CN102388529A - 基于cmos电桥的数据和功率系统 - Google Patents

基于cmos电桥的数据和功率系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102388529A
CN102388529A CN2009801578995A CN200980157899A CN102388529A CN 102388529 A CN102388529 A CN 102388529A CN 2009801578995 A CN2009801578995 A CN 2009801578995A CN 200980157899 A CN200980157899 A CN 200980157899A CN 102388529 A CN102388529 A CN 102388529A
Authority
CN
China
Prior art keywords
output
input
parts
signal
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2009801578995A
Other languages
English (en)
Inventor
克莱门斯·M·齐尔霍费尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MED EL Elektromedizinische Geraete GmbH
Original Assignee
MED EL Elektromedizinische Geraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MED EL Elektromedizinische Geraete GmbH filed Critical MED EL Elektromedizinische Geraete GmbH
Publication of CN102388529A publication Critical patent/CN102388529A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02Details
    • A61N1/025Digital circuitry features of electrotherapy devices, e.g. memory, clocks, processors
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36036Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation of the outer, middle or inner ear
    • A61N1/36038Cochlear stimulation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • H02M7/2195Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration the switches being synchronously commutated at the same frequency of the AC input voltage
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36046Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation of the eye
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/372Arrangements in connection with the implantation of stimulators
    • A61N1/378Electrical supply
    • A61N1/3787Electrical supply from an external energy source

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

一种信号处理电路包括输入反相器和输出反相器。每一个反相器具有:信号输入,用于接收输入的矩形信号;信号输出,用于提供反相的输出矩形信号;以及一对电压输出,用于形成整流的DC输出电压。第一电路输入端连接到输入反相器的输出和输出反相器的输入。第二电路输入端连接到输入反相器的输入和输出反相器的输出,其中信号输入端接收具有数据分量的输入信号。一对电源电压输出端连接到反相器的电压输出端以提供整流的DC电源电压输出。第一电路输出端连接到电源电压输出端中的一个,并且第二电路输出端连接到第二电路输入端,其中电路输出端提供包括数据分量的输出信号。

