一种线缆压降补偿电路及超声成像系统的制作方法

1.本发明涉及电路设计技术领域，更具体地，本发明涉及一种线缆压降补偿电路、及一种超声成像系统。


背景技术：

2.现有的超声成像系统，通常可以包括超声成像设备、线缆和超声探头。超声成像设备可以通过线缆与超声探头连接，并通过线缆向超声探头传输电信号。
3.随着超声探头中换能器阵元数量的增加，为了不增加线缆内部纤芯的数量，超声探头内部集成了越来越多的电子元器件用来控制以及选择不同的换能器阵元。因此，超声成像设备需要给超声探头内部的电子元器件提供足够的电压和电流。
4.由于电源在超声成像设备中，因此电流需要流经线缆才能到达超声探头内部的电子元器件，这样会在线缆上造成一定的电压损耗，使得到达超声探头的电压将会低于超声成像设备所提供的电压，进而可能会导致超声探头内的电子元器件无法正常工作。


技术实现要素：

5.本发明实施例的一个目的是提供一种至少能够解决上述问题之一的新的技术方案。
6.根据本发明的第一方面，提供了一种线缆压降补偿电路，包括电压稳定模块、采样转换模块、用于连接负载的线缆、以及连接在所述电压稳定模块和所述线缆之间的采样电阻，所述电压稳定模块被设置为向所述采样电阻输出电流和第一电压；所述采样转换模块被设置为采集所述电流经过所述采样电阻、在所述采样电阻两端所产生的第二电压，按照设定规则将所述第二电压转换为第三电压，并将所述第三电压输出至所述电压稳定模块；所述电压稳定模块被设置为根据所述第三电压调整所述第一电压，以对所述电流在所述线缆上所产生的压降进行补偿。
7.可选的，所述采样转换模块包括差分放大器，所述差分放大器的两个输入端分别连接在所述采样电阻的两端，所述差分放大器的输出端与所述电压稳定模块连接。
8.可选的，差分放大器包括第一运算放大器、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻连接在所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端之间，所述第二电阻连接在所述第一运算放大器的反相输入端与第一电位点之间，所述第一运算放大器的同相输入端与第二电位点连接；其中，所述第一电位点为所述采样电阻与所述电压稳定模块之间的电位点，所述第二电位点为所述采样电阻与所述线缆之间的电位点。
9.可选的，第一比值等于第二比值，其中，所述第一比值为所述第一电阻的阻值与所述第二电阻的阻值之间的比值，所述第二比值为所述线缆的阻值与所述采样电阻的阻值之间的比值。
10.可选的，所述电压稳定模块包括第一电源端和电压跟随器，所述电压跟随器被设置为根据所述第三电压和所述第一电源端所输入的第一设定电压，输出所述第一电压。
11.可选的，所述电压跟随器包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端与所述第一电源端连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述采样转换模块连接，所述第二运算放大器的反相输入端还与所述第二运算放大器的输出端连接。
12.可选的，所述线缆压降补偿电路还包括用于输入第二设定电压的第二电源端，所述电压稳定模块还被设置为根据所述第二电源端所输入的所述第二设定电压，输出所述电流。
13.可选的，所述电压稳定模块还包括射极跟随器，所述射极跟随器的输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述射极跟随器的输出端与所述采样电阻连接，所述射极跟随器的电源端与所述第二电源端连接。
14.可选的，所述射极跟随器包括第三电阻、第四电阻和三极管，所述第三电阻连接在所述第二运算放大器的输出端与所述三极管的基极之间，所述第四电阻连接在所述三极管的发射极和接地端之间，所述三极管的集电极与所述第二电源端连接，所述三极管的发射极还与所述采样电阻连接。
15.根据本公开的第二方面，提供了一种超声成像系统，所述超声成像系统包括超声探头和根据本公开第一方面所述的线缆压降补偿电路，所述超声探头与所述线缆压降补偿电路中的所述线缆连接。
16.在本发明的实施例中，通过设置电压稳定模块、采样转换模块和采样电阻，可以补偿线缆所造成的压降，有效解决因线缆压降造成的输入负载的电压降低、影响负载的正常工作的问题。而且，通过将采样电阻和采样转换模块设置在电压稳定模块的输出端，在电压稳定模块所输出的电流不同时，可以针对线缆产生的不同压降进行不同的补偿。
17.通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
