CN113884116A - 超声波驱动电路 - Google Patents
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Abstract
一种超声波驱动电路，包含超声波传感像素，超声波传感像素包含至少一超声波传感器、第一二极管以及第二二极管。至少一超声波传感器用以将高频输出信号转换为输出超声波，或将声波共振转换为高频输入信号。第一二极管的第一端电性耦接至少一超声波传感器，第一二极管的第二端用以接收直流信号。直流信号用以增强该高频输出信号或该高频输入信号。第二二极管的第一端电性耦接第一二极管的第二端，第二二极管的第二端电性耦接接收和发送电路。第二二极管用以传送高频输出信号或是高频输入信号。
Description
技术领域
本公开涉及一种超声(超音)波驱动电路，特别涉及一种用于发送或接收高频信号的超声波驱动电路。
背景技术
在现今的技术中，超声波驱动电路中可以是由电容式机械超声波传感器(Capacitive MicromachinedUltrasonic Transducer；CMUT)或是压电式机械超声波传感器(Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer；PMUT)所组成。其中，电容式机械超声波传感器具有高灵敏度、频带宽以及高机电转换效率、自身噪音低以及易于制造的优势。
发明内容
本公开文件提供一种超声波驱动电路，超声波驱动电路包含超声波传感像素。超声波传感像素包含至少一超声波传感器以及第一二极管。至少一超声波传感器用以将高频输出信号转换为输出超声波或将声波共振转换为高频输入信号。第一二极管的第一端电性耦接至少一超声波传感器，第一二极管的第二端用以接收直流信号，直流信号用以增强高频输出信号或高频输入信号。
本公开文件提供另一种超声波驱动电路，超声波驱动电路包含像素阵列以及多个第一二极管。超声波传感像素中的每一者包含超声波传感器、多条第一导线以及多条第二导线。超声波传感器用以将高频输出信号转换为输出超声波或将声波共振转换为高频输入信号。多条第一导线中的任一者电性耦接多个超声波传感像素中位于同一行的超声波传感像素。多条第二导线中的任一者电性耦接多个超声波传感像素中位于同一列的超声波传感像素。多个第一二极管分别电性耦接多条第一导线，用以传送直流信号，其中直流信号用以增强高频输出信号或高频输入信号。
本公开文件提供再一种超声波驱动电路，超声波驱动电路包含像素阵列。像素阵列包含多个超声波传感像素以及第一二极管，其中多个超声波传感像素中的每一者包含超声波传感器，并且该超声波传感器用以将高频输出信号转换为输出超声波或将声波共振转换为高频输入信号。第一二极管电性耦接超声波传感器，用以传送直流信号，其中直流信号用以增强高频输出信号或高频输入信号。
综上所述，本公开文件提供的超声波驱动电路利用第一二极管传送直流信号。
附图说明
为使本公开的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，说明书附图的说明如下：
图1为本公开一实施例的超声波驱动电路的示意图。
图2为本公开一实施例的超声波驱动电路的电路架构的示意图。
图3为本公开一实施例的超声波驱动电路的电路架构的示意图。
图4为本公开一实施例的超声波驱动电路的电路架构的示意图。
图5为本公开一实施例的超声波驱动电路的电路架构的示意图。
附图标记说明：
为使本公开的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附符号的说明如下：
100,100a,100b,100c,100d：超声波驱动电路
110：超声波传感器
120：收发转换开关
130：控制电路
140：多工器
150：栅极驱动器
PD1：第一二极管
PD2：第二二极管
TRC：接收和发送电路
TX：发送电路
RX：接收电路
P1～P128：超声波传感像素
VRFout,VRFout1～VRFout128：高频输出信号
VRFin,VRFin1～VRFin128：高频输入信号
VDC,VDC1～VDC128：直流信号
A1,A2,A3：像素阵列
L1：第一导线
L2：第二导线
HVAMP：电压放大器
HVP：脉冲产生器