Description

基于CMOS电桥的数据和功率系统
技术领域
本发明涉及信号处理电路,并且更具体地涉及提取数据分量信号的CMOS全波整流器电路。
背景技术
通常,整流器用于AC至DC电压的转换。在图1中示出可以在这样的整流器中使用的CMOS电桥电路100。COMS电桥电路100可以被看作非线性的、两端口装置,其具有:输入电压u1(t),用于接收AC电压;输出电压U2;以及四个CMOS开关PMOS1、PMOS2、NMOS1和NMOS2。通常,输出端口连接到负载,该负载可以是纯电阻负载(全波整流器)或与电容负载并联的电阻负载(用于DC电压)。
CMOS开关的栅极可以直接地连接到输入电压端子。假定纯电阻负载和晶体管的理想的开关性能,则满足下面的条件:
U2=|u1(t)|,如果|u1(t)|≥uTHR,并且
U2=0,如果|u1(t)|<uTHR
由此,电压uTHR表示MOS阈值电压,在此假定该阈值电压对于PMOS和NMOS晶体管两者是相同的。对于u1(t)≥uTHR,PMOS1和NMOS2导通(低阻抗),而晶体管PMOS2和NMOS1截止(高阻抗),并且反之对于u1(t)≤-uTHR,晶体管PMOS2和NMOS1导通,并且晶体管PMOS1和NMOS2截止。因此,对于电阻负载的特殊情况,图1的CMOS电桥100表示全波整流器。注意,在此,全输入电压量级施加到在负载处,并且不因为二极管电压降而有减少。通常,MOS阈值电压是uTHR~0.7V。
假定正弦输入电压,电桥电路100不是对于所有类型的负载完全作为整流器工作,因为在导通状态中运行的晶体管开关允许在双向上的电流流动(与二极管相反)。例如,如果电路负载是并联的电阻器和电容器,则电容器在开关导通状态中被晶体管部分地放电。假定u1(t)>uTHR,则PMOS1和NMOS2导通,并且电压U2仅跟随输入电压u1(t)。这意味着负载电容器不仅经由负载电阻器而且经由输入线被放电。用于处理这一点的一种方式是将输出二极管与负载电阻器和输出电容器串连;然而,由于二极管电压降,这在低功率应用中可能是不可接受的。
而且,当期望恒定的DC电压时,与电桥电路相结合的平滑电容器和/或二极管的增加对于具有有限空间的应用可能是不实用的。例如,视网膜植入的感测/刺激元件直接位于眼球内,使得空间是主要问题。
发明内容
根据本发明的一个实施例,一种信号处理电路包括输入反相器和输出反相器。每一个反相器具有:信号输入,用于接收输入的矩形信号;信号输出,用于提供反相的输出矩形信号;以及一对电压输出,用于形成整流的DC输出电压。第一电路输入端连接到所述输入反相器的输出和所述输出反相器的输入。第二电路输入端连接到所述输入反相器的输入和所述输出反相器的输出,其中,所述信号输入端接收具有数据分量的输入信号。一对电源电压输出端连接到所述反相器的电压输出端以提供整流的DC电源电压输出。第一电路输出端连接到所述电源电压输出端中的一个,并且第二电路输出端连接到第二电路输入端,其中所述电路输出端提供包括所述数据分量的输出信号。
根据本发明的相关实施例,所述信号处理电路可以进一步包括可操作地耦合在所述第一和第二电压输出端之间的基本上电阻性的负载(仅具有例如来自电路部件和引线的相对小的寄生电容的输出电容),所述电阻性负载没有分立的并联电容器。所述信号处理电路可以被集成在单个芯片上。诸如视网膜植入或耳蜗植入的植入医疗装置可以包括所述信号处理电路。芯片可以包括所述信号处理电路,具有耦合在所述第一和第二输出端之间的电阻负载,而没有分立的并联电容器。所述负载可以包括信号处理器。
根据本发明的另一个实施例,一种信号处理电路包括CMOS电桥整流器电路。所述CMOS电桥整流器电路包括第一输入端和第二输入端,用于接收包括数据序列的矩形波形。所述CMOS电桥整流器电路进一步包括第一输出端和第二输出端,用于提供整流的DC输出电压。第一数据输出端连接到所述第一和所述第二输入端中的一个,并且第二数据输出端连接到所述第一和所述第二输出端中的一个,其中所述数据输出端提供表示所述数据序列的输出信号。
根据本发明的相关实施例,所述信号处理电路可以进一步包括可操作地耦合在所述第一和第二电压输出端之间的基本上电阻性的负载(仅具有例如来自电路部件和引线的相对小的寄生电容的输出电容),所述电阻性负载没有分立的并联电容器。所述信号处理电路可以被集成在单个芯片上。诸如视网膜植入或耳蜗植入的植入医疗装置可以包括所述信号处理电路。芯片可以包括所述信号处理电路,具有耦合在所述第一和第二输出端之间的电阻负载,而没有分立的并联电容器。所述负载可以是信号处理器。
根据本发明的另一个实施例,提供了一种用于在医疗植入品中提供数据和功率的方法。所述方法包括:在第一输入端和第二输入端之间施加矩形波输入信号。第一开关耦合在所述第一输入端和第一节点之间。第二开关耦合在所述第二输入端和所述第一节点之间。所述第一节点耦合到第一输出端。第三开关耦合在所述第一输入端和第二节点之间。第四开关耦合在所述第二输入端和所述第二节点之间。所述第二节点耦合到第二输出端。第三输出端耦合到所述第二输入端,并且第四输出端耦合到所述第二节点。当所述输入信号是第一极性时,所述第一开关和第四开关门通;并且当所述输入信号是与所述第一极性相反的第二极性时,所述第二开关和所述第三开关门通,使得所述第一和第二输出端提供DC电压,并且所述第三和第四端提供数据分量。
