CN108553125B - 一种超声经颅多普勒采集装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种超声经颅多普勒采集装置及系统，所述超声经颅多普勒采集装置在壳体内设置有无线芯片，并将所述无线芯片通过核心板与TCD板相连，使得所述超声经颅多普勒采集装置可以通过无线网络与上位机相连接，提高了超声经颅多普勒采集装置联网的灵活性。
Description
技术领域
本申请涉及医疗技术领域，特别涉及一种超声经颅多普勒采集装置及系统。
背景技术
随着经颅多普勒技术的发展和应用，在神经监护，重症监护的需求越来越多。现有的超声经颅多普勒血流分析仪为单台机器，并需要通过与医院的信息系统相连接来实现联网。但是现有超声经颅多普勒血流分析仪无法很好适用于户外场合的脑损伤、脑碰伤等导致的脑出血或者脑淤血、蛛网膜下腔出血、颅内血管阻塞、急性卒中、脑震荡检查、颅内血管阻塞后抗凝治疗过程中的血流改变等。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本申请旨在提供一种超声经颅多普勒采集装置及系统，以通过在增设无线芯片，以解决超声经颅多普勒采集装置联网的问题。
为了解决上述技术问题，本申请所采用的技术方案如下：
一种超声经颅多普勒采集装置，其包括壳体，所述壳体内设置有主控板以及TCD板，所述主控板上设置有核心板以及无线芯片，所述核心板分别与所述TCD板及无线芯片相连接；所述TCD板采集超声数据并将所述超声数据发送至核心板，所述核心板将所述超声数据通过无线芯片发送至上位机。
所述超声经颅多普勒采集装置，其中，所述TCD板包括发射板以及控制板；所述发射板与所述控制板相连接，所述控制板与所述核心板相连接，所述发射板上布置有至少两路PW发射/接收通道。
所述超声经颅多普勒采集装置，其中，所述PW发射/接收通道包括接收通道和发射通道，所述接收通道包括接收支路和放大支路；所述接收支路包括按照电信号顺序依次连接的第一谐振电路、前置放大电路、后置放大电路、混频器、滤波电路、单端转差分电路以及模数转换器；所述放大支路包括按照数字信号顺序依次连接的运放电路和混频器；所述接收支路接收外部探头发送的超声波信号，所述放大支路用于接收控制板的控制信号，所述控制信号与超声波信号在混频器进行混合。
所述超声经颅多普勒采集装置，其中，所述发射通道包括发射支路和漏放电路，所述发射支路包括发射支路和驱动支路，所述发射支路按照数字信号顺序依次连接的数模转换器、功率放大电路、变压器以及第二谐振电路；所述驱动支路包括按照数字信号顺序依次连接第一双MOS驱动器和第一场效应管，所述第一场效应管与所述变压器相连接；所述漏放电路包括按照数字信号顺序依次脸觉得第二双MOS驱动器、第二场效应管、二极管以及电阻，所述电阻与所述第二谐振电路汇集与设置于壳体上的探头接口。
所述超声经颅多普勒采集装置，其中，所述壳体内设置有电池容纳槽，所述电池容纳槽内装置有电池，所述电池与核心板相连接以为所述核心板供电。
所述超声经颅多普勒采集装置，其中，所述壳体上设置有电池盖组件，所述电池盖组件与所述壳体连接并可相对于所述壳体开启/闭合，并且当电池盖组件相对于所述壳体闭合时，所述电池盖组件覆盖所述电池容纳槽。
所述超声经颅多普勒采集装置，其中，所述电池盖组件包括电池仓盖、门扣以及依次穿过电池仓盖和门扣的旋钮；所述门扣与所述电池仓盖滑动连接，并通过所述旋钮带动所述门扣相对于所述电池仓盖滑动，以控制所述电池盖组件与所述壳体的开启/闭合。
所述超声经颅多普勒采集装置，其中，所述壳体上设置有电源接口，所述电源接口用于与外部电源适配器相连接，以通过外部电源为所述核心板供电。
