CN211985485U - 一种探头切换电路及b超设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种探头切换电路及B超设备，所述探头切换电路包括第一探头切换单元和第二探头切换单元，第一探头切换单元根据控制电路输出的第一探头使能信号和通道控制信号、控制其内置的模拟开关芯片的切换，将信号电路输出的超声信号从对应的通道输出至第一插座电路；所述第二探头切换单元根据控制电路输出的第二探头使能信号和所述通道控制信号、控制其内置的模拟开关芯片的切换，将所述超声信号从对应的通道输出至第二插座电路。两片模拟开关芯片在印制板所占的面积仅仅相当于一个继电器所占的面积，印制板的面积大大缩小，使B超设备更加小型化，从而解决现有笔记本式B超设备通过继电器进行切换导致印制板面积较大的问题。

Description

一种探头切换电路及B超设备

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种探头切换电路及B超设备。

背景技术

目前，B超设备在两个不同的探头插座之间进行切换时，常通过继电器的常开常闭两个不同的通路来实现，如图1所示的双路继电器（型号优选为G6H-2）；当探头A工作时，双路继电器触点处于常闭状态，超声信号（HP1、HP2）从第2脚和第9脚输出探头A信号（AHP1、AHP2）至探头A的插座；当探头B工作时，双路继电器的触点处于常开状态，超声信号（HP1、HP2）从第4脚和第7脚输出探头B信号（BHP1、BHP2）至探头B的插座。而常见的B超设备至少是16通道（即超声信号包括HP1~HP16）的，就需要8个双路继电器和一个驱动芯片（型号如ULN2003AN）来控制8个双路继电器的通路选择。但是，这种继电器控制方式存在以下缺点：

1、基于继电器是线圈通电产生吸力，触点在常开常闭两个状态之间切换，这就决定了继电器的体积（9*15*5mm）比较大。当信号通道较多时，需要很多继电器，导致印制板面积很大，重量很重，从而使得B超设备无法小型化，轻便化。

2、多组继电器一起驱动时需要较大的电流，并且继电器的通断对系统的供电影响很大，从而大大增加了电源系统的复杂性，系统的功耗也很大。

3、B超设备的插座端是高压信号，多次切换时由于继电器的触点放电的缘故，很容易氧化，造成系统的可靠性降低，特别是在B超设备的寿命末期故障率比较高。并且，触点的老化很容易使常开常闭通路短路，烧坏探头，这也是B超设备寿命的瓶颈。

4、多组继电器切换时，触点处的响声很大，不利于营造安静的检查环境。

5、继电器是由通电线圈构成，有很大的电磁干扰，会影响敏感的超声信号，同时增加了整机做EMC（电磁兼容）测试的难度，需将其用金属屏蔽罩罩起来。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种探头切换电路及B超设备，以解决现有笔记本式B超设备通过继电器进行切换导致印制板面积较大的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种探头切换电路，连接控制电路、信号电路、第一插座电路和第二插座电路，其包括第一探头切换单元和第二探头切换单元，所述第一探头切换单元通过第一插座电路连接第一探头，第一探头切换单元还连接控制电路和信号电路；所述第二探头切换单元通过第二插座电路连接第二探头，第二探头切换单元还连接控制电路和信号电路；

所述第一探头切换单元根据控制电路输出的第一探头使能信号和通道控制信号、控制其内置的模拟开关芯片的切换，将信号电路输出的超声信号从对应的通道输出至第一插座电路；

所述第二探头切换单元根据控制电路输出的第二探头使能信号和所述通道控制信号、控制其内置的模拟开关芯片的切换，将所述超声信号从对应的通道输出至第二插座电路。

所述的探头切换电路中，所述第一探头切换单元包括第一模拟开关芯片、第一电容、第二电容和第三电容；

所述第一模拟开关芯片的SW0A脚至SW15A脚均连接信号电路；第一模拟开关芯片的SW0B脚至SW15B脚均连接第一插座电路；第一模拟开关芯片的CLK脚、

脚、CLR脚均连接控制电路；第一模拟开关芯片的GND脚接地，第一模拟开关芯片的VPP脚通过第一电容接地，第一模拟开关芯片的VNN脚通过第二电容接地，第一模拟开关芯片的VDD脚通过第三电容接地，第一模拟开关芯片的DIN脚连接供电端。

所述的探头切换电路中，所述第二探头切换单元包括第二模拟开关芯片、第四电容、第五电容和第六电容；

所述第二模拟开关芯片的SW0A脚至SW15A脚均连接信号电路；第二模拟开关芯片的SW0B脚至SW15B脚均连接第二插座电路；第二模拟开关芯片的CLK脚、

脚、CLR脚均连接控制电路，第二模拟开关芯片的GND脚接地，第二模拟开关芯片的VPP脚通过第四电容接地，第二模拟开关芯片的VNN脚通过第五电容接地，第二模拟开关芯片的VDD脚通过第六电容接地，第二模拟开关芯片的DIN脚连接供电端。

所述的探头切换电路中，所述第一探头切换单元还包括第一电阻；

所述第一电阻连接在第一模拟开关芯片的DIN脚与供电端之间。

所述的探头切换电路中，所述第二模拟开关芯片还包括第二电阻；

所述第二电阻连接在第二模拟开关芯片的DIN脚与供电端之间。

一种B超设备，包括至少两个探头和一电路板，所述电路板上设置有控制电路、信号电路和至少2个插座电路，其电路板上还设置有所述的探头切换电路；各个探头连接对应的插座电路，探头切换电路连接控制电路、信号电路和插座电路，控制电路连接插座电路；

