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内容
超声系统的信号链设计注意事项
2019-07-16 16:22:33
来源:
德州仪器
摘要:
高性能超声成像系统广泛应用于各种医学场景。在过去十年中,超声系统中的分立电路已经被高度集成的
芯片
(IC)所取代。先进的
半导体
技术不断推动系统性能优化及尺寸小型化。这些变革都得益于各类
芯片
技术,如专用低噪声放大器、多通道低功耗ADC、集成高压发射、优化的硅工艺和多
芯片
模块封装。随着
芯片
功耗和尺寸减小至原来的20%,。此外,得益于低功耗、高性能硅工艺的发展,部分波束合成预处理模块已经集成于通用的模拟或混合信号
芯片
而非专用的数字
处理器
。同时,先进的高速串行或是无线接口大大降低了系统布局复杂度,并且能够将尽可能多的
RF
数据转移到系统集成
芯片
(SOC)、
CPU
或
GPU
。当前超声技术的应用也从特定的放射学诊断扩展到各类便携式应用,床旁实时监测以及医疗现场就地检查等各个领域。
本应用指南综述了超声系统的架构和原理,分析了系统设计的注意事项,综述了应用于超声
芯片
的先进技术,最后讲解了医学超声
芯片
的模拟参数。
注:本应用指南是基于徐晓辰所发表的书籍章节及论文翻译而成。如需转载,请联系TI及作者。
目录
超声系统的信号链设计注意事项... 1
摘要... 1
图片列表... 3
1. 医学超声成像... 4
2. 声波产生和传播的原理... 4
3. 换能器指标与图像质量... 6
4. 超声成像模式... 7
A模式和B模式... 7
多普勒超声... 8
其他成像模式... 11
5. 超声波电子学... 12
发射器和接收器... 12
波束合成器... 13
数字信号处理... 15
6. 模拟前端设计中的工艺选择... 16
7. 超声波的模拟参数... 18
过载恢复... 18
多普勒应用中的信号和噪声调制... 19
连续波(CW)多普勒规范... 20
8. 总结... 22
参考文献... 23
图片列表
图1.典型超声系统的简化框图... 4
图2.换能器振动、声波传播和反射... 4
图3.典型的换能器。(A)单元件换能器 ;b)1D阵列换能器;(c)2D阵列换能器(由USC、Vermon和Philips提供)... 5
图4.扫描模式。(a)A模式扫描行,(b)B模式图像,(c)3D声束扫描,以及(d)B模式(子图1、2、3)和3D(子图4)临床图像(由Philips提供)... 8
图5.连续波(CW)多普勒
测量
配置。... 9
图6.脉冲波多普勒
测量
配置。... 10
图7.彩色多普勒成像:(a)以彩色多普勒和CW模式获得的图像(由Philips提供); (b)显示颈动脉狭窄的彩色多普勒(由GE提供)... 11
图8.典型超声电子电路的框图... 12
图9.用于时间增益补偿的电压控制放大器... 13
图10.用于在(a)发射相和(b)接收相中聚焦声束的换能器波束合成器... 14
图11.数字波束合成器图解... 14
图12.CMOS与BiCMOS设计的比较... 16
图13.多
芯片
模块封装... 17
图14.AFE近期的显著改善... 17
图15.过载恢复(a)输入信号;(b)输出信号... 19
图16.PSMR(a)和IMD3(b)描述... 20
图17.CW的简化框图... 21
图18.混频器操作的框图... 21
完整版下载地址:
超声系统的信号链设计注意事项
关键词:
信号链设计
德州仪器
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