本實用新型涉及超聲前端系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是一種新型超聲陣元選通電路。
背景技術(shù)：
：超聲前端系統(tǒng)主要包括探頭選擇模塊1、陣元選擇模塊2、發(fā)射與前放模塊3、整序折疊模塊4、TGC放大模塊5和波束合成模塊6，如圖1所示為超聲前端系統(tǒng)模塊框圖。探頭選擇模塊1選擇多個探頭中的一個作為工作探頭，且通過陣元選擇模塊2選擇參與當前一次發(fā)射或者接收工作的一組陣元，該陣元將受到高壓脈沖電壓的激勵發(fā)出超聲波，發(fā)射的超聲波將聚焦在之前設(shè)置好的某個深度上，發(fā)射模塊31用來產(chǎn)生高壓脈沖激勵陣元，前放模塊32用來將人體組織反射的微弱回波信號進行前級放大后經(jīng)整序折疊模塊4、TGC放大模塊5和波束合成模塊6來進行后續(xù)整序折疊、TGC二級放大、波束合成。陣元選擇模塊2在每次發(fā)射超聲波時，探頭中只有一組相鄰的陣元收到高壓脈沖的激勵產(chǎn)生超聲波，并在先前設(shè)置的深度上進行聚焦，發(fā)射出去的超聲波遇到人體組織后反射回來的信號被原發(fā)射陣元接收，轉(zhuǎn)換成微弱的電信號進行后續(xù)信號處理。以128陣元探頭，32通道整節(jié)距掃描方式為例，如圖2所示，類似一個與128陣元保持平行的32通道從掃描線1平移到掃描線128，與32通道重合的部分就是參與發(fā)射接收的陣元，即圖中標出的起始陣元start_el和結(jié)束陣元end_el之間(包括該陣元)的陣元，起始陣元和結(jié)束陣元的中心即是掃面線位置。傳統(tǒng)的陣元選通電路使用16個高壓開關(guān)21，其輸入端分別連接到探頭的128陣元上，這樣每個高壓開關(guān)21連接8個陣元。高壓開關(guān)21的輸出端每4個并聯(lián)成一條信號輸出到后續(xù)處理電路，電路結(jié)構(gòu)如圖3所示。為了便于解釋，圖中省略了LE、CL等使能、清零控制端口，高壓開關(guān)21兩個串聯(lián)成一組，一共8組。高壓開關(guān)21控制數(shù)據(jù)分成8組Din0～Din7，每組數(shù)據(jù)串行輸入輸出，內(nèi)部通過移位寄存器并行輸入到各個陣元選通開關(guān)端口，控制相應(yīng)陣元的選通。傳統(tǒng)的高壓開關(guān)控制數(shù)據(jù)Din0～Din7是事先計算好，以某種方式儲存在FPGA的內(nèi)部ROM里面供高壓開關(guān)設(shè)置邏輯讀取。首先128線掃描每線需要128bit開關(guān)數(shù)據(jù)，共128*128位數(shù)據(jù)，且掃描線數(shù)越高導(dǎo)致其開關(guān)數(shù)據(jù)所占空間更大，其次硬件邏輯電路的改變也會要求ROM所存儲的開關(guān)數(shù)據(jù)有所更改，所以靈活性較低；而且高壓開關(guān)在一個特定時鐘周期將一位開關(guān)數(shù)據(jù)輸入，一組數(shù)據(jù)一共16位，需要16個時鐘周期，而ROM的地址與數(shù)據(jù)讀取也需要一定的時間延遲，其中的時間同步匹配問題控制不好容易出錯。基于上述問題，設(shè)計了一種新型超聲陣元選通電路主要用于陣元選擇模塊。技術(shù)實現(xiàn)要素：本實用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供一種新型超聲陣元選通電路，減少了大量的存儲空間，降低了系統(tǒng)成本，數(shù)據(jù)的同步匹配也更容易控制。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了如下的技術(shù)方案：本實用新型一種新型超聲陣元選通電路，包括若干高壓開關(guān)，高壓開關(guān)的輸出端口中每4個特定端口并聯(lián)成一條信號輸出并連接對應(yīng)通道；根據(jù)選通的起始陣元和結(jié)束陣元即可同步計算出的高壓開關(guān)控制數(shù)據(jù)輸入到高壓開關(guān)的輸入端口。進一步地，高壓開關(guān)內(nèi)部電路包括受移位寄存器控制的芯片數(shù)據(jù)串行輸入Din、芯片數(shù)據(jù)串行輸出Dout，將數(shù)據(jù)并行輸入到開關(guān)SW的輸入端并控制開關(guān)SW的通斷的移位寄存器和開關(guān)SW。進一步地，高壓開關(guān)控制數(shù)據(jù)由FPGA進行計算。本實用新型的有益效果：本實用新型的高壓開關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)置不需要提前計算存儲在FPGA內(nèi)部ROM中，只需要將起始陣元號和結(jié)束陣元號以高低字節(jié)為單位存儲于FPGA內(nèi)部ROM，然后根據(jù)掃描線號讀取相應(yīng)的起始陣元和結(jié)束陣元即可同步計算出開關(guān)控制數(shù)據(jù)，并輸入到高壓開關(guān)的輸入端口，128陣元32通道整節(jié)距掃描方式下內(nèi)部ROM只需要128*16bit位的存儲空間，較傳統(tǒng)的方式減少了大量的存儲空間，降低了系統(tǒng)成本，數(shù)據(jù)的同步匹配也更容易控制。