18.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
19.图1为根据本发明一种线缆压降补偿电路的一种实施方式的方框原理图；
20.图2为根据本发明一种线缆压降补偿电路的另一种实施方式的流程图；
21.图3为根据本发明一种线缆压降补偿电路的电路原理图。
具体实施方式
22.现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
23.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
24.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
25.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不
是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
26.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
27.对于现有的超声成像系统，通常可以包括超声成像设备、线缆和超声探头。超声成像设备可以通过线缆与超声探头连接，并通过线缆向超声探头传输电信号。
28.随着超声探头中换能器阵元数量的增加，为了不增加线缆内部纤芯的数量，超声探头内部集成了越来越多的电子元器件用来控制以及选择不同的换能器阵元。因此，超声成像设备需要给超声探头内部的电子元器件提供足够的电压和电流。
29.由于电源在超声成像设备中，因此电流需要流经线缆才能到达超声探头内部的电子元器件，这样会在线缆上造成一定的电压损耗，使得到达超声探头的电压将会低于超声成像设备所提供的电压，进而可能会导致超声探头内的电子元器件无法正常工作。
30.因此，本公开提供了一种线缆压降补偿电路，以补偿线缆导致的压降。
31.如图1所示，该线缆压降补偿电路1000可以包括电压稳定模块1100、采样转换模块1200、用于连接负载的线缆1300、以及连接在电压稳定模块1100和线缆1300之间的采样电阻1400。
32.在本实施例中，电压稳定模块1100被设置为向采样电阻输出电流和第一电压。
33.具体的，采样电阻1400、线缆1300和负载可以是串联连接在电压稳定模块1100的输出端vo与线缆压降补偿电路1000的接地端gnd之间。其等效电路可以是如图1所示，采样电阻1400与电压稳定模块1100的输出端vo连接。电压稳定模块1100通过输出端vo输出电流和第一电压。
34.采样转换模块1200被设置为采集电流经过该采样电阻、在采样电阻两端所产生的第二电压，按照设定规则将第二电压转换为第三电压，并将第三电压输出至电压稳定模块1100。
35.电压稳定模块1100所输出的电流，流经采样电阻，会在采样电阻的两端产生压降，即第二电压。
36.采样转换模块1200根据设定规则将第二电压转换为第三电压，具体可以是对第二电压进行放大处理，放大比例可以是预先根据采样电阻1400的阻值r
sense
、及线缆1300的阻值r
cable
所确定的。例如，该放大比例可以为
37.电压稳定模块1100还被设置为根据第三电压调整第一电压，以对电流经过线缆产生的压降进行补偿。
38.在本实施例中，电压稳定模块1100可以是根据第三电压调高第一电压，使得输出至采样电阻1400的第一电压增大，由于电压稳定模块1100所输出的电流可以是由采样电阻1400的阻值、线缆1300的阻值、以及负载的阻值所决定的，在采样电阻1400的阻值、线缆1300的阻值、以及负载的阻值不变的情况下，电流流经采样电阻1400和线缆1300，在采样电阻1400和线缆1300两端所产生的压降不变，那么，输入负载的电压就会增大，就可以补偿电流在线缆1300上所产生的压降。
39.在本发明的实施例中，通过设置电压稳定模块、采样转换模块和采样电阻，可以补偿线缆所造成的压降，有效解决因线缆压降造成的输入负载的电压降低、影响负载的正常
工作的问题。而且，通过将采样电阻和采样转换模块设置在电压稳定模块的输出端，在电压稳定模块所输出的电流不同时，可以针对线缆产生的不同压降进行不同的补偿。
40.在该线缆压降补偿电路用于连接超声探头时，不需要在线缆中设置额外的纤芯采集超声探头的电压做负反馈，可以减小线缆的直径，节省线缆的成本。此外，可以是将采样电阻设置在线缆的近端，不需要线缆提供额外的纤芯提供电压信号，即可对电流的检测。
41.在本公开的一个实施例中，如图2所示，该采样转换模块1200可以是由一差分放大器1210提供。该差分放大器的两个输入端分别连接在采样电阻的两端，差分放大器的输出端与电压稳定模块1100连接。