所述超声经颅多普勒采集装置，其中，所述壳体上设置有USB接口和网络接口中的一种或者多种，并通过所述USB接口和网络接口中的一种或者多种与上位机通讯。
一种可穿戴的超声经颅多普勒采集系统，其包括如上任一所述的超声经颅多普勒采集装置，探头，以及与所述超声经颅多普勒采集装置配置有相对应的无线网络的外部终端，所述探头与超声经颅多普勒采集装置相连接，所述超声经颅多普勒采集装置通过无线网络与所述上位机相连接，并通过无线网络将采集到的超声数据发送至上位机。
有益效果：与现有技术相比，本申请提供了一种超声经颅多普勒采集装置及系统，所述超声经颅多普勒采集装置在壳体内设置有无线芯片，并将所述无线芯片通过核心板与TCD板相连，使得所述超声经颅多普勒采集装置可以通过无线网络与上位机相连接，提高了超声经颅多普勒采集装置联网的灵活性。
附图说明
图1为本申请提供的超声经颅多普勒采集装置的一个实施例的结构示意图。
图2为本申请提供的超声经颅多普勒采集装置的一个实施例的结构原理图。
图3为本申请提供的超声经颅多普勒采集装置的一个实施例中USB控制器的电路原理图。
图4为本申请提供的超声经颅多普勒采集装置的一个实施例中电池盖组件的结构示意图。
图5为本申请提供的超声经颅多普勒采集装置的一个实施例中电池盖组件的剖示图。
图6为本申请提供的超声经颅多普勒采集装置的一个实施例中门扣的结构示意图。
图7为本申请提供的超声经颅多普勒采集装置的一个实施例中PW发射和接收电路的示意图。
图8为本申请提供的超声经颅多普勒采集装置的一个实施例中PW发射和接收电路中的混频器电路。
图9为本申请提供的超声经颅多普勒采集装置的一个实施例中电源管理模块的接口时序图。
图10为本申请提供的超声经颅多普勒采集装置的一个实施例中TCD控制板与ADC电路之间的数据接口连接图。
具体实施方式
本申请提供一种超声经颅多普勒采集装置及系统，为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
下面结合附图，通过对实施例的描述，对申请内容作进一步说明。
实施例一
本实施例提供了一种超声经颅多普勒采集装置，如图1和2所示，其包括壳体、TCD板100以及主控板，所述TCD板100和所述主控板均设置于所述壳体内，所述主控板上设置有核心板200以及无线芯片300，所述TCD板100通过所述核心板200与所述无线芯片300相连接，所述TCD板100采集超声数据并将采集到的超声数据传输至核心板200，核心板200通过所述无线芯片300将所述超声数据发送至上位机，其中，所述上位机具有与所述无线芯片300相对应的通讯模块。本实施例通过无线芯片以无线方式将所述超声经颅多普勒采集装置与上位机相连接，增加了超声经颅多普勒采集装置联网的灵活性。
如图2所示，所述壳体可以包括上盖11、下盖22以及中框13，所述上盖11、中框13以及下盖22依次设置以形成具有容纳空间的壳体，所述TCD板100、核心板200以及无线芯片300均设置于所述容纳空间内。所述壳体上可以设置有指示灯、电源开关18、复位开关15、USB接口、网络接口、电源接口、风扇口、探头接口以及探头电机接口等。其中，所述指示灯可以设置于所述中框13上；所述电源开关18和复位开关15并排设置于所述中框13的一个侧面上；所述自动探头电机接口以及探头接口并排设置于中框13的一个侧面上，并且所述自动探头电机接口以及探头接口均可以为一个或者多个；所述USB接口、网络接口、电源接口以及风扇接口设置与侧面一个侧面上，优选地，所述设置有USB接口、网络接口、电源接口以及风扇接口的侧面可以与设置有自动探头电机接口以及探头接口的侧面相对。此外，所述壳体内设置有风扇组件14，所述风扇组件14与所述中框13相连接并通过所述风扇口进行换气。所述下盖22上可以设置有脚垫，当所述壳体放置于放置处时，通过所述脚垫提高所述壳体的稳定性。
