超聲應用處理器改善成像質量

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　　超聲設備最廣為人知的應用是能夠讓孕婦了解胎兒的發育情況，但現在已發展出許多其它應用，遠遠超出了傳統婦科應用的范疇。

　　例如，在獸醫領域，常常使用超聲技術來診斷貴重動物的疾病，以及監控大型動物的食品生產情況。在工業領域，用戶可以使用超聲設備掃描橋梁等有無裂紋和缺陷。

　　隨著新興應用的不斷涌現，人們對超聲設備的性能和便攜要求日益提高。性能驅動的應用，如心臟病學和4D圖像處理等，需要大量的通道、功能和選項，功耗不是主要因素，因為這類設備一般是在病床旁邊、手術室或護士站對病人進行診斷。然而，在缺少或沒有可靠電源的情況下，如偏遠鄉村診所、緊急醫療服務和畜牧場等，則需要使用便攜式設備。

　　設計超聲設備需要權衡許多因素。例如，便攜性和性能之間必須取得平衡。為此，ADI公司開發出了針對超聲設備的AD927x系列模擬前端(AFE)，LNA/VGA/AAF和ADC完全集成于一個器件中。任何超聲設備在通過波束成形器對信號進行數字化處理之前，都會用到這種模擬信號鏈。低功耗處理器AD9273(每通道100 mW)專為便攜式設計而開發，滿足口袋型復雜單元的需求;低噪聲處理器AD9272則能滿足最高動態范圍手推式超聲系統的性能需求。

　　更高分辨率

　　成像質量是所有超聲設備的關鍵考慮。圖像越清晰，則診斷越快速、越準確。聲波信號穿透皮膚時，衰減幅度約為1 dB/cm/MHz。假設使用8 MHz探頭，穿透深度為4 cm，并且同時考慮傳出和返回衰減，則從人體內部組織返回的信號與近表皮反射信號相差64 dB (4 × 8 × 2)。這意味著，成像分辨率必須為40 dB以上，才能補償骨骼、電纜和其它不匹配所造成的損失。根據具體應用不同，所需的動態范圍可能接近120 dB。為了正確看待這一點，假設有一個0.5 V p-p滿量程信號，在10 MHz帶寬中其噪底為0.86 nV/√Hz，這意味著輸入動態范圍為96 dB。多個通道會使動態范圍提高10log(N)(N為通道數)。例如，128個通道會使動態范圍提高21 dB，這就將動態范圍的實際限制確定為117 dB(即96 + 21)。

　　更高集成度

　　相比于分立多通道器件，集成超聲的完整時間增益壓縮路徑可提供多項優勢。多通道、多器件集成降低了對PCB尺寸和功耗的要求，所以一般能夠簡化設計方法。例如，以前的處理器要求獨立的低噪聲放大器(LNA)、可變增益放大器(VGA)、抗混疊濾波器(AAF)和模數轉換器(ADC)，每個器件都需要經過長時間的調整才能與其它器件配合工作。大多數超聲系統都有許多通道，從16通道到256通道不等，每個通道的路徑中都有LNA/VGA/AAF/ADC功能。以前，超聲設備設計師不得不使用分立器件來實現各項功能，使得系統電路板非常龐大。

　　隨著芯片內置的功能越來越多，給設計帶來的好處包括：成本得以降低、適用范圍更廣、尺寸更小、功耗更低。此外，便攜式單元在滿足高成像質量要求的同時，產生的熱量也更少，電池使用時間更長。

　　AD927X系列

　　AD927x系列處理器將8個LNA/VGA/AAF/ADC通道和1個交叉點開關集成于一個完整的時間增益壓縮路徑——超聲設備最常見的接收器路徑中，有助于減少所需器件的數量，縮小電路板空間。利用這些新型處理器，超聲設備設計師可以靈活地用功耗換取性能。例如，低噪聲、高性能AD9272一個完整通道的噪聲僅有0.86 nV/√Hz，而低功耗AD9273在40 MSPS時的功耗僅為每通道100 mW。兩款處理器引腳兼容，使用串行I/O來降低引腳數量，因而每通道面積比多器件設計減少33%以上。

　　集成多通道器件的進步使系統靈活性不斷提高。隨著超聲市場的發展，集成豐富功能的器件和能夠縮短系統設計周期的配置工具將催生創新的在線產品，為開發各種可配置、可擴展、多樣化的超聲產品提供便利，從而滿足更高成像質量的需求。