本發(fā)明屬于電子耳蝸領(lǐng)域，特別涉及電子耳蝸體外機(jī)低功耗解碼電路。

背景技術(shù)：

電子耳蝸主要由體外機(jī)部件以及通過手術(shù)植入大腦的植入體部分組成。其工作原理是，體外機(jī)部件中的麥克風(fēng)和言語(yǔ)處理器協(xié)同工作，將外界聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成編碼信號(hào)，該信號(hào)通過射頻發(fā)射驅(qū)動(dòng)后輸送到體外機(jī)發(fā)射線圈，透過皮膚發(fā)射到植入體接收線圈，植入體將解碼信息傳送到電子耳蝸的電極陣列，刺激對(duì)應(yīng)的聽覺神經(jīng)，讓使用者恢復(fù)聽覺。

在電子耳蝸的工作過程中，需要每隔一定時(shí)間檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)工作是否正常，檢測(cè)機(jī)制如下：言語(yǔ)處理器向b1端發(fā)送連續(xù)的16mhz方波信號(hào)swave，命令植入體線圈透過皮膚給體外機(jī)中的復(fù)合線圈發(fā)射反向信號(hào)，體外機(jī)部件中的反向解碼芯片通過解碼這個(gè)反饋回來(lái)的信息，得到的解碼輸出voutp，結(jié)合言語(yǔ)處理器的運(yùn)算，判斷整個(gè)電子耳蝸工作是否正常。

現(xiàn)有體外機(jī)反向解碼芯片100結(jié)構(gòu)示意如圖1和圖2所示，由半波檢波電路10、增益為60的放大單元20、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路30；連續(xù)方波檢測(cè)電路40、偏置電路50組成。原理簡(jiǎn)析，放大單元20中r1＝1kω，r2＝59kω，c1＝0.33μf，d1和d2為兩個(gè)嵌位二極管，避免輸出電壓過沖，放大電路公式推導(dǎo)如下：

由于vip_opa＝vim_opa，因此可以得到：

由于c1電容值較大(0.33μf)，節(jié)點(diǎn)vim_sch的電壓相對(duì)較為固定可視為一個(gè)共模電平，因此通過上述公式可以看到：放大單元20的功能可以看做是把植入體反饋回來(lái)的信號(hào)值vin放大60倍。放大后的信號(hào)仍然只是一個(gè)模擬信號(hào)，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路30中的施密特觸發(fā)器以及反相器實(shí)現(xiàn)了模數(shù)轉(zhuǎn)換，從而就將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。

連續(xù)方波檢測(cè)電路40，當(dāng)b1持續(xù)輸入16mhz的方波超過64μs時(shí)它的輸出rst置0，切斷偏置電路50對(duì)節(jié)點(diǎn)vip_opa電壓的控制，通過節(jié)點(diǎn)電容的作用維持之前的電壓(0.85v)，在這個(gè)偏置電壓作用下，放大單元20處于正常工作狀態(tài)，此時(shí)當(dāng)半波檢波電路10輸出一個(gè)信號(hào)時(shí)，該信號(hào)就被放大，進(jìn)行解碼；否則rst置1，節(jié)點(diǎn)vip_opa的電壓完全由偏置電路50控制，固定在0.85v，此時(shí)芯片并不需要反向解碼，但是放大單元20以及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路30還處于工作模式，并沒有一個(gè)關(guān)斷機(jī)制來(lái)避免電路持續(xù)耗電，目前我們正常使用中的電子耳蝸工作1s僅有一次時(shí)長(zhǎng)500μs的反向解碼，可見絕大部分時(shí)間解碼電路的開啟是沒有必要的，這將造成極大的功耗浪費(fèi)。

要將現(xiàn)有電路進(jìn)入低功耗模式，首先要實(shí)現(xiàn)放大單元20的閉環(huán)關(guān)閉，輸出vin_sch節(jié)點(diǎn)的置0，也就是相應(yīng)的電容c1節(jié)點(diǎn)也置0。我們可以看到，電容c1＝0.33μf，電阻r1＝1kω；r2＝59kω，在電源電壓vdd＝3.3v情況下，放大單元20的環(huán)路對(duì)電容c1的一端節(jié)點(diǎn)vip_sch充電電流最多只能有imax＝3.3v/60k＝55μa。通過公式q＝it＝cv可知，將c1由0v充電至0.85v使放大單元處于正常工作模式至少需要5ms，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了解碼總時(shí)間長(zhǎng)度500μs，可見，電容c1節(jié)點(diǎn)一旦置0，放大單元20將無(wú)法正常開啟解碼，因此需要將該節(jié)點(diǎn)一直置于0.85v，但在該結(jié)構(gòu)中這就即意味著整個(gè)放大單元20一直處于工作模式，將會(huì)不間斷的浪費(fèi)功耗，要實(shí)現(xiàn)低功耗，必須對(duì)現(xiàn)有放大單元20的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供電子耳蝸體外機(jī)低功耗解碼電路，在b1輸入16mhz的連續(xù)方波信號(hào)swave時(shí)間超過64μs后，能夠順利、快速開啟電路，實(shí)現(xiàn)解碼功能；只要b1端口的連續(xù)swave時(shí)間不超過64μs的時(shí)候，系統(tǒng)不需要解碼功能，關(guān)閉主要電路實(shí)現(xiàn)低功耗。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了電子耳蝸體外機(jī)低功耗解碼電路，至少包括：半波檢波電路、放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、多偏置電路、連續(xù)方波檢測(cè)電路和時(shí)序電路，其中，

