CTDS ADC在醫(yī)療超聲系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　根據(jù)目標(biāo)到傳感器頭的距離和目標(biāo)性質(zhì)，經(jīng)纜線接收和發(fā)送的模擬信號幅度是寬范圍的。因此，纜線是由若干低損耗同軸芯組成，這是超聲系統(tǒng)是昂貴的元件之一。盡管如此，纜線損耗和換能器接口上的損耗是高性能和相當(dāng)昂貴接收器的要求。

　　信號完整性

　　若ADC做得緊靠換能器，則會改善信號完整性。模擬前端與ADC集成一起并把器件直接放置在換能器中將會降低對接收器性能的要求，而且數(shù)字傳輸與模擬信號處理單元相比更加可靠、成本更低。然而，CDTS技術(shù)開發(fā)之前所用的模擬前端，其流水線ADC每個通道耗電高達(dá)0.5W。這對于1個中等系統(tǒng)(128個通道)其耗電達(dá)64W，所產(chǎn)生的熱會影響換能器頭的性能并對病人和醫(yī)生造成很大的不適。相反，在同樣系統(tǒng)中采用CTDS方案耗電只有8.75W，甚至耗電會更小(采用多通道ADC器件共享某些資源，如PLL跨接多通道)。用1個8通道12位ADC可以實現(xiàn)功耗40mW/通道或128通道耗電5.12W。

　　便攜系統(tǒng)要求縮小超聲掃描器的尺寸。在實現(xiàn)小型和低成本系統(tǒng)中，ADC功耗是重要的設(shè)計參量，這種小型系統(tǒng)轉(zhuǎn)換發(fā)生在換能器頭或處理單元中，系統(tǒng)要求最少的冷卻。新系統(tǒng)也可能是電池供電，所以使功耗最小是更關(guān)鍵的因素。

　　繼續(xù)研究

　　人們研究在連續(xù)波多普勒應(yīng)用中用數(shù)字波束形成器替代模擬波束形成器而且經(jīng)過同樣的數(shù)字處理通路處理來自幾個超聲節(jié)點的所有數(shù)據(jù)。數(shù)字域所增加的功耗可以采用較低電源電壓1.2V或更低的先進(jìn)CMOS工藝來降低。用這樣的低電壓一般的ADC技術(shù)不可能達(dá)到所要求的性能。連續(xù)時間Δ∑技術(shù)用1.2V電源能提供所要求的性能并將隨著CMOS工藝技術(shù)的發(fā)展會進(jìn)一步降低功耗和減小尺寸。

　　在換能器頭中采用CTDS ADC的超聲系統(tǒng)簡化結(jié)構(gòu)示于圖3。除ADC外，有源換能器包含低功率可變增益放大器、串行器和數(shù)字接口，這能大大地降低用于互連主處理單元的纜線數(shù)量。

　　CDTS ADC 的優(yōu)點是在最低可能的功耗下提供所需的高速度、高分辨率。在汽車、醫(yī)療、工業(yè)和測試測量設(shè)備的與傳感器相關(guān)的應(yīng)用中，此技術(shù)可以用于構(gòu)成新的結(jié)構(gòu)，使模/數(shù)轉(zhuǎn)換靠近傳感器。