根据本发明的相关实施例,所述医疗植入品可以是耳蜗植入品或视网膜植入品,基本上电阻性的负载(仅具有例如来自电路部件和引线的相对小的寄生电容的输出电容)可以可操作地耦合在所述第一和第二输出端之间,所述电阻性负载没有分立的并联电容器。所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关可以是MOS晶体管。所述方法可以进一步包括:在所述开关门通后(例如,在施加所述矩形波后),将所述输入信号从所述输入端断开一段时间。所述矩形波输入信号可以是非周期的。
根据本发明的另一个实施例,跨越在CMOS电桥整流器的第一输入端和第二输入端施加包括数据序列的矩形波形。所述CMOS电桥整流器包括第一输出端和第二输出端,用于提供整流的DC输出电压。第一数据输出端连接到所述第一或第二输入端,并且第二数据输出端连接到所述第一或第二输出端。所述数据输出端提供表示所述数据序列的输出信号。
根据本发明的相关实施例,所述CMOS电桥整流器可以包括两个反相器。所述医疗植入品可以是耳蜗植入品或视网膜植入品。基本上电阻性的负载(仅具有例如来自电路部件和引线的相对小的寄生电容的输出电容)可以可操作地耦合在所述第一和第二输出端之间,所述电阻性负载没有分立的并联电容器。所述方法可以进一步包括:在施加所述矩形波后,将所述输入信号从所述输入端断开一段时间。所述矩形波输入信号可以是非周期的。
根据本发明的另一个实施例,一种信号处理的方法包括:在第一部件处产生矩形波形。所述矩形波形经由在所述第一部件和植入的第二部件之间的有线接口被发送到所述第二部件,所述第二部件包括CMOS电桥整流器。跨越所述CMOS电桥整流器的第一输入端和第二输入端施加所述矩形波形。所述CMOS电桥整流器包括第一输出端和第二输出端,用于提供整流的功率分量。基本上电阻性的负载(仅具有例如来自电路部件和引线的相对小的寄生电容的输出电容)可操作地耦合在所述第一和第二输出端之间,所述电阻性负载没有分立的并联电容器。
根据本发明的相关实施例,所述第二部件可以被植入在视网膜中。所述第二部件可以包括一个或多个电极,所述方法进一步包括:激活所述一个或多个电极,其中,至少部分地通过所述整流的功率分量来激励激活所述一个或多个电极。所述第一部件可以被植入。所述第一部件可以被植入在耳后。
根据本发明的其他相关实施例,所述第一和第二部件可以是耳蜗植入品的一部分,其中,所述方法包括:植入所述第一和第二部件中的至少一个。所述第二部件可以包括至少部分地被所述整流的功率分量激励的麦克风,所述第一部件包括用于刺激听神经的电极阵列。所述矩形波形可以包括数据序列,其中,耦合到所述CMOS电桥整流器的数据输出端提供表示所述数据序列的输出信号。所述方法可以进一步包括通过所述第一和/或第二部件提供神经刺激。
根据本发明的另一个实施例,一种用于信号处理的电路包括第一部件,用于产生和发送矩形波形。第二部件包括CMOS电桥整流器,所述第二部件经由在所述第一部件和所述第二部件之间的有线接口从所述第一部件接收所述矩形波形。所述CMOS电桥整流器包括第一输入端和第二输入端,用于接收所述矩形波形。所述CMOS电桥整流器进一步包括第一输出端和第二输出端,用于提供整流的功率分量。基本上电阻性的负载(仅具有例如来自电路部件和引线的相对小的寄生电容的输出电容)可操作地耦合在所述第一和第二输出端之间,所述电阻性负载没有分立的并联电容器。
根据本发明的相关实施例,所述第二部件可以被适配来植入在视网膜中,所述第二部件包括一个或多个电极,其中,至少部分地使用整流的功率分量来激活所述电极。在其他实施例中,所述第一和第二部件可以被适配来作为耳蜗植入品的一部分,所述第二部件包括至少部分地被所述整流的功率分量激励的麦克风,所述第一部件包括用于刺激听神经的电极阵列。所述矩形波形可以包括数据序列,其中,耦合到所述CMOS电桥整流器的数据输出端提供表示所述数据序列的输出信号。所述第一部件可以包括第一外壳,所述第二部件包括与所述第一外壳不同的第二外壳。
附图说明
图1是示出具有正弦输入的CMOS电桥电路(现有技术)的示意图。
图2是示出根据本发明的一个实施例的、具有矩形波输入的CMOS电桥电路的示意图;
图3示出根据本发明的一个实施例的具有激活和浮动时间段的矩形波输入信号;
图4是示出根据本发明的一个实施例的用于视网膜植入品的电源系统的示意图;
图5示出根据本发明的一个实施例的、可以在图4中所示的实施例中使用的脉冲输入信号;
图6是示出根据本发明的一个实施例的、用于被驱动来提供功率分量和数据分量的CMOS电桥电路的示意图;
图7是示出根据本发明的一个实施例的、通过提供功率分量和数据分量的两个反相器实现的电桥电路的示意图;以及
图8A和8B是示出根据一个特定实施例的传输系统的示意图。
具体实施方式
