TWI477078B - 電容性負載驅動電路以及脈衝激發裝置 - Google Patents

Description

電容性負載驅動電路以及脈衝激發裝置

本發明係有關於驅動電路，特別是關於用於驅動電容性負載的驅動電路。

壓電傳感器(piezoelectronic transducer)利用壓電效應量測物理性變化，被廣泛應用於超音波，工程力學、生物醫學等技術領域。壓電傳感器需要高電壓的脈衝激發設備，以超音波探頭所需之的驅動電路為例，必須有操作於百萬赫茲的頻率範圍內的能力。傳統產生此脈衝的驅動電路採用高壓簡單脈衝波或步階波來驅動傳輸，對系統產生不必要之高階諧波；而使用線性放大器作為驅動電路時，可降低高頻諧波以改善基頻諧波訊號的線性度，但不可避免的消耗大量靜態功率。因此，在提昇超音波成像對比度與高次諧波成像等需求上，需要一種驅動電路可以提供壓電傳感器乾淨的基頻傳輸諧波，並能夠將功率消耗控制在理想的範圍之內。

有鑒於此，本發明之一實施範例揭露了一種驅動電路，用以驅動一電容性負載，上述驅動電路包括：一線性電源裝置，耦接於一訊號源與一輸出節點之間，並接收該訊號源之發出之輸入訊號，據以輸出一第一脈衝訊號至該輸出節點，其中該輸出節點耦接該電容性負載；一回饋單 元，耦接該輸出節點，擷取對應於該輸出節點的一電性訊號而產生一回饋訊號；一前饋單元，耦接該訊號源，產生一前饋訊號；一控制單元，耦接該回饋單元及該前饋單元，使用該前饋訊號對該回饋訊號進行相位補償以產生一控制訊號；以及一可變電源裝置，耦接於該控制單元與該線性電源裝置之間，依據該控制訊號而輸出一第二脈衝訊號至線性電源裝置的電源端，以驅動該線性電源裝置對該電容性負載輸出一驅動訊號。

本發明之另一實施範例揭露了一種脈衝激發裝置，包括：一波束形成單元，具有一激發訊號源；一電容性負載；以及，前述實施範例之驅動電路，耦接該波束形成單元以接收該激發源輸出之該輸入訊號，用以輸出該驅動訊號至該電容性負載。

以下揭露之內容可與圖式對照，其中相對應的部件大致以相同的標號註明於圖式上。且其中等效電路的示意圖僅揭示元件之間的連接關係，並未限制元件之相對位置。於以下敘述中，為使易於理解，加入了許多特定的設置細節。然而，具有一般技術知識之人應可理解僅需參考本發明所揭示的部分範例內容便可以實現本發明。於部分範例中，習知的結構與元件以方塊圖的方式呈現，以使內容簡明易懂。

第1圖為本發明一實施例中，用以驅動電容性負載之驅動電路10的結構方塊圖。該驅動電路10包括一訊號源 110，產生一輸入訊號Vin；該輸入訊號Vin可以是任何形式的交流電訊號或脈衝電訊號。該驅動電路10亦包括一線性電源裝置120耦接於該訊號源110與一輸出節點n_out 之間；該線性電源裝置120接收該輸入訊號Vin，並根據該輸入訊號Vin而形成一第一脈衝訊號Ia，該第一脈衝訊號Ia經由該輸出節點n_out 輸出至一電容性負載180。該線性電源裝置120可包括一轉導放大器(transconductance amplifier)，接收該輸入訊號Vin而產生電流形式的該第一脈衝訊號Ia，並保持訊號之線性度。

該驅動電路10更包括一回饋單元140以及一前饋單元160。該回饋單元140耦接於輸出節點n_out ，擷取對應於輸出節點n_out 的電性訊號而產生一回饋訊號S_FB ；該前饋單元160，耦接於該訊號源110，擷取該輸入訊號Vin並將之轉換為一相對應的前饋訊號S_FF 。該回饋單元140可以直接擷取(如第1圖所示)該輸出節點n_out 上的電性訊號；或是透過檢測該線性電源裝置120之電源端(輸入端)的電性訊號，而產生對應於該輸出節點n_out 之電性訊號的該回饋訊號S_F 。

