一種採用三態門的多通道差動脈衝發生器及其控制方法
2023-05-03 22:45:21
專利名稱：一種採用三態門的多通道差動脈衝發生器及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種脈衝發生器，特別涉及一種採用三態門的多通道差動脈衝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衝信號。現有的脈衝發生器一部分採用數模轉換晶片來實現，通過控制數模轉換晶片，實現單向的脈衝輸出；另一部分採用一定量的數字邏輯晶片組合來實現，這種方式過於複雜。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，輸出的脈衝幅度範圍均受電源電壓限制，並且成本高，功耗大。
吳有林設計了《雙通道脈衝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晶片，設計了兩個可分別獨立調控輸出的脈衝輸出通道，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
脈衝發生器的輸出幅值受電源限制，脈衝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，且採用集成晶片提高了脈衝發生器的功耗。發明內容
本發明提供了一種採用三態門的多通道差動脈衝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；降低了脈衝發生器的功耗，詳見下文描述
一種採用三態門的多通道差動脈衝發生器，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路三態門構成；
所述可控DC / DC和電源E相連，為三態門IfIn供電；通過控制所述三態門 Γ η的組合輸出，實現通道VfVn中任意兩組通道的脈衝信號的差動輸出，通過控制所述三態門IfIn的組合輸出時間，調節脈衝信號的周期、寬度。
所述通過控制所述三態門IfIn的組合輸出時間，調節脈衝信號的周期、寬度具體為
假設選取通道Va、Vb作為差動脈衝發生器的輸出端，a，b e [1，1!]，且&和13不相同，可控DC / DC輸入預設控制信號VC，實現三態門的供電電壓和輸出脈衝信號的幅度調節；VCb輸入低電平，VCa, VEb和VEa輸入高電平控制通道Vb輸出高電平、通道Va輸出低電平；通過控制VCa和VEa或VCb和VEb的脈衝寬度和周期，可調節通道V3和Vl組合輸出的脈衝信號的周期、寬度；通道Vb-Vn任意兩個組合均可輸出幅值、寬度、周期、極性可調的脈衝信號。
一種採用三態門的多通道差動脈衝發生器的控制方法，所述方法包括以下步驟
(I)選取任意兩個通道Va和Vb, a, b e [I, η],且a和b不相同，作為脈衝發生器3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la、Ib的控制端VCa輸入預設脈衝信號Ml ；VCb輸入預設脈衝信號M2 ；VEa和VEb輸入預設脈衝信號 M3 ;通道Va和Vb的輸出信號為雙極性組合脈衝；
(3)單極性時預設控制信號VC控制DC / DC輸出預設電壓；在la、Ib的控制端 VCa輸入預設脈衝信號M4, VCb輸入低電平,或VCa輸入低電平，VCb端輸入預設脈衝信號 M4 ；VEa和VEb輸入預設脈衝信號M3 ;通道Va和Vb的輸出信號為單極性組合脈衝。
本發明提供的技術方案的有益效果是通過可控DC / DC和差動輸出切換電路來搭建多通道差動脈衝發生器；通過脈衝信號控制可控DC / DC，實現輸出脈衝幅度可調；通過控制三態門IlfInl的組合輸出，實現通道(VfVn)任意兩兩組合的脈衝信號的差動輸出；通過控制三態門IlfInl的組合輸出時間，實現輸出脈衝周期、寬度可調；該脈衝發生器省去了輸出通道切換裝置，不僅降低了成本和功耗，且結構簡單，容易集成。
圖I為一種採用三態門的多通道差動脈衝發生器的電路示意圖2為預設脈衝信號M1、M2、M3以及電路輸出雙極性組合脈衝的示意圖3為預設脈衝信號M3、M4以及電路輸出雙極性組合脈衝的示意圖4為四通道差動脈衝發生器的電路示意圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
為了解決輸出通道模式單一化，實現多通道輸出；降低脈衝發生器的功耗，本發明實施例提供了一種採用三態門的多通道差動脈衝發生器及其控制方法，詳見下文描述
參見圖1，一種採用三態門的多通道差動脈衝發生器，包括可控DC / DC和差動輸出切換電路，其中，差動輸出切換電路由多路三態門構成；
可控DC / DC和電源E相連，為三態門I fin供電；通過控制三態門Ifln的組合輸出，實現通道VfVn中任意兩組通道的脈衝信號的差動輸出，通過控制三態門IfIn的組合輸出時間，調節脈衝信號的周期、寬度；通過控制VC端，調節脈衝信號的幅度。
其中，通過控制三態門IfIn的組合輸出時間，調節脈衝信號的周期、寬度具體為
假設選取通道Va、Vb作為差動脈衝發生器的輸出端，a，b e [1，1!]，且&和13不相同，可控DC / DC輸入預設控制信號VC，實現三態門的供電電壓和輸出脈衝信號的幅度調節；VCb3輸入低電平，VCal、VEb3和VEal輸入高電平控制通道Vb3輸出高電平、通道Val輸出低電平；通過控制VCal和VEal或VCb3和VEb3的脈衝寬度和周期，可調節通道V3和一 Vl組合輸出的脈衝信號的周期、寬度；通道Vb-Vn任意兩個組合均可輸出幅值、寬度、周期、極性可調的脈衝信號。