典型地相对于诸如美国的电器使用的110VAC 60Hz的正弦波AC输入信号考虑如上所述的电桥电路的操作。但是,当输入信号是某种形式的矩形波信号时,该电路的行为有趣地不同。矩形波可以例如是可以包括数据分量(即承载信息)的周期的和/或非周期的信号。
例如,在矩形波输入信号的一般情况下,CMOS电桥电路可以用于提供恒定的DC电压,而不必然要求分立的平滑输出电容器和/或额外的二极管。负载可以是基本上电阻性的;仅具有例如是来自电路部件和引线的相对小的寄生电容的输出电容。可以在具有有限空间和重量的应用中有利地使用向CMOS电桥电路应用矩形波输入信号,而不需要分立的平滑电容器或二极管。
图2(a)是示出根据本发明的一个实施例的、具有矩形波输入u1(t)和没有输出电容器的CMOS电桥电路200的示意图。CMOS电桥电路200包括输出电压U2和四个CMOS开关PMOS1、PMOS2、NMOS1和NMOS2。输出端口连接到基本上电阻性的负载R。假定u1(t)等于±X伏特≥uTHR,如图2(b)中所示,则U2=|u1(t)|=X伏特,恒定的DC输出电压U2,如图2(c)中所示。
在本发明的说明性实施例中,可以在视网膜植入品中无限制地使用CMOS电桥电路。视网膜植入品的中心部件通常是位于内视网膜的表面上(视网膜前方法)或视网膜下的空间中(视网膜下方法)的电子芯片。通常,该芯片的大小是几个平方毫米,并且厚度是几十微米。存在用于另外的电子部件的最小空间,并且视网膜植入品的整体功能必须被集成在芯片上。因此,对于视网膜植入品,不具有分立的电容器是关键的。
视网膜植入品的芯片可以实质上具有子单元的阵列,其中,每一个子单元由光电二极管、模拟放大器和刺激电极构成。这些子单元被设计来将来自图像的光能转换为电脉冲,以刺激视网膜的剩余的功能细胞。不幸的是,这样的芯片可以单独被入射光激励并且不需要使用外部电源的早期愿望不成立。
图3示出根据本发明的一个实施例的、连接到用于提供功率和控制信号的第二装置302的视网膜芯片301。通过导线来建立在视网膜芯片301和第二装置之间的连接(不像用于处理正弦波的基于射频的传输系统那样)。例如,第二装置302可以被植入耳后的区域中(与耳蜗植入品类似),并且包括可充电电池,该可充电电池继而可以——如果需要的话——使用感应链路经皮地被充电。电极阵列306提供刺激模式,以在脑中引起光学印象。连接视网膜芯片301和装置302的导线303可以具有几个厘米的长度。
应当避免使用DC电压向视网膜芯片的直接供电,因为在浸润性体液中具有DC电压电势的导线303由于多种原因是有问题的。例如,虽然导线相对于彼此被隔离,但是在导线之间的永久电场可能引起材料移动,并且导致低阻抗电桥的生长(树枝晶)。如果在两条导线之间的隔离因为某种原因而是有缺陷的,则另一个问题可能出现。然后,在导线之间的DC电势可能引起电解,并且可能会损害神经组织。
如果装置302产生如图4中所示的脉冲波形,则避免在电源线303中的DC电势。在图4中,电压u1(t)由下述部分构成:分别具有持续时间Ton的恒定正负电平+U1和-U1的分段;以及时间段Toff的电压u1(t)=0。假定,在Ton期间启动并且在Toff期间禁止视网膜芯片301。通常,根据人的光学系统的要求,激活率可以是大约20Hz。对于这样的脉冲输入电压,CMOS电桥304产生输入电压的整流版本,即输出电压在Ton期间是u2(t)~+U1,并且在Toff期间是u2(t)=0。因此,u2(t)可以作为用于视网膜芯片301的信号处理部分的脉冲电源电压。替代地,如果输入连续的矩形波,则u2(t)可以作为连续的DC电源电压。
CMOS电桥电路304和其负载可以有利地被集成在单个芯片上。例如,电桥电路304可以在功能上与诸如信号处理器305的其他电路耦合,并且电桥电路304和信号处理电路305可以被集成在单个芯片上。
也可以在耳蜗植入品内的麦克风子系统中无限制地使用CMOS电桥电路。例如,在完全可植入的耳蜗植入品中,麦克风典型地位于主装置外部,其中主装置经由两条导线向麦克风提供电力。与视网膜植入品一样,大小和重量限制适用,并且存在用于任何额外的电路部件的最小空间。向麦克风的DC电压的直接提供对于周围的组织可能是危险的,如上参考视网膜植入品所述。因此,与CMOS电桥电路组合的矩形波输入是理想的。
当输入端在它们之间具有高阻抗时(例如,在它们断开的情况中那样),CMOS电桥电路也具有在其现有的逻辑状态中保持稳定的有趣的属性。例如,如图5中所示,假定+5VDC输入在被标注为“激活”的图2左侧上的时间段期间被施加到在图1中的电桥电路的输入端。那么,相同的+5VDC将跨越负载电阻器并且可选地跨越任何输出电容器被传送到输出端。假定输入信号然后与输入端断开,则PMOS1和NMOS2将保持在低阻抗状态中(并且,假定负载电阻器和任何输出电容器的RC时间常数足够大),并且输出电压由于输出电容器将继续在+5VDC上浮动。类似的行为在第二激活和浮动周期期间在图5的右侧上相反地出现。当可能对于相对短的激活时间段施加输入信号并且使得电路在随后的不活动时间段期间浮动时,可以在诸如低功率应用的一些情况下利用这一点。具有激活和浮动时间段的这样的信号不必是周期的,但是在一些应用中可以是非周期的信号,诸如具有数据分量的输入信号。