該驅動電路10更包括一控制單元150，與回饋單元140以及前饋單元160耦接。控制單元150接收該回饋訊號S_FB 以及該前饋訊號S_FF ，並根據該前饋訊號S_FF 對該回饋訊號S_FB 進行相位補償以產生一控制訊號CS。於部份實施例中，控制單元150可為一減法器或比較單元，接收該前饋訊號S_FF 與該回饋訊號S_FB 以取得兩者間的差異值，作為該控制訊號CS。

該驅動電路10更包括一可變電源裝置170，耦接於該 控制單元150與線性電源裝置120之間。該可變電源裝置170依據該控制訊號CS而輸出一第二脈衝訊號Is至線性電源裝置120的電源端，進而輔助該線性電源裝置120輸出該第一脈衝訊號Ia。以該第一脈衝訊號Ia作為驅動訊號Id，經由輸出節點n_out 輸出以驅動該電容性負載180。於部份實施例中，該可變電源裝置170可為一可變電流或電壓源，依控制訊號CS輸出電流或電壓形式的該第二脈衝訊號Is，用以供給該線性電源裝置120運作所需電源。

第2圖為本發明一實施例中，用以驅動電容性負載之驅動電路100的結構方塊圖。該驅動電路100包括一訊號源110，產生一輸入訊號Vin。於本實施例中，訊號源110例如為一波束形成單元(beam former)，具有一激發訊號源；該訊號源110(波束形成單元)所產生的輸入訊號Vin可以是具有任意振幅及頻率的交流電訊號或脈衝電訊號。該驅動電路100更包括線性電源裝置120，耦接於訊號源110與一電容負載180之間。於本實施例中，該線性電源裝置120為一轉導放大器(transconductance amplifier)，接收該輸入訊號Vin，並根據該輸入訊號Vin形成電流形式的第一脈衝訊號Ia，並保持該第一脈衝訊號Ia對應於該輸入訊號Vin之線性度。該第一脈衝訊號Ia則耦接至輸出節點n_out 。

該驅動電路100更包括一回饋單元140，以及一前饋單元160。該回饋單元140耦接於輸出節點n_out ，擷取對應於輸出節點n_out 的一電壓訊號，並根據該電壓訊號產生一回饋電壓訊號V_FB 。該回饋單元140亦可包括一線性調變器(linear modulator)先將回饋訊號V_FB 調變後再輸出給第 一、第二比較單元(152a、152b)。該前饋單元160，耦接於訊號源110，前饋單元160擷取該輸入訊號Vin並將之轉換為一相對應的前饋電壓訊號V_FF 。於部份實施例中，為了利用前饋電壓訊號V_FF 對回饋電壓訊號V_FB 進行相位補償，回饋單元140以及前饋單元160更包括進一步將該回饋電壓訊號V_FB 以及該前饋電壓訊號V_FF 的振幅分別做適當的調整，使兩者可以於相同的基準下比較。於部分實施例中，該前饋單元160更可包括一調變器(modulator)，線性調變該前饋電壓訊號V_FF 後再予以輸出，以於下一階段進行比較。於部分其他實施例中，前饋單元160亦可以僅是一導線。

該回饋單元140，亦可以直接擷取該線性電源裝置120的電源輸入端所接收的電流訊號，而產生該回饋電壓訊號V_FB 。

該驅動電路100更包括一第一控制單元150a以及一第二控制單元150b。該第一、第二控制單元150a、150b，分別包括該第一比較單元152a以及該第二比較單元152b，皆與該回饋單元140以及該前饋單元160耦接。於本實施例中，該第一比較單元152a例如為一減法器電路，接收回饋電壓訊號V_FB 以及前饋電壓訊號V_FF ，並根據回饋電壓訊號V_FB 以及前饋電壓訊號V_FF 的差值產生一第一比較結果Ra，即Ra=(V_FF -V_FB )；該第二比較單元152b亦例如為一減法器電路，接收該回饋電壓訊號V_FB 以及該前饋電壓訊號V_FF ，並根據該回饋電壓訊號V_FB 以及該前饋電壓訊號V_FF 的差值產生一第二比較結果Rb，即Rb=(V_FF -V_FB )。