DAC：数字模拟转换器
LNA：低噪声放大器
PGA：可编程增益放大器
LPF：低通滤波器
ADC：模拟数字转换器
GND：接地端
具体实施方式
下面以实施例配合所附图示做详细说明，但所提供的实施例并非用以限制本公开所涵盖的范围，而结构运行的描述非用以限制其执行顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等技术效果的装置，都属于本公开所涵盖的范围。另外，图示仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。为使便于理解，下述说明中相同元件或相似元件将以相同的符号标示来说明。
在全篇说明书与权利要求所使用的用词(terms)，除有特别注明除外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此公开的内容中与特殊内容中的平常意义。
此外，在本文中所使用的用词“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指“包含但不限于”。此外，本文中所使用的“及/或”，包含相关列举项目中一或多个项目的任意一个以及其所有组合。
于本文中，当一元件被称为“耦接”或“连接”时，可指“电性耦接”或“电性连接”。“耦接”或“连接”亦可用以表示二或多个元件间相互搭配操作或互动。此外，虽然本文中使用“第一”、“第二”、…等用语描述不同元件，该用语仅是用以区别以相同技术用语描述的元件或操作。
一般而言，电容式机械超声波传感器(Capacitive Micromachined UltrasonicTransducer；CMUT)需要在直流信号下运行，因此超声波传感器会电性耦接用以接收直流信号的电阻，并电性耦接用以传送高频交流信号的电容。前述的直流信号用以增强超声波传感器的高频交流信号。并且，前述的电阻用以传送直流信号，前述的电容用以传送高频交流信号并阻挡电阻传送的直流信号。因此，前述电阻及电容的架构可被理解为T型偏压器(Bias Tee)。
然而，在超声波传感像素越来越小而密度越来越大的情形下(例如，在超声波感测器的一片超声波传感电路中可能包含128个超声波传感像素)，为了传送直流或交流信号，而在各个对应的超声波传感像素装设T型偏压器，将会大幅增加电路面积并造成超声波驱动电路的体积增加。因此本公开文件提供一种超声波驱动电路，可以由二极管取代前述的T型偏压器，从而减少超声波驱动电路的体积。
请参阅图1，图1为本公开一实施例的超声波驱动电路100的示意图。超声波驱动电路100可以是电容式机械超声波驱动电路。超声波驱动电路100包含超声波传感像素P1、第一二极管PD1、第二二极管PD2以及接收和发送电路TRC。超声波传感像素P1包含至少一个超声波传感器110(图1仅示出一个超声波传感器110作为示例)。超声波传感器110可以是电容式机械超声波传感器。接收和发送电路TRC包含收发转换开关120、发送电路TX、接收电路RX以及控制电路130。发送电路TX包含电压放大器HVAMP(High Voltage Amplifier；HVAMP)、脉冲产生器HVP(High-Voltage Pulser；HVP)以及数字模拟转换器DAC(DigitalAnalogConverter；DAC)。接收电路RX包含低噪声放大器LNA(Low-NoiseAmplifier；LNA)、可编程增益放大器PGA(Programmable Gain Amplifier；PGA)、低通滤波器LPF(Low Pass Fliter；LPF)以及模拟数字转换器ADC(Analog Digital Converter；ADC)。
在架构上，第一二极管PD1的第一端(例如，阴极端)电性耦接超声波传感器110，第一二极管PD1的第二端(例如，阳极端)用以接收直流信号VDC，第一二极管PD1的第一端(例如，阳极端)用以接收直流信号VDC，第一二极管PD1用以将直流信号VDC传送至超声波传感器110。第二二极管PD2的第一端(例如，阴极端)电性耦接超声波传感器110，第二二极管PD2的第二端(例如，阳极端)电性耦接收发转换开关120，第二二极管PD2用以传送高频输入信号VRFin或高频输出信号VRFout。收发转换开关120具有第一端、第二端及第三端。收发转换开关120的第一端电性耦接第二二极管PD2的阳极端，收发转换开关120的第二端电性耦接发送电路TX，收发转换开关120的第三端电性耦接接收电路RX。发送电路TX用以产生高频输出信号VRFout，接收电路RX用以接收高频输入信号VRFin。控制电路130用以控制发送电路TX以及接收电路RX。