本发明的另外的说明性实施例利用矩形输入信号来驱动CMOS电桥电路,以便根据本发明的一个实施例,提供功率分量和数据分量。例如,如图6中所示,与上述实施例类似地,连续的矩形驱动信号u1(t)可以被施加到CMOS电桥电路,以提供恒定的功率分量U2。另外,矩形信号uDATA(t)输出无限制地耦合到CMOS电桥电路的输入端中的一个和CMOS电桥电路的U2输出端中的一个,以得出数据分量。注意,U2和uDATA(t)相对于同一公共参考电势。
根据本发明的一个实施例,图7类似于利用两个反相器电路实现的在图6中所示的电路。更具体地,信号处理电路包括输入反相器703和输出反相器705。每一个反相器703和705分别包括用于接收输入(例如,矩形波)的信号输入704和708,并且分别包括用于提供输出(例如,反相的矩形波)的信号输出706和710。每一个反相器703和705也包括一对电压输出707和709,用于形成整流的DC输出电压。第一电路输入端连接到输入反相器703的输出706和输出反相器705的输入708。第二电路输入端连接到输入反相器703的输入704和输出反相器705的输出710,其中,信号输入端接收具有数据分量的输入信号。一对电源电压输出端U2连接到反相器703和705的电压输出端707和709,以提供整流的DC电源电压输出。第一电路输出端连接到电源电压输出端中的一个。第二电路输出端连接到第二电路输入端。电路输出端uDATA(t)提供包括数据分量的输出信号。
图8A和8B是示出根据一个特定实施例的传输系统的示意图。在图8(a)中所示的主系统包括信号发生器801,其通过无限制地使用两个反相器803和805从数据序列产生矩形信号u1(t)。该矩形系统向在图8(b)中所示的辅助系统发送矩形信号u1(t)。在各个实施例中,无限制地经由在主系统和辅助系统之间的有线接口来发送矩形信号u1(t)。
辅助系统包括CMOS电桥整流器,用于得出电源电压U2和数据信号uDATA(t)。与图7的实施例类似,该CMOS电桥整流器可以无限制地使用两个反相器807和809。数据信号uDATA(t)可以用于另外的信号检测和处理811。CMOS电桥整流器有利地可以耦合到不包括分立的并联电容器的基本上电阻性的负载。作为系统的特殊特征:如果u1(t)例如通过将u1(t)的线与任何限定的电势断开而从特定的限定状态改变到浮动状态,则uDATA(t)保持在稳定状态中,如上面结合图5所述。
在图8A和8B中所示的第一和辅助系统可以用于形成多部件植入品,该多部件植入品当植入品的特定部件具有有限的空间时特别有益。例如,如上所述,视网膜植入品的第一部件可以作为主系统,并且提供矩形信号u1(t)。第一部件可以无限制地位于耳后,使得可以使用感应链路来经皮地发送功率。视网膜植入品的第二部件可以因此作为辅助系统,该辅助系统接收矩形信号u1(t),并且使用CMOS电桥整流器来得出功率并且激活一个或多个电极。在其他实施例中,第一和第二部件可以被重新适配为耳蜗植入器的部分,第二部件包括至少部分地被整流的功率分量激励的麦克风,第一部件包括用于刺激听神经的电极阵列。
可以在多种应用中有利地使用在上述实施例中的信号处理电路。例如,该信号处理电路可以用于无限制地诸如汽车或医疗领域的不同领域中提供期望的电源电压极性和数据分量信号。实施例也可以包括使用这样的电路来作为用于极性保护数据电路的基础,极性保护数据电路允许独立于极性将输入任意地连接到DC源。
在各个实施例中,所公开的方法可以被实现为与计算机系统一起使用的计算机程序产品。这样的实现可以包括一系列计算机指令,该一系列计算机指令被固定在诸如计算机可读介质(例如,软盘、CD-ROM、ROM或固定盘)的有形介质上,或者经由调制解调器或其他接口装置能够被发送到接收系统,该其他接口装置例如是通过介质连接到网络的通信适配器。介质可以是有形介质(例如,光学或模拟通信线)或使用无线技术(例如,微波、红外线或其他传输技术)实现的介质。该系列计算机指令实现相对于系统在此前述的功能的全部或一部分。本领域内的技术人员应当理解,可以使用用于许多计算机架构或操作系统的多种编程语言来编写这样的计算机指令。而且,这样的指令可以被存储在诸如半导体、磁性、光学或其他存储器装置的任何存储器装置中,并且可以使用诸如光学、红外线、微波或其他传输技术的任何通信技术被发送。预期这样的计算机程序产品可以被分发为具有伴随的打印或电子文档(例如,紧缩套装软件)的可移动介质,该可移动介质被预先安装了计算机系统(例如,在系统ROM或固定盘上),或者,预期这样的计算机程序产品可以通过网络(例如,因特网或万维网)从服务器或电子布告板分发。
虽然已经公开了本发明的各个示例性实施例,但是对于本领域内的技术人员应当明显地,可以在不偏离本发明的真实范围的情况下进行实现本发明的一些优点的各种改变和修改。这些和其他明显的修改意欲被权利要求涵盖。

Claims (31)

1.一种信号处理电路,包括:
输入反相器和输出反相器,每一个反相器具有:
信号输入,用于接收输入的矩形信号;