該第一控制單元150a更包括第一訊號處理單元155a，耦接於該第一比較單元152a。該第一訊號處理單元155a接收來自該第一比較單元152a的第一比較結果Ra，並根據第一比較結果Ra進行格式轉換，產生一相對應的第一控制訊號CSa。

需注意的是，該第一比較單元152a和該第二比較單元152b可使用單一個比較單元進行實作(未圖示)。例如，在實施上僅使用該第一比較單元152a的情況下，該第一比較單元152a則為該第一及第二控制單元150a、150b的共同部分，而該第一比較單元152a的比較結果Ra分別提供給該第一及第二訊號處單元155a、155b，亦能獲得如第2圖架構所示的功能。同理，在實施上僅使用該第二比較單元152a的情況下，該第二比較單元152b的比較結果Rb分別提供給該第一及第二訊號處單元155a、155b亦能獲得如第2圖架構所示的功能。

該驅動電路100更包括第一可變電源裝置170a，耦接於該第一訊號處理單元155a。該第一可變電源裝置170a根據該第一控制訊號CSa而調整輸出的訊號。於第2圖之實施例中，該第一可變電源裝置170a例如可為一多階脈衝產生器，包括複數個開關Sp1至Sp4，分別耦接於複數個電流源或電壓源Ip1至Ip4，其中電流源或電壓源Ip1至Ip4所產生的電流為第一方向。在此實施例中，Ip1至Ip4係使用電流源，但是並非限定於此。該第一可變電源裝置170a根據第一控制訊號CSa，控制該等開關Sp1至Sp4之導通-關閉組態，而產生一對應於該第一比較結果Ra的脈衝訊號 Ip，脈衝訊號Ip進而輸出至線性電源裝置120的第一電源端，作為該驅動線性電源裝置120的電源之一。

於一實施例中，第一訊號處理單元155a包括複數個滯後(Hysteresis)單元，分別接收來自該第一比較單元152a的該第一比較結果Ra，並根據該第一比較結果Ra產生一相對應的控制訊號，分別控制開關Sp1至Sp4。舉例而言，以第一至第四滯後單元(H₁ ~H₄ ，未圖示)分別控制開關Sp1至Sp4進行說明，但是並非限定於此。該第k滯後單元(H_k ，k=1~4)被設定為當第一比較結果Ra大於一第k臨界值TH_k _a時，輸出一第一邏輯狀態的控制訊號至開關Spk(k=1~4)，使開關導通；而當第k比較結果Ra小於一第二臨界值TH_k _b時，輸出一第二邏輯狀態態的控制訊號至開關Spk，使開關關閉，其中該第二臨界值TH_k _b小於或等於該第一臨界值TH_k _a。該第一臨界值TH_k _a與該第二臨界值TH_k _b的值可根據驅動電路的應用而自行設定不同的數值。在此例如設定為TH₁ _a<TH₂ _a<TH₃ _a<TH₄ _a，以及TH₁ _b<TH₂ _b<TH₃ _b<TH₄ _b，但是並非限定於此。

於另一實施例中，該第一訊號處理單元155a可根據該第一比較結果Ra產生一組N位元的第一控制訊號CSa，其中該位元數N係對應於開關的數量，例如於第2圖之實施例中，該第一控制訊號CSa為四位元；而第一可變電源裝置170a根據第一控制訊號CSa，控制該等開關Sp1至Sp4之導通-關閉組態，而產生一對應的該脈衝訊號Ip。例如第一訊號處理單元155a被設定為當第一比較結果Ra大於一第三臨界值TH_k _c時，輸出四位元的第一控制訊號CSa至 第一可變電源裝置170a，該第一控制訊號CSa例如為”0101”；而第一可變電源裝置170a進而根據第一控制訊號CSa，關閉開關Sp2及Sp4並導通開關Sp1及Sp3，使電流源Ip1與Ip3連接至第一可變電源裝置170a，以輸出一第一方向的脈衝訊號Ip，其中Ip=Ip1+Ip3。

