CN104224406B - 电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片及系统，其中电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片包括：检波电路、放大电路、模数转换电路和发射预处理电路，其中，检波电路，用于将接收到的输入信号整流；放大电路，用于将检波输出的信号进行滤波和放大；模数转换电路，用于将滤波放大后的信号转换成数字信号，输出相位相反的数字信号；发射预处理电路，用于对放大电路初始状态进行设置。本发明用于提供高灵敏度、高可靠性、高稳定性、高集成性的电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片及系统，可以使整个电子耳蜗系统更可靠、更省电、体积更小。

Description

电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片及系统

技术领域

本发明属于电子耳蜗领域，特别涉及电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片及系统。

背景技术

众所周知，电子耳蜗主要包括体外机部件和植入于人体脑部的植入体部件，图1所示为电子耳蜗的结构示意图。其工作原理是，体外机部件中的言语处理器将传声器传来的声音信号进行处理和编码，获得编码信号后通过发射线圈，透过皮肤发射到植入装置的接收线圈，然后植入体部件的解码电路进行解码获得解码信号，并将解码信号传送到人工耳蜗的电极阵列，刺激使用者的听觉神经，使得使用者恢复听觉。

现有技术中，反向信号传输接收功能设置在言语处理器中，用分立元件搭建，发射线圈从接收线圈接收植入体部件反馈的信号后通过导线传输给言语处理器，这样对射频信号的影响很大，而且对于言语处理器和发射线圈需要距离较远的应用情况，很难达到预期的信号传输效果，反向信号经导线的传输可能形成闭环反馈，信号将越来越大，导致最后电子耳蜗无法工作。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片及系统，提供高灵敏度、高可靠性、高稳定性、高集成性，可以使电子耳蜗系统更可靠、更省电、体积更小。

为达到上述目的，本发明提供了电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片，至少包括：检波电路、放大电路、模数转换电路和发射预处理电路，其中，

所述检波电路，用于将接收到的输入信号整流，包括：整流电路、低通滤波电路，所述整流电路有两个输入端VINN、VINP，整流后的输出经过所述低通滤波电路到所述检波电路的输出端RECT_OUT；

所述放大电路，用于将检波输出的信号进行滤波和放大，包括：偏置电压源、高通放大电路、跨导放大电路，所述偏置电压源的输入端与所述发射预处理电路的输出端相连，输出端VF与所述高通放大电路中的运算放大器的同相输入端相连；所述高通放大电路中的运算放大器的同相输入端与所述检波电路的输出端RECT_OUT相连；反相输入端连接所述高通滤波电路；高通放大电路的输出端与跨导放大电路的同相输入端相连；跨导放大电路的反相输入端通过高通放大电路反相输入端连接所述高通滤波电路的电容接地；跨导放大电路为差分输出，两个输出端VOUT2P、VOUT2N；

所述模数转换电路，包括：施密特触发器、两个反相器，所述施密特触发器用于将滤波放大后的信号转换成数字信号，两个输入端与VOUT2P、VOUT2N相应连接，输出端设置为差分输出；所述两个反相器用于将施密特触发器的差分输出的数字信号相位反转180度，两个反相器的输出端VOUN、VOUTP，输出相位相反的数字信号；

所述发射预处理电路，默认输出高电平，用于对放大电路初始状态进行设置，输入端S_WAVE连续发射64μs的射频时，输出端RST_OUT复位置零，RST_OUT与偏置电压源的输入端相连。

可选地，所述检波电路中的整流电路为全波或半波整流。

可选地，所述高通放大电路的增益为50；所述跨导放大电路的增益为10。

可选地，在所述发射预处理电路的输入端S_WAVE电平在0.9-1.1V时，能够触发复位置零信号。

可选地，还包括幅度检测-皮瓣厚度检测电路，输入端与所述检波电路的输出端RECT_OUT相连，用于检测幅度和皮瓣厚度后调节能量、节省系统能耗。

可选地，还包括发射辅助电路，用于调节电压幅度、脉宽和消除余波，所述发射辅助电路的两个输入端与所述检波电路的输入端VINN、VINP分别相连，输出端DRV为驱动信号。

基于上述目的，本发明还提供一种包括上述电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片的系统，包括射频发射驱动、射频发射线圈、复合线圈、电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片和植入体接收线圈，其中，