所述控制电路依次使能对应的插座电路，插座电路获取所接探头的识别码并传输给控制电路，控制电路根据选择操作输出对应的探头使能信号和通道控制信号；

所述探头切换电路根据探头使能信号和通道控制信号、将信号电路输出的超声信号从对应的通道输出至所接的插座电路；

所述插座电路根据探头使能信号开始工作，将超声信号输出给对应的探头；所述插座电路还对控制电路输出的高压开关控制信号进行驱动后传输至对应的探头，控制探头完成超声信号的发射和回波信号的接收。

所述的B超设备中，所述控制电路包括MCU，所述信号电路包括超声收发芯片，所述B超设备包括第一插座电路、第二插座电路、第一探头和第二探头；

所述第一插座电路连接第一探头、第一探头切换单元和MCU；所述第二插座电路连接第二探头、第二探头切换单元和MCU；超声收发芯片连接第一探头切换单元和第二探头切换单元。

所述的B超设备中，所述第一插座电路包括第一探头插座、第一隔离驱动芯片和第二隔离驱动芯片；

所述第一隔离驱动芯片的

脚、B1脚、B2脚、B3脚、B4脚、B5脚、B6脚、B7脚、B8脚与MCU的P4.0脚、P0.0/AD0脚、P0.1/AD1脚、P0.2/AD2脚、P0.3/AD3脚、P0.4/AD4脚、P0.5/AD5脚、P0.6/AD6脚、P0.7/AD7脚一对一连接；第一隔离驱动芯片的DIR脚和GND脚均接地，第一隔离驱动芯片的VDD脚连接供电端；第一隔离驱动芯片的A1脚、A2脚、A3脚、A4脚、A5脚、A6脚、A7脚、A8脚与第一探头插座的P1脚、P2脚、P3脚、P4脚、P5脚、P6脚、P7脚、P8脚一对一连接；第二隔离驱动芯片的B7脚、B8脚、A1脚、A2脚、A3脚、

脚与MCU的P1.7脚、P1.6脚、P1.0/T2脚、P1.1/T2EX脚、P1.2脚、P4.0脚一对一连接；第二隔离驱动芯片的B1脚、B2脚、B3脚、A7脚、A8脚与第一探头插座的M2脚、M1脚、M3脚、M8脚、M7脚一对一连接；第二隔离驱动芯片的VDD脚连接供电端，第二隔离驱动芯片的DIR脚和GND脚均接地；第一探头插座的A8脚、A7脚、A6脚、A5脚、A4脚、A3脚、A2脚、A1脚、C8脚、C7脚、C6脚、C5脚、C4脚、C3脚、C2脚、C1脚与第一探头切换单元中第一模拟开关芯片的SW0B脚、SW1B脚、SW2B脚、SW3B脚、SW4B脚、SW5B脚、SW6B脚、SW7B脚、SW8B脚、SW9B脚、SW10B脚、SW11B脚、SW12B脚、SW13B脚、SW14B脚、SW15B脚一对一连接。

所述的B超设备中，所述第二插座电路包括第二探头插座、第三隔离驱动芯片和第四隔离驱动芯片；

所述第三隔离驱动芯片的

脚、B1脚、B2脚、B3脚、B4脚、B5脚、B6脚、B7脚、B8脚与MCU的P4.0脚、P0.0/AD0脚、P0.1/AD1脚、P0.2/AD2脚、P0.3/AD3脚、P0.4/AD4脚、P0.5/AD5脚、P0.6/AD6脚、P0.7/AD7脚一对一连接；第三隔离驱动芯片的DIR脚和GND脚均接地，第三隔离驱动芯片的VDD连接供电端；第三隔离驱动芯片的A1脚、A2脚、A3脚、A4脚、A5脚、A6脚、A7脚、A8脚与第二探头插座的P1脚、P2脚、P3脚、P4脚、P5脚、P6脚、P7脚、P8脚一对一连接；第四隔离驱动芯片的B7脚、B8脚、A1脚、A2脚、A3脚、

脚与MCU的P1.7脚、P1.6脚、P1.0/T2脚、P1.1/T2EX脚、P1.2脚、P4.1脚一对一连接；第四隔离驱动芯片的B1脚、B2脚、B3脚、A7脚、A8脚与第二探头插座的M2脚、M1脚、M3脚、M8脚、M7脚一对一连接；第四隔离驱动芯片的VDD脚连接供电端，第四隔离驱动芯片的DIR脚和GND脚均接地；第二探头插座的A8脚、A7脚、A6脚、A5脚、A4脚、A3脚、A2脚、A1脚、C8脚、C7脚、C6脚、C5脚、C4脚、C3脚、C2脚、C1脚与第二探头切换单元中第二模拟开关芯片的SW0B脚、SW1B脚、SW2B脚、SW3B脚、SW4B脚、SW5B脚、SW6B脚、SW7B脚、SW8B脚、SW9B脚、SW10B脚、SW11B脚、SW12B脚、SW13B脚、SW14B脚、SW15B脚一对一连接。