該第二控制單元150b則更包括第二訊號處理單元155b則耦接於該第二比較單元152b。其中，該第二訊號處理單元155b接收來自該第二比較單元152b的第二比較結果Rb，並根據第二比較結果Rb進行格式轉換，產生一相對應的第二控制訊號CSb以控制相對應的多階脈衝產生器。

於一實施例中，該第二訊號處理單元155b包括複數個滯後(Hysteresis)單元，分別接收來自第二比較單元152b的第二比較結果Rb，並根據第二比較結果Rb產生相對應的控制訊號，分別控制開關Sn1至Sn4。以第一至第四滯後單元(G₁ ~G₄ ，未圖示)分別控制開關Sn1至Sn4進行說明，但是並非限定於此。該第m滯後單元(G_m ，p=1~4)被設定為當第二比較結果Ra大於一第p臨界值VH_m _a時，輸出一第一邏輯狀態的控制訊號至開關Spm(m=1~4)，使開關導通；而當第m比較結果Ra小於一第二臨界值VH_m _b時，輸出一第二邏輯狀態態的控制訊號至開關Spm，使開關關閉，其中第二臨界值VH_m _b小於或等於第一臨界值VH_m _a。第一臨界值VH_m _a與第二臨界值VH_m _b的值可根據驅動電路的應用而自行設定不同的數值。在此例如設定為VH₁ _a<VH₂ _a<VH₃ _a<VH₄ _a，以及VH₁ _b<VH₂ _b <VH₃ _b<VH₄ _b，但是並非限定於此。

於部分實施例中，該第一訊號處理單元155a及該第二訊號處理單元155b可以為脈衝寬度調變(PWM)控制器、脈衝寬度/期間調變(PDM)控制器或脈衝頻率調變(PFM)控制器。

當上述訊號處理單元(155a或155b)使用前述PWM控制器時，是將前述比較結果(Ra或Rb)與三角波訊號進行比較而產生一脈寬調變訊號，再將該脈寬調變訊號輸入至一計數器以產生對應於脈寬之開關訊號作為該控制訊號(CSa或CSb)以控制開關(Sp1-Sp4或Sn1-Sn4)的導通組合狀態。

當上述訊號處理單元(155a或155b)使用前述PDM控制器時，是將前述比較結果(Ra或Rb)與三角波訊號進行比較而產生一脈衝寬度/期間調變調變訊號，再將該脈寬調變訊號輸入至一計數器以產生對應於脈衝期間之開關訊號作為該控制訊號(CSa或CSb)以控制開關(Sp1-Sp4或Sn1-Sn4)的導通組合狀態。

當上述訊號處理單元(155a或155b)使用前述PFM控制器時，是將前述比較結果(Ra或Rb)與一參考訊號進行比較，而產生PFM訊號。之後將該PFM訊號進行溫度計碼(Thermal-meter code)、格雷碼(Gray code)、二元碼(Binary code)等之編碼，而作為該控制訊號(CSa或CSb)以控制開關(Sp1-Sp4或Sn1-Sn4)的導通組合狀態。

該驅動電路100更包括第二可變電源裝置170b，耦接於第二訊號處理單元155b。該第二訊號處理單元155b、該第二可變電源裝置170b的結構特徵與該第一訊號處理單 元155a、該第一可變電源裝置170a類似，差異之處在於第一可變電源裝置170a中之電流源或電壓源Ip1至Ip4所產生的電流為第一方向，其中該第二可變電源裝置170b例如可為一多階脈衝產生器。因此，第一可變電源裝置170a所輸出的脈衝訊號Ip為第一方向的電流；第二可變電源裝置170b中之電流源或電壓源In1至In4所產生的電流為第二方向，因此，第二可變電源裝置170b輸出的脈衝訊號In為第二方向的電流。在此實施例中，In1至In4係使用電流源，但是並非限定於此。脈衝訊號In進而輸出至線性電源裝置120的第二電源端，作為驅動線性電源裝置120的電源之一。

在此實施例中，以該訊號源110之該輸出訊號Vin為弦波為例，該轉導放大器(線性電源裝置120)輸出弦波電流Ia，而該脈衝訊號Ip是對應於該弦波電流之一半周期(例如正半周)而輸出之脈衝訊號；而該脈衝訊號In是對應於該弦波電流之另一半周期(例如負半周)而輸出之脈衝訊號。