所述射频发射驱动的输入端为S_WAVE，输出端连接所述射频发射线圈；

所述射频发射线圈，用于向所述植入体接收线圈发射射频信号；

所述复合线圈，与所述射频发射线圈并行设置，用于从所述射频发射线圈耦合信号，所述耦合信号的相位与射频发射线圈所载信号相同，所述耦合信号的幅度为射频发射线圈所载信号幅度的10％-90％；

所述电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片的输入端VINN、VINP与所述复合线圈两端分别相连，用于将所述复合线圈耦合到的信号进行解码、数字化输出VOUTP或VOUTN；

所述植入体接收线圈用于将植入体的信号反馈给射频发射线圈。

可选地，所述射频发射驱动的输入端还可与所述电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片的发射辅助电路的输出端DRV相连。

本发明的有益效果在于：设置复合线圈和反向信号射频传输接收芯片，提取减小对射频信号的影响，信号处理完全在头件上完成，不用射频下行传输，增加稳定性，减少传输线的数量，避免导线和周围环境对RF的影响，增加连接距离。提供高灵敏度、高可靠性、高稳定性、高集成性的电子耳蜗系统。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为现有技术电子耳蜗系统结构示意图；

图2本发明实施例的电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片中一具体应用实例的结构框图；

图3本发明实施例的电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片中另一具体应用实例的结构框图；

图4本发明实施例的电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片中一具体应用实例的电路原理图；

图5为本发明实施例的包括图2所示电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片的系统结构示意图；

图6为本发明实施例的包括图3所示电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片的系统结构示意图；

图7为现有技术中的电子耳蜗反向信号射频传输接收的系统的反向解码输出波形图；

图8为本发明实施例的电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片的系统的反向解码输出波形图；

图9为本发明实施例的加入阻抗后的电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片的系统的反向解码输出波形图；

图10为本发明实施例的电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片的复位信号工作波形图；

图11为本发明实施例的电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片的系统的显示复位信号功能的反向解码输出波形图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本发明公开了电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片，参见图2-4，所示为本发明实施例的电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片100的结构框图和电路原理图，包括：检波电路10、放大电路20、模数转换电路30和发射预处理电路40，其中，

所述检波电路10，用于将接收到的输入信号整流滤波，包括：整流电路110、低通滤波电路120，所述整流电路110有两个输入端VINN、VINP，整流后的输出经过所述低通滤波电路120到所述检波电路10的输出端RECT_OUT；所述检波电路10中的整流电路110为全波或半波整流，图4中所示为全波整流的实施例；低通滤波电路120中低通滤波网络为R1和C1所组成的，优选为R1＝120KΩ，C1＝10pF；

所述放大电路20，用于将检波电路10输出的信号RECT_OUT进行滤波和放大，包括：偏置电压源230、高通放大电路210、跨导放大电路220，所述偏置电压源230的输入端与所述发射预处理电路40的输出端相连，输出端VF与所述高通放大电路210中的运算放大器211的同相输入端相连；所述高通放大电路210中的运算放大器211的同相输入端与所述检波电路10的输出端RECT_OUT相连；反相输入端连接所述高通滤波电路，所述高通滤波电路由R3和C3所组成，R3两端分别连接运算放大器211的反相输入端和输出端OUTP，C3通过R4与运算放大器211的反相输入端连接，优选为R3＝60KΩ，C3＝0.1～0.22μF，D2和D3起到钳位的作用；高通放大电路210的输出端OUTP与跨导放大电路220的同相输入端相连；跨导放大电路220的反相输入端通过所述高通放大电路210反相输入端连接高通滤波电路的电容C3接地；跨导放大电路220为差分输出，两个输出端VOUT2P、VOUT2N；

所述模数转换电路30，包括：施密特触发器310、两个反相器320，所述施密特触发器310用于将滤波放大后的信号转换成数字信号，两个输入端与VOUT2P、VOUT2N相应连接，输出端设置为差分输出VOP、VON；所述两个反相器320用于将施密特触发器310的差分输出的数字信号VOP、VON相位反转180度，两个反相器的输出端VOUN、VOUTP，输出相位相反的数字信号；

所述发射预处理电路40，默认输出高电平，用于对放大电路20初始状态进行设置，输入端S_WAVE连续发射64μs的射频信号时，输出端RST_OUT复位置零，RST_OUT与偏置电压源230的输入端相连，当RST_OUT为0时，偏置电压源230的输出端VF输出优选为0.85V的电压，启动运算放大器211开始工作，开始接收同相输入端进入的信号RECT_OUT，对其进行放大。