所述的B超设备中，所述第一隔离驱动芯片和第三隔离驱动芯片的A1脚、A2脚、A3脚、A4脚、A5脚、A6脚、A7脚、A8脚分别通过一电阻接地。

所述的B超设备中，所述第一插座电路还包括第七电容和第八电容；

所述第七电容的一端连接第一隔离驱动芯片的VDD脚和供电端，第七电容的另一端接地，第八电容的一端连接第二隔离驱动芯片的VDD脚和供电端，第八电容的另一端接地。

相较于现有技术，本实用新型提供的探头切换电路及B超设备，所述探头切换电路包括第一探头切换单元和第二探头切换单元，所述第一探头切换单元根据控制电路输出的第一探头使能信号和通道控制信号、控制其内置的模拟开关芯片的切换，将信号电路输出的超声信号从对应的通道输出至第一插座电路；所述第二探头切换单元根据控制电路输出的第二探头使能信号和所述通道控制信号、控制其内置的模拟开关芯片的切换，将所述超声信号从对应的通道输出至第二插座电路。两片模拟开关芯片在印制板所占的面积仅仅相当于一个继电器所占的面积，印制板的面积大大缩小，芯片的厚度也大大降低，使B超设备更加小型化，从而解决现有笔记本式B超设备通过继电器进行切换导致印制板面积较大的问题。

附图说明

图1为现有的双路继电器的电路图。

图2为本实用新型提供的B超设备的结构框图。

图3为本实用新型提供的第一探头切换单元的电路图。

图4为本实用新型提供的第二探头切换单元的电路图。

图5为本实用新型提供的模拟开关芯片的内部电路结构图。

图6为本实用新型提供的第一插座电路的一部分电路图。

图7为本实用新型提供的第一插座电路的另一部分电路图。

图8为本实用新型提供的第二插座电路的一部分电路图。

图9为本实用新型提供的第二插座电路的另一部分电路图。

图10为本实用新型提供的控制电路的电路图。

图11为本实用新型提供的信号电路的电路图。

具体实施方式

本实用新型提供一种探头切换电路及B超设备。为使本实用新型的目的、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实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图2，本实用新型实施例提供的B超设备包括至少2个探头和一电路板，所述电路板上设置有探头切换电路10、控制电路、信号电路和至少2个插座电路20；各个探头连接对应的插座电路，探头切换电路10连接控制电路、信号电路和插座电路，控制电路连接插座电路。上电后，控制电路按预设顺序（如先第一探头、再第二探头）依次使能对应的插座电路，插座电路获取所接探头的识别码（A_PD0~A_PD2、B_PD0~B_PD2）并传输给控制电路，控制电路根据用户的选择操作输出对应的探头使能信号（A_EN和B_EN）和通道控制信号（CLK和LE用于通道控制），探头切换电路10根据探头使能信号和通道控制信号控制其内置的模拟开关芯片的切换，将信号电路输出的超声信号（HP1~HP16）从对应的通道输出至所接的插座电路；插座电路根据探头使能信号开始工作，将超声信号（HP1~HP16）输出给对应的探头，插座电路还对控制电路输出的高压开关控制信号（HD0~HD7、HVCK、HVLE）进行驱动后传输至对应的探头，控制探头内的超声收发模块完成超声信号的发射和回波信号的接收。

其中，所述控制电路（如采用MCU及其外围电路）和信号电路（如采用超声收发芯片及其外围电路）为现有技术，本实施例只是使用其输入输出的相应信号，此处对控制电路和信号电路的具体电路结构不作赘述。

本实施例以2个探头为例（第一探头和第二探头），对应设置2个插座电路（第一插座电路210和第二插座电路220），上电后的探头信息的识别过程为：控制单元先令第一探头使能信号A_EN有效，第一插座电路210被使能获取所接的第一探头的识别码（A_PD0~A_PD2），若此时未接第一探头，则无识别码输出，此时信号（PD0~PD2）上无数据，控制电路即可检测第一探头未接入，控制第一探头使能信号A_EN无效；若第一探头接入，则第一探头的识别码（A_PD0~A_PD2）通过信号（PD0~PD2）传输给控制电路，控制电路即可检测第一探头接入，之后根据切换需求（即用户输入的选择操作）再控制第一探头使能信号A_EN是否有效。接着控制单元令第二探头使能信号B_EN有效，第二插座电路220被使能获取所接的第二探头的识别码（B_PD0~B_PD2），若此时未接第二探头，则无识别码输出，此时信号（PD0~PD2）上无数据，控制电路即可检测第二探头未接入，控制第二探头使能信号B_EN无效；若第二探头接入，则第二探头的识别码（B_PD0~B_PD2）通过信号（PD0~PD2）传输给控制电路，控制电路即可检测第二探头接入，之后根据切换需求再控制第二探头使能信号B_EN是否有效。

本实施例以控制电路采用型号为STC12LE5A60S2的MCU U7，信号电路采用型号为HDL5587的超声收发芯片U8为例来阐述电路连接关系。下述电路中提及的具体引脚仅为示例，在具体实施时可根据需求更换芯片型号和对应的引脚名称，此处对其不作限定。

所述探头切换电路10包括第一探头切换单元110和第二探头切换单元120；所述第一插座电路210连接第一探头、第一探头切换单元110和控制电路；所述第二插座电路220连接第二探头、第二探头切换单元120和控制电路；信号电路连接第一探头切换单元和第二探头切换单元；所述第一插座电路210根据控制电路输出的第一探头使能信号A_EN获取第一探头的识别码（A_PD0~A_PD2）并传输给控制电路，第二插座电路根据控制电路输出的第二探头使能信号B_EN获取第二探头的识别码（B_PD0~B_PD2）并传输给控制电路。