所述无线芯片300可以为WIFI芯片、2.4g芯片以及5g芯片等。所述壳体内设置有无线天线12，所述无线天线12与所述无线芯片300相连接，通过所述无线天线12将无线芯片300产生的无线信号发送至上位机，并通过所述无线天线12接收上位机发送的控制信号。在本实施例中，所述无线芯片300配置有USB接口或者SDIO接口中一种或者多种，这里以无线芯片配置有USB接口为例加以说明。所述无线芯片通过其配置的USB接口与核心板200进行通讯。同时，所述无线芯片300优选为2.4g芯片/5g芯片，即所述无线芯片的工作频段优选为：2.4GHz/5GHz，并且所述无线芯片可以支持协议：802.11n/802.11ac，数据吞吐率优选为>=300Mbps；系统驱动支持可以支持Linux系统（3.X，or4.X）。
进一步，如图1所示，所述壳体内设置有USB控制器700，所述USB控制器700与所述TCD板100相连接，以接收TCD板100采集的超声数据，并通过USB控制器来控制所述超声数据以USB信号形式发送至上位机，还是以无线信号形式发送至上位机。此外，所述壳体内设有USB开关，所述USB控制器700分别与所述核心板200以及所述USB开关800相连接，通过所述USB开关800控制所述USB控制器与所述核心板连通，还是与设置于壳体上的所述USB接口连通，即通过所述USB开关将超声数据分别发送至核心板200或USB接口。在实际应用中，所述USB控制器700可以为USB2.0控制器，所述USB2.0控制器接收TCD板100采集的超声数据，并将所述超声数据以标准的USB2.0传输出去，并通过所述USB开关控制将所述超声数据发送至核心板或者USB接口。也就是说，所述USB2.0控制器输出的USB信号传输出至USB开关800，通过所述USB开关800将USB信号传输至设置于壳体上的所述USB接口，以通过设置于壳体上的USB接口将所述USB信号传输至上位机；或者通过所述USB开关800将USB信号输出至核心板200的USB接口，核心板200将所述USB信号转换为无线信号，并将所述无线信号传输至无线芯片300，通过所述无线芯片300将所述无线信号发送至上位机，从而实现了经颅多普勒超声数据的无线传输。
进一步，所述USB控制器700用来实现通信链路的变化，其可以采用TI的TS3USB221A-Q1芯片。如图3所示，所述TS3USB221A-Q1芯片的D+，D-引脚与TCD板的USB接口相连接，1D+，1D-引脚以USB接口相连接，2D+，2D-引脚与嵌入式核心板的USB接口相连接，并且2D+，2D-引脚与嵌入式核心板的USB接口当S为高时连通。所述TS3USB221A-Q1芯片默认为Enable，OE为低。所述TS3USB221A-Q1芯片在工作模式下的电流为400uA，工作电压为3.3V，并具有ESD包含功能，并且USB接口配置有ESD保护器件。所述TS3USB221A-Q1芯片由TCD板来控制其工作，并且当USB通道切换时，需要中断当前正在进行的USB工作后切换通道。例如，TCD数据在通信时，应中断TCD的USB数据通路，再切换。此外，所述壳体设置有网络接口900，所述核心板200与所述网络接口900相连接，并通过所述网络接口通过有线网络与上位机相连接。在本实施例中，所述网络接口优选为RJ45有线网络接口，这样可以实现长距离传输。