信号输出,用于提供反相的输出矩形信号;以及
一对电压输出,用于形成整流的DC输出电压;
第一电路输入端,所述第一电路输入端连接到所述输入反相器的输出和所述输出反相器的输入;
第二电路输入端,所述第二电路输入端连接到所述输入反相器的输入和所述输出反相器的输出,其中所述信号输入端接收具有数据分量的输入信号;
一对电源电压输出端,所述一对电源电压输出端连接到所述反相器的电压输出端以提供整流的DC电源电压输出;
第一电路输出端,所述第一电路输出端连接到所述电源电压输出端中的一个;以及
第二电路输出端,所述第二电路输出端连接到所述第二电路输入端,其中所述电路输出端提供包括所述数据分量的输出信号。
2.一种信号处理电路,包括:
CMOS电桥整流器电路,包括:
第一输入端和第二输入端,用于接收包括数据序列的矩形波形;
第一输出端和第二输出端,用于提供整流的DC输出电压;以及
连接到所述第一和所述第二输入端中的一个的第一数据输出端和连接到所述第一和所述第二输出端中的一个的第二数据输出端,其中所述数据输出端提供表示所述数据序列的输出信号。
3.根据权利要求1或2所述的信号处理电路,进一步包括可操作地耦合在所述第一和第二电压输出端之间的基本上电阻性的负载,所述电阻性负载没有分立的并联电容器。
4.根据权利要求1或2所述的信号处理电路,其中,所述信号处理电路被集成在单个芯片上。
5.一种植入医疗装置,包括根据权利要求1或2所述的信号处理电路。
6.根据权利要求5所述的植入医疗装置,其中,所述医疗装置是视网膜植入品。
7.根据权利要求5所述的植入医疗装置,其中,所述医疗装置是耳蜗植入品。
8.一种芯片,包括:
根据权利要求1或2所述的信号处理电路;以及
耦合在所述第一和第二输出端之间的基本上电阻性的负载,而没有分立的并联电容器。
9.根据权利要求8所述的芯片,其中,所述负载包括信号处理器。
10.一种用于在医疗植入品中提供数据和功率的方法,所述方法包括:
在第一输入端和第二输入端之间施加矩形波输入信号,第一开关耦合在所述第一输入端和第一节点之间,第二开关耦合在所述第二输入端和所述第一节点之间,所述第一节点耦合到第一输出端,第三开关耦合在所述第一输入端和第二节点之间,第四开关耦合在所述第二输入端和所述第二节点之间;所述第二节点耦合到第二输出端,第三输出端耦合到所述第二输入端,并且第四输出端耦合到所述第二节点;
其中,当所述输入信号是第一极性时,所述第一开关和第四开关门通;并且其中,当所述输入信号是与所述第一极性相反的第二极性时,所述第二开关和所述第三开关门通,使得所述第一和第二输出端提供DC电压,并且所述第三和第四端提供数据分量。
11.根据权利要求10所述的方法,其中,所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关是MOS晶体管。
12.一种用于在医疗植入品中提供数据和功率的方法,所述方法包括:
跨越CMOS电桥整流器的第一输入端和第二输入端施加包括数据序列的矩形波形,所述CMOS电桥整流器包括第一输出端和第二输出端,用于提供整流的DC输出电压,其中,第一数据输出端连接到所述第一和第二输入端中的一个,并且第二数据输出端连接到所述第一和第二输出端中的一个,所述数据输出端提供表示所述数据序列的输出信号。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,所述CMOS电桥整流器包括两个反相器。
14.根据权利要求10或12所述的方法,其中,所述医疗植入品是耳蜗植入品和视网膜植入品中的一个。
15.根据权利要求10或12所述的方法,其中,基本上电阻性的负载可操作地耦合在所述第一和第二输出端之间,所述电阻性负载没有分立的并联电容器。
16.根据权利要求10或12所述的方法,进一步包括:
在施加所述矩形波后,将所述输入信号从所述输入端断开一段时间。
17.根据权利要求10或12所述的方法,其中,所述矩形波输入信号是非周期的。
18.一种信号处理的方法,所述方法包括:
在第一部件处产生矩形波形;
将所述矩形波形经由在所述第一部件和植入的第二部件之间的有线接口发送到所述第二部件,所述第二部件包括CMOS电桥整流器;以及
跨越所述CMOS电桥整流器的第一输入端和第二输入端施加所述矩形波形,所述CMOS电桥整流器包括第一输出端和第二输出端,用于提供整流的功率分量,其中,基本上电阻性的负载可操作地耦合在所述第一和第二输出端之间,所述电阻性负载没有分立的并联电容器。
19.根据权利要求18所述的方法,其中,所述第二部件被植入在视网膜中。
20.根据权利要求19所述的方法,其中,所述第二部件包括一个或多个电极,所述方法进一步包括:激活所述一个或多个电极,并且其中,至少部分地通过整流的功率分量来激励激活所述一个或多个电极。
21.根据权利要求19所述的方法,其中,所述第一部件被植入。
22.根据权利要求21所述的方法,其中,所述第一部件被植入在耳后。
23.根据权利要求18所述的方法,其中,所述第一和第二部件是耳蜗植入品的一部分,并且其中,所述方法包括:植入所述第一和第二部件中的至少一个。