脈衝訊號Ip及In共同提供驅動線性電源裝置120的電源，使線性電源裝置120(轉導放大器)能夠將該訊號Vin放大輸出而產生該第一脈衝訊號Ia。該第一脈衝訊號Ia經由輸出節點n_out ，作為一驅動訊號Id，輸出至電容性負載180。本發明之一實施例之特徵在於比較該回饋電壓訊號V_FB 以及該前饋電壓訊號V_FF 並根據比較結果修正該驅動訊號Id。一般而言，線性電源裝置的功率消耗大於多階脈衝產生器；因此，當線性電源裝置輸出的功率過大時，可透過第一及/或第二訊號處理單元155a、155b分別控制該第一 及/或第二可變電源裝置170a、170b動態地提供所需電源，以將該驅動訊號Id輸出至電容性負載180，相較於提供固定電源給該線性電源裝置的方式，更可降低驅動電路的整體功率消耗。

第3圖為本發明另一實施例中，用以驅動電容性負載之驅動電路200的結構方塊圖。該驅動電路200包括一訊號源210，產生一輸入訊號Vin。於本實施例中，該訊號源210例如為一波束形成單元，所產生的該輸入訊號Vin可以是具有任意振幅及頻率的交流電訊號或脈衝電訊號。

該驅動電路200更包括線性電源裝置220，耦接於訊號源210與一輸出節點n_out 之間。於本實施例中，線性電源裝置220為一轉導放大器(transconductance amplifier)，接收該輸入訊號Vin，根據該輸入訊號Vin形成電流形式的第一脈衝訊號Ia，並保持該驅動訊號之線性度。該第一脈衝訊號Ia經由該輸出節點n_out 輸出，以驅動一電容性負載280。

該驅動電路200更包括第一及第二回饋單元240a、240b所構成。第一及第二回饋單元240a、240b例如可以是第一及第二電流取樣單元，分別耦接於該線性電源裝置220的第一及第二電源端，以分別擷取該線性電源裝置220的第一及第二電源端的供應電流，並分別根據該供應電流產生回饋電流訊號I_FB+ 與I_FB- 。該驅動電路200更包括前饋單元260，耦接於該訊號源210。前饋單元260可以是一轉導單元，擷取該輸入訊號Vin並將之轉換為一相對應的輸入電流訊號Iin。於本實施例中，為了利用前饋電流訊號Iin 對回饋電流訊號I_FB+ 以及I_FB- 分別進行相位補償，該第一及第二回饋單元240a、240b以及該前饋單元260更包括分別將該回饋電流訊號I_FB+ 與I_FB- 以及該前饋電流訊號Iin的振幅做適當的調整，使該等訊號可以於相同的基準下進行比較。於部分實施例中，該前饋單元260更可包括一低頻濾波器(low-pass filter)，用以降低該前饋電流訊號Iin的雜訊。

該驅動電路200更包括一第一控制單元250a以及一第二控制單元250b，而第一控制單元250a更包括第一比較單元252a，第二控制單元250b更包括第二比較單元252b。該第一比較單元252a與該第一回饋單元240a以及該前饋單元260耦接；該第二比較單元252b與該第二回饋單元240b以及該前饋單元260耦接。於本實施例中，該第一控制單元250a例如為一減法器電路，接收回饋電流訊號I_FB+ 以及前饋電流訊號Iin，並根據回饋電流訊號I_FB+ 以及前饋電流訊號Iin的差值產生一第一比較結果Ra，即Ra=I_in -I_FB+ ；第二比較單元250b例如亦為一減法器電路，接收回饋電流訊號I_FB- 以及前饋電流訊號Iin，並根據該回饋電流訊號I_FB- 以及前饋電流訊號Iin的差值產生一第二比較結果Rb，即Rb=I_in -I_FB- 。

該第一控制單元250a更包括第一訊號處理單元255a，耦接於第一比較單元252a。該第一訊號處理單元255a接收來自該第一比較單元252a的該第一比較結果Ra，並根據該第一比較結果Ra產生一相對應的第一控制訊號CSa。