如图2所示，所述壳体内设置有电池400，所述电池400分别与所述TCD板100以及核心板200相连接，通过所述电池400为所述TCD板100与所述核心板200供电。在本实施例中，所述电池400采用由4节18650锂离子电池串联的电池组，其中，所述电池的电池容量为2600mAH，标称电压为14.8V，截止放电电压为12V，尺寸为76*70*19mm，最大持续放电电流为3A。此外，所述电池配置有带电池保护功能和电量管理的电池控制芯片，所述电池控制芯片优选为采用BQ24770芯片，所述BQ24770芯片设置有SMBUS接口，通过所述SMBUS接口可以配置保护电源，例如，配置的默认截止放电电压12V，过冲电压17V以及过流保护10A。其中，所述BQ4050芯片的SMBUS的上拉电平是VCC_3V3，SMBUS协议是V1.1。这样所述超声经颅多普勒采集装置可以无需采用220v供电，使得其可以适用于户外检测以及监测，同时还可以将采集到的数据通过无线芯片传输至位于医生办公室的上位机或者监测中心的上位机，以供医生进行分析处理。此外，所述超声经颅多普勒采集装置自身配置有电池，使得所述其在移动过程中无需重复开关机，一方面简便了所述超声经颅多普勒采集装置的使用过程，另一方面可以提高数据采集的连贯性，提高检测分析的效率，特别是患者转运时，不需要重新开关机和调节监测参数。
进一步，如图2所示，所述壳体内设置有电池容纳槽，所述壳体上设置有电池盖组件20，所述电池盖组件20部分置于所述壳体内，所述电池盖组件20置于所述壳体内的部分与所述中框13可拆卸连接。所述电池容纳槽与所述电池盖组件20相配合以相处用于容纳电池的第一容纳腔，所述电池400位于所述第一容纳腔内并与所述电池容纳槽可拆卸连接，以使得所述电池400可以更换，从而减少避免因为电池的寿命而影响超声经颅多普勒采集装置的使用寿命；也方便户外无电源供应时的检测和或监测。
在本实施例中，如图4-6所示，所述电池盖组件20包括电池仓盖206，所述电池仓盖206一端设置有开孔，另一端设置有卡扣，所述卡扣用于与设置于中框13上的开槽相配合，以使得所述电池仓盖206设置有卡扣的一端与所述中框13可拆卸连接。所述电池仓盖206上设置凹槽，所述开孔与所述凹槽连通。所述凹槽内设置有门扣205，所述门扣205置于所述凹槽内并与所述凹槽滑动连接。所述门扣205包括门扣本体，所述门扣本体一端设置有与开孔相配合的门扣卡位2051，另一端设置有弹性臂2052并且所述弹性臂2052与所述凹槽远离开孔一侧的内壁相接触，所述门扣卡位2051穿过所述开孔并与设置于中框13上的门扣卡孔相配合，当所述弹性臂2052处于无压缩状态时，所述门扣卡位2051置于所述门扣卡孔内，以将所述电池仓盖206与所述中框13连接。
此外，为了控制所述门扣与所述中框13之间的位置关系，便于所述电池仓盖206与所述中框13可拆卸连接，所述电池盖组件还包括旋钮201、限位销203以及螺母202；所述旋钮201依次穿过所述电池仓盖206和门扣205，所述限位销203套设于所述旋钮201上并与所述门扣205相接触；所述旋钮201靠近电池仓盖206的一端的底面与所述电池仓盖206远离门扣205一侧相接触，所述旋钮201穿过限位销203的一端与所述螺母202相连接，所述旋钮201可以带动门扣205相对于所述电池仓盖206移动；当旋钮201处于自然状态时，所述弹性臂2052处于无压缩状态，所述门扣205的门扣卡位2051穿过开孔与所述中框13配合，以固定所述电池仓盖206，使得电池盖组件与所述中框13处于连接状态；当转动旋钮201时，旋钮201通过限位销203带动门扣205移动，所述弹性臂2052处于压缩状态，所述门扣卡位2051与位于中框13上的门扣卡口分离，使得所述电池仓盖206与所述中框13分开，这样可以将电池盖组件打开，实现电池的取出和更换。在本实施例中，所述电池盖组件还包括海绵204，所述海绵204设置于所述门扣205上，并且当所述电池盖组件与中框13相连接时，所述海绵204压紧所述电池以对所述电池起到固定的作用。