附圖說明圖1為超聲前端系統(tǒng)模塊框圖；圖2為以128陣元探頭的32通道整節(jié)距掃描方式為例進行陣元選通的示意圖；圖3為傳統(tǒng)的陣元選通電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為高壓開關(guān)內(nèi)部原理圖；圖5為本實用新型的陣元選通電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實用新型中進行高壓開關(guān)控制數(shù)據(jù)時選通起始位lo_bit以及結(jié)束位hi_bit的計算流程圖。具體實施方式本實用新型所列舉的實施例，只是用于幫助理解本實用新型，不應(yīng)理解為對本實用新型保護范圍的限定，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型思想的前提下，還可以對本實用新型進行改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權(quán)利要求保護的范圍內(nèi)。以128陣元探頭的32通道整節(jié)距掃描方式為例，根據(jù)陣元選通的規(guī)律，一般采用高壓開關(guān)21作為陣元選通的基本原件，高壓開關(guān)21內(nèi)部原理圖如圖4。芯片數(shù)據(jù)串行輸入Din，串行輸出Dout，并且受8bit移位寄存器211控制，將數(shù)據(jù)并行輸入到8個開關(guān)SW0～SW7的輸入端，控制開關(guān)的通斷，為1時開關(guān)閉合，為0時開關(guān)斷開。本實用新型的陣元選通電路結(jié)構(gòu)如圖5所示，其中的高壓開關(guān)21與傳統(tǒng)的高壓開關(guān)連接不同的是，其輸入端口連接的對應(yīng)陣元是按照0～127陣元號順序依次排列，輸出端口也是按照陣元順序輸出，所以必須按照傳統(tǒng)的輸出端口那樣特定的4個進行并聯(lián)輸出，連接到對應(yīng)通道。連接順序如下表1(每4個輸出端口進行并聯(lián)，如0326496并聯(lián)接到CH0；1336597并聯(lián)接到CH1)。表1每4個輸出端口連接順序0326496164880112133659717498111323466981850821143356799195183115436681002052841165376910121538511763870102225486118739711032355871198407210424568812094173105255789121104274106265890122114375107275991123124476108286092124134577109296193125144678110306294126154779111316395127圖5中的高壓開關(guān)設(shè)置數(shù)據(jù)Din0～7由FPGA進行計算，設(shè)計思路見如下表2，對應(yīng)以上高壓開關(guān)電路，將128陣元分成group＝0～7一共8組，每組對應(yīng)16個陣元位構(gòu)成16位的串行開關(guān)控制數(shù)據(jù)din，采用0～15計數(shù)器bit_cnt進行循環(huán)計數(shù)。根據(jù)輸入的起始陣元Start-el和結(jié)束陣元End_el來確定start(start_group，start_bit)以及end(end_group，end_bit)。然后對8個group進行掃描，超出start_group和end_group之外的group全部關(guān)閉(對應(yīng)din數(shù)值為0)，在范圍內(nèi)的group則分別計算出該組16位的選通起始位lo_bit以及結(jié)束位hi_bit，然后將bit_cnt計數(shù)器的值與[lo_bit,hi_bit]進行比較，在其范圍內(nèi)的din為1，范圍外的為0。上述hi_bit和lo_bit的計算流程如圖6所示，其中disable表示高壓開關(guān)關(guān)閉，start_bit＝start_el[3:0]，end_bit＝end_el[3:0]。輸入group，start-el，end_el；設(shè)end_group＝end_el[6:4]，start_group＝start_el[6:4]；判斷是否start_group≤group≤end_group，group若在范圍之外，則disable，group若在范圍內(nèi)，則判斷是否group＝start_group，若相等，則起始位lo_bit＝start_bit以及hi_bit＝15，若不相等，則lo_bit＝0，繼續(xù)判斷是否group＝end_group，若相等，則hi_bit＝end_bit，若不相等，則hi_bit＝15。表2高壓開關(guān)控制數(shù)據(jù)的設(shè)置思路本實用新型的高壓開關(guān)控制數(shù)據(jù)不需要提前計算存儲在FPGA的內(nèi)部ROM中，在128陣元32通道下，只需要將各個掃描線號對應(yīng)的起始陣元號start_el[6:0]和結(jié)束陣元號end_el[6:0]以高低字節(jié)為單位存儲于FPGA內(nèi)部ROM，需128線*16bit存儲空間，然后根據(jù)掃描線號讀取相應(yīng)的起始陣元和結(jié)束陣元即可同步計算出開關(guān)控制數(shù)據(jù)，并輸入到高壓開關(guān)21的Din0～Din7端口，較傳統(tǒng)的方式減少了大量的存儲空間，降低了系統(tǒng)成本，數(shù)據(jù)的同步匹配也更容易控制。當前第1頁1 2 3