所述第一探头切换单元110根据控制电路输出的第一探头使能信号A_EN和通道控制信号（LE和CLK）控制其内置的模拟开关芯片的切换，将信号电路输出的超声信号（HP1~HP16）从对应的通道输出至所接的第一插座电路；第一插座电路210检测第一探头使能信号A_EN有效时将超声信号（HP1~HP16）输出给第一探头，还对控制电路输出的高压开关控制信号（HD0~HD7、HVCK、HVLE）进行驱动后控制第一探头工作（即进行超声信号的发射和回波信号的接收）。

所述第二探头切换单元120根据控制电路输出的第二探头使能信号B_EN和通道控制信号控制其内置的模拟开关芯片的切换，将超声信号（HP1~HP16）从对应的通道输出至所接的第二插座电路；第二插座电路220检测第二探头使能信号B_EN有效时将超声信号（HP1~HP16）输出给第二探头，还对高压开关控制信号（HD0~HD7、HVCK、HVLE）进行驱动后控制第二探头工作。

需要理解的是，若增减探头的个数，则对应增减插座电路和探头切换单元的个数，一个插座电路连接一个探头和一个探头切换单元，探头使能信号对应增减，其他控制信号的个数不变，如通道控制信号（CLK和LE）输入各个探头切换单元，高压开关控制信号（HD0~HD7、HVCK、HVLE）输入各个插座电路。

请一并参阅图3、图10和图11，所述第一探头切换单元110包括第一模拟开关芯片U1、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3；所述第一模拟开关芯片U1的SW0A脚（第12脚）、SW1A脚（第10脚）、SW2A脚（第8脚）、SW3A脚（第6脚）、SW4A脚（第4脚）、SW5A脚（第48脚）、SW6A脚（第46脚）、SW7A脚（第44脚）、SW8A脚（第42脚）、SW9A脚（第40脚）、SW10A脚（第38脚）、SW11A脚（第34脚）、SW12A脚（第32脚）、SW13A脚（第30脚）、SW14A脚（第28脚）、SW15A脚（第26脚）与超声收发芯片U8的LVout0脚、LVout1脚、LVout2脚、LVout3脚、LVout4脚、LVout5脚、LVout6脚、LVout7脚、LVout8脚、LVout9脚、LVout10脚、LVout11脚、LVout12脚、LVout13脚、LVout14脚、LVout15脚一对一连接；第一模拟开关芯片U1的SW0B脚（第11脚）、SW1B脚（第9脚）、SW2B脚（第7脚）、SW3B脚（第5脚）、SW4B脚（第3脚）、SW5B脚（第47脚）、SW6B脚（第45脚）、SW7B脚（第43脚）、SW8B脚（第41脚）、SW9B脚（第39脚）、SW10B脚（第37脚）、SW11B脚（第33脚）、SW12B脚（第31脚）、SW13B脚（第29脚）、SW14B脚（第27脚）、SW15B脚（第25脚）均连接第一插座电路210；第一模拟开关芯片U1的CLK脚、

脚、CLR脚与MCU U7的P1.4脚、P1.5脚、P4.0脚一对一连接；第一模拟开关芯片U1的GND脚接地，第一模拟开关芯片U1的VPP脚通过第一电容C1接地，第一模拟开关芯片U1的VNN脚通过第二电容C2接地，第一模拟开关芯片U1的VDD脚通过第三电容C3接地，第一模拟开关芯片U1的DIN脚连接供电端（+5V）。

其中，所述第一模拟开关芯片U1采用高度集成化的16通道高压模拟开关芯片，型号优选为ECN3293TF。第一模拟开关芯片U1的VPP脚上的电压为+80V，则第一电容C1是U1的正高压旁路滤波电容；同理，VNN脚上的电压为-80V，第二电容C2是U1的负高压旁路滤波电容；VDD脚上的电压为+5V，第三电容C3是U1的电源的旁路滤波电容。

优选地，所述第一探头切换单元110还包括第一电阻R1，所述第一电阻R1连接在第一模拟开关芯片U1的DIN脚与供电端之间。通过第一电阻R1限流来保护第一模拟开关芯片U1。

请一并参阅图4、图10和图11，所述第二探头切换单元120包括第二模拟开关芯片U2、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6；所述第二模拟开关芯片U2的SW0A脚（第12脚）、SW1A脚（第10脚）、SW2A脚（第8脚）、SW3A脚（第6脚）、SW4A脚（第4脚）、SW5A脚（第48脚）、SW6A脚（第46脚）、SW7A脚（第44脚）、SW8A脚（第42脚）、SW9A脚（第40脚）、SW10A脚（第38脚）、SW11A脚（第34脚）、SW12A脚（第32脚）、SW13A脚（第30脚）、SW14A脚（第28脚）、SW15A脚（第26脚）与超声收发芯片U8的LVout0脚、LVout1脚、LVout2脚、LVout3脚、LVout4脚、LVout5脚、LVout6脚、LVout7脚、LVout8脚、LVout9脚、LVout10脚、LVout11脚、LVout12脚、LVout13脚、LVout14脚、LVout15脚一对一连接；第二模拟开关芯片U2的SW0B脚（第11脚）、SW1B脚（第9脚）、SW2B脚（第7脚）、SW3B脚（第5脚）、SW4B脚（第3脚）、SW5B脚（第47脚）、SW6B脚（第45脚）、SW7B脚（第43脚）、SW8B脚（第41脚）、SW9B脚（第39脚）、SW10B脚（第37脚）、SW11B脚（第33脚）、SW12B脚（第31脚）、SW13B脚（第29脚）、SW14B脚（第27脚）、SW15B脚（第25脚）均连接第二插座电路220；第二模拟开关芯片U2的CLK脚、