进一步，如图1所示，所述壳体内设置有电源管理芯片600，所述电路管理芯片600分别与设置于壳体上的电源接口以及电池400相连接，以切换所述经颅超声多普勒分析仪的供电模式。所述电源接口连接有电源适配器500相连接，以通过所述电源适配器500与外部电源相连接，并且所述电源适配器500可以通过所述电源管理模块600与所述电池400相连接，以在通过电源适配器500为经颅超声多普勒分析仪的供电时，所述电源适配器500可为所述电池充电。在本实施例中，所述电源管理芯片600可以为充电管理芯片（如，DCDC-TPS54620型号芯片），当采用电源适配器500供电时，电源适配器500输出的供电电源经充电管理芯片转换成后用于充电或系统供电，当仅采用电池400供电时，充电管理芯片不对电池的供电电压进行转换，而当电池400的供电电压低于预设阈值时，将电池的供电电源设置为预设系统最低电压，并所述充电管理芯片将电池输出的预设系统最低电压后转换为3组电源，分别是5V，12V和3.3V，其中，所述12V用于为TCD板和风扇供电，所述3.3V用于为核心板以及WiFi供电，所述5V用于USB接口供电。
此外，所述TCD板的供电电压可以通过所述充电管理芯片转换后，再经过开关电源稳压，经过电源稳压后的电流通过滤波（如，EMI滤波）后进入TCD板的电源输入端，以为所述TCD板供电。所述TCD板的供电电压还可以通过开关电池（如，LT3480或者LT3580）转换为5组不同电压，所述5组不同电压可以分别为7V，-7V，3.3V，-12V，6V。其中，所述5组电压中存在一路电压用于为连接所述经颅超声多普勒分析仪的探头供电，例如，采用V6MOT电机电源回路。所述V6MOT电机电源回路通过12V输入Bulk降压得来，其IC为库里的LT3480芯片，其输出电感电容优选为取值3.3uH，输出电容优选为取值100uH；12V电源回路主功率电感的占空比计算为0.53，电感量为3.3uH。
所述核心板400可以采用嵌入式核心板，所述嵌入式核心板通过系统管理总线与电源管理芯片600相连接，所述嵌入式核心板通过系统管理总线分别与所述电池400和TCD板100相连接。在本实施例中，所述嵌入式核心板优采用ARM核心板，例如，选用Phytec的i.MX6 Cortex A9核心板。所述嵌入式核心板用于控制超声数据转发、电池管理以及供电电源管理等，所述嵌入式核心板通系统管理总线协议SMBus协议与所述电池相连接，通过USBOTG接口与所述TCD板相连接，使得所述数据管理模块与所述TCD板之间基于USB协议进行数据传输，通过USB Host或者SDIO与无线芯片相连接。此外，所述嵌入式核心板的电源输入为3.3V，并且其内部设置有电源控制器（PMIC），所述电源控制器包括开关转换单元、线性转换单元、输出逻辑单元、核心单元、DDR及其参考单元、外设单元、存储单元以及IO供电单元等。此外，所述USB接口、网络接口、电源接口、复位开关以及电源开关均与所述嵌入式核心板相连接。
此外，所述嵌入式核心板可以将USB信号转换为无线信号，以实现所述经颅多普勒分析仪可以通过无线信号与上位机进行通讯，同时，所述嵌入式核心板还用于电池管理以及声光提示功能。例如，所述嵌入式核心板作为USB Host，与所述TCD板进行的数据交互，其中，所述数据包括TCD板采集的超声数据和上位机发送至TCD板的控制数据。此外，所述无线芯片也可以作为嵌入式核心板的USB host，将上位机的USB数据通过无线芯片转发。另外，所述嵌入式核心板还可以控制电池的充放电管理、电量监测和电流监测，将电池的状态发到上位机中呈现。并且当通过USB与上位机相连接时，电池的电量通过指示灯和蜂鸣音提示。