详细而言，在超声波传感器110发送输出超声波的情形中，发送电路TX通过收发转换开关120电性连接至第二二极管PD2的阳极端，并且，发送电路TX将高频输出信号VRFout通过收发转换开关120以及第二二极管PD2传送至超声波传感器110，使超声波传感器110将高频输出信号VRFout转换为输出超声波。
在超声波传感器110接收超声波共振的情形中，接收电路RX通过收发转换开关120电性连接至第二二极管PD2的阳极端。并且，响应于超声波传感器110发送输出超声波，超声波传感器110接收输出超声波抵达物体发生折回(反射)所产生的超声波共振，并将超声波共振转换为高频输入信号VRFin，再将高频输入信号VRFin通过第二二极管PD2、收发转换开关120传送至接收电路RX。
值得注意的是，在本公开文件中的第一二极管PD1以及第二二极管PD2是由PIN二极管实施。PIN二极管由电阻值高的本质(I型)半导体所组成，并且端子间电容非常低。其中，端子间容量可视为在施加逆向偏压至二极管时所蓄积的电荷量。因此PIN二极管在顺向偏压下，功用和电阻类似，在逆向电压下则是类似电容器。详细而言，在顺向偏压下，可将PIN二极管视为电阻值为0.1Ω～10Ω的电阻。在逆向偏压下，PIN二极管的电容几乎不随偏压的幅值变化，而会维持在约为0.1pF～10pF之间。也就是说，PIN二极管在逆向偏压下可以在损耗非常低(或不会引响信号波形)的情形传送高频信号。
因此在本公开文件中，由于第一二极管PD1是在顺向偏压下操作并用以传送直流信号VDC至超声波传感器110并过滤高频输入信号VRFin以及高频输出信号VRFout，因此可将第一二极管PD1视为电阻。另一方面，由于第二二极管PD2是在逆向偏压下操作并用以传送高频输入信号VRFin以及高频输出信号VRFout，并过滤直流信号VDC，从而避免将直流信号VDC传送至发送电路TX或是接收电路RX，因此可将第二二极管PD2视为电容。并且，第一二极管PD1以及第二二极管PD2具有体积非常小的优势，因此在超声波驱动电路100中可以减少其驱动电路的面积，从而增加超声波驱动电路100的像素可以排列的空间，进而增加超声波驱动电路100的像素密度。
值得一提的是，在第二二极管PD2的构成上包含P型半导体、I型半导体以及N型半导体。其中P型半导体的厚度可以是10nm，N型半导体的厚度可以是30nm。并且I型半导体的厚度可以是1000nm。假设电路上的容抗(XC)为50Ω，高通截止频率(即为第二二极管PD2在逆向偏压下所传送的交流信号(例如，高频输入信号VRFin或是高频输出信号VRFout)的频率)设为106赫兹。并将的电容值设定在3×10-9法拉，并依据下列公式可以算得第二二极管PD2所需的面积。
C＝3nF
A＝0.027mm2
如上述公式所示，第二二极管PD2仅需0.027mm2的面积便可传送高频输入信号VRFin或是高频输出信号VRFout，从而节省超声波驱动电路100的电路面积。
请一并参阅图2，图2为本公开一实施例的超声波驱动电路100a的电路架构的示意图。超声波驱动电路100a包含超声波传感像素P1～P128。超声波传感像素P1～P128各自包含多个电性串连的超声波传感器110。在同一个超声波传感像素P1～P128中，多个电性串连的超声波传感器110可以增强其信号强度。因此，图2中仅示出3个超声波传感器110作为例示超声波传感像素P1～P128可以包含1个超声波传感器110或其他数量的超声波传感器110，本公开不应以此为限。并且，图2中的超声波传感器110可以由图1中的超声波传感器110实施。
