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超聲系統的信號鏈設計注意事項

2019-07-16 16:22:33 來源:德州儀器
摘要:

 
高性能超聲成像系統廣泛應用于各種醫學場景。在過去十年中,超聲系統中的分立電路已經被高度集成的芯片(IC)所取代。先進的半導體技術不斷推動系統性能優化及尺寸小型化。這些變革都得益于各類芯片技術,如專用低噪聲放大器、多通道低功耗ADC、集成高壓發射、優化的硅工藝和多芯片模塊封裝。隨著芯片功耗和尺寸減小至原來的20%,。此外,得益于低功耗、高性能硅工藝的發展,部分波束合成預處理模塊已經集成于通用的模擬或混合信號芯片而非專用的數字處理器。同時,先進的高速串行或是無線接口大大降低了系統布局復雜度,并且能夠將盡可能多的RF數據轉移到系統集成芯片(SOC)、CPUGPU。當前超聲技術的應用也從特定的放射學診斷擴展到各類便攜式應用,床旁實時監測以及醫療現場就地檢查等各個領域。

 
本應用指南綜述了超聲系統的架構和原理,分析了系統設計的注意事項,綜述了應用于超聲芯片的先進技術,最后講解了醫學超聲芯片的模擬參數。 

 
 注:本應用指南是基于徐曉辰所發表的書籍章節及論文翻譯而成。如需轉載,請聯系TI及作者。

 
目錄


超聲系統的信號鏈設計注意事項... 1
摘要... 1
圖片列表... 3
1.     醫學超聲成像... 4
2.     聲波產生和傳播的原理... 4
3.     換能器指標與圖像質量... 6
4.     超聲成像模式... 7
A模式和B模式... 7
多普勒超聲... 8
其他成像模式... 11
5.     超聲波電子學... 12
發射器和接收器... 12
波束合成器... 13
數字信號處理... 15
6.     模擬前端設計中的工藝選擇... 16
7.     超聲波的模擬參數... 18
過載恢復... 18
多普勒應用中的信號和噪聲調制... 19
連續波(CW)多普勒規范... 20
8.     總結... 22
參考文獻... 23
 

 
圖片列表

圖1.典型超聲系統的簡化框圖... 4
圖2.換能器振動、聲波傳播和反射... 4
圖3.典型的換能器。(A)單元件換能器 ;b)1D陣列換能器;(c)2D陣列換能器(由USC、Vermon和Philips提供)... 5
圖4.掃描模式。(a)A模式掃描行,(b)B模式圖像,(c)3D聲束掃描,以及(d)B模式(子圖1、2、3)和3D(子圖4)臨床圖像(由Philips提供)... 8
圖5.連續波(CW)多普勒測量配置。... 9
圖6.脈沖波多普勒測量配置。... 10
圖7.彩色多普勒成像:(a)以彩色多普勒和CW模式獲得的圖像(由Philips提供); (b)顯示頸動脈狹窄的彩色多普勒(由GE提供)... 11
圖8.典型超聲電子電路的框圖... 12
圖9.用于時間增益補償的電壓控制放大器... 13
圖10.用于在(a)發射相和(b)接收相中聚焦聲束的換能器波束合成器... 14
圖11.數字波束合成器圖解... 14
圖12.CMOS與BiCMOS設計的比較... 16
圖13.多芯片模塊封裝... 17
圖14.AFE近期的顯著改善... 17
圖15.過載恢復(a)輸入信號;(b)輸出信號... 19
圖16.PSMR(a)和IMD3(b)描述... 20
圖17.CW的簡化框圖... 21
圖18.混頻器操作的框圖... 21



完整版下載地址:超聲系統的信號鏈設計注意事項

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