42.在一个例子中，如图3所示，线缆1300可以是连接在采样电阻1400和负载2000之间，该负载2000可以是连接在线缆1300可以接地端gnd之间。
43..如图3所示的例子中，该差分放大器可以包括第一运算放大器1211、第一电阻1212和第二电阻1213，第一电阻1212连接在第一运算放大器1211的反相输入端与第一运算放大器1211的输出端之间，第二电阻1213连接在第一运算放大器1211的反相输入端与第一电位点之间，第一运算放大器1211的同相输入端与第二电位点连接，其中，第一电位点为采样电阻1400与电压稳定模块1100之间的电位点，第二电位点为采样电阻1400与线缆1300之间的电位点。
44.通过本实施例的差分放大器1210，根据采样电阻1400两端的第二电压v2所转换得到的第三电压v3，可以为其中，r1为第一电阻的阻值，r2为第二电阻的阻值。
45.为了使得差分放大器对第二电压进行放大得到第三电压的放大倍数等于可以使得第一比值等于第二比值，其中，第一比值为第一电阻的阻值与第二电阻的阻值之间的比值，第二比值为线缆的阻值与采样电阻的阻值之间的比值。
46.在本公开的一个实施例中，如图2所示，该电压稳定模块1100还可以包括第一电源端vset和电压跟随器1110，电压跟随器1110被设置为根据第三电压和第一电源端vset所输入的第一设定电压，输出第一电压。
47.在一个例子中，如图3所示，电压跟随器1110可以由第二运算放大器1111提供。第二运算放大器1111的同相输入端与第一电源端vset连接，第二运算放大器1111的反相输入端与采样转换模块1200中用于输出第三电压的输出端连接，第二运算放大器1111的反相输入端还与第二运算放大器1111的输出端连接。
48.在本实施例中，在采样转换模块1200输出第三电压v3的情况下，第二运算放大器1111所输出的第一电压v1可以表示为，v1＝v4
‑
(v3
‑
v4)。其中，v4为第一电源端vset所输入的第一设定电压。
49.进一步地，该线缆压降补偿电路还包括用于输入第二设定电压的第二电源端vp，电压稳定模块1100还被设置为根据第二电源端vp所输入的第二设定电压，输出电流。
50.在本实施例中，电压稳定模块1100所输出的电流的大小，可以是由采样电阻1400的阻值、线缆1300的阻值和负载的阻值所确定的。在该线缆压降补偿电路所连接的负载不变的情况下，电压稳定模块1100所输出的电流不变。
51.在本公开的一个实施例中，如图2所示，该电压稳定模块1100还可以包括射极跟随
器1120，射极跟随器1120的输入端与第二运算放大器1210的输出端连接，射极跟随器1120的输出端与采样电阻连接，射极跟随器1120的电源端与第二电源端vp连接。
52.射极跟随器1120的输入端所输入的电压与其输出端所输出的电压相等。由于射极跟随器1120的输入端与第二运算放大器1210的输出端连接，因此，射极跟随器1120的输入端所输入的电压为第一电压，射极跟随器1120的输出端所输出的电压也为第一电压。
53.而且，在射极跟随器1120的输入端输入第一电压的情况下，射极跟随器1120还可以根据第二电源端vp所输入的第二设定电压，输出电流。
54.在一个例子中，如图3所示，射极跟随器1120可以包括第三电阻1121、第四电阻1122和三极管1123，第三电阻1121连接在第二运算放大器1210的输出端与三极管1123的基极之间，第四电阻1122连接在三极管1123的发射极和接地端gnd之间，三极管1123的集电极与第二电源端vp连接，三极管1123的发射极还与采样电阻连接。
55.在本实施例中，三极管1123可以是npn三极管。
56.在本公开的一个实施例中，该线缆压降补偿电路还可以用于虚拟现实主机中，该虚拟现实主机通过该线缆压降补偿电路与虚拟现实显示设备连接，以为该虚拟现实显示设备提供使其正常工作的第一电压和电流。
57.本公开还提供了一种超声成像系统，该超声成像系统可以包括超声探头和前述任一实施例所提供的线缆压降补偿电路。其中，超声探头可以作为与线缆压降补偿电路中的线缆连接的负载。
58.在一个例子中，该超声成像系统还可以包括超声成像设备，该超声成像设备通过本实施例的线缆压降补偿电路，向超声探头提供第一电压和电流，以使超声探头正常工作。
59.上述各实施例主要重点描述与其他实施例的不同之处，但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。
60.虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。