在超声波传感像素P1～P128每一者之中，多个电性串连的超声波传感器110电性耦接在接地端GND与第一二极管PD1的阴极端及第二二极管PD2的阴极端之间。超声波驱动电路100a中各个第一二极管PD1的阳极端分别用以接收直流信号VDC1～VDC128，并且各个第一二极管PD1分别将直流信号VDC1～VDC128传送至对应的超声波传感像素P1～P128。超声波驱动电路100a中各个第二二极管PD2分别用以传送高频输出信号VRFout1～VRFout128或高频输入信号VRFin1～VRFin128。
虽然在图2中未示出接收和发送电路TRC，然而超声波驱动电路100a中每一个第二二极管PD2的阳极端可以电性耦接对应的接收和发送电路TRC，接收和发送电路TRC可以包含多个收发转换开关120、多个接收电路RX及多个发送电路TX。超声波驱动电路100a中的多个第二二极管PD2各自电性耦接多个收发转换开关120中的对应者。多个收发转换开关120各自电性耦接多个接收电路RX中的对应者以及多个发送电路TX中的对应者。
详细而言，以单一个第二二极管PD2为例，第二二极管PD2的阳极端电性耦接收发转换开关120的第一端，收发转换开关120的第二端电性耦接发送电路TX，收发转换开关120的第三端电性耦接接收电路RX。
发送电路TX用以提供高频输出信号VRFout，并通过收发转换开关120将高频输出信号VRFout传送至超声波传感器110，使超声波传感器110将高频输出信号VRFout转换为输出超声波。换言之，第二二极管PD2将高频输出信号VRFout从发送电路TX传送至超声波传感器110。
并且，响应于超声波传感器110发送输出超声波，超声波传感器110接收输出超声波抵达物体发生折回(反射)所产生的超声波共振，并将超声波共振转换为高频输入信号VRFin，再将高频输入信号VRFin通过第二二极管PD2、收发转换开关120传送至接收电路RX。换言之，第二二极管PD2将高频输入信号VRFin从超声波传感器110传送至发送电路TX。并且，第一二极管PD1用以传送直流信号VDC至超声波传感器110，以增强超声波传感器110的高频输入信号VRFin及高频输出信号VRFout。
由于第一二极管PD1以及第二二极管PD2具有体积非常小的优势，因此在超声波驱动电路100a中可以减少其驱动电路的面积，从而增加超声波驱动电路100a的像素可以排列的空间，进而增加超声波驱动电路100a的像素密度。并且，超声波驱动电路100a的操作方式类似于图1中的超声波驱动电路100，在此不再赘述。
请参阅图3，图3为本公开一实施例的超声波驱动电路100b的电路架构的示意图。超声波驱动电路100b包含像素阵列A1、多工器140、多个第一二极管PD1以及多个第二二极管PD2。像素阵列A1包含多个像素P1、多条第二导线L2以及多条第一导线L1。每一个像素P1包含一个超声波传感器110。多条第二导线L2各自电性耦接位于同一列的超声波传感像素P1，并且同一列的超声波传感像素P1通过第二导线L2电性耦接多工器140。多工器140用以选择输出高频输出信号VRFout的超声波传感像素P1，并且用以选择接收电路RX待读取的超声波传感像素P1的高频输入信号VRFin。多条第一导线L1各自电性耦接位于同一行的超声波传感像素P1，并且多条第一导线L1分别电性耦接多个第一二极管PD1以及多个第二二极管PD2，使得位于同一行的超声波传感像素P1通过第一导线L1电性耦接第一二极管PD1的阴极端以及第二二极管PD2的阴极端。第一二极管PD1的阳极端用以接收直流信号VDC。第二二极管PD2的阳极端电性耦接收发转换开关120，用以传输高频输出信号VRFout或该高频输入信号VRFin。
虽然图3中未示出接收和发送电路TRC，然而超声波驱动电路100b中每一个第二二极管PD2的阳极端可以电性耦接对应的接收和发送电路TRC。接收和发送电路TRC可以包含多个收发转换开关120、多个接收电路RX及多个发送电路TX。超声波驱动电路100b中的多个第二二极管PD2各自电性耦接多个收发转换开关120中的对应者。多个收发转换开关120各自电性耦接多个接收电路RX中的对应者以及多个发送电路TX中的对应者。
以单一个超声波传感像素P1为例，发送电路TX用以提供高频输出信号VRFout，并通过收发转换开关120将高频输出信号VRFout传送至超声波传感器110，使超声波传感器110将高频输出信号VRFout转换为输出超声波。换言之，第二二极管PD2将高频输出信号VRFout从发送电路TX传送至超声波传感器110。