所述TCD板100包括TCD发射板21以及TCD控制板19，所述TCD发射板21上配置有至少两路PW发射/接收通道，所述TCD发射板21与所述TCD控制板19相连接，所述TCD控制板19通过USB与所述核心板200相连接。在本实施例中，如图2所示，所述TCD控制板19通过连接器与所述嵌入式核心板相进行电源与信号传输，并两者通过螺栓柱固定在一起；所述TCD发射板21通过连接器与所述TCD控制板19进行电源与信号传输，并两者通过螺栓柱与所述TCD控制板19固定在一起。所述嵌入式核心板与所述中框13相连接以将所述嵌入式核心板固定于所述壳体内，并且所述嵌入式核心板上设置有导热硅胶，所述导热硅胶位于所述嵌入式核心板布置有发热元器件位置，并位于所述发热元器件上方，以将发热元器件产生的热量传输至上盖11，其中，所述上盖11优选为铝合金材料。所述TCD发射板21上设置有屏蔽罩，所述屏蔽罩上也设置有导热硅胶，所述导热硅胶将TCD发射板的元器件产生的热量导入下盖22上，其中，所述下盖22优选为铝合金材料。在本实施例中，所述嵌入式核心板、TCD控制板以及TCD发射板可以通过TCD探头连接支架以及风扇连接支架固定与上盖11与下盖22之间，以保证信号不受干扰，从而可以提供抗干扰能力。
进一步，所述TCD发射板19上布置有至少两路PW发射和接收电路，所述PW发射和接收电路接收通过探头接口与所述经颅超声多普勒分析仪相连接的探头采集的超声信号，并将所述超声信号传输至过TCD控制板，通过所述TCD控制板经过USB发送至上位机，获取通过所述TCD控制板以及嵌入式核心板通过网络发送至上位机。在本实施例中，如图7所示，所述PW发射/接收通道包括接收通道和发射通道，所述接收通道包括接收支路和放大支路；所述接收支路包括按照电信号顺序依次连接的第一谐振电路、前置放大电路（如，EL2125）、后置放大电路（如，OPA2822）、混频器、滤波电路、单端转差分电路以及模数转换器（如，AD7961）；所述放大支路包括按照数字信号顺序依次连接的运放电路（如，OPA2822）和混频器；所述接收支路接收外部探头发送的超声波信号，所述放大支路用于接收控制板的控制信号，所述控制信号与超声波信号在混频器进行混合。
进一步，所述发射通道包括发射支路和漏放电路，所述发射支路包括发射支路和驱动支路，所述发射支路包括按照数字信号顺序依次连接的数模转换器（如，AD5628）、功率放大电路、变压器以及第二谐振电路；所述驱动支路包括按照数字信号顺序依次连接的第一双MOS驱动器（如，MD1210）和第一场效应管（FDS89161LZ），所述第一场效应管与所述变压器相连接；所述漏放电路包括按照数字信号顺序依次脸觉得第二双MOS驱动器（如，MD1210）、第二场效应管（如，FDS4559）、二极管（如，MMSD4148T1G）以及电阻，所述电阻与所述谐振网络汇集与设置于壳体上的探头接口。其中，所述漏放电路用于泄放发射支路完成发射后的残留电压，所述驱动支路用于使变压器产生的发射波形传输至第一谐振电路，所述发射支路用于接收TCD控制芯片发射的控制信号，并将控制信号发射至外接探头。
此外，所述PW发送和接收电路中混频器的IF输出端的下拉电阻为1k，以减小混频器输出的衰减，提高SNR，同时，在1k电阻上并联一个0.01uF电容，降低Gate小的时候，底噪的波动。在本实施例中，所述混频器的电路可以如图8所示。
进一步，在所述PW发射和接收电路中，所述ADC电路的输入信号的动态范围为80-86d。此外，为了进一步说明所述ADC电路，这里从几个方面进行说明。
第一方面：基准电源和共模电压源
