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基于AD9272/AD9273的便携式超声仪解决方案

来源： ameya360

2019-02-21

类别：健康医疗

193

拍明

原标题：便携式超声仪

　　对于当今的超声应用市场，便携性和高性能是系统设计师要满足的两个关键指标。便携性推动超声系统向更小的尺寸演进，以满足用户对“可装进口袋”的复杂超声工具的需求，与此同时，性能要求则决定了整个系统的动态范围。更高的动态范围或更低的噪声可提供更高质量的图像，从而使医生能更好地进行诊断。为普通医生和临床医生提供高性能的便携式超声医疗仪器，对系统设计师和系统内的元器件提出了越来越高的要求。

　　随着如此众多的超声应用被开发出来，对性能和便携性两方面的要求也变得很高。高性能需求推动超声应用(如心脏病和4维图像处理)包含最高数量的通道数、特性和选项。功耗在这里不是一个关键推动因素，因为这些系统往往用于病人的床边、手术室、或护士分诊台，但性能变得非常关键，因为这些系统是用于人类疾病的诊断。便携式超声设备提供了一个不同类别的应用机会，特别是在电力系统不太稳定或不可靠的地方，如偏远村庄诊所、紧急医疗服务、动物养殖场、桥梁和大型机械设备检修车间。

　　超声系统一般可分为三个档次：高端、中档和低端。高端超声系统采用最前沿的最新技术，并具有市场要求的最齐全的功能特性，它们可产生最好的图像，但也更昂贵。中档系统一般具有高端超声系统功能特性的一个子集，但图像质量没有多大的牺牲。低端超声系统的功能特性进一步缩减，在某些情况下，它仅能满足特定应用的需要，无论是临床应用还是其它应用。随着技术的进步，发展趋势已显示，低端系统正开始在图像质量上追赶上来，以实现更准确、无创式和及时的诊断。

　　超声系统多年的研究和开发已经取得了重大的技术进步，但它仍然很复杂。制造商通过设计他们自己的定制ASIC来实现这些复杂系统。这种解决方案通常由两个ASIC组成，它们集成了时间增益压缩(TGC)和Rx/Tx路径上的大部分元器件，产品框图如图所示。这一方法在多通道VGA、ADC和DAC广为出现之前很常见。定制电路允许设计师集成一些灵活的低成本功能特性，它们随着时间的推移可体现出成本优势，因为把信号链的大部分集成在一起可将外部元件数量减至最少。不幸的是，随着时间的推移，基于光刻技术制造出来的ASIC在集成度和功耗两方面皆显示出它的局限性。ASIC拥有大量的逻辑门，但这一数字技术并不是被优化用来成功地实现模拟功能特性的，如高性能ADC。此外，由于供应商数量有限，ASIC还使得系统设计师只能在一个很小的范围内进行选择。

　　尽管高性能成像系统可以采用这一系统划分方法来实现，但从便携性、尺寸和功耗的角度来看这并不是最优的。4通道和8通道TGC、ADC和DAC的出现允许在不牺牲性能的前提下进一步减少尺寸和功耗，从而将新的系统设计方法和新的供应商带进了这些市场。多通道元件允许设计师在PCB上将元件放得更紧密，从而可提高系统中的通道数;它们也允许设计师将敏感电路分开放在两块或更多的子板上，来完成一个系统的设计，这可以有效地重复利用许多平台开发中成熟的电子电路。随着通道数的增加，动态范围也将得到提高。噪声可被有效地视为系统中的不相关成份加以处理。通过将系统的通道数翻番，噪声即可降低一半，动态范围可增加3分贝。因此，与16通道系统相比，一个64通道系统可以将动态范围提高12dB之多。不过这一方法存在一些缺点：增加通道数可能使PCB布线成为一个“梦魇”，在某些情况下这将迫使设计师采用较小通道数的元件。这也为机械设计师带来了新的热处理挑战，不仅增加了系统成本，而且还增加了风扇噪音。如今IC制造商能够集成完整的多通道TGC路径，多通道、多元件集成使得超声系统设计变得更容易，并可在不牺牲性能的前提下减少PCB板尺寸和功耗。随着更高集成度方案变得更加占据主导地位，其在成本、尺寸和功耗降低方面的优势将进一步体现出来，并将使得系统的散热量更低、电池寿命更长。

图片.png

　　超声子系统(如ADI公司集成了LNA/AAF/ADC和交叉点开关的AD9272/AD9273)实现了完整的TGC路径，这是超声系统最常见的接收路径。这两个器件为系统设计师提供了在性能和功耗之间进行权衡的灵活性：高性能AD9272具有低噪声特性(0.75nV/rt-Hz)，低功耗AD9273在采样率为40MSPS时每个完整TGC通道仅消耗100mW。这两款引脚兼容的器件采用串行I/O来实现低引脚数。它们均采用紧凑的14mm×14mm×1.2mm封装，与多芯片解决方案相比，它们可将每通道占位面积和功耗降低33%以上。大多数超声系统公司承认，他们的核心知识产权(IP)在于探头和波束形成技术。多通道芯片正在快速变成大众化器件，它们使得无需再采用高成本的ASIC元件，以及为了完成系统设计和获得多一点的性能或功耗节省而对单独TGC路径进行无休止的调整和优化。