并且，响应于超声波传感器110发送输出超声波，超声波传感器110接收输出超声波抵达物体发生折回(反射)所产生的超声波共振，并将超声波共振转换为高频输入信号VRFin，再将高频输入信号VRFin通过第二二极管PD2、收发转换开关120传送至接收电路RX。换言之，第二二极管PD2将高频输入信号VRFin从超声波传感器110传送至发送电路TX。并且，第一二极管PD1用以传送直流信号VDC至超声波传感器110，以增强超声波传感器110的高频输入信号VRFin及高频输出信号VRFout。
由于第一二极管PD1以及第二二极管PD2具有体积非常小的优势，因此在超声波驱动电路100b中可以减少其驱动电路的面积，从而增加超声波驱动电路100b的像素可以排列的空间，进而增加超声波驱动电路100b的像素密度。超声波驱动电路100b的操作方式类似于图1中的超声波驱动电路100，在此不再赘述。
请参阅图4，图4为本公开一实施例的超声波驱动电路100c的电路架构的示意图。超声波驱动电路100c包含像素阵列A2、栅极驱动器150、多个第一二极管PD1以及多个第二二极管PD2。像素阵列A2包含多个超声波传感像素P1、多条第二导线L2以及多条第一导线L1。每一个超声波传感像素P1包含一个超声波传感器110以及晶体管T1。多条第二导线L2各自电性耦接位于同一列的超声波传感像素P1，并且同一列的超声波传感像素P1通过第二导线L2电性耦接栅极驱动器150。栅极驱动器150用以提供相应的扫描信号至相应的超声波传感像素P1。
在每一个超声波传感像素P1中，晶体管T1的第一端(例如，漏极端)电性耦接第一导线L1，晶体管T1的第二端(例如，源极端)电性耦接超声波传感器110，晶体管T1的栅极端电性耦接第二导线L2。
多条第一导线L1各自电性耦接位于同一行的超声波传感像素P1，并且第一导线L1电性耦接第一二极管PD1以及第二二极管PD2，使得位于同一行的超声波传感像素P1通过第一导线L1电性耦接第一二极管PD1的阴极端以及第二二极管PD2的阴极端。第一二极管PD1的阳极端用以接收直流信号VDC。第二二极管PD2的阳极端电性耦接收发转换开关120，用以传输高频输出信号VRFout或该高频输入信号VRFin。
虽然图4中未示出接收和发送电路TRC，然而超声波驱动电路100c中每一个第二二极管PD2的阳极端可以电性耦接对应的接收和发送电路TRC。接收和发送电路TRC可以包含多个收发转换开关120、多个接收电路RX及多个发送电路TX。超声波驱动电路100c中的多个第二二极管PD2各自电性耦接多个收发转换开关120中的对应者。多个收发转换开关120各自电性耦接多个接收电路RX中的对应者以及多个发送电路TX中的对应者。
以单一个超声波传感像素P1为例，当栅极驱动电路160通过第二导线L2导通超声波传感像素P1中的晶体管T1，使得超声波传感器110通过第一导线L1连接至该第一二极管PD1的阴极端以及该第二二极管PD2的阴极端时，发送电路TX用以提供高频输出信号VRFout，并通过收发转换开关120将高频输出信号VRFout传送至超声波传感器110，使超声波传感器110将高频输出信号VRFout转换为输出超声波。换言之，第二二极管PD2将高频输出信号VRFout从发送电路TX传送至超声波传感器110。
并且，响应于超声波传感器110发送输出超声波，超声波传感器110接收输出超声波抵达物体发生折回(反射)所产生的超声波共振，并将超声波共振转换为高频输入信号VRFin，再将高频输入信号VRFin通过第二二极管PD2、收发转换开关120传送至接收电路RX。换言之，第二二极管PD2将高频输入信号VRFin从超声波传感器110传送至发送电路TX。并且，第一二极管PD1用以传送直流信号VDC至超声波传感器110，以增强超声波传感器110的高频输入信号VRFin及高频输出信号VRFout。
由于第一二极管PD1以及第二二极管PD2具有体积非常小的优势，因此在超声波驱动电路100c中可以减少其驱动电路的面积，从而增加超声波驱动电路100c的像素可以排列的空间，进而增加超声波驱动电路100c的像素密度。超声波驱动电路100c的操作方式类似于图1中的超声波驱动电路100，在此不再赘述。