一種採用三態門的多通道差動脈衝發生器的控制方法，參見圖2和圖3，包括以下步驟
101 :選取任意兩個通道Va和Vb (a, b e [I, η],且a和b不相同),作為脈衝發生器的輸出端；
102 :雙極性時預設控制信號VC控制DC / DC輸出預設電壓；在la、Ib的控制端 VCa輸入預設脈衝信號Ml ；VCb輸入預設脈衝信號M2 ；VEa和VEb輸入預設脈衝信號M3 ;通道Va和Vb的輸出信號為雙極性組合脈衝；
103 :單極性時預設控制信號VC控制DC / DC輸出預設電壓；在la、Ib的控制端 VCa輸入預設脈衝信號M4, VCb輸入低電平,或VCa輸入低電平，VCb端輸入預設脈衝信號 M4 ；VEa和VEb輸入預設脈衝信號M3 ;通道Va和Vb的輸出信號為單極性組合脈衝。
參見圖2和圖3，預設控制信號VC、預設脈衝信號M1、M2、M3和M4根據實際應用中的需要進行設定，具體實現時，本發明實施例對此不做限制。
下面以四通道為例詳細說明本發明實施例提供的一種採用三態門的多通道差動脈衝發生器及其控制方法的工作方式，詳見下文描述
圖4為四通道差動脈衝發生器，該實例的I廣I4為集成型數字邏輯晶片，型號為 ⑶44502;可控DC / DC輸入預設控制信號VC，實現三態門的供電電壓和輸出脈衝信號的幅度調節；通過提供VCl低電平，提供VC2、VEl和VE2高電平控制通道Vl輸出高電平、通道 V2輸出低電平；通過控制VCl和VEl或VC3和VE3的脈衝寬度和周期，可調節通道Vo (也即通道Vl和V2組合)輸出的脈衝信號的周期、寬度。通道VL··· V4任意兩個組合均可輸出幅值、寬度、周期、極性可調的脈衝信號。
在上述應用實例的基礎上，採用同樣的連接方式，增加多個多路三態門，便可實現多通道差動脈衝輸出；在整個控制過程中，可以根據應用領域，可產生固定參數的脈衝信號，也可產生組合型脈衝信號，同時對部分電路進行選擇性開啟，降低系統的整體功耗，實現差動脈衝發生器的微功耗運轉。
本領域技術人員可以理解附圖只是一個優選實施例的示意圖，上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種採用三態門的多通道差動脈衝發生器，其特徵在於，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路三態門構成； 所述可控DC / DC和電源E相連，為三態門I fin供電；通過控制所述三態門Ifln的組合輸出，實現通道Vf Vn中任意兩組通道的脈衝信號的差動輸出，通過控制所述三態門 Γ η的組合開通時間，調節脈衝信號的周期、寬度；通過控制VC端，調節脈衝信號的幅度。
2.根據權利要求I所述的一種採用三態門的多通道差動脈衝發生器，其特徵在於，所述通過控制所述三態門IfIn的組合輸出時間，調節脈衝信號的周期、寬度具體為 假設選取通道Va、Vb作為差動脈衝發生器的輸出端，a，b e [l，n]，且a和b不相同，可控DC / DC輸入預設控制信號VC，實現三態門的供電電壓和輸出脈衝信號的幅度調節；VCb輸入低電平，VCa, VEb和VEa輸入高電平控制通道Vb輸出高電平、通道Va輸出低電平；通過控制VCa和VEa或VCb和VEb的脈衝寬度和周期，可調節通道V3和Vl組合輸出的脈衝信號的周期、寬度；通道Vb-Vn任意兩個組合均可輸出幅值、寬度、周期、極性可調的脈衝信號。
3.根據權利要求I或2所述的一種採用三態門的多通道差動脈衝發生器的控制方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟 (1)選取任意兩個通道Va和乂,，a,b e [I, n]，且a和b不相同，作為脈衝發生器的輸出端； (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la、Ib的控制端VCa輸入預設脈衝信號Ml ；VCb輸入預設脈衝信號M2 ；VEa和VEb輸入預設脈衝信號M3 ;通道Va和Vb的輸出信號為雙極性組合脈衝； (3)單極性時預設控制信號VC控制DC/ DC輸出預設電壓；在la、Ib的控制端VCa輸入預設脈衝信號M4, VCb輸入低電平,或VCa輸入低電平，VCb端輸入預設脈衝信號M4 ；VEa和VEb輸入預設脈衝信號M3 ;通道Va和Vb的輸出信號為單極性組合脈衝。
全文摘要
一種採用三態門的多通道差動脈衝發生器，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路三態門構成；所述可控DC／DC和電源E相連，為三態門I1~In供電；通過控制所述三態門I1~In的組合輸出，實現通道V1~Vn中任意兩組通道的脈衝信號的差動輸出，通過控制所述三態門I1~In的組合輸出時間，調節脈衝信號的周期、寬度。通過控制VC端，調節脈衝信號的幅度；該脈衝發生器省去了輸出通道切換裝置，不僅降低了成本和功耗，且結構簡單，容易集成。
文檔編號H03K3/0234GK102931950SQ201210447118
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月9日 優先權日2012年11月9日
發明者李剛, 熊慧, 陳東旭, 林凌 申請人:天津大學