太阳城集团

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一种采用MOS管的多通道差动脉冲发生器及其控制方法.pdf

摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201210447119.4

申请日:

2012.11.09

公开号:

CN102931951B

公开日:

2015.01.28

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H03K 3/0234申请日:20121109|||公开
IPC分类号: H03K3/0234; H03K7/10 主分类号: H03K3/0234
申请人: 天津大学
发明人: 李刚; 熊慧; 陈东旭; 林凌
地址: 300072 天津市南开区卫津路92号
优先权:
专利代理机构: 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 代理人: 温国林
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法律状态
申请(专利)号:

CN201210447119.4

授权太阳城集团号:

太阳城集团102931951B||||||

法律状态太阳城集团日:

2015.01.28|||2013.03.20|||2013.02.13

法律状态类型:

太阳城集团授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

一种采用MOS管的多通道差动脉冲发生器及其控制方法,可控DC/DC输出的正向端通过MOS管Q12、Q22、Q32……Qn2分别连接至输出通道V1、V2、V3…Vn;同时分别经过MOS管Q11、Q21、Q31……Qn1连接至可控DC/DC的负向端;MOS管Q11和Q12,Q21和Q22……Qn1和Qn2构成了n组半臂桥电路;通过控制MOS管Q11~Qn1、Q12~Qn2的组合开通,实现V1~Vn任意两组通道的脉冲信号的差动输出,通过控制VC端,调节脉冲信号的幅值。通过控制MOS管Q11~Qn1、Q12~Qn2的组合开通太阳城集团,实现输出脉冲周期、宽度可调;该脉冲发生器省去了输出通道切换装置,降低了成本和功耗,且结构简单,容易集成。

权利要求书

权利要求书一种采用MOS管的多通道差动脉冲发生器,其特征在于,包括:可控DC/DC和差动输出切换电路,其中,所述差动输出切换电路由多组半桥电路构成;
所述可控DC/DC和电源E相连,输出的正向端通过MOS管Q12、Q22、Q32……Qn2分别连接至输出通道V1、V2、V3…Vn;输出通道V1、V2、V3…Vn同时分别经过MOS管Q11、Q21、Q31……Qn1连接至所述可控DC/DC的负向端;MOS管Q11和Q12,Q21和Q22……Qn1和Qn2构成了n组半臂桥电路,分别控制通道V1、V2、V3…Vn的差动方向;通过控制MOS管Q11~Qn1、Q12~Qn2的组合开通,实现V1~Vn任意两组通道的脉冲信号的差动输出;通过控制VC端,调节脉冲信号的幅值;通过控制Q11~Qn1、Q12~Qn2的组合开通太阳城集团,调节脉冲信号的周期、宽度。
根据权利要求1所述的一种采用MOS管的多通道差动脉冲发生器,其特征在于,所述通过控制Q11~Qn1、Q12~Qn2的组合开通太阳城集团,调节脉冲信号的周期、宽度具体为:
所述可控DC/DC控制端输入预设脉冲信号,通过控制所述预设脉冲信号的占空比,实现输出脉冲信号的幅度调节;
通过控制MOS管Q11、Q12,将通道V1连接至所述可控DC/DC输出正向端或负向端,当V1连接至正向端时,通过控制Q12的开通和关断太阳城集团,调节通道V1脉冲信号的周期、宽度,Q11和Q12不同时开通;
通过控制MOS管Q21、Q22,将通道V2连接至所述可控DC/DC输出正向端或负向端,当V2连接至正向端时,通过控制Q22的开通和关断太阳城集团,调节通道V2脉冲信号的周期、宽度,Q21和Q22不同时开通;
通过控制MOS管Q31、Q32,可将通道V3连接至所述可控DC/DC输出正向端或负向端,当V3连接至正向端时,通过控制Q32的开通和关断太阳城集团,调节通道V3脉冲信号的周期、宽度,Q31和Q32不同时开通;以此类推,
通过控制MOS管Qn1、Qn2,将通道Vn连接至所述可控DC/DC输出正向端或负向端,当Vn连接至正向端时,通过控制Qn2的开通和关断太阳城集团,调节通道Vn脉冲信号的周期、宽度,Qn1和Qn2不同时开通。
一种用于权利要求1或2所述的采用MOS管的多通道差动脉冲发生器的控制方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
选取任意两个通道Va和Vb,a,b∈[1,n],且a和b不相同,作为脉冲发生器的输出端;
双极性时,预设控制信号VC控制所述可控DC/DC输出预设电压;在Qa2、Qb1的控制端输入第一预设脉冲信号M1;在Qa1、Qb2的控制端输入与第一预设脉冲信号M1存在相位差的信号M2;通道Va和Vb的输出信号为双极性组合脉冲;
太阳城集团单极性时,预设控制信号VC控制所述可控DC/DC输出预设电压;Qa2、Qb1的控制端输入第二预设脉冲信号M3但关断Qa1、Qb2,或Qa1、Qb2的控制端输入第二预设脉冲信号M3但关断Qa2、Qb1,通道Va和Vb输出信号为单极性组合脉冲。