请参阅图5，图5为本公开一实施例的超声波驱动电路100d的电路架构的示意图。超声波驱动电路100d包含像素阵列A3、栅极驱动器150以及多个第二二极管PD2。像素阵列A2包含多个超声波传感像素P1、多条第二导线L2以及多条第一导线L1。每一个超声波传感像素P1包含一个超声波传感器110、晶体管T1以及第一二极管PD1。多条第二导线L2各自电性耦接位于同一列的超声波传感像素P1，并且同一列的超声波传感像素P1通过第二导线L2电性耦接栅极驱动器150。栅极驱动器150用以提供相应的扫描信号至相应的超声波传感像素P1。
在每一个超声波传感像素P1中，晶体管T1的第一端(例如，漏极端)电性耦接第一导线L1，晶体管T1的第二端(例如，源极端)电性耦接超声波传感器110，晶体管T1的栅极端电性耦接第二导线L2。第一二极管PD1的阴极端电性耦接超声波传感器110，第一二极管PD1的阳极端用以接收直流信号VDC。
多条第一导线L1各自电性耦接位于同一行的超声波传感像素P1，并且多条第一导线L1分别电性耦接多个第二二极管PD2，使得位于同一行的超声波传感像素P1通过第一导线L1电性耦接第二二极管PD2的阴极端。第二二极管PD2的阳极端电性耦接收发转换开关120，用以传输高频输出信号VRFout或该高频输入信号VRFin。
然图5中未示出接收和发送电路TRC，然而超声波驱动电路100d中每一个第二二极管PD2的阳极端可以电性耦接对应的接收和发送电路TRC。接收和发送电路TRC可以包含多个收发转换开关120、多个接收电路RX及多个发送电路TX。超声波驱动电路100d中的多个第二二极管PD2各自电性耦接多个收发转换开关120中的对应者。多个收发转换开关120各自电性耦接多个接收电路RX中的对应者以及多个发送电路TX中的对应者。
以单一个超声波传感像素P1为例，当栅极驱动电路160通过第二导线L2导通超声波传感像素P1中的晶体管T1，使得超声波传感器110通过第一导线L1连接至该第二二极管PD2的阴极端时，发送电路TX用以提供高频输出信号VRFout，并通过收发转换开关120将高频输出信号VRFout传送至超声波传感器110，使超声波传感器110将高频输出信号VRFout转换为输出超声波。换言之，第二二极管PD2将高频输出信号VRFout从发送电路TX传送至超声波传感器110。
并且，响应于超声波传感器110发送输出超声波，超声波传感器110接收输出超声波抵达物体发生折回(反射)所产生的超声波共振，并将超声波共振转换为高频输入信号VRFin，再将高频输入信号VRFin通过第二二极管PD2、收发转换开关120传送至接收电路RX。换言之，第二二极管PD2将高频输入信号VRFin从超声波传感器110传送至发送电路TX。并且，第一二极管PD1用以传送直流信号VDC至超声波传感器110，以增强超声波传感器110的高频输入信号VRFin及高频输出信号VRFout。
由于第一二极管PD1以及第二二极管PD2具有体积非常小的优势，因此在超声波驱动电路100d中可以减少其驱动电路的面积，从而增加超声波驱动电路100d的像素可以排列的空间，进而增加超声波驱动电路100d的像素密度。超声波驱动电路100d的操作方式类似于图1中的超声波驱动电路100，在此不再赘述。
综上所述，本公开文件提供的超声波驱动电路100、100a、100b、100c以及100d在顺向偏压下操作第一二极管PD1以将第一二极管PD1作为电阻而传送直流信号VDC，并可以在逆向偏压下操作第二二极管PD2以将第二二极管PD2作为电容而传送高频输出信号VRFout或高频输入信号VRFin。并且，由前述推倒可得知第二二极管PD2仅需0.027mm的面积便可以传送约1MHz的高频输出信号VRFout或高频输入信号VRFin，从而大幅减少电路面积。
虽然本公开已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本公开，任何本领域通具通常知识者，在不脱离本公开的构思和范围内，当可作各种的变动与润饰，因此本公开的保护范围当视权利要求所界定者为准。
Claims (10)
1.一种超声波驱动电路，包含：
一超声波传感像素，包含：
至少一超声波传感器，用以将一高频输出信号转换为一输出超声波或将一声波共振转换为一高频输入信号；以及