所述基准电源的基准电压选用REF=4.096的配置，这样解调器输出的电压范围为+/-4V，解调后的增益约为20dB，因此ADC输入的电压满幅为+/-4V；基准电源可以采用ADI的ADR444ARZ，也可以用ADR4540，在本实施例中，优选ADR444ARZ。此外，所述ADC电路的REF输入阻抗是一个动态变化的值，并且靠近REF的引脚处放置退耦电容，以降低驱动REF的电压源的阻抗。另外，基准电源和REF输入之间设置有Buffer电路（如，采用OPA2209），以降低驱动电路的输出阻抗。同时，所述ADC电路的VCM公模输出端设置有Buffer电路（如，采用OPA2209），通过该Buffer电路驱动THS4130的共模电平输入端。也就是说，每一ADC电路的均搭配一颗OPA2209来使用，并且REF用同一片ADR444ARZ提供，这样可以保证同一通道I和Q之间、不同通道间的一致性。此外，每一ADC电路的REF由单独一路Buffer电路提供，I和Q的ADC驱动电路的共模电平采用同一路驱动电路驱动。
第二方面、保护电路
所述ADC驱动电路采用+/-6V供电，而ADC的输入级为+5V供电，从而为了保护ADC的输入级，在ADC的输入级增加保护二极管。当然，在实际应用中，也可以无需焊接保护二极管。
第三方面、接口时序分析
所述ADC电路采用Echoed Clock模式，除了输入到ADC的数据时钟CLK±，ADC还会往外输出数据同步时钟DCO±，并通过DCO±来同步信号，以得到最优化的时间窗口。此外，在PCB走线时，数据同步时钟DCO±和数据D±等长。同时，根据通道1/2的ADC的采样率为3.6M，主时钟频率为64.8M以及ADC电路的时序限制，ADC驱动电路的工作时序如图9所示。从图9可以得出，所述ADC电路的时序在CNV的上升沿开始的TCDKL（最大为160ns）时间内把16bit数据取走，而同时由于AD转换开始于CNV的上升沿，并需要等待tMSB（最大为200ns）后数据才准备后，因此取数据的时间窗口是有限的，最大为<tCYC-tMSB+TCDKL>（tCYC为CNV的周期），由此可以计算得到最低的CLK时钟频率为16/<tCYC-tMSB+TCDKL>，在这里是67.3MHz，这个时钟频率比我们的主时钟频率64.8MHz要高，因此需要时钟频率提高。
为了提高时钟频率，增加单端转差分的接口电路（FPGA的管脚要在配置后才能作为LVDS引脚来使用，而专用的LVDS接口电路在上电后即表现为LVDS特性），FPGA的VCCO电源灌入ADC电路的1.8V电源，在ADC电路和FPGA之间插入一级transceiver，采用TI的SN65LVDS049PWR。插入transceiver后的连接图如图10所示。从图10可以得出，对于td1和td2两个buffer，假如CLK频率为129.6MHz，那么buffer的最大延时时间都小于CLK周期的一半，即在输入再次翻转以前，输出已稳定翻转；对于td3，根据ADC电路的CLK频率最大值可为250MHz（典型值），而td3的最大值为5ns，已大于CLK最小允许周期的一半，所以ADC电路应该是有内部机制保证了DCO时钟是CLK时钟的镜像，只要CLK工作于允许的最大频率（250MHz）以下；从FPGA的CLK输出到DCO的输入，整个链路的延时最大为12.5ns，加入CLK频率为129.6MHz，此延时最大值已大于一个CLK周期，从而可以用DCO作为采集数据的同步时钟。
实施例二