说明书

说明书一种采用MOS管的多通道差动脉冲发生器及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种脉冲发生器,特别涉及一种采用MOS管的多通道差动脉冲发生器及其控制方法。
背景技术
在很多应用场合中,均需要幅值、脉宽和频率可调的差动脉冲信号。现有的脉冲发生器一部分采用数模转换芯片来实现,通过控制数模转换芯片,实现单向的脉冲输出;另一部分采用一定量的数字逻辑芯片组合来实现,这种方式过于复杂。上述两种方式若要实现多通道输出,均需要增加通道切换装置,输出的脉冲幅度范围均受电源电压限制,并且成本高,功耗大。
吴有林设计了《双通道脉冲发生器及植入式电刺激系统》(公开号:CN102457252A,公开日:2012.05.16),该专利利用数模混合芯片,设计了两个可分别独立调控输出的脉冲输出通道,通过对调控命令的处理,实现了双通道的输出频率、脉宽、幅值及刺激模式等均可独立调控。
发明人在实现本发明的过程中,发现当前现有技术中至少存在以下缺陷和不足:
脉冲发生器的输出幅值受电源限制,脉冲信号的最大幅值为电源电压。输出通道模式结构比单一,只实现了固定双通道的输出,且采用集成芯片提高了脉冲发生器的功耗。
发明内容
本发明提供了一种采用MOS管的多通道差动脉冲发生器及其控制方法,解决了输出通道模式单一化,实现了任意双通道的输出;降低了脉冲发生器的功耗,详见下文描述:
一种采用MOS管的多通道差动脉冲发生器,包括:可控DC/DC和差动输出切换电路,其中,所述差动输出切换电路由多组半桥电路构成;
所述可控DC/DC和电源E相连,输出的正向端通过MOS管Q12、Q22、Q32……Qn2分别连接至输出通道V1、V2、V3…Vn;输出通道V1、V2、V3…Vn同时分别经过MOS管Q11、Q21、Q31……Qn1连接至所述可控DC/DC的负向端;MOS管Q11和Q12,Q21和Q22……Qn1和Qn2构成了n组半臂桥电路,分别控制通道V1、V2、V3…Vn的差动方向;通过控制MOS管Q11~Qn1、Q12~Qn2的组合开通,实现V1~Vn任意两组通道的脉冲信号的差动输出;通过控制VC端,调节脉冲信号的幅值;通过控制Q11~Qn1、Q12~Qn2的组合开通太阳城集团,调节脉冲信号的周期、宽度。
所述通过控制Q11~Qn1、Q12~Qn2的组合开通太阳城集团,调节脉冲信号的周期、宽度具体为:
所述可控DC/DC控制端输入预设脉冲信号,通过控制所述预设脉冲信号的占空比,实现输出脉冲信号的幅度调节;
通过控制MOS管Q11、Q12,将通道V1连接至所述可控DC/DC输出正向端或负向端,当V1连接至正向端时,通过控制Q12的开通和关断太阳城集团,调节通道V1脉冲信号的周期、宽度,Q11和Q12不同时开通;
通过控制MOS管Q21、Q22,将通道V2连接至所述可控DC/DC输出正向端或负向端,当V2连接至正向端时,通过控制Q22的开通和关断太阳城集团,调节通道V2脉冲信号的周期、宽度,Q21和Q22不同时开通;
通过控制MOS管Q31、Q32,可将通道V3连接至所述可控DC/DC输出正向端或负向端,当V3连接至正向端时,通过控制Q32的开通和关断太阳城集团,调节通道V3脉冲信号的周期、宽度,Q31和Q32不同时开通;以此类推,
通过控制MOS管Qn1、Qn2,将通道Vn连接至所述可控DC/DC输出正向端或负向端,当Vn连接至正向端时,通过控制Qn2的开通和关断太阳城集团,调节通道Vn脉冲信号的周期、宽度,Qn1和Qn2不同时开通。
一种采用MOS管的多通道差动脉冲发生器的控制方法,所述方法包括以下步骤:
选取任意两个通道Va和Vb,a,b∈[1,n],且a和b不相同,作为脉冲发生器的输出端;
双极性时,预设控制信号VC控制所述可控DC/DC输出预设电压;在Qa2、Qb1的控制端输入第一预设脉冲信号M1;在Qa1、Qb2的控制端输入与第一预设脉冲信号M1存在相位差的信号M2;通道Va和Vb的输出信号为双极性组合脉冲;
单极性时,预设控制信号VC控制所述可控DC/DC输出预设电压;Qa2、Qb1的控制端输入第二预设脉冲信号M3但关断Qa1、Qb2,或Qa1、Qb2的控制端输入第二预设脉冲信号M3但关断Qa2、Qb1,通道Va和Vb输出信号为单极性组合脉冲。