24.根据权利要求23所述的方法,其中,所述第二部件包括至少部分地被整流的功率分量激励的麦克风,所述第一部件包括用于刺激听神经的电极阵列。
25.根据权利要求18所述的方法,其中,所述矩形波形包括数据序列,并且其中,耦合到所述CMOS电桥整流器的数据输出端提供表示所述数据序列的输出信号。
26.根据权利要求18所述的方法,进一步包括通过所述第一和第二部件中的至少一个提供神经刺激。
27.一种用于信号处理的系统,所述系统包括:
第一部件,用于产生和发送矩形波形;
第二部件,包括CMOS电桥整流器,所述第二部件经由在所述第一部件和所述第二部件之间的有线接口从所述第一部件接收所述矩形波形,所述CMOS电桥整流器包括第一输入端和第二输入端,用于接收所述矩形波形,所述CMOS电桥整流器进一步包括第一输出端和第二输出端,用于提供整流的功率分量,其中,基本上电阻性的负载可操作地耦合在所述第一和第二输出端之间,所述电阻性负载没有分立的并联电容器。
28.根据权利要求27所述的系统,第二部件被适配来用于植入在视网膜中,所述第二部件包括一个或多个电极,其中,至少部分地使用整流的功率分量来激活所述电极。
29.根据权利要求27所述的系统,其中,所述第一和第二部件被适配来作为耳蜗植入品的一部分,所述第二部件包括至少部分地被整流的功率分量激励的麦克风,所述第一部件包括用于刺激听神经的电极阵列。
30.根据权利要求27所述的系统,其中,所述矩形波形包括数据序列,并且其中,耦合到所述CMOS电桥整流器的数据输出端提供表示所述数据序列的输出信号。
31.根据权利要求27所述的系统,其中,所述第一部件包括第一外壳;并且所述第二部件包括与所述第一外壳不同的第二外壳。
CN2009801578995A 2009-03-06 2009-03-06 基于cmos电桥的数据和功率系统 Pending CN102388529A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2009/036342 WO2010101575A1 (en) 2009-03-06 2009-03-06 Data and power system based on cmos bridge

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102388529A true CN102388529A (zh) 2012-03-21

Family

ID=42709938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801578995A Pending CN102388529A (zh) 2009-03-06 2009-03-06 基于cmos电桥的数据和功率系统

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP2404372B1 (zh)
JP (1) JP5323213B2 (zh)
CN (1) CN102388529A (zh)
AU (2) AU2009341565B2 (zh)
CA (1) CA2753969A1 (zh)
WO (1) WO2010101575A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014220886A (ja) * 2013-05-07 2014-11-20 株式会社リコー 整流回路及び直流電源装置
CN107317492A (zh) * 2016-04-27 2017-11-03 冯杏华 一种智能供电系统
EP3995174B1 (en) 2020-11-05 2023-06-28 Oticon Medical A/S Cochlea implant sytem with measurement unit

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4355287A (en) * 1980-09-30 1982-10-19 Rca Corporation Bridge amplifiers employing complementary field-effect transistors
US5266926A (en) * 1991-05-31 1993-11-30 Avid Marketing, Inc. Signal transmission and tag power consumption measurement circuit for an inductive reader
US6088608A (en) * 1997-10-20 2000-07-11 Alfred E. Mann Foundation Electrochemical sensor and integrity tests therefor
JP3657178B2 (ja) 2000-07-10 2005-06-08 沖電気工業株式会社 Icカード