該驅動電路200更包括第一可變電源裝置270a，耦接於該第一訊號處理單元255a。於第3圖之實施例中，第一 可變電源裝置270a可以是一多階脈衝產生器，包括複數個開關Sp1至Sp4，分別耦接於複數個電流源或電壓源Ip1至Ip4之間，其中電流源或電壓源Ip1至Ip4所產生的電流為第一方向。其中第一可變電源裝置270a根據第一控制訊號CSa，控制該等開關Sp1至Sp4之導通-關閉組態，而產生一對應的具有第一方向的脈衝訊號Ip，脈衝訊號Ip進而輸出至該線性電源裝置220的第一電源端，作為驅動該線性電源裝置220的電源之一。

該第二控制單元250b則更包括第二訊號處理單元255b，耦接於第二比較單元252b。該第二訊號處理單元255b接收來自該第二比較單元252b的該第二比較結果Rb，並根據該第二比較結果Rb產生一相對應的第二控制訊號CSb。

於一實施例中，該第一及第二訊號處理單元255a、255b可分別包括複數個滯後(Hysteresis)單元，分別接收來自第一及第二比較單元252a、252b的第一及第二比較結果Ra、Rb，並分別根據該第一及第二比較結果Ra、Rb，分別產生相對應的控制訊號，分別控制開關Sp1~Sp4和Sn1~Sn4。在此，該第一及第二訊號處理單元255a、255b係採用與第2圖中該第一及第二訊號處理單元155a、155b相同的架構，故不再予以贅述。

此外，於部分實施例中，該第一及第二訊號處理單元255a、255b可為脈衝寬度調變(PWM)控制器、脈衝寬度/期間調變(PDM)控制器或脈衝頻率調變(PFM)控制器。

該驅動電路200更包括第二可變電源裝置270b，耦接 於第二訊號處理單元255b。該第一訊號處理單元255a、該第一可變電源裝置270a、該第二訊號處理單元255b、及該第二可變電源裝置270b的結構特徵與第2圖之實施例實質上相同。該第二可變電源裝置270b輸出的脈衝訊號In為第二方向的電流。脈衝訊號In進而輸出至該線性電源裝置220的第二電源端，作為驅動線性電源裝置220的電源之一。

該脈衝訊號Ip及In輸入至該線性電源裝置220，以驅動線性電源裝置220產生第一脈衝訊號Ia。該第一脈衝訊號Ia作為一驅動訊號Id，經由輸出節點n_out 輸出至電容性負載280。本發明一實施例之特徵在於比較該回饋電流訊號I_FB+ 、I_FB- 以及該前饋電流訊號Iin並根據結果修正驅動訊號Id。一般而言，線性電源裝置的功率消耗大於多階脈衝產生器；因此，當線性電源裝置輸出的功率過大時，可透過第一及/或第二訊號處理單元255a、255b分別控制第一及/或第二可變電源裝置270a、270b動態地提供所需電源，以將該驅動訊號Id輸出至電容性負載280，相較於提供固定電源給線性電源裝置的方式，更可降低驅動電路的整體功率消耗。

根據模擬實驗的結果，傳統的二階脈衝驅動電路在振幅90V，頻率10MHz的設定下，傳統的二階脈衝驅動電路所輸出之驅動訊號的基頻波與三次諧波(third harmonic distortion)之間僅相差11dB；本發明實施例中的驅動電路在振幅90V，頻率10MHz的設定下，驅動電路所輸出訊號的基頻波與三次諧波之間相差51dB，顯著的降低了諧波所 造成的失真。而傳統的線性放大器驅動電路在振幅90V，頻率10MHz的設定下，交流功率的消耗為15W；本發明實施例中的驅動電路在振幅90V，頻率10MHz的設定下，交流功率的消耗為6.5W。因此，本發明一實施例所提供的驅動電路不但改善了傳統步階脈衝驅動電路的諧波失真，功耗更低於傳統的線性放大器驅動電路。