进一步地，所述高通放大电路210的增益为50；所述跨导放大电路220的增益为10。

进一步地，在所述发射预处理电路40的输入端S_WAVE电平在0.9-1.1V时，能够触发复位置零信号。

进一步地，还包括幅度检测-皮瓣厚度检测电路50，输入端与所述检波电路10的输出端RECT_OUT相连，用于检测幅度和皮瓣厚度后调节能量、节省系统能耗。

进一步地，还包括发射辅助电路60，用于调节电压幅度、脉宽和消除余波，所述发射辅助电路60的两个输入端与所述检波电路10的输入端VINN、VINP分别相连，输出端DRV为驱动信号。

与上述电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片对应的是，本发明又一实施例提供了包括电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片的系统，参见图5-6。包括射频发射驱动200、射频发射线圈201、复合线圈101、电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片100和植入体接收线圈301，其中，所述射频发射驱动200的输入端为S_WAVE，或在电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片100中包括发射辅助电路60，则射频发射驱动200的输入端为发射辅助电路60的输出DRV；输出端连接所述射频发射线圈201；

所述射频发射线圈201，用于向所述植入体接收线圈301发射射频信号；

所述复合线圈101，与所述射频发射线圈201并行设置，用于从所述射频发射线圈201耦合信号，所述耦合信号的相位与射频发射线圈201所载信号相同，所述耦合信号的幅度为射频发射线圈201所载信号幅度的10％-90％，这样便可以方便电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片100进行处理；

所述电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片100的输入端VINN、VINP与所述复合线圈101两端分别相连，用于将所述复合线圈101耦合到的信号进行解码、数字化输出VOUTP或VOUTN；

所述植入体接收线圈301用于将植入体的信号反馈给射频发射线圈201。

为更明确地说明本发明的工作原理、功能实现和有益效果，提供图7-11。图7所示现有技术中的电子耳蜗反向信号射频传输接收的系统的反向解码输出波形图：曲线1是复位信号，在其为0时系统开始工作，进行检波、放大和解码输出；曲线2是反向信号检波、放大后的输出，且噪声很小；曲线3输出的数字信号，为反相输出，可见输出的数字信号在反向信号为连续多个0的地方出现1输出而且位置随机，解码出错。这便是因为现有技术中电子耳蜗反向信号射频传输接收电路用分立元件搭建，设置在言语处理器中，发射线圈从接收线圈接收植入体部件反馈的信号后通过导线传输给言语处理器中的电子耳蜗反向信号射频传输接收电路，这样对射频信号的影响很大，而且对于言语处理器和发射线圈需要距离较远的应用情况，很难达到预期的信号传输效果，反向信号经导线的传输可能形成闭环反馈，信号将越来越大，导致最后电子耳蜗无法工作。

图8为本发明实施例的电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片的系统的反向解码输出波形图：曲线11是检波电路10的输出信号RECT_OUT；曲线12是RECT_OUT取平均值，较曲线11更清晰直观些；曲线13是电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片100的输出VOUTN，为反相输出；曲线14是RECT_OUT经放大电路20后的输出VOUT2P；曲线15是发射预处理电路40的输出复位信号RST_OUT，可见，在几乎相同的噪声情况下，输出VOUTN非常干净、平整，排除了反向信号连续多个0时，数字输出出现错误的情况。

图9为本发明实施例的加入阻抗后的电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片的系统的反向解码输出波形图：曲线11是检波电路10的输出信号RECT_OUT；曲线13是电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片100的输出VOUTP，为同相输出；曲线14是RECT_OUT经放大电路20后的输出VOUT2P；曲线15是发射预处理电路40的输出复位信号RST_OUT，可见，在模拟真实使用情况加入阻抗后，反向解码数字输出准确无差错，也排除了反向信号连续多个0时，数字输出出现错误的情况，大大提高了反向信号解码输出的可靠性。

图10为本发明实施例的电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片的复位信号工作波形图：曲线15是发射预处理电路40的输出复位信号RST_OUT，曲线16是发射预处理电路40的输入端S_WAVE，可见在S_WAVE出现64μs的射频信号时，输出端RST_OUT复位置零；在输入端S_WAVE为0时，输出端RST_OUT输出高电平，S_WAVE信号输入发射预处理电路40，连续测试皆无错误出现，可靠性高。

