或負向端，當V3連接至正向端時，通過控制S32的開通和關斷時間，調節通道V3脈沖信號的周期、寬度，S31和S32不同時開通；以此類推；

通過控制模擬開關Sn1、Sn2，將通道Vn連接至所述可控DC/DC輸出正向端或負向端，當Vn連接至正向端時，通過控制Sn2的開通和關斷時間，調節通道Vn脈沖信號的周期、寬度，Sn1和Sn2不同時開通。

一種采用模擬開關的多通道差動脈沖發生器的控制方法，所述方法包括以下步驟：

（1）選取任意兩個通道Va和Vb（a，b∈[1，n]，且a和b不相同），作為脈沖發生器的輸出端；

（2）雙極性時，預設控制信號VC控制可控DC/DC輸出預設電壓；在Sa2、Sb1的控制端INa2、INb1輸入第一預設脈沖信號M1；在Sa1、Sb2的控制端INa2、INb1輸入與第一預設脈沖信號M1存在相位差的信號M2；通道Va和Vb的輸出信號為雙極性組合脈沖；

（3）單極性時，預設控制信號VC控制DC/DC輸出預設電壓；Sa2、Sb1的控制端INa2、INb1輸入第二預設脈沖信號M3但關斷Sa1、Sb2，或Sa1、Sb2的控制端輸入INa1、INb2第二預設脈沖信號M3但關斷Sa2、Sb1，通道Va和Vb輸出信號為單極性組合脈沖。