CA2614604A1 (en) * 2005-07-08 2007-06-28 Med-El Elektromedizinische Geraete Gmbh Cmos full wave rectifier
US20080177353A1 (en) * 2006-12-28 2008-07-24 Takashi Hirota Cochlear implant device, extracorporeal sound collector, and cochlear implant system having the same

Also Published As

Publication number Publication date
AU2009341565B2 (en) 2014-06-12
EP2404372B1 (en) 2021-05-05
CA2753969A1 (en) 2010-09-10
WO2010101575A1 (en) 2010-09-10
EP2404372A4 (en) 2014-03-19
AU2014224133A1 (en) 2014-10-02
AU2009341565A1 (en) 2011-09-22
JP2012520008A (ja) 2012-08-30
AU2014224133B2 (en) 2015-12-10
EP2404372A1 (en) 2012-01-11
JP5323213B2 (ja) 2013-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8975941B2 (en) Data and power system based on CMOS bridge
Lee et al. A power-efficient switched-capacitor stimulating system for electrical/optical deep brain stimulation
JP5078996B2 (ja) 直流電流のない入出力を伴う埋め込み型システム
AU748219B2 (en) High compliance output stage for a tissue stimulator
CN101232916A (zh) Cmos全波整流器
US20110202132A1 (en) Visual prosthesis implant
US20120116479A1 (en) Two-wire medical implant connection
CN102388529A (zh) 基于cmos电桥的数据和功率系统
Jung et al. Design of safe two-wire interface-driven chip-scale neurostimulator for visual prosthesis
CN105762782B (zh) 一种电子设备及静电释放方法
CN110536717B (zh) 经选择的同时刺激
US10166389B2 (en) Single-wire electrode array
CN109754748A (zh) 一种显示面板的驱动电路、显示面板及显示装置
CN210223550U (zh) 一种可消除开机瞬间蜂鸣器异响的电路
Troyk et al. A 16-channel stimulator ASIC for use in an intracortical visual prosthesis
Freedman et al. Addressable floating light activated micro-electrical stimulators for wireless neurostimulation
CN217119136U (zh) 一种用于电刺激的隔离型脱落短路保护检测电路
CN109939352B (zh) 电子耳蜗及其应用的电子耳蜗植入体、刺激电极极阵电路
CN209659266U (zh) 一种驱动能力可调的io驱动电路及io驱动系统
CN107222192A (zh) 一种上电复位电路
CN1084634C (zh) 红外治疗仪
JP2016193069A (ja) 通信回路、及び該通信回路を有した体内埋植装置
Tokuda et al. CMOS-based flexible multi-site retinal stimulator toward retinal prosthesis technology
WATANABE et al. DEVELOPMENT OF LOW-POWER RETINAL PROSTHESIS WITH PHOTODETECTORS AND STIMULUS CURRENT GENERATORS
CN106664012A (zh) 一种电荷泵和包括其的电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120321