所述半波檢波電路，用于將接收到的輸入信號(hào)整流，包括：整流電路、低通濾波電路，所述整流電路將整流后的輸出經(jīng)過所述低通濾波電路后輸出給所述放大電路；

所述放大電路，用于將檢波輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波和放大，包括：放大器、第一電阻、第二電阻、第一二極管、第二二極管和第一電容，所述放大器的反相輸入端連接第一電阻、第二電阻、第一二極管和第二二極管，所述第二電阻、第一二極管和第二二極管并聯(lián)后，與第一電阻和第一電容串聯(lián)，第一電容接地；

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與放大電路連接，包括：施密特觸發(fā)器、兩個(gè)反相器，所述施密特觸發(fā)器用于將濾波放大后的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，兩個(gè)輸入端與vip_sch、vim_sch相應(yīng)連接，輸出端設(shè)置為差分輸出；所述兩個(gè)反相器用于將施密特觸發(fā)器的差分輸出的數(shù)字信號(hào)相位反轉(zhuǎn)180度，兩個(gè)反相器的輸出端voun、voutp，輸出相位相反的數(shù)字信號(hào)；

所述多偏置電路與所述放大電路和時(shí)序電路連接；所述連續(xù)方波檢測(cè)電路，默認(rèn)輸出高電平，輸入端b1，輸出端rst，用于對(duì)放大電路初始狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置，輸入端b1連續(xù)發(fā)送16mhz的方波信號(hào)swave超過64μs后，輸出端rst復(fù)位置零，rst與所述時(shí)序電路的輸入端相連。

優(yōu)選地，所述半波檢波電路中的整流電路為全波或半波整流。

優(yōu)選地，所述放大電路的增益為60。

優(yōu)選地，所述多偏置電路包括第一偏置電路和第二偏置電路，所述第一偏置電路輸出給所述放大電路的同相輸入端，所述第二偏置電路輸出連接所述放大電路的第一電阻。

優(yōu)選地，所述時(shí)序電路包括第一時(shí)序延時(shí)電路和第二時(shí)序延時(shí)電路，所述第一時(shí)序延時(shí)電路的輸入與所述連續(xù)方波檢測(cè)電路的輸出連接、輸出與所述第二時(shí)序延時(shí)電路的輸入連接；所述第二時(shí)序延時(shí)電路的輸入還與所述多偏置電路的輸出連接、輸出與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的控制端連接。

優(yōu)選地，還包括反相器，輸入與多偏置電路連接，輸出與放大電路連接。

本發(fā)明的有益效果在于：改變了放大電路結(jié)構(gòu)，增加為兩個(gè)時(shí)序延時(shí)，其輸出rst_vcm，rst_sch分別用于控制放大電路以及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的開啟與關(guān)斷；設(shè)置多偏置電路，得到兩個(gè)相同的輸出一個(gè)提供給放大電路的同相輸入端，另外一個(gè)輸出給放大電路，多偏置電路的控制時(shí)序相比現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行了延時(shí)模塊的控制時(shí)序由原來(lái)的rst變?yōu)槠湟患?jí)延時(shí)rst_vcm。通過上述設(shè)置使得整個(gè)解碼電路在系統(tǒng)不需要解碼的時(shí)候關(guān)閉以節(jié)省功耗，同時(shí)在需要解碼的第一時(shí)間及時(shí)開啟不至于影響正常解碼功能。

附圖說(shuō)明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說(shuō)明：

圖1為現(xiàn)有技術(shù)體外機(jī)反向解碼芯片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)體外機(jī)反向解碼芯片具體示意圖；