本实施例提供了一种可穿戴的超声经颅多普勒采集系统，其包括如上任一所述的超声经颅多普勒采集装置，探头，以及与所述超声经颅多普勒采集装置配置有相对应的无线网络的外部终端，所述探头与超声经颅多普勒采集装置相连接，所述超声经颅多普勒采集装置通过无线网络与所述上位机相连接，并通过无线网络将采集到的超声数据发送至上位机。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种超声经颅多普勒采集装置，其特征在于，其包括壳体，所述壳体内设置有主控板以及TCD板，所述主控板上设置有核心板以及无线芯片，所述核心板分别与所述TCD板及无线芯片相连接；所述TCD板采集超声数据并将所述超声数据发送至核心板，所述核心板将所述超声数据通过无线芯片发送至上位机；
所述TCD板包括发射板，所述发射板上布置有至少两路PW发射/接收通道，所述PW发射/接收通道包括接收通道和发射通道，所述接收通道包括接收支路和放大支路；所述接收支路包括按照电信号顺序依次连接的第一谐振电路、前置放大电路、后置放大电路、混频器、滤波电路、单端转差分电路以及模数转换器；所述放大支路包括按照数字信号顺序依次连接的运放电路和混频器；
所述发射板上布置有至少两路PW发射和接收电路，所述PW发射和接收电路接收通过探头接口与经颅超声多普勒分析仪相连接的探头采集的超声信号，并将所述超声信号传输至过TCD控制板，通过所述TCD控制板经过USB发送至上位机，获取通过所述TCD控制板以及嵌入式核心板通过网络发送至上位机；
所述TCD板包括控制板；所述发射板与所述控制板相连接，所述控制板与所述核心板相连接；
所述接收支路接收外部探头发送的超声波信号，所述放大支路用于接收控制板的控制信号，所述控制信号与超声波信号在混频器进行混合；所述发射通道包括发射支路和驱动支路，所述发射支路按照数字信号顺序依次连接的数模转换器、功率放大电路、变压器以及第二谐振电路；所述驱动支路包括按照数字信号顺序依次连接第一双MOS驱动器和第一场效应管，所述第一场效应管与所述变压器相连接；
所述发射通道包括发射支路和漏放电路，所述漏放电路包括按照数字信号顺序依次连接的第二双MOS驱动器、第二场效应管、二极管以及电阻，所述电阻与所述第二谐振电路汇集并设置于壳体上的探头接口。
2.根据权利要求1所述超声经颅多普勒采集装置，其特征在于，所述壳体内设置有电池容纳槽，所述电池容纳槽内装置有电池，所述电池与核心板相连接以为所述核心板供电。
3.根据权利要求2所述超声经颅多普勒采集装置，其特征在于，所述壳体上设置有电池盖组件，所述电池盖组件与所述壳体连接并可相对于所述壳体开启/闭合，并且当电池盖组件相对于所述壳体闭合时，所述电池盖组件覆盖所述电池容纳槽。
4.根据权利要求3所述超声经颅多普勒采集装置，其特征在于，所述电池盖组件包括电池仓盖、门扣以及依次穿过电池仓盖和门扣的旋钮；所述门扣与所述电池仓盖滑动连接，并通过所述旋钮带动所述门扣相对于所述电池仓盖滑动，以控制所述电池盖组件与所述壳体的开启/闭合。
5.根据权利要求1或2所述超声经颅多普勒采集装置，其特征在于，所述壳体上设置有电源接口，所述电源接口用于与外部电源适配器相连接，以通过外部电源为所述核心板供电。
6.根据权利要求1所述超声经颅多普勒采集装置，其特征在于，所述壳体上设置有USB接口和网络接口中的一种或者多种，并通过所述USB接口和网络接口中的一种或者多种与上位机通讯。
7.一种可穿戴的超声经颅多普勒采集系统，其特征在于，其包括如权利要求1-6任一所述的超声经颅多普勒采集装置，探头，以及与所述超声经颅多普勒采集装置配置有相对应的无线网络的外部终端，所述探头与超声经颅多普勒采集装置相连接，所述超声经颅多普勒采集装置通过无线网络与所述上位机相连接，并通过无线网络将采集到的超声数据发送至上位机。
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