脚、CLR脚与MCU U7的P1.4脚、P1.5脚、P4.1脚一对一连接，第二模拟开关芯片U2的GND脚接地，第二模拟开关芯片U2的VPP脚通过第四电容C4接地，第二模拟开关芯片U2的VNN脚通过第五电容C5接地，第二模拟开关芯片U2的VDD脚通过第六电容C6接地，第二模拟开关芯片U2的DIN脚连接供电端（+5V）。

其中，所述第二模拟开关芯片U2采用高度集成化的16通道高压模拟开关芯片，型号优选为ECN3293TF。第二模拟开关芯片U2的VPP脚上的电压为+80V，则第四电容C4是U2的正高压旁路滤波电容；同理，VNN脚上的电压为-80V，第五电容C5是U2的负高压旁路滤波电容；VDD脚上的电压为+5V，第六电容C6是U2的电源的旁路滤波电容。

优选地，所述第二模拟开关芯片U2还包括第二电阻R2，所述第二电阻R2连接在第二模拟开关芯片U2的DIN脚与供电端之间。通过第二电阻R2限流来保护第一模拟开关芯片U1。

所述第一模拟开关芯片U1作为第一探头的信号通道，第二模拟开关芯片U2作为第二探头的信号通道，两者共同构成探头切换系统。所述探头切换电路10的工作原理为：

当B超设备选择第一探头时，控制电路输出的第一探头使能信号A_EN有效，信号电路在发射时输出的超声信号（HP1~HP16）通过第一模拟开关芯片U1的对应通道输出（AHP1~AHP16实质上即是超声信号HP1~HP16，经过模拟开关芯片后并未变化，此处命名为AHP1~AHP16是为了便于网络区分）至第一插座电路中的第一探头插座，第一探头插座再将超声信号传输至第一探头的声头端，从而完成超声信号的发射。反馈的回波信号通过上述路径逆向传输回到信号电路。此时第二探头使能信号B_EN无效，第二模拟开关芯片U2关闭。

当B超设备选择第二探头时，控制电路输出的第二探头使能信号B_EN有效，超声信号（HP1~HP16）通过第二模拟开关芯片U2的对应通道输出（BHP1~BHP16实质上即是超声信号HP1~HP16，经过模拟开关芯片后并未变化，此处命名为BHP1~BHP16是为了便于网络区分）至第二插座电路中的第二探头插座，再传输至第二探头的声头端，此时第一模拟开关芯片U1是关闭的，从而完成了超声信号在两个插座之间的切换。

所述控制电路输出时钟信号CLK和开关使能信号LE用于控制模拟开关芯片中通道打开的数量和通道号，即选择第几通道打开或者关闭，此处应用是16个通道全打开。

所述模拟开关芯片的内部电路结构如图5所示，DIN表示控制数据输入，CLK表示时钟，DOUT表示控制数据输出（用于芯片的级联），

表示锁存使能，CLR表示清零，VPP表示正高压，VNN表示负高压，SW0A~SW15A表示通道输入端，SW0B~SW15B表示通道输出端。在内部集成了高压钳位二极管（最右边），从而有效的减少了在系统高压出现异常时对印制板和探头的意外损伤；同时，在每个通道的输出端集成了泄放电阻，可以保证切换的快速性。另外，该模拟开关芯片采用低导通电阻的MOS管开关（输出开关），可以大大降低功耗，还能减小信号在通道上的损耗，使本底图像更加细腻丰富，更便于后期的图像处理。基于切换是通过内部的MOS管开关实现的，这种方式相比于继电器，延长了使用寿命，增加了可靠性，从而有效的延长了整机的使用寿命，降低了维护成本，且芯片的更换比继电器简单，大大降低了维修难度。

相比于继电器方案，采用两片模拟开关芯片在印制板所占的面积仅仅相当于一个继电器所占的面积，印制板的面积大大缩小，芯片的厚度也大大降低，使B超设备更加小型化，从而降低成本，提高产品的性价比。同时，芯片在切换时是无声响的，这在超声工作室是很有必要的；由于没有继电器的线圈存在，整块印制板的电磁环境也更加干净了，整机的辐射也同步减小了，可以去掉该部分电路的金属屏蔽罩，进一步降低了成本了和维修的难度。

对于B超设备来说，采用更多通道数（比如32通道，64通道乃至128通道）或更多的探头插座（比如3插座，4插座）时，可根据需求来增减芯片个数。

请一并参阅图6、图7和图10，本实施例中，所述第一插座电路210包括第一探头插座JP1、第一隔离驱动芯片U3和第二隔离驱动芯片U4；所述第一隔离驱动芯片U3的

脚、B1脚、B2脚、B3脚、B4脚、B5脚、B6脚、B7脚、B8脚与MCU U7的P4.0脚、P0.0/AD0脚、P0.1/AD1脚、P0.2/AD2脚、P0.3/AD3脚、P0.4/AD4脚、P0.5/AD5脚、P0.6/AD6脚、P0.7/AD7脚一对一连接；第一隔离驱动芯片U3的DIR脚和GND脚均接地，第一隔离驱动芯片U3的VDD脚连接供电端；第一隔离驱动芯片U3的A1脚、A2脚、A3脚、A4脚、A5脚、A6脚、A7脚、A8脚与第一探头插座JP1的P1脚、P2脚、P3脚、P4脚、P5脚、P6脚、P7脚、P8脚一对一连接；第二隔离驱动芯片U4的B7脚、B8脚、A1脚、A2脚、A3脚、