圖3本發(fā)明實(shí)施例的電子耳蝸體外機(jī)低功耗解碼電路的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4本發(fā)明實(shí)施例的電子耳蝸體外機(jī)低功耗解碼電路的原理圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的電子耳蝸體外機(jī)低功耗解碼電路的時(shí)序示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的電子耳蝸體外機(jī)低功耗解碼電路與現(xiàn)有反向解碼芯片的功耗對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本發(fā)明公開了電子耳蝸體外機(jī)低功耗解碼電路，參見圖3-4，所示為本發(fā)明實(shí)施例的電子耳蝸體外機(jī)低功耗解碼電路200的結(jié)構(gòu)框圖和電路原理圖，至少包括：半波檢波電路10、放大電路60、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路30、多偏置電路80、連續(xù)方波檢測(cè)電路40和時(shí)序電路，其中，

所述半波檢波電路10，用于將接收到的輸入信號(hào)整流，包括：整流電路、低通濾波電路，所述整流電路將整流后的輸出經(jīng)過所述低通濾波電路后輸出給所述放大電路60；

放大電路60，用于將檢波輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波和放大，包括：放大器610、第一電阻r1、第二電阻r2、第一二極管d1、第二二極管d2和第一電容c1，放大器610的反相輸入端連接第一電阻r1、第二電阻r2、第一二極管d1和第二二極管d2，第二電阻r2、第一二極管d1和第二二極管d2并聯(lián)后，與第一電阻r1和第一電容c1串聯(lián)，第一電容c1接地；

模數(shù)轉(zhuǎn)換電路30與放大電路60連接，包括：施密特觸發(fā)器、兩個(gè)反相器，所述施密特觸發(fā)器用于將濾波放大后的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，兩個(gè)輸入端與vip_sch、vim_sch相應(yīng)連接，輸出端設(shè)置為差分輸出；所述兩個(gè)反相器用于將施密特觸發(fā)器的差分輸出的數(shù)字信號(hào)相位反轉(zhuǎn)180度，兩個(gè)反相器的輸出端voun、voutp，輸出相位相反的數(shù)字信號(hào)；

所述多偏置電路80與所述放大電路60和時(shí)序電路連接；所述連續(xù)方波檢測(cè)電路40，默認(rèn)輸出高電平，輸入端b1，輸出端rst，用于對(duì)放大電路60初始狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置，輸入端b1連續(xù)發(fā)送16mhz的方波信號(hào)swave超過64μs后，輸出端rst復(fù)位置零，rst與所述時(shí)序電路的輸入端相連。

具體實(shí)施例中，半波檢波電路10中的整流電路為全波或半波整流，放大電路60的增益為60，多偏置電路80包括第一偏置電路810和第二偏置電路820，第一偏置電路810輸出給放大電路60的同相輸入端，第二偏置電路820輸出連接放大電路60的第一電阻。時(shí)序電路包括第一時(shí)序延時(shí)電路70和第二時(shí)序延時(shí)電路90，所述第一時(shí)序延時(shí)電路70的輸入與連續(xù)方波檢測(cè)電路40的輸出連接、輸出與第二時(shí)序延時(shí)電路90的輸入連接；第二時(shí)序延時(shí)電路90的輸入還與多偏置電路80的輸出連接、輸出與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路30的控制端連接。還包括一個(gè)反相器81，輸入與多偏置電路80連接，輸出與放大電路60連接。