一第一二极管，其第一端电性耦接该至少一超声波传感器，其第二端用以接收一直流信号，该直流信号用以增强该高频输出信号或该高频输入信号。
2.如权利要求1所述的超声波驱动电路，还包含：
一第二二极管，其第一端电性耦接该第一二极管的第二端以及该至少一超声波传感器，其第二端电性耦接一接收和发送电路。
3.如权利要求2所述的超声波驱动电路，其中该接收和发送电路包含：
一收发转换开关，具有第一端、第二端以及第三端，其中该收发转换开关的第一端电性耦接该第二二极管的第二端；
一发送电路，电性耦接该收发转换开关的第二端，用以提供该高频输出信号至该至少一超声波传感器；以及
一接收电路，电性耦接该收发转换开关的第三端，用以自该至少一超声波传感器接收该高频输入信号。
4.一种超声波驱动电路，包含：
一像素阵列，包含：
多个超声波传感像素，其中所述多个超声波传感像素中的每一者包含一超声波传感器，并且该超声波传感器用以将一高频输出信号转换为一输出超声波或将一声波共振转换为一高频输入信号；
多条第一导线，所述多条第一导线中的任一者电性耦接所述多个超声波传感像素中位于同一行的超声波传感像素；以及
多条第二导线，所述多条第二导线中的任一者电性耦接所述多个超声波传感像素中位于同一列的超声波传感像素；以及
多个第一二极管，分别电性耦接所述多条第一导线，用以传送一直流信号，其中该直流信号用以增强该高频输出信号或该高频输入信号。
5.如权利要求4所述的超声波驱动电路，还包含：
多个第二二极管，分别电性耦接所述多条第一导线以及所述多个第一二极管，用以传送该高频输出信号或该高频输入信号。
6.如权利要求4所述的超声波驱动电路，还包含：
一多工器，电性耦接所述多条第二导线。
7.如权利要求4所述的超声波驱动电路，还包含：
一栅极驱动器，电性耦接所述多条第二导线，用以提供相应的扫描信号至相应的超声波传感像素。
8.一种超声波驱动电路，包含：
一像素阵列，包含：
多个超声波传感像素，其中所述多个超声波传感像素中的每一者包含：
一超声波传感器，并且该超声波传感器用以将一高频输出信号转换为一输出超声波或将一声波共振转换为一高频输入信号；以及
一第一二极管，该超声波传感器，用以传送一直流信号，其中该直流信号用以增强该高频输出信号或该高频输入信号。
9.如权利要求8所述的超声波驱动电路，还包含：
多个第二二极管，用以传送该高频输出信号或该高频输入信号，其中该像素阵列还包含多条第一导线，所述多条第一导线中的任一者电性耦接所述多个超声波传感像素中位于同一行的超声波传感像素，并且所述多条第一导线分别电性耦接所述多个第二二极管。
10.如权利要求8所述的超声波驱动电路，还包含：
一栅极驱动器，用以提供相应的扫描信号至相应的超声波传感像素，其中该像素阵列还包含多条第二导线，所述多条第二导线中的任一者电性耦接所述多个超声波传感像素中位于同一列的超声波传感像素，并且所述多条第二导线电性耦接该栅极驱动器。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105264545A (zh) * | 2013-06-03 | 2016-01-20 | 高通股份有限公司 | 具有涂布的压电层的超声波接收器 |
| CN105393261A (zh) * | 2013-06-03 | 2016-03-09 | 高通股份有限公司 | 具有外围配置的超声波生物计量传感器的显示器 |
| US20170090028A1 (en) * | 2015-09-24 | 2017-03-30 | Qualcomm Incorporated | Receive-Side Beam Forming For An Ultrasonic Image Sensor |
| CN109069001A (zh) * | 2016-05-06 | 2018-12-21 | 高通股份有限公司 | 具有光声图像处理的生物测量系统 |
| CN110008897A (zh) * | 2019-04-02 | 2019-07-12 | 京东方科技集团股份有限公司 | 超声传感器像素电路及其驱动方法以及显示面板 |
