專利名稱：一種采用三態(tài)門的多通道差動(dòng)脈沖發(fā)生器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脈沖發(fā)生器，特別涉及一種采用三態(tài)門的多通道差動(dòng)脈沖發(fā)生器及其控制方法。
背景技術(shù)：
在很多應(yīng)用場(chǎng)合中，均需要幅值、脈寬和頻率可調(diào)的差動(dòng)脈沖信號(hào)。現(xiàn)有的脈沖發(fā)生器一部分采用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片來實(shí)現(xiàn)，通過控制數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，實(shí)現(xiàn)單向的脈沖輸出；另一部分采用一定量的數(shù)字邏輯芯片組合來實(shí)現(xiàn)，這種方式過于復(fù)雜。上述兩種方式若要實(shí)現(xiàn)多通道輸出，均需要增加通道切換裝置，輸出的脈沖幅度范圍均受電源電壓限制，并且成本高，功耗大。
吳有林設(shè)計(jì)了《雙通道脈沖發(fā)生器及植入式電刺激系統(tǒng)》(公開號(hào)CN102457252A，
公開日2012.05. 16)，該專利利用數(shù)?；旌闲酒?，設(shè)計(jì)了兩個(gè)可分別獨(dú)立調(diào)控輸出的脈沖輸出通道，通過對(duì)調(diào)控命令的處理，實(shí)現(xiàn)了雙通道的輸出頻率、脈寬、幅值及刺激模式等均可獨(dú)立調(diào)控。
發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下缺陷和不足
脈沖發(fā)生器的輸出幅值受電源限制，脈沖信號(hào)的最大幅值為電源電壓。輸出通道模式結(jié)構(gòu)比單一，只實(shí)現(xiàn)了固定雙通道的輸出，且采用集成芯片提高了脈沖發(fā)生器的功耗。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種采用三態(tài)門的多通道差動(dòng)脈沖發(fā)生器及其控制方法，解決了輸出通道模式單一化，實(shí)現(xiàn)了任意雙通道的輸出；降低了脈沖發(fā)生器的功耗，詳見下文描述
一種采用三態(tài)門的多通道差動(dòng)脈沖發(fā)生器，包括可控DC / DC和差動(dòng)輸出切換電路，其中，所述差動(dòng)輸出切換電路由多路三態(tài)門構(gòu)成；
所述可控DC / DC和電源E相連，為三態(tài)門IfIn供電；通過控制所述三態(tài)門 Γ η的組合輸出，實(shí)現(xiàn)通道VfVn中任意兩組通道的脈沖信號(hào)的差動(dòng)輸出，通過控制所述三態(tài)門IfIn的組合輸出時(shí)間，調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)的周期、寬度。
所述通過控制所述三態(tài)門IfIn的組合輸出時(shí)間，調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)的周期、寬度具體為
假設(shè)選取通道Va、Vb作為差動(dòng)脈沖發(fā)生器的輸出端，a，b e [1，1!]，且&和13不相同，可控DC / DC輸入預(yù)設(shè)控制信號(hào)VC，實(shí)現(xiàn)三態(tài)門的供電電壓和輸出脈沖信號(hào)的幅度調(diào)節(jié)；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的脈沖寬度和周期，可調(diào)節(jié)通道V3和Vl組合輸出的脈沖信號(hào)的周期、寬度；通道Vb-Vn任意兩個(gè)組合均可輸出幅值、寬度、周期、極性可調(diào)的脈沖信號(hào)。
一種采用三態(tài)門的多通道差動(dòng)脈沖發(fā)生器的控制方法，所述方法包括以下步驟
(I)選取任意兩個(gè)通道Va和Vb, a, b e [I, η],且a和b不相同，作為脈沖發(fā)生器3的輸出端；
(2)雙極性時(shí)預(yù)設(shè)控制信號(hào)VC控制可控DC / DC輸出預(yù)設(shè)電壓；在la、Ib的控制端VCa輸入預(yù)設(shè)脈沖信號(hào)Ml ；VCb輸入預(yù)設(shè)脈沖信號(hào)M2 ；VEa和VEb輸入預(yù)設(shè)脈沖信號(hào) M3 ;通道Va和Vb的輸出信號(hào)為雙極性組合脈沖；
(3)單極性時(shí)預(yù)設(shè)控制信號(hào)VC控制DC / DC輸出預(yù)設(shè)電壓；在la、Ib的控制端 VCa輸入預(yù)設(shè)脈沖信號(hào)M4, VCb輸入低電平,或VCa輸入低電平，VCb端輸入預(yù)設(shè)脈沖信號(hào) M4 ；VEa和VEb輸入預(yù)設(shè)脈沖信號(hào)M3 ;通道Va和Vb的輸出信號(hào)為單極性組合脈沖。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是通過可控DC / DC和差動(dòng)輸出切換電路來搭建多通道差動(dòng)脈沖發(fā)生器；通過脈沖信號(hào)控制可控DC / DC，實(shí)現(xiàn)輸出脈沖幅度可調(diào)；通過控制三態(tài)門IlfInl的組合輸出，實(shí)現(xiàn)通道(VfVn)任意兩兩組合的脈沖信號(hào)的差動(dòng)輸出；通過控制三態(tài)門IlfInl的組合輸出時(shí)間，實(shí)現(xiàn)輸出脈沖周期、寬度可調(diào)；該脈沖發(fā)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易集成。


