CN102931950B - 一种采用三态门的多通道差动脉冲发生器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种采用三态门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路三态门构成；所述可控DC／DC和电源E相连，为三态门I1~In供电；通过控制所述三态门I1~In的组合输出，实现通道V1~Vn中任意两组通道的脉冲信号的差动输出，通过控制所述三态门I1~In的组合输出时间，调节脉冲信号的周期、宽度。通过控制VC端，调节脉冲信号的幅度；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。

Description

一种采用三态门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，特别涉及一种采用三态门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三态门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：
一种采用三态门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路三态门构成；
所述可控DC／DC和电源E相连，为三态门I1~In供电；通过控制所述三态门I1~In的组合输出，实现通道V1~Vn中任意两组通道的脉冲信号的差动输出，通过控制所述三态门I1~In的组合输出时间，调节脉冲信号的周期、宽度。
所述通过控制所述三态门I1~In的组合输出时间，调节脉冲信号的周期、宽度具体为：
假设选取通道Va、Vb作为差动脉冲发生器的输出端，a，b∈[1，n]，且a和b不相同，可控DC／DC输入预设控制信号VC，实现三态门的供电电压和输出脉冲信号的幅度调节；VCb输入低电平，VCa、VEb和VEa输入高电平控制通道Vb输出高电平、通道Va输出低电平；通过控制VCa和VEa或VCb和VEb的脉冲宽度和周期，可调节通道V3和V1组合输出的脉冲信号的周期、宽度；通道V1…Vn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。
一种采用三态门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：
（1）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；
（2）双极性时：预设控制信号VC控制可控DC／DC输出预设电压；在Ia、Ib的控制端VCa输入预设脉冲信号M1；VCb输入预设脉冲信号M2；VEa和VEb输入预设脉冲信号M3；通道Va和Vb的输出信号为双极性组合脉冲；
（3）单极性时：预设控制信号VC控制DC／DC输出预设电压；在Ia、Ib的控制端VCa输入预设脉冲信号M4，VCb输入低电平，或VCa输入低电平，VCb端输入预设脉冲信号M4；VEa和VEb输入预设脉冲信号M3；通道Va和Vb的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；通过脉冲信号控制可控DC／DC，实现输出脉冲幅度可调；通过控制三态门I11~In1的组合输出，实现通道（V1~Vn）任意两两组合的脉冲信号的差动输出；通过控制三态门I11~In1的组合输出时间，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为一种采用三态门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、M2、M3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、M4以及电路输出双极性组合脉冲的示意图；
图4为四通道差动脉冲发生器的电路示意图。
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三态门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1，一种采用三态门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路三态门构成；
可控DC／DC和电源E相连，为三态门I1~In供电；通过控制三态门I1~In的组合输出，实现通道V1~Vn中任意两组通道的脉冲信号的差动输出，通过控制三态门I1~In的组合输出时间，调节脉冲信号的周期、宽度；通过控制VC端，调节脉冲信号的幅度。
其中，通过控制三态门I1~In的组合输出时间，调节脉冲信号的周期、宽度具体为：
假设选取通道Va、Vb作为差动脉冲发生器的输出端，a，b∈[1，n]，且a和b不相同，可控DC／DC输入预设控制信号VC，实现三态门的供电电压和输出脉冲信号的幅度调节；VCb3输入低电平，VCa1、VEb3和VEa1输入高电平控制通道Vb3输出高电平、通道Va1输出低电平；通过控制VCa1和VEa1或VCb3和VEb3的脉冲宽度和周期，可调节通道V3和－V1组合输出的脉冲信号的周期、宽度；通道V1…Vn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。
一种采用三态门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DC／DC输出预设电压；在Ia、Ib的控制端VCa输入预设脉冲信号M1；VCb输入预设脉冲信号M2；VEa和VEb输入预设脉冲信号M3；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；在Ia、Ib的控制端VCa输入预设脉冲信号M4，VCb输入低电平，或VCa输入低电平，VCb端输入预设脉冲信号M4；VEa和VEb输入预设脉冲信号M3；通道Va和Vb的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、预设脉冲信号M1、M2、M3和M4根据实际应用中的需要进行设定，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三态门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I1~I4为集成型数字逻辑芯片，型号为CD44502；可控DC／DC输入预设控制信号VC，实现三态门的供电电压和输出脉冲信号的幅度调节；通过提供VC1低电平，提供VC2、VE1和VE2高电平控制通道V1输出高电平、通道V2输出低电平；通过控制VC1和VE1或VC3和VE3的脉冲宽度和周期，可调节通道Vo（也即通道V1和V2组合）输出的脉冲信号的周期、宽度。通道V1…V4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。
在上述应用实例的基础上，采用同样的连接方式，增加多个多路三态门，便可实现多通道差动脉冲输出；在整个控制过程中，可以根据应用领域，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，降低系统的整体功耗，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。

Claims (2)

1.一种采用三态门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路三态门构成；
所述可控DC/DC和电源E相连，为三态门(I1～In)供电；通过控制所述三态门(I1～In)的组合输出，实现通道(V1～Vn)中任意两组通道的脉冲信号的差动输出，通过控制所述三态门(I1～In)的组合开通时间，调节脉冲信号的周期、宽度；通过控制VC端，调节脉冲信号的幅度，其中，VC端为预设控制信号VC的输入端；
其中，所述通过控制所述三态门(I1～In)的组合输出时间，调节脉冲信号的周期、宽度具体为：
假设选取通道Va、Vb作为差动脉冲发生器的输出端，a，b∈[1，n]，且a和b不相同，预设控制信号VC为可控DC/DC的输入信号，实现三态门的供电电压和输出脉冲信号的幅度调节；
VCb输入低电平，VCa、VEb和VEa输入高电平控制通道Vb输出高电平、通道Va输出低电平；通过控制VCa和VEa或VCb和VEb的脉冲宽度和周期，可调节通道V1…Vn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；其中，VCa和VEa为通道Va的输入端；VCb和VEb为通道Vb的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种采用三态门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：
(1)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；
(2)双极性时：预设控制信号VC控制可控DC/DC输出预设电压；在Ia的控制端VCa输入预设脉冲信号M1；在Ib的控制端VCb输入预设脉冲信号M2；VEa和VEb输入预设脉冲信号M3；通道Va和Vb的输出信号为双极性组合脉冲；
(3)单极性时：预设控制信号VC控制DC/DC输出预设电压；在Ia的控制端VCa输入预设脉冲信号M4，在Ib的控制端VCb输入低电平，或VCa输入低电平，VCb端输入预设脉冲信号M4；VEa和VEb输入预设脉冲信号M3；通道Va和Vb的输出信号为单极性组合脉冲。
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