脚与MCU U7的P1.7脚、P1.6脚、P1.0/T2脚、P1.1/T2EX脚、P1.2脚、P4.0脚一对一连接；第二隔离驱动芯片U4的B1脚、B2脚、B3脚、A7脚、A8脚与第一探头插座JP1的M2脚、M1脚、M3脚、M8脚、M7脚一对一连接；第二隔离驱动芯片U4的VDD脚连接供电端，第二隔离驱动芯片U4的DIR脚和GND脚均接地；第一探头插座JP1的A8脚、A7脚、A6脚、A5脚、A4脚、A3脚、A2脚、A1脚、C8脚、C7脚、C6脚、C5脚、C4脚、C3脚、C2脚、C1脚与第一模拟开关芯片U1的SW0B脚、SW1B脚、SW2B脚、SW3B脚、SW4B脚、SW5B脚、SW6B脚、SW7B脚、SW8B脚、SW9B脚、SW10B脚、SW11B脚、SW12B脚、SW13B脚、SW14B脚、SW15B脚一对一连接。

请一并参阅图8、图9和图10，所述第二插座电路220包括第二探头插座JP2、第三隔离驱动芯片U5和第四隔离驱动芯片U6；所述第三隔离驱动芯片U5的

脚、B1脚、B2脚、B3脚、B4脚、B5脚、B6脚、B7脚、B8脚与MCU U7的P4.0脚、P0.0/AD0脚、P0.1/AD1脚、P0.2/AD2脚、P0.3/AD3脚、P0.4/AD4脚、P0.5/AD5脚、P0.6/AD6脚、P0.7/AD7脚一对一连接；第三隔离驱动芯片U5的DIR脚和GND脚均接地，第三隔离驱动芯片U5的VDD连接供电端；第三隔离驱动芯片U5的A1脚、A2脚、A3脚、A4脚、A5脚、A6脚、A7脚、A8脚与第二探头插座JP2的P1脚、P2脚、P3脚、P4脚、P5脚、P6脚、P7脚、P8脚一对一连接；第四隔离驱动芯片U6的B7脚、B8脚、A1脚、A2脚、A3脚、

脚与MCU U7的P1.7脚、P1.6脚、P1.0/T2脚、P1.1/T2EX脚、P1.2脚、P4.1脚一对一连接；第四隔离驱动芯片U6的B1脚、B2脚、B3脚、A7脚、A8脚与第二探头插座JP2的M2脚、M1脚、M3脚、M8脚、M7脚一对一连接；第四隔离驱动芯片U6的VDD脚连接供电端，第四隔离驱动芯片U6的DIR脚和GND脚均接地；第二探头插座JP2的A8脚、A7脚、A6脚、A5脚、A4脚、A3脚、A2脚、A1脚、C8脚、C7脚、C6脚、C5脚、C4脚、C3脚、C2脚、C1脚与第二模拟开关芯片U2的SW0B脚、SW1B脚、SW2B脚、SW3B脚、SW4B脚、SW5B脚、SW6B脚、SW7B脚、SW8B脚、SW9B脚、SW10B脚、SW11B脚、SW12B脚、SW13B脚、SW14B脚、SW15B脚一对一连接。

其中，所述第一隔离驱动芯片U3至第四隔离驱动芯片U6的型号均为MC74VHC245DT。上电后，插座电路获得所接探头的识别码（A_PD0~ 2、B_PD0~ 2），MCU先令第一探头使能信号A_EN有效，第一探头插座JP1上的第一探头的识别码（A_PD0~A_PD2）通过U4上的信号（PD0~PD2）传输给MCU；然后MCU令第二探头使能信号B_EN有效，第二探头插座JP2上的第二探头的识别码（B_PD0~B_PD2）通过U6上的信号（PD0~PD2）传输给MCU，完成探头信息的识别。

MCU根据用户的选择操作输出对应的探头使能信号，如使用第一探头，则第一探头使能信号A_EN有效，MCU输出的高压开关控制信号(HD0~HD7（通道选择）、HVCK（时钟）、HVLE（使能）)通过第一插座电路中的隔离驱动芯片U3和U4进行驱动（驱动后的信号名称对应为A_HD0~A_HD7、CLK_A、LE_A，以便于区分）后输出到第一探头插座，控制到第一探头完成超声波（即AHP1~AHP16）的发射和回波信号的接收。同理，当用户切换为第二探头时，第二探头使能信号B_EN有效，MCU输出的高压开关控制信号(HD0~HD7、HVCK、HVLE)通过第二插座电路中的驱动隔离芯片U5、U6进行驱动（转换为B_HD0~B_HD7、CLK_B、LE_B）后输出到第二探头插座，控制第二探头完成超声波的发射和回波信号接收。