圖I為一種采用三態(tài)門的多通道差動(dòng)脈沖發(fā)生器的電路示意圖2為預(yù)設(shè)脈沖信號(hào)M1、M2、M3以及電路輸出雙極性組合脈沖的示意圖3為預(yù)設(shè)脈沖信號(hào)M3、M4以及電路輸出雙極性組合脈沖的示意圖4為四通道差動(dòng)脈沖發(fā)生器的電路示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
為了解決輸出通道模式單一化，實(shí)現(xiàn)多通道輸出；降低脈沖發(fā)生器的功耗，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種采用三態(tài)門的多通道差動(dòng)脈沖發(fā)生器及其控制方法，詳見下文描述
參見圖1，一種采用三態(tài)門的多通道差動(dòng)脈沖發(fā)生器，包括可控DC / DC和差動(dòng)輸出切換電路，其中，差動(dòng)輸出切換電路由多路三態(tài)門構(gòu)成；
可控DC / DC和電源E相連，為三態(tài)門I fin供電；通過控制三態(tài)門Ifln的組合輸出，實(shí)現(xiàn)通道VfVn中任意兩組通道的脈沖信號(hào)的差動(dòng)輸出，通過控制三態(tài)門IfIn的組合輸出時(shí)間，調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)的周期、寬度；通過控制VC端，調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)的幅度。
其中，通過控制三態(tài)門IfIn的組合輸出時(shí)間，調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)的周期、寬度具體為
假設(shè)選取通道Va、Vb作為差動(dòng)脈沖發(fā)生器的輸出端，a，b e [1，1!]，且&和13不相同，可控DC / DC輸入預(yù)設(shè)控制信號(hào)VC，實(shí)現(xiàn)三態(tài)門的供電電壓和輸出脈沖信號(hào)的幅度調(diào)節(jié)；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的脈沖寬度和周期，可調(diào)節(jié)通道V3和一 Vl組合輸出的脈沖信號(hào)的周期、寬度；通道Vb-Vn任意兩個(gè)組合均可輸出幅值、寬度、周期、極性可調(diào)的脈沖信號(hào)。
一種采用三態(tài)門的多通道差動(dòng)脈沖發(fā)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(gè)通道Va和Vb (a, b e [I, η],且a和b不相同),作為脈沖發(fā)生器的輸出端；
102 :雙極性時(shí)預(yù)設(shè)控制信號(hào)VC控制DC / DC輸出預(yù)設(shè)電壓；在la、Ib的控制端 VCa輸入預(yù)設(shè)脈沖信號(hào)Ml ；VCb輸入預(yù)設(shè)脈沖信號(hào)M2 ；VEa和VEb輸入預(yù)設(shè)脈沖信號(hào)M3 ;通道Va和Vb的輸出信號(hào)為雙極性組合脈沖；
103 :單極性時(shí)預(yù)設(shè)控制信號(hào)VC控制DC / DC輸出預(yù)設(shè)電壓；在la、Ib的控制端 VCa輸入預(yù)設(shè)脈沖信號(hào)M4, VCb輸入低電平,或VCa輸入低電平，VCb端輸入預(yù)設(shè)脈沖信號(hào) M4 ；VEa和VEb輸入預(yù)設(shè)脈沖信號(hào)M3 ;通道Va和Vb的輸出信號(hào)為單極性組合脈沖。
參見圖2和圖3，預(yù)設(shè)控制信號(hào)VC、預(yù)設(shè)脈沖信號(hào)M1、M2、M3和M4根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的需要進(jìn)行設(shè)定，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不做限制。
下面以四通道為例詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例提供的一種采用三態(tài)門的多通道差動(dòng)脈沖發(fā)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(dòng)脈沖發(fā)生器，該實(shí)例的I廣I4為集成型數(shù)字邏輯芯片，型號(hào)為 ⑶44502;可控DC / DC輸入預(yù)設(shè)控制信號(hào)VC，實(shí)現(xiàn)三態(tài)門的供電電壓和輸出脈沖信號(hào)的幅度調(diào)節(jié)；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的脈沖寬度和周期，可調(diào)節(jié)通道Vo (也即通道Vl和V2組合)輸出的脈沖信號(hào)的周期、寬度。通道VL··· V4任意兩個(gè)組合均可輸出幅值、寬度、周期、極性可調(diào)的脈沖信號(hào)。