請參照第4圖，本發明另揭露了一種脈衝激發裝置400，包括：一波束形成單元402，用以產生例如上述實施例中的輸入訊號Vin；一電容性負載404；以及，如上實施例所述之該驅動電路10、100或200，耦接該波束形成單元402。該驅動電路10、100或200接收該輸入訊號Vin，用以輸出驅動訊號至該電容性負載404；其中，該電容性負載404例如為壓電元件或超音波探頭。在此實例中，該脈衝激發裝置400例如是超音波換能器，該電容性負載404是超音探頭，但是並非限定於此。該驅動電路10、100或200已詳述如前在此不再予以贅述。

以上描述揭露了本發明的概念。應可理解於相關領域具有一般知識技術之人可以根據上述內容做各種修改，而並未悖離本發明的精神與範疇。再者，所有的實例與敘述僅作為範例之用，讓閱讀之人可以更容易理解本發明，並未限制專利保護的範圍。所有在此描述之準則，情境，以及實施例，亦僅作為範例之用，等同於任何結構上或功能上相同的替代物，包括現有的或尚未被發明的。

上述內容僅為示範之用，實際的專利保護範圍請參考以下的專利請求項。

10‧‧‧驅動電路

100‧‧‧驅動電路

110‧‧‧訊號源

120‧‧‧線性電源裝置

140‧‧‧回饋單元

150‧‧‧控制單元

150a‧‧‧第一控制單元

150b‧‧‧第二控制單元

152a‧‧‧第一比較單元

152b‧‧‧第二比較單元

155a‧‧‧第一訊號處理單元

155b‧‧‧第二訊號處理單元

160‧‧‧前饋單元

170‧‧‧可變電源裝置

170a‧‧‧第一可變電源裝置

170b‧‧‧第二可變電源裝置

180‧‧‧電容性負載

200‧‧‧驅動電路

210‧‧‧訊號源

220‧‧‧線性電源裝置

240a‧‧‧第一回饋單元

240b‧‧‧第二回饋單元

250a‧‧‧第一控制單元

250b‧‧‧第二控制單元

252a‧‧‧第一比較單元

252b‧‧‧第二比較單元

255a‧‧‧第一訊號處理單元

255b‧‧‧第二訊號處理單元

260‧‧‧前饋單元

270a‧‧‧第一可變電源裝置

270b‧‧‧第二可變電源裝置

280‧‧‧電容性負載

400‧‧‧脈衝激發裝置

402‧‧‧波束形成單元

404‧‧‧電容性負載

CS‧‧‧控制訊號

CSa‧‧‧第一控制訊號

CSb‧‧‧第二控制訊號

Ia‧‧‧第一脈衝訊號

Id‧‧‧驅動訊號

Iin‧‧‧前饋電流訊號

Ip、In‧‧‧脈衝訊號

Ip1-Ip4‧‧‧電流(電壓)源

In1-In4‧‧‧電流(電壓)源

Is‧‧‧第二脈衝訊號

I_FB+ 、I_FB- ‧‧‧回饋電流訊號

n_out ‧‧‧輸出節點

Ra‧‧‧第一比較結果

Rb‧‧‧第二比較結果

S_FB ‧‧‧回饋訊號

S_FF ‧‧‧前饋訊號

Sn1-Sn4‧‧‧開關

Sp1-Sp4‧‧‧開關

Vin‧‧‧輸入訊號

V_FB ‧‧‧回饋電壓訊號

V_FF ‧‧‧前饋電壓訊號

本發明所揭露之說明書內容可搭配以下圖式閱讀以使更容易理解。須注意的是圖式之部分特徵並未根據業界的實際產品比例所規劃。事實上，這些特徵的長寬比例都可以任意增減，並不影響發明的本質。本發明中相同的特徵皆以相同的標號表示。

第1圖為本發明一實施例中，驅動電路10的結構方塊圖。

第2圖為本發明一實施例中，驅動電路100的結構方塊圖。

第3圖為本發明一實施例中，驅動電路200的結構方塊圖。

第4圖為本發明一實施例中，使用本發明之驅動電路之脈衝激發裝置的結構方塊圖。

10‧‧‧驅動電路

110‧‧‧訊號源

120‧‧‧線性電源裝置

140‧‧‧回饋單元

150‧‧‧控制單元

160‧‧‧前饋單元

170‧‧‧可變電源裝置

180‧‧‧電容性負載

CS‧‧‧控制訊號

Ia‧‧‧第一脈衝訊號

Id‧‧‧驅動訊號

Is‧‧‧第二脈衝訊號

S_FB ‧‧‧回饋訊號

S_FF ‧‧‧前饋訊號

Claims (14)