為更明確地說(shuō)明本發(fā)明的工作原理、功能實(shí)現(xiàn)和有益效果，提供圖5-6。圖5為本發(fā)明實(shí)施例的電子耳蝸體外機(jī)低功耗解碼電路的時(shí)序示意圖，共四個(gè)時(shí)序，作為控制開關(guān)，rst、rst_vcm、-(rst_vcm)、rst_sch，rst一旦下降，rst_vcm會(huì)在一定延時(shí)后下降，-(rst_vcm)則正好與rst_vcm相反，而rst_sch會(huì)在rst_vcm之后一定延時(shí)后再下降，延時(shí)的時(shí)間單位均為μs級(jí)，并不影響電路功能。當(dāng)b1發(fā)送的信號(hào)不是連續(xù)的16mhz方波信號(hào)swave或者連續(xù)swave持續(xù)時(shí)間不到64us時(shí)，rst＝rst_vcm＝rst_sch＝1，-rst_vcm＝0，此時(shí)芯片并不需要解碼功能，因此可以看到放大電路60中的放大器610內(nèi)部通過rst關(guān)閉，整個(gè)環(huán)路也通過-rst_vcm關(guān)閉，環(huán)路上也沒有功耗；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路30通過rst_sch徹底關(guān)斷電流杜絕能量耗散，第一電容c1上的電壓通過第二偏置電路820、第一電阻r1通路維持而不是讓其關(guān)斷至0；當(dāng)b1發(fā)送16mhz方波信號(hào)swave持續(xù)時(shí)間超過64us后證明系統(tǒng)需要進(jìn)入反向解碼模式了，此時(shí)rst置0，放大電路60中的放大器610開啟為閉環(huán)工作做準(zhǔn)備，此時(shí)放大電路60還處于開環(huán)狀態(tài)，當(dāng)經(jīng)過一定時(shí)間延時(shí)后rst_vcm也置0，第一偏置電路810和第二偏置電路820不再控制vip_opa，vim_opa兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓，利用其節(jié)點(diǎn)電容維持兩端點(diǎn)的共模電壓，與此同時(shí)-rst_vcm電壓控制的開關(guān)閉合，放大電路60開始正常工作，對(duì)輸入信號(hào)放大60倍，再經(jīng)過一定延時(shí)后rst_sch也下跳至0，將開啟模數(shù)轉(zhuǎn)換電路30的功能，將前一級(jí)放大60倍的信號(hào)數(shù)字化，這里rst_sch相對(duì)于rst_vcm延時(shí)打開的目的在于rst_vcm的置0瞬間會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)vip_sch的電壓跳變，這個(gè)是放大器610由開環(huán)至閉環(huán)瞬間變化結(jié)果，并不反映真實(shí)輸入信號(hào)的信息，因此等該瞬態(tài)跳變平緩后再對(duì)其進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，這樣最終的輸出才真實(shí)反映輸入信號(hào)的變化。綜上所述，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)從低功耗模式到正常解碼模式的迅速切換，而其中第一偏置電路810、第二偏置電路820、第一時(shí)序延時(shí)電路70和第二時(shí)序延時(shí)電路90等消耗的功耗代價(jià)極低可以忽略不計(jì)。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的電子耳蝸體外機(jī)低功耗解碼電路與現(xiàn)有反向解碼芯片的功耗對(duì)比圖，其中波形1為rst信號(hào)，在其為1時(shí)代表不需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼，也就是要將其關(guān)閉，在其為0時(shí)需要正常解碼；波形2為vin節(jié)點(diǎn)電壓，這里為便于對(duì)照，該節(jié)點(diǎn)作為現(xiàn)有技術(shù)體外機(jī)反向解碼芯片100和本發(fā)明低功耗解碼電路200的共同輸入；波形3為本發(fā)明低功耗解碼電路200解碼輸出；波形4為現(xiàn)有技術(shù)體外機(jī)反向解碼芯片100的解碼輸出；波形5為本發(fā)明低功耗解碼電路200實(shí)時(shí)功耗；波形6為現(xiàn)有技術(shù)體外機(jī)反向解碼芯片100實(shí)時(shí)功耗。通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)rst＝0時(shí)，需要解碼電路正常工作時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)體外機(jī)反向解碼芯片100與本發(fā)明低功耗解碼電路200均輸出與輸入高低電平相吻合的“1”“0”碼，即均能完成正常解碼功能，其中現(xiàn)有技術(shù)體外機(jī)反向解碼芯片100平均功耗為250μa左右，而本發(fā)明低功耗解碼電路200平均功耗250μa，二者在這期間平均功耗相差并不大，在rst＝1時(shí)，我們不需要解碼輸出時(shí)，可以看到現(xiàn)有技術(shù)體外機(jī)反向解碼芯片100仍然有輸出，但這些數(shù)據(jù)實(shí)際上是無(wú)用的，而本發(fā)明低功耗解碼電路200則已經(jīng)將輸出拉至高電平，從功耗上看，這一階段現(xiàn)有技術(shù)體外機(jī)反向解碼芯片100功耗最低也高達(dá)200μa，而本發(fā)明低功耗解碼電路200穩(wěn)定在10μa左右，之前已經(jīng)說(shuō)明，系統(tǒng)中rst＝1所占的時(shí)間比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于rst＝0的所占時(shí)間比例，因此可以說(shuō)，改進(jìn)后的本發(fā)明低功耗解碼電路200的功耗僅占現(xiàn)有技術(shù)體外機(jī)反向解碼芯片100功耗的1/20。

本發(fā)明可以在人工耳蝸體外系統(tǒng)不需要解碼的時(shí)候關(guān)閉解碼電路以節(jié)省功耗，同時(shí)在需要解碼的第一時(shí)間及時(shí)開啟解碼電路不致影響正常解碼功能。事實(shí)上對(duì)于電子耳蝸反向解碼系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，1s中僅有500μs的時(shí)間段需要解碼功能，因此在絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)成功關(guān)閉解碼電路對(duì)系統(tǒng)的省電有重大意義。

最后說(shuō)明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其做出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。