图11为本发明实施例的电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片的系统的显示复位信号功能的反向解码输出波形图：曲线13是电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片100的输出VOUTP，为同相输出；曲线14是RECT_OUT经放大电路20后的输出VOUT2P；曲线15是发射预处理电路40的输出复位信号RST_OUT，可见，在RST_OUT为0时，电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片100开始正常工作，解码输出准确无误，在RST_OUT为高电平时，电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片100不工作，输出随机。

本发明与现有的技术方案相比，采用复合线圈信号提取减小对射频信号的影响，信号处理完全在发射线圈上完成，不用射频下行传输，增加稳定性，减少传输线的数量，避免导线和周围环境对射频的影响，同时提高了灵敏度，增加了连接距离。提供了高灵敏度、高可靠性、高稳定性、高集成性的电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片及系统，可以使整个电子耳蜗系统更可靠、更省电、体积更小。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片，其特征在于，至少包括：检波电路、放大电路、模数转换电路和发射预处理电路，其中，

所述检波电路，用于将接收到的输入信号整流，包括：整流电路、低通滤波电路，所述整流电路有两个输入端VINN、VINP，整流后的输出经过所述低通滤波电路到所述检波电路的输出端RECT_OUT；

所述放大电路，用于将检波输出的信号进行滤波和放大，包括：偏置电压源、高通放大电路、跨导放大电路，所述偏置电压源的输入端与所述发射预处理电路的输出端相连，输出端VF与所述高通放大电路中的运算放大器的同相输入端相连；所述高通放大电路中的运算放大器的同相输入端与所述检波电路的输出端RECT_OUT相连；反相输入端连接高通滤波电路；高通放大电路的输出端与跨导放大电路的同相输入端相连；跨导放大电路的反相输入端通过高通放大电路反相输入端连接高通滤波电路的电容接地；跨导放大电路为差分输出，两个输出端VOUT2P、VOUT2N；

所述模数转换电路，包括：施密特触发器、两个反相器，所述施密特触发器用于将滤波放大后的信号转换成数字信号，两个输入端与VOUT2P、VOUT2N相应连接，输出端设置为差分输出；所述两个反相器用于将施密特触发器的差分输出的数字信号相位反转180度，两个反相器的输出端VOUN、VOUTP，输出相位相反的数字信号；

所述发射预处理电路，默认输出高电平，输入端S_WAVE，输出端RST_OUT，用于对放大电路初始状态进行设置，输入端S_WAVE连续发射64μs的射频信号时，输出端RST_OUT复位置零，RST_OUT与偏置电压源的输入端相连。

2.如权利要求1所述的电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片，其特征在于，所述检波电路中的整流电路为全波或半波整流。

3.如权利要求1所述的电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片，其特征在于，所述高通放大电路的增益为50；所述跨导放大电路的增益为10。

4.如权利要求1所述的电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片，其特征在于，在所述发射预处理电路的输入端S_WAVE电平在0.9-1.1V时，能够触发复位置零信号。

5.如权利要求1-4之一所述的电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片，其特征在于，还包括幅度检测-皮瓣厚度检测电路，输入端与所述检波电路的输出端RECT_OUT相连，用于检测幅度和皮瓣厚度后调节能量、节省系统能耗。

6.如权利要求1-4之一所述的电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片，其特征在于，还包括发射辅助电路，用于调节电压幅度、脉宽和消除余波，所述发射辅助电路的两个输入端与所述检波电路的输入端VINN、VINP分别相连，输出端DRV为驱动信号。

7.一种采用权利要求6所述电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片的系统，其特征在于，包括射频发射驱动、射频发射线圈、复合线圈、电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片和植入体接收线圈，其中，

所述射频发射驱动的输入端为S_WAVE，输出端连接所述射频发射线圈；

所述射频发射线圈，用于向所述植入体接收线圈发射射频信号；

所述复合线圈，与所述射频发射线圈并行设置，用于从所述射频发射线圈耦合信号，所述耦合信号的相位与射频发射线圈所载信号相同，所述耦合信号的幅度为射频发射线圈所载信号幅度的10％-90％；

所述电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片的输入端VINN、VINP与所述复合线圈两端分别相连，用于将所述复合线圈耦合到的信号进行解码、数字化输出VOUTP或VOUTN；

所述植入体接收线圈用于将植入体的信号反馈给射频发射线圈。

8.如权利要求7所述的电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片的系统，其特征在于，所述射频发射驱动的输入端还可与所述电子耳蜗反向信号射频传输接收芯片的发射辅助电路的输出端DRV相连。