U3和U4用于第一探头插座JP1的控制信号的隔离及驱动，U5和U6用于第二探头插座JP2的控制信号的隔离及驱动。由于控制信号、发射高压信号（ AHP1~16、BHP1~16，在发射时是高压脉冲信号）及高压均位于插座上，在探头带电拔插、静电或者客户无意中反插探头时，都有可能损坏这些控制信号的引脚，控制信号一般都是来自高价值的FPGA，U3-U6设置在对应的探头插座和FPGA的通路上，当意外发生时，隔离驱动芯片先损坏，进而信号通路断掉，这样可以在意外的情况下保护高价值的FPGA不受损坏；同时，各信号通过隔离驱动芯片驱动后，可以传递到更远的距离（一般探头线都很长）。

优选地，所述第一隔离驱动芯片U3和第三隔离驱动芯片U5的A1脚、A2脚、A3脚、A4脚、A5脚、A6脚、A7脚、A8脚还可分别通过一电阻（如图所示）接地；通过对应电阻下拉，可避免系统上电未完成时高压开关的误动作，以及保证开关控制信号的快速切换。第二隔离驱动芯片U4和第四隔离驱动芯片U6的B1脚、B2脚、B3脚还可分别通过一电阻（识别码的上拉电阻）连接供电端，通过对应电阻的上拉可以有效限制芯片引脚的电流大小，防止探头拔插时损坏驱动隔离芯片。

优选地，所述第一插座电路210还包括第七电容C7和第八电容C8；所述第七电容C7的一端连接第一隔离驱动芯片U3的VDD脚和供电端，第七电容C7的另一端接地，第八电容C8的一端连接第二隔离驱动芯片U4的VDD脚和供电端，第八电容C8的另一端接地。第七电容C7是U3的旁路滤波电容，第八电容C8是U4的旁路滤波电容。

优选地，所述第二插座电路220还包括第九电容C9和第十电容C10；所述第九电容C9的一端连接第三隔离驱动芯片U5的VDD脚和供电端，第九电容C9的另一端接地，第十电容C10的一端连接第四隔离驱动芯片U6的VDD脚和供电端，第十电容C10的另一端接地。第九电容C9是U5的旁路滤波电容，第十电容C10是U6的旁路滤波电容。

综上所述，本实用新型提供的探头切换电路和B超设备，采用一种高度集成化的16通道高压模拟开关芯片，将逻辑控制、高压钳位、电压泄放、高压开关及驱动完美的整合在9×9mm（隔离驱动芯片的尺寸）的区域内，外围支持电路也简单易行,并且高压的MOS管开关具有低导通电阻，同时通过介质隔离（由MOS管开关的技术决定）技术消除低阻抗通路，从而为超声扫描线提供一个理想的信号通道，大大的提高了机器的可靠性和稳定性。

上述功能模块的划分仅用以举例说明，在实际应用中，可以根据需要将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即划分成不同的功能模块，来完成上述描述的全部或部分功能。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种探头切换电路，连接控制电路、信号电路、第一插座电路和第二插座电路，其特征在于，包括第一探头切换单元和第二探头切换单元，所述第一探头切换单元通过第一插座电路连接第一探头，第一探头切换单元还连接控制电路和信号电路；所述第二探头切换单元通过第二插座电路连接第二探头，第二探头切换单元还连接控制电路和信号电路；

所述第一探头切换单元根据控制电路输出的第一探头使能信号和通道控制信号、控制其内置的模拟开关芯片的切换，将信号电路输出的超声信号从对应的通道输出至第一插座电路；

所述第二探头切换单元根据控制电路输出的第二探头使能信号和所述通道控制信号、控制其内置的模拟开关芯片的切换，将所述超声信号从对应的通道输出至第二插座电路。

2.根据权利要求1所述的探头切换电路，其特征在于，所述第一探头切换单元包括第一模拟开关芯片、第一电容、第二电容和第三电容；

所述第一模拟开关芯片的SW0A脚至SW15A脚均连接信号电路；第一模拟开关芯片的SW0B脚至SW15B脚均连接第一插座电路；第一模拟开关芯片的CLK脚、

脚、CLR脚均连接控制电路；第一模拟开关芯片的GND脚接地，第一模拟开关芯片的VPP脚通过第一电容接地，第一模拟开关芯片的VNN脚通过第二电容接地，第一模拟开关芯片的VDD脚通过第三电容接地，第一模拟开关芯片的DIN脚连接供电端。

3.根据权利要求2所述的探头切换电路，其特征在于，所述第二探头切换单元包括第二模拟开关芯片、第四电容、第五电容和第六电容；

所述第二模拟开关芯片的SW0A脚至SW15A脚均连接信号电路；第二模拟开关芯片的SW0B脚至SW15B脚均连接第二插座电路；第二模拟开关芯片的CLK脚、

脚、CLR脚均连接控制电路，第二模拟开关芯片的GND脚接地，第二模拟开关芯片的VPP脚通过第四电容接地，第二模拟开关芯片的VNN脚通过第五电容接地，第二模拟开关芯片的VDD脚通过第六电容接地，第二模拟开关芯片的DIN脚连接供电端。

4.根据权利要求2所述的探头切换电路，其特征在于，所述第一探头切换单元还包括第一电阻；

所述第一电阻连接在第一模拟开关芯片的DIN脚与供电端之间。

5.根据权利要求3所述的探头切换电路，其特征在于，所述第二模拟开关芯片还包括第二电阻；

所述第二电阻连接在第二模拟开关芯片的DIN脚与供电端之间。

6.一种B超设备，包括至少两个探头和一电路板，所述电路板上设置有控制电路、信号电路和至少2个插座电路，其特征在于，所述电路板上还设置有如权利要求1-5任一项所述的探头切换电路；各个探头连接对应的插座电路，探头切换电路连接控制电路、信号电路和插座电路，控制电路连接插座电路；

