医疗超声系统原理和典型架构:
超声系统可以通过向人体发射声学能量,然后接收并处理回波,从而产生内部器官和结构的图像,绘制血液流动和组织运动图,以及提供高度精确的血流速度信息。
超声系统包括传感器、高压开关、高压发射电路、发射(tx)/接收(rx)开关、接收通道模拟前端(afe)、波束形成器、波束形成后的数字信号处理电路、显示处理电路和外设。afe包括低噪声放大器(lna)、可变增益放大器(vga)、抗混迭滤波器(aaf)和模数转换器(adc)。波束形成分为两类:数字波束形成和模拟波束形成,分别用于不同应用。
医疗超声系统设计考虑和主要挑战:
接收afe电路性能,如噪声性能、信噪比(snr)和动态范围(dr)等。高端系统动态范围的典型要求如下:b模式70 db,pwd(脉冲波多普 勒)130db,cwd(连续波多普勒)160 db。
发射电压。为提高信号穿透率以及进行谐波成像,需要较高的发射电压。声功率随着发射电压增大而提高,但发射电压不能超过美国食品和药品管理局(fda)等机构规定的安全要求的限制。
波束形成器的复杂度。要达到很高的图形质量,必须有大量的波束形成通道。高复杂度进而导致高功耗,并且需要更多成像空间来实施。
散热。随着设备向小型化发展,尤其是以提升图像质量为目标时,散热问题变得很重要。
以前,实现超声成像系统需要大量高性能发射电路和接收电路,由此产生的是庞大且昂贵的推车式系统。最近,集成技术的进步使得系统设计人员能够采用尺寸更小、成本更低、更便携的成像解决方案,而其性能则接近推车式系统。持续的技术进步要求既能不断促进这些解决方案集成,同时还提高其性能和诊断能力。
adi公司的整体解决方案:
adi提供种类丰富的放大器、数据转换、信号处理和电源管理解决方案供用户选择,可以使推车式和便携式超声设备达到最佳图像质量,并降低功耗和成本。此外,为支持客户的设计和开发,adi还提供评估板、gerber档、模拟工具和专业的应用技术支持。
注:上述信号链代表医疗超声系统。在具体设计中,模块的技术要求可能不同,但下表列出的产品代表了满足部分要求的adi解决方案。
集成afe简介:
adi的ad927x系列和最新ad9670/1集成式模拟前端(afe)为应对超声系统设计挑战提供了更多选择。客户可以选择性能、功耗和成像模式最符合rx要求的afe,利用简单而灵活的引脚兼容设计,在不同应用平台中使用。
线性发射简介:
adi提供适用于医疗超声系统的线性发射解决方案,snr性能的改进在谐波成像(hi)方面具有显著优势。线性发射解决方案使用高速txdac。adi的ad9106是一种高性能12位、180msps四通道txdac,集成片上模式内存,用于复杂波形生成,具有一个输出直接数字频率合成器(dds)和spi接口,用于配置和加载波形数据。
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