| CN110287901A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-09-27 | 京东方科技集团股份有限公司 | 超声波传感器和电子设备 |
| US20200141793A1 (en) * | 2018-11-02 | 2020-05-07 | Lg Display Co., Ltd. | Ultrasonic Sensor, Ultrasonic Sensing Device and Display Device |
| CN111126352A (zh) * | 2019-07-17 | 2020-05-08 | 友达光电股份有限公司 | 超声波像素电路与相关的显示装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5477858A (en) * | 1986-07-30 | 1995-12-26 | Siemens Medical Systems, Inc. | Ultrasound blood flow/tissue imaging system |
| JPH08280681A (ja) * | 1995-04-12 | 1996-10-29 | Fujitsu Ltd | 超音波診断装置 |
| DE602005025257D1 (de) * | 2005-01-18 | 2011-01-20 | Esaote Spa | Ultraschallsonde, insbesondere zur diagnostischen Bilderzeugung |
| US10497748B2 (en) * | 2015-10-14 | 2019-12-03 | Qualcomm Incorporated | Integrated piezoelectric micromechanical ultrasonic transducer pixel and array |
| CN110716115B (zh) * | 2018-06-27 | 2021-01-22 | 京东方科技集团股份有限公司 | 超声波信号检测电路、超声波信号检测方法、显示面板 |
-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105264545A (zh) * | 2013-06-03 | 2016-01-20 | 高通股份有限公司 | 具有涂布的压电层的超声波接收器 |
| CN105393261A (zh) * | 2013-06-03 | 2016-03-09 | 高通股份有限公司 | 具有外围配置的超声波生物计量传感器的显示器 |
| US20170090028A1 (en) * | 2015-09-24 | 2017-03-30 | Qualcomm Incorporated | Receive-Side Beam Forming For An Ultrasonic Image Sensor |
| CN109069001A (zh) * | 2016-05-06 | 2018-12-21 | 高通股份有限公司 | 具有光声图像处理的生物测量系统 |
| US20200141793A1 (en) * | 2018-11-02 | 2020-05-07 | Lg Display Co., Ltd. | Ultrasonic Sensor, Ultrasonic Sensing Device and Display Device |
| CN110008897A (zh) * | 2019-04-02 | 2019-07-12 | 京东方科技集团股份有限公司 | 超声传感器像素电路及其驱动方法以及显示面板 |
| CN110287901A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-09-27 | 京东方科技集团股份有限公司 | 超声波传感器和电子设备 |
| CN111126352A (zh) * | 2019-07-17 | 2020-05-08 | 友达光电股份有限公司 | 超声波像素电路与相关的显示装置 |
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