便攜和高性能醫(yī)療設(shè)備的超聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

超聲覆蓋了廣泛的各種應(yīng)用，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)師必須做出的權(quán)衡之處已經(jīng)有所增加。每種超聲應(yīng)用都存在通常定義為性能對(duì)功耗的局限性。如今，這些挑戰(zhàn)已經(jīng)可以用商業(yè)元件來克服，它們?cè)试S設(shè)計(jì)師在IC 內(nèi)調(diào)整性能與功率的比值，從而縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

ADI 公司的AD927x 提供了多種可配置性，設(shè)計(jì)師可調(diào)整輸入電壓范圍、偏置電流、采樣率和增益。取決于需要的成像方式或探頭類型，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可以適當(dāng)?shù)貙?duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)時(shí)系統(tǒng)級(jí)調(diào)整，從而可以最低的功耗提供最高的性能。

在一個(gè)典型的應(yīng)用中，來自一個(gè)產(chǎn)生0.5Vpp 信號(hào)的5MHz 探頭的圖像將被采集。如果整個(gè)通道上只有0.86nV/rt-Hz 或1.4nV/rt-Hz 噪聲的LNA（低噪聲放大器）是采用50 歐姆電阻進(jìn)行源端匹配，那么該系統(tǒng)的輸入動(dòng)態(tài)范圍將是92dB，并產(chǎn)生3.8dB 的噪聲指數(shù)（NF）。這可轉(zhuǎn)化為66.3dB 的輸出動(dòng)態(tài)范圍，它允許系統(tǒng)設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)每通道僅消耗191mW（在40MSPS 的采樣率下）的同時(shí)，保持最優(yōu)的性能。

如果系統(tǒng)的性能超過了預(yù)期，又能使每通道能節(jié)省50mW 的話，那么系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可能決定將系統(tǒng)輸入動(dòng)態(tài)范圍減少2dB。系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可以嘗試調(diào)整增益、偏置、端接匹配和其它參數(shù)，來驗(yàn)證這是否可行，但改變所有這些參數(shù)來了解系統(tǒng)的權(quán)衡可能很困難。

配置工具（如ADI 公司為其AD927x 系列器件開發(fā)的配置工具）使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可以很方便地評(píng)估性能，如圖4 所示。在這里，所有的功能特性都已經(jīng)到位，它們使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)師能夠快速地做出這些權(quán)衡，以及調(diào)整系統(tǒng)以直接集成到一個(gè)IC 中。這使得設(shè)計(jì)師無需改變實(shí)際硬件和進(jìn)行繁瑣的圖像處理測(cè)試，就可以驗(yàn)證這些權(quán)衡。

圖4：AD9272/9273 配置工具

此外，配置工具將把優(yōu)化配置參數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字化設(shè)置，并生成一個(gè)文件，它可以復(fù)制成部分系統(tǒng)的最終配置。

5 結(jié)論

今天，最新的集成式多通道元件正在將系統(tǒng)靈活性推向一個(gè)新的水平。新的創(chuàng)新產(chǎn)品和配置工具毫無疑問已使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的工作更加輕松。這提供了一個(gè)開發(fā)多元化超聲系統(tǒng)產(chǎn)品的新方法，使得超聲產(chǎn)品的性能與功耗權(quán)衡可根據(jù)成像方式進(jìn)行配置和調(diào)整。

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