本发明提供的技术方案的有益效果是:通过可控DC/DC和差动输出切换电路来搭建多通道差动脉冲发生器;通过控制预设控制信号VC,实现输出脉冲幅度可调;通过控制MOS管Q11~Qn1、Q12~Qn2的组合开通,实现通道V1~Vn任意两两组合的脉冲信号的差动输出;通过控制MOS管Q11~Qn1、Q12~Qn2的组合开通太阳城集团,实现输出脉冲周期、宽度可调;该脉冲发生器省去了输出通道切换装置,不仅降低了成本和功耗,且结构简单,容易集成。
附图说明
图1为一种采用MOS管的多通道差动脉冲发生器的电路示意图;
图2为预设脉冲信号M1和M2以及电路输出双极性组合脉冲的示意图;
图3为预设脉冲信号M3以及电路输出单极性脉冲的示意图;
图4为四通道差动脉冲发生器的电路示意图;
图5为四通道差动脉冲发生器的另一电路示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
为了解决输出通道模式单一化,实现多通道输出;降低脉冲发生器的功耗,本发明实施例提供了一种采用MOS管的多通道差动脉冲发生器及其控制方法,详见下文描述:
参见图1,一种采用MOS管的多通道差动脉冲发生器,包括:可控DC/DC和差动输出切换电路,其中,差动输出切换电路由多组半桥电路构成;
可控DC/DC和电源E相连,输出的正向端通过MOS管Q12、Q22、Q32……Qn2分别连接至输出通道V1、V2、V3…Vn;输出通道V1、V2、V3…Vn同时分别经过MOS管Q11、Q21、Q31……Qn1连接至可控DC/DC的负向端;MOS管Q11和Q12,Q21和Q22……Qn1和Qn2构成了n组半臂桥电路,分别控制通道V1、V2、V3…Vn的差动方向;通过控制MOS管Q11~Qn1、Q12~Qn2的组合开通,实现V1~Vn任意两组通道的脉冲信号的差动输出;通过控制VC端,调节脉冲信号的幅值;通过控制Q11~Qn1、Q12~Qn2的组合开通太阳城集团,调节脉冲信号的周期、宽度。
其中,通过控制Q11~Qn1、Q12~Qn2的组合开通太阳城集团,调节脉冲信号的周期、宽度具体为:
可控DC/DC控制端输入预设脉冲信号,通过控制预设脉冲信号的占空比,实现输出脉冲信号的幅度调节;
通过控制MOS管Q11、Q12,将通道V1连接至可控DC/DC输出正向端或负向端,当V1连接至正向端时,通过控制Q12的开通和关断太阳城集团,调节通道V1脉冲信号的周期、宽度,Q11和Q12不同时开通;
通过控制MOS管Q21、Q22,将通道V2连接至可控DC/DC输出正向端或负向端,当V2连接至正向端时,通过控制Q22的开通和关断太阳城集团,调节通道V2脉冲信号的周期、宽度,Q21和Q22不同时开通;
通过控制MOS管Q31、Q32,可将通道V3连接至可控DC/DC输出正向端或负向端,当V3连接至正向端时,通过控制Q32的开通和关断太阳城集团,调节通道V3脉冲信号的周期、宽度,Q31和Q32不同时开通;以此类推;
通过控制MOS管Qn1、Qn2,将通道Vn连接至可控DC/DC输出正向端或负向端,当Vn连接至正向端时,通过控制Qn2的开通和关断太阳城集团,调节通道Vn脉冲信号的周期、宽度,Qn1和Qn2不同时开通。
因此,通过上述的设置通道V1…Vn的任意两个组合均可输出幅值、宽度、周期、极性可调的脉冲信号。
一种采用MOS管的多通道差动脉冲发生器的控制方法,参见图2和图3,包括以下步骤:
101:选取任意两个通道Va和Vb(a,b∈[1,n],且a和b不相同),作为脉冲发生器的输出端;
102:双极性时,预设控制信号VC控制可控DC/DC输出预设电压;在Qa2、Qb1的控制端输入第一预设脉冲信号M1;在Qa1、Qb2的控制端输入与第一预设脉冲信号M1存在相位差的信号M2;通道Va和Vb的输出信号为双极性组合脉冲;
103:单极性时,预设控制信号VC控制DC/DC输出预设电压;Qa2、Qb1的控制端输入第二预设脉冲信号M3但关断Qa1、Qb2,或Qa1、Qb2的控制端输入第二预设脉冲信号M3但关断Qa2、Qb1,通道Va和Vb输出信号为单极性组合脉冲。
参见图2和图3,预设控制信号VC、第一预设脉冲信号M1和第二预设脉冲信号M3根据实际应用中的需要选择任意脉冲信号,具体实现时,本发明实施例对此不做限制。
下面以四通道为例详细说明本发明实施例提供的一种采用MOS管的多通道差动脉冲发生器及其控制方法的工作方式,详见下文描述:
