阅读说明：本技术 线性超声功放静态工作点动态调整电路及超声治疗仪 (Linear ultrasonic power amplifier static working point dynamic adjusting circuit and ultrasonic therapeutic apparatus ) 是由 蔡成瑶 于 2020-05-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种线性超声功放静态工作点动态调整电路,包括MCU、第一D/A数模电路、电感L1、功放管Q1、采样电阻R1、运算放大器U1A、第一A/D模数电路、第二D/A数模电路、电感L2、功放管Q2、采样电阻R2、运算放大器U1B、第二A/D模数电路。本发明通过MCU实时检测比对功放管静态电流,通过控制D/A数模转换电路产生动态可变的偏执电压,补偿温度对功放管静态点产生的不利影响,使功放静态工作点始终处于最优状态,保证输出的超声信号稳定,保证聚焦超声的治疗效果不会因为环境温度变化或散热条件变化而改变,不会因长时间使用治疗仪导致功放温度升高造成声功率变大对患者造成伤害或损坏仪器。(The invention discloses a dynamic adjusting circuit for a static working point of a linear ultrasonic power amplifier, which comprises an MCU (microprogrammed control unit), a first D/A (digital-to-analog) circuit, an inductor L1, a power amplifier tube Q1, a sampling resistor R1, an operational amplifier U1A, a first A/D (analog-to-digital) circuit, a second D/A (digital-to-analog) circuit, an inductor L2, a power amplifier tube Q2, a sampling resistor R2, an operational amplifier U1B and a second A/D (analog-to-digital) circuit.)

线性超声功放静态工作点动态调整电路及超声治疗仪

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种线性超声功放静态工作点动态调整电路及超声治疗仪。

背景技术

聚焦超声治疗仪应用于人体浅表组织病变，将中心频率10MHz的超声波能量通过凹面换能器聚焦于一个点利用超声波的机械效应、热效应和空化效应综合作用杀灭组织细胞活性达到临床治疗的目的。

已有的线性超声功率大器功放管的静态偏执为固定电压源，偏执电压幅度设置完成后不随功放的工作环境变化而变化。

聚焦超声中心工作频率为10MHz，功放采用线性高频放大器。放大器功放管必须设置静态偏执点使功放管具有一定静态电流始终工作在放大状态，偏执点低静态电流小幅度低的信号会产生截止失真，静态偏执点高静态电流大幅度高的信号会产生饱和失真。

功放在工作中会产生大量热引起功放管温度升高，功放管的门槛导通电压随温度变高而变低。采用固定电压源的偏执方式在实际使用过程温度会影响功放的放大性能，功放温度低时偏执点过小造成功放输出信号幅度变低，温度高时静态电流升高功放输出幅度升高。传统固定电压源的静态工作点偏执方式要功放一直工作在一个相对稳定的温度环境中才能保证功放放大状态稳定，不能适应温度宽范围变化。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种线性超声功放静态工作点动态调整电路及超声治疗仪，旨在补偿温度对功放管静态点产生的不利影响，使功放静态工作点始终处于最优状态，保证输出的超声信号稳定。

为实现上述目的，本发明提供了一种线性超声功放静态工作点动态调整电路，电感L2的一端连接，所述电感L2的另一端与所述功放管Q2的栅极连接，所述功放管Q2的源极与所述采样电阻R2的一端、所述运算放大器的同向输入端连接，所述采样电阻R2的另一端与所述运算放大器的反向输入端连接，并接地，所述运算放大器的输出端与所述第二A/D模数电路的一端连接，所述第二A/D模数电路的另一端连接所述MCU的引脚A/D2；

所述功放管Q1的漏极和所述功放管Q2的漏极连接。

本发明进一步的技术方案是，还包括变压器T1、变压器T3、变压器T2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4；

所述变压器T1的脚4接地，脚1与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端与所述电感L1的另一端、所述功放管Q1的栅极连接，所述功放管Q1的漏极与所述变压器T3的脚1、所述电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端与所述变压器T2的脚4连接，所述变压器T2的脚1输出超声信号；

所述变压器T1的脚3输入超声信号，脚2与所述电容C4的一端连接，所述电容C4的另一端与所述电感L2的另一端、所述功放管Q2的栅极连接，所述功放管Q2的漏极与所述变压器T3的脚3、所述电容C3的一端连接，所述变压器T3的脚1连接脚2，并连接电源VCC，所述电容C3的另一端与所述变压器T2的脚3连接，所述变压器T2的脚2接地。

为实现上述目的，本发明还提出一种超声治疗仪，包括如权利要求1或2任意一项所述的线性超声功放静态工作点动态调整电路。

本发明线性超声功放静态工作点动态调整电路及超声治疗仪的有益效果是：本发明通过MCU实时检测比对功放管静态电流，通过控制D/A数模转换电路产生动态可变的偏执电压，补偿温度对功放管静态点产生的不利影响，使功放静态工作点始终处于最优状态，保证输出的超声信号稳定，保证聚焦超声的治疗效果不会因为环境温度变化或散热条件变化而改变，不会因长时间使用治疗仪导致功放温度升高造成声功率变大对患者造成伤害或损坏仪器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明线性超声功放静态工作点动态调整电路较佳实施例的电路结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到现有的线性超声功率放大管的静态偏执为固定电压源，偏执电压幅度设置完成后不随功放的工作环境变化而变化，由此，本发明提出一种线性超声功放静态工作点动态调整电路，本发明可应用于聚焦超声治疗仪的线性超声功率放大器，给线性放大器功放管提供稳定的静态偏执点。本发明的功放静态偏执设置方式采用MCU控制数模转换电路产生可以动态变化的偏执电压，流经功放管的电流信号经采集放大后经过模数转换电路交由MCU，MCU通过采集的静态电流值设置偏执电压的高低来稳定功放的静态工作状态。