在上述應(yīng)用實(shí)例的基礎(chǔ)上，采用同樣的連接方式，增加多個(gè)多路三態(tài)門，便可實(shí)現(xiàn)多通道差動(dòng)脈沖輸出；在整個(gè)控制過程中，可以根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，可產(chǎn)生固定參數(shù)的脈沖信號(hào)，也可產(chǎn)生組合型脈沖信號(hào)，同時(shí)對(duì)部分電路進(jìn)行選擇性開啟，降低系統(tǒng)的整體功耗，實(shí)現(xiàn)差動(dòng)脈沖發(fā)生器的微功耗運(yùn)轉(zhuǎn)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種采用三態(tài)門的多通道差動(dòng)脈沖發(fā)生器，其特征在于，包括可控DC / DC和差動(dòng)輸出切換電路，其中，所述差動(dòng)輸出切換電路由多路三態(tài)門構(gòu)成； 所述可控DC / DC和電源E相連，為三態(tài)門I fin供電；通過控制所述三態(tài)門Ifln的組合輸出，實(shí)現(xiàn)通道Vf Vn中任意兩組通道的脈沖信號(hào)的差動(dòng)輸出，通過控制所述三態(tài)門 Γ η的組合開通時(shí)間，調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)的周期、寬度；通過控制VC端，調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)的幅度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用三態(tài)門的多通道差動(dòng)脈沖發(fā)生器，其特征在于，所述通過控制所述三態(tài)門IfIn的組合輸出時(shí)間，調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)的周期、寬度具體為 假設(shè)選取通道Va、Vb作為差動(dòng)脈沖發(fā)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(yù)設(shè)控制信號(hào)VC，實(shí)現(xiàn)三態(tài)門的供電電壓和輸出脈沖信號(hào)的幅度調(diào)節(jié)；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的脈沖寬度和周期，可調(diào)節(jié)通道V3和Vl組合輸出的脈沖信號(hào)的周期、寬度；通道Vb-Vn任意兩個(gè)組合均可輸出幅值、寬度、周期、極性可調(diào)的脈沖信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種采用三態(tài)門的多通道差動(dòng)脈沖發(fā)生器的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 (1)選取任意兩個(gè)通道Va和乂,，a,b e [I, n]，且a和b不相同，作為脈沖發(fā)生器的輸出端； (2)雙極性時(shí)預(yù)設(shè)控制信號(hào)VC控制可控DC/ DC輸出預(yù)設(shè)電壓；在la、Ib的控制端VCa輸入預(yù)設(shè)脈沖信號(hào)Ml ；VCb輸入預(yù)設(shè)脈沖信號(hào)M2 ；VEa和VEb輸入預(yù)設(shè)脈沖信號(hào)M3 ;通道Va和Vb的輸出信號(hào)為雙極性組合脈沖； (3)單極性時(shí)預(yù)設(shè)控制信號(hào)VC控制DC/ DC輸出預(yù)設(shè)電壓；在la、Ib的控制端VCa輸入預(yù)設(shè)脈沖信號(hào)M4, VCb輸入低電平,或VCa輸入低電平，VCb端輸入預(yù)設(shè)脈沖信號(hào)M4 ；VEa和VEb輸入預(yù)設(shè)脈沖信號(hào)M3 ;通道Va和Vb的輸出信號(hào)為單極性組合脈沖。
全文摘要
一種采用三態(tài)門的多通道差動(dòng)脈沖發(fā)生器，包括可控DC／DC和差動(dòng)輸出切換電路，其中，所述差動(dòng)輸出切換電路由多路三態(tài)門構(gòu)成；所述可控DC／DC和電源E相連，為三態(tài)門I1~In供電；通過控制所述三態(tài)門I1~In的組合輸出，實(shí)現(xiàn)通道V1~Vn中任意兩組通道的脈沖信號(hào)的差動(dòng)輸出，通過控制所述三態(tài)門I1~In的組合輸出時(shí)間，調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)的周期、寬度。通過控制VC端，調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)的幅度；該脈沖發(fā)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易集成。
文檔編號(hào)H03K3/0234GK102931950SQ201210447118
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者李剛, 熊慧, 陳東旭, 林凌 申請(qǐng)人:天津大學(xué)