所述控制电路依次使能对应的插座电路，插座电路获取所接探头的识别码并传输给控制电路，控制电路根据选择操作输出对应的探头使能信号和通道控制信号；

所述探头切换电路根据探头使能信号和通道控制信号、将信号电路输出的超声信号从对应的通道输出至所接的插座电路；

所述插座电路根据探头使能信号开始工作，将超声信号输出给对应的探头；所述插座电路还对控制电路输出的高压开关控制信号进行驱动后传输至对应的探头，控制探头完成超声信号的发射和回波信号的接收。

7.根据权利要求6所述的B超设备，其特征在于，所述控制电路包括MCU，所述信号电路包括超声收发芯片，所述B超设备包括第一插座电路、第二插座电路、第一探头和第二探头；

所述第一插座电路连接第一探头、第一探头切换单元和MCU；所述第二插座电路连接第二探头、第二探头切换单元和MCU；超声收发芯片连接第一探头切换单元和第二探头切换单元。

8.根据权利要求7所述的B超设备，其特征在于，所述第一插座电路包括第一探头插座、第一隔离驱动芯片和第二隔离驱动芯片；

所述第一隔离驱动芯片的

脚、B1脚、B2脚、B3脚、B4脚、B5脚、B6脚、B7脚、B8脚与MCU的P4.0脚、P0.0/AD0脚、P0.1/AD1脚、P0.2/AD2脚、P0.3/AD3脚、P0.4/AD4脚、P0.5/AD5脚、P0.6/AD6脚、P0.7/AD7脚一对一连接；第一隔离驱动芯片的DIR脚和GND脚均接地，第一隔离驱动芯片的VDD脚连接供电端；第一隔离驱动芯片的A1脚、A2脚、A3脚、A4脚、A5脚、A6脚、A7脚、A8脚与第一探头插座的P1脚、P2脚、P3脚、P4脚、P5脚、P6脚、P7脚、P8脚一对一连接；第二隔离驱动芯片的B7脚、B8脚、A1脚、A2脚、A3脚、

脚与MCU的P1.7脚、P1.6脚、P1.0/T2脚、P1.1/T2EX脚、P1.2脚、P4.0脚一对一连接；第二隔离驱动芯片的B1脚、B2脚、B3脚、A7脚、A8脚与第一探头插座的M2脚、M1脚、M3脚、M8脚、M7脚一对一连接；第二隔离驱动芯片的VDD脚连接供电端，第二隔离驱动芯片的DIR脚和GND脚均接地；第一探头插座的A8脚、A7脚、A6脚、A5脚、A4脚、A3脚、A2脚、A1脚、C8脚、C7脚、C6脚、C5脚、C4脚、C3脚、C2脚、C1脚与第一探头切换单元中第一模拟开关芯片的SW0B脚、SW1B脚、SW2B脚、SW3B脚、SW4B脚、SW5B脚、SW6B脚、SW7B脚、SW8B脚、SW9B脚、SW10B脚、SW11B脚、SW12B脚、SW13B脚、SW14B脚、SW15B脚一对一连接。

9.根据权利要求8所述的B超设备，其特征在于，所述第二插座电路包括第二探头插座、第三隔离驱动芯片和第四隔离驱动芯片；

所述第三隔离驱动芯片的

脚、B1脚、B2脚、B3脚、B4脚、B5脚、B6脚、B7脚、B8脚与MCU的P4.0脚、P0.0/AD0脚、P0.1/AD1脚、P0.2/AD2脚、P0.3/AD3脚、P0.4/AD4脚、P0.5/AD5脚、P0.6/AD6脚、P0.7/AD7脚一对一连接；第三隔离驱动芯片的DIR脚和GND脚均接地，第三隔离驱动芯片的VDD连接供电端；第三隔离驱动芯片的A1脚、A2脚、A3脚、A4脚、A5脚、A6脚、A7脚、A8脚与第二探头插座的P1脚、P2脚、P3脚、P4脚、P5脚、P6脚、P7脚、P8脚一对一连接；第四隔离驱动芯片的B7脚、B8脚、A1脚、A2脚、A3脚、

脚与MCU的P1.7脚、P1.6脚、P1.0/T2脚、P1.1/T2EX脚、P1.2脚、P4.1脚一对一连接；第四隔离驱动芯片的B1脚、B2脚、B3脚、A7脚、A8脚与第二探头插座的M2脚、M1脚、M3脚、M8脚、M7脚一对一连接；第四隔离驱动芯片的VDD脚连接供电端，第四隔离驱动芯片的DIR脚和GND脚均接地；第二探头插座的A8脚、A7脚、A6脚、A5脚、A4脚、A3脚、A2脚、A1脚、C8脚、C7脚、C6脚、C5脚、C4脚、C3脚、C2脚、C1脚与第二探头切换单元中第二模拟开关芯片的SW0B脚、SW1B脚、SW2B脚、SW3B脚、SW4B脚、SW5B脚、SW6B脚、SW7B脚、SW8B脚、SW9B脚、SW10B脚、SW11B脚、SW12B脚、SW13B脚、SW14B脚、SW15B脚一对一连接。

10.根据权利要求9所述的B超设备，其特征在于，所述第一隔离驱动芯片和第三隔离驱动芯片的A1脚、A2脚、A3脚、A4脚、A5脚、A6脚、A7脚、A8脚分别通过一电阻接地。

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