本发明中，超声功率采用占空比调制，利用调节声功率过程中超声信号关闭时间进行静态电流检测调整，从而可以实现对超声功放静态偏执实时监测控制，补偿温度变化对功放造成的不利影响，使功放放大倍数不随温度变化而变化。

具体地，请参照图1，图1是本发明线性超声功放静态工作点动态调整电路较佳实施例的电路结构示意图。

如图1所示，本实施例中，该线性超声功放静态工作点动态调整电路包括MCU、第一D/A数模电路、电感L1、功放管Q1、采样电阻R1、运算放大器U1A、第一A/D模数电路、第二D/A数模电路、电感L2、功放管Q2、采样电阻R2、运算放大器U1B、第二A/D模数电路。

其中，第一D/A数模电路的一端与MCU的引脚D/A1连接，另一端与电感L1的一端连接，电感L1的另一端与功放管Q1的栅极连接，功放管Q1的源极与采样电阻R1的一端、运算放大器的同向输入端连接，采样电阻R1的另一端与运算放大器的反向输入端连接，并接地，运算放大器的输出端与第一A/D模数电路的一端连接，第一A/D模数电路的另一端连接MCU的引脚A/D1。

第二D/A数模电路的一端与MCU的引脚D/A2连接，另一端与电感L2的一端连接，电感L2的另一端与功放管Q2的栅极连接，功放管Q2的源极与采样电阻R2的一端、运算放大器的同向输入端连接，采样电阻R2的另一端与运算放大器的反向输入端连接，并接地，运算放大器的输出端与第二A/D模数电路的一端连接，第二A/D模数电路的另一端连接MCU的引脚A/D2。

功放管Q1的漏极和功放管Q2的漏极连接。

本实施例中，Q1、Q2为功放管，MCU控制两路D/A数模电路产生两路独立的偏执电压，分别通过电感L1和电感L2给功放管Q1和功放管Q2提供静态偏执；功放管Q1和功放管Q2的工作电流在采样电阻R1、采样R2上产生压降，由放大器U1A和放大器U1B对电压进行放大，放大后经两路A/D模数转换转为数字信号，交由MCU作为判断调节偏执电压幅度的依据。功放管Q1和功放管Q2的静态偏执可以独立调节，可以补偿功放管Q1和功放管Q2性能的差异，和功放管Q1和功放管Q2温度不一致引起的差异，使功放管Q1和功放管Q2的放大能力保持一致。

以功放管Q1举例而言，当由于环境温度变高或者使用时间变长而导致功放管Q1的温度升高时，采样电阻R1的电压升高时，MCU控制第一D/A数模电路降低偏执电压，通过电感L1给功放管Q1提供静态偏执，以补偿温度变化对功放管Q1造成的不利影响，使得功放放大倍数不随温度变化而变化。

其中，MCU调节偏执电压的流程如下所示：

静态电流降低(温度降低)↓—偏执电压升高↑—静态电流升高(温度升高)↑—偏执电压降低↓—偏执稳定输出。

进一步的，本实施例中，该线性超声功放静态工作点动态调整电路还包括变压器T1、变压器T3、变压器T2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4。

其中，变压器T1的脚4接地，脚1与电容C1的一端连接，电容C1的另一端与电感L1的另一端、功放管Q1的栅极连接，功放管Q1的漏极与变压器T3的脚1、电容C2的一端连接，电容C2的另一端与变压器T2的脚4连接，变压器T2的脚1输出超声信号；

变压器T1的脚3输入超声信号，脚2与电容C4的一端连接，电容C4的另一端与电感L2的另一端、功放管Q2的栅极连接，功放管Q2的漏极与变压器T3的脚3、电容C3的一端连接，变压器T3的脚1连接脚2，并连接电源VCC，电容C3的另一端与变压器T2的脚3连接，变压器T2的脚2接地。

本发明线性超声功放静态工作点动态调整电路的有益效果是：本发明通过MCU实时检测比对功放管静态电流，通过控制D/A数模转换电路产生动态可变的偏执电压，补偿温度对功放管静态点产生的不利影响，使功放静态工作点始终处于最优状态，保证输出的超声信号稳定，保证聚焦超声的治疗效果不会因为环境温度变化或散热条件变化而改变，不会因长时间使用治疗仪导致功放温度升高造成声功率变大对患者造成伤害或损坏仪器。

为实现上述目的，本发明还提出一种超声治疗仪，该超声治疗仪包括如上实施例所述的线性超声功放静态工作点动态调整电路，该线性超声功放静态工作点动态调整电路的结构和工作原理上面已经详细阐述，这里不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。