图4为四通道差动脉冲发生器,该实例的T11~T41为N沟道MOSFET,型号为IRF7501;T12~T42为P沟道MOSFET,型号为IRF7504;T11、T12用于选择通道V1差动输出的极性;T21和T22用于选择通道V2差动输出的极性;T31和T32用于选择通道V3差动输出的极性;T41、T42用于选择通道V4差动输出的极性;VC采用高频脉冲信号进行控制,控制信号的脉宽(占空比)来调节可控DC/DC的输出幅值;通过控制T11~T41、T12~T42的组合开通,实现通道(V1~V4)任意两组通道的脉冲信号的差动输出;通过控制T11~T41、T12~T42的组合开通太阳城集团,进行调节差动脉冲信号的周期、宽度。
选取通道V1、V3组合作为差动脉冲发生器的输出端。T11关断、T12开通,通道V1选为脉冲发生器的正极端;T31开通、T32关断,通道V3选为脉冲发生器的负极端;因此,V3与V1组成了一组差动脉冲输出通道,输出的脉冲信号V1和V3如图2中的Vo第一个脉冲,极性为正极,脉冲宽度为T12、T31的开通太阳城集团。在第二个脉冲时,T11开通、T12关断,通道V1选为脉冲发生器的负极端;T31关断、T32开通,通道V3选为脉冲发生器的正极端;输出的脉冲信号V1和V3如图2中的第二个脉冲,极性为负极。
选取通道V1、V3组合作为单极性脉冲发生器的输出端。T11关断、T12开通,通道V1选为脉冲发生器的正极端;T31开通、T32关断,通道V3选为脉冲发生器的负极端;因此,V3与V1组成了一组单极性脉冲输出通道,输出的脉冲信号V1和V3如图3中的Vo第一个脉冲,极性为正极,脉冲宽度为T12、T31的开通太阳城集团。采用同样的开通方式可以产生第二个脉冲,……在此不做赘述。
图5为四通道差动脉冲发生器,该实例的T11~T41和T12~T42为N沟道MOSFET,型号为IRF7501;T11、T12用于选择通道V1差动输出的极性;T21和T22用于选择通道V2差动输出的极性;T31和T32用于选择通道V3差动输出的极性;T41、T42用于选择通道V4差动输出的极性;VC采用高频脉冲信号进行控制,控制信号的脉宽(占空比)来调节可控DC/DC的输出幅值;通过控制T11~T41、T12~T42的组合开通,实现通道(V1~V4)任意两组通道的脉冲信号的差动输出;通过控制T11~T41、T12~T42的组合开通太阳城集团,进行调节差动脉冲信号的周期、宽度。
选取通道V1、V3组合作为差动脉冲发生器的输出端。T11关断、T12开通,通道V1选为脉冲发生器的正极端;T31开通、T32关断,通道V3选为脉冲发生器的负极端;因此,V3与V1组成了一组差动脉冲输出通道,输出的脉冲信号V1和V3如图2中的Vo第一个脉冲,极性为正极,脉冲宽度为T12、T31的开通太阳城集团。在第二个脉冲时,T11开通、T12关断,通道V1选为脉冲发生器的负极端;T31关断、T32开通,通道V3选为脉冲发生器的正极端;输出的脉冲信号V1和V3如图2中的Vo第二个脉冲,极性为负极。
选取通道V1、V3组合作为单极性脉冲发生器的输出端。T11关断、T12开通,通道V1选为脉冲发生器的正极端;T31开通、T32关断,通道V3选为脉冲发生器的负极端;因此,V3与V1组成了一组单极性脉冲输出通道,输出的脉冲信号V1‑V3如图3中的Vo第一个脉冲,极性为正极,脉冲宽度为T12、T31的开通太阳城集团。采用同样的开通方式可以产生第二个脉冲,……在此不做赘述。
在上述两种应用实例的基础上,采用同样的连接方式,增加多组半臂桥电路,便可实现多通道差动脉冲输出;在整个控制过程中,根据应用领域,可产生固定参数的脉冲信号,也可产生组合型脉冲信号,同时对部分电路进行选择性开启,降低整体功耗,实现差动脉冲发生器的微功耗运转。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图,上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

关 键 词:
一种 采用 MOS 通道 差动 脉冲 发生器 及其 控制 方法
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