1. 一種驅動電路，用以驅動一電容性負載，包括：一線性電源裝置，與一輸出節點耦接，該線性電源裝置接收一訊號源發出之一輸入訊號，並根據該輸入訊號產生一第一脈衝訊號至該輸出節點，其中該輸出節點耦接該電容性負載；一回饋單元，耦接該輸出節點，擷取對應於該輸出節點的一電性訊號而產生一回饋訊號；一前饋單元，耦接該訊號源，以產生一前饋訊號；一控制單元，耦接該回饋單元及該前饋單元，使用該前饋訊號對該回饋訊號進行相位補償以產生一控制訊號；以及一可變電源裝置，耦接於該控制單元與該線性電源裝置之間，依據該控制訊號而輸出一第二脈衝訊號至線性電源裝置的電源端，以驅動該線性電源裝置對該電容性負載輸出一驅動訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，其中該線性電源裝置包括一轉導放大器，接收該輸入訊號並產生該第一脈衝訊號，以保持該驅動訊號之線性度，其中該第一脈衝訊號為電流訊號。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之驅動電路，其中該可變電源裝置為一可變電流或電壓源，依該控制訊號而改變所輸出之該第二脈衝訊號的電流值或電壓值。
4. 如申請專利範圍第3項所述之驅動電路，其中該可變電源更包括： 複數電流或電壓源；以及複數開關，分別耦接該等電流或電壓源與該輸出節點之間；其中該控制訊號控制該等開關之導通-關閉組態而改變該第二脈衝訊號的電流值或電壓值。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之驅動電路，其中該控制單元包括一比較單元，該比較單元接收該前饋訊號與該回饋訊號以取得兩者間的比較結果，作為該控制訊號。
6. 如申請專利範圍第5項所述之驅動電路，其中該控制單元更包括一訊號處理單元，耦接於該比較單元及該可變電源之間，將該控制訊號進行格式轉換，以符合控制該可變電源之訊號格式。
7. 如申請專利範圍第6項所述之驅動電路，其中該訊號處理單元是一線性調變裝置或一非線性調變裝置；該線性調變裝置是一脈衝寬度調變(PWM)控制器、一脈衝寬度/期間調變(PDM)控制器、或一脈衝頻率調變(PFM)控制器；該非線性調變裝置包括一至多個滯後(Hysteresis)裝置。
8. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，其中該回饋單元係擷取對應於該輸出節點上的電壓、或對應於流經該輸出節點的電流而得到該回饋訊號。
9. 如申請專利範圍第2項所述之驅動電路，其中該轉導放大器具有一用以接收電源供給之電源輸入端，該回饋單元擷取供給至該電源輸入端之電流或電壓而得到該回饋訊號。
10. 一種脈衝激發裝置，包括： 一波束形成單元，具有一激發訊號源；一電容性負載；以及一如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，耦接該波束形成單元以接收該激發源輸出之該輸入訊號，用以輸出該驅動訊號至該電容性負載。
11. 如申請專利範圍第10項所述之脈衝激發裝置，其中該驅動電路中之該線性電源裝置包括一轉導放大器，接收該輸入訊號而產生該第一脈衝訊號，以保持該驅動訊號之線性度；該第一脈衝訊號為電流訊號。
12. 如申請專利範圍第10或11項所述之脈衝激發裝置，其中該驅動電路中之可變電源裝置為一可變電流或電壓源，依該控制訊號而改變所輸出之該第二脈衝訊號的電流值或電壓值。
13. 如申請專利範圍第12項所述之脈衝激發裝置，其中該驅動電路中之該可變電源裝置更包括：複數電流或電壓源；以及複數開關，分別耦接該等電流或電壓源與該輸出節點之間；其中該控制訊號控制該等開關之導通-關閉組態而改變該第二脈衝訊號的電流值或電壓值。
14. 如申請專利範圍第10項所述之脈衝激發裝置，其中該電容性負載係為壓電元件或超音波探頭。