Manufacturer	Model	Description
ADI	AD7302BR	DAC
ADI	AD7302BR (SOP-20)	DAC
ADI	AD9273BBCZ-40	ADC
ADI	AD7327BRUZ	ADC
ADI	AD9229BCPZRL7-50	ADC
ADI	AD7843	DAC
ADI	AD5304ARM	DAC
ADI	AD7302BRZ-REEL	精密通用DAC
ADI	AD1854JR	音频DAC
SONY	CXD1178Q	DAC
TI	DAC0800LCM	DAC
TI	TLV5626	DAC
TI	TLC541IDW (SOIC-20)	ADC
TI	TLC0838IDWR	ADC
TI	TLC0838IDW	ADC
ADI	AD9216BCPZ-65	双核ADC
ADI	AD8137YR	ADC驱动器
ALTERA	EP1C6Q240C8N	FPGA
ALTERA	EP2AGX190FF35C6N	FPGA
ALTERA	EP2C20F484C8N(B版)	FPGA
ALTERA	EP2C35F672C8N	FPGA
ALTERA	EP2C50F672C7N	FPGA
ALTERA	EP2C8F256C8N	FPGA
ALTERA	EP3C80F780C6N	FPGA
ALTERA	EP4CE115F29C7N	FPGA
ALTERA	EP4CE75F29C6N	FPGA
ALTERA	EP1C12Q240C8N	FPGA
ALTERA	EP1K50FC256-3	FPGA
ALTERA	EP2C20Q240C8N	FPGA
ALTERA	EP2C35F484C8NK	FPGA
ALTERA	EP3C40F484C8N	FPGA
ALTERA	EP3C55F484C8N	FPGA
ALTERA	EP3C5F256C8N	FPGA
ALTERA	EPCS4SI8N	FPGA
ALTERA	EPF6016QC240-3	FPGA
ALTERA	EP1C3T144C8N	FPGA
ALTERA	EP3C120F780C8	FPGA
ALTERA	EP3C16F484C8N	FPGA
ALTERA	EP4CE115F29I7N	FPGA
ALTERA	EPCS64SI16N	FPGA
ALTERA	EP2C5T144C8N	FPGA
XILINX	XC6SLX100T-2FGG676C	FPGA
ALTERA	EPM3032ATC44-10N	PLD
XILINX	XC95108-10PCG84C	CPLD
XILINX	XC95144-15PQG100C	CPLD
ALTERA	EPM3064ATC44-10N	CPLD
ALTERA	EPM3128ATC100-10N	CPLD
ALTERA	EPM7128SLC84-15N	CPLD
ALTERA	EPCS1SI8N	串行配置存储器
ALTERA	EPCS16SI8N	串行配置存储器
ALTERA	EPCS16SI16N	串行配置存储器
STMicroelectronics	EPCS1S4/M25P10	串行闪存
ISSI	IS61WV102416BLL	存储器
ISSI	IS61WV102417BLL	存储器
ISSI	IS61WV102418BLL	存储器
ISSI	IS61LV2568L-8T	存储器
ISSI	IS61LV5128L-8T	存储器
MICRON	MT46V32M16CY-5B:J	存储器
MICRON	MT47H128M16RT-25E:C	存储器
MICRON	MT48LC8M16LFB4-8	存储器
MICRON	MT47H64M16HR-37EL	存储器
MICRON	MT29C4G96MAZAPCJA-5 IT	存储器
MICRON	MT48LC32M8A2TG-75	DRAM(存储器）
MICRON	24LC64	存储器
SAMSUNG	K9F1208U0C-PCB0T	存储器
SK Hynix	HY27US08561A-T	存储器
HYNIX	H5PS1G63EFR-Y5C	存储器
NS	LM1084IS-ADJ	低压差稳压器
NS	LM1084T-Adj	低压差稳压器
Linear Technology	LT1764AEFE	低压差稳压器
Linear Technology	LT1963AEFE	低压差稳压器
TI	TPS73718DCQR	低压差线性稳压器
TI	TPS73701DCQR	低压差线性稳压器
TI	TPS79633DCQ	低压差线性稳压器
belling	BL1117-1.5V	低压差线性稳压器
belling	BL1117-33	低压差线性稳压器
belling	BL1117-3.3V	低压差线性稳压器
STMicroelectronics	LD1117S12	稳压器
STMicroelectronics	LD1117S18	稳压器
STMicroelectronics	LD1117S33	稳压器
STMicroelectronics	LD1117S50	稳压器
	NCP565ST12T3G(SOT-223)	低压差稳压器
ADI	AD6620AS	信号处理器
TI	OMAP3530DCUS	OMAP处理器
TI	AM1808BZWTD4	微处理器
FREESCALE	MCF5272VM66	微处理器
FREESCALE	MCF5474VR266	微处理器
AMCC	PPC405EX-NSC400T(BGA-388)	微处理器
NXP	LPC1112FHN33/102	微控制器
NXP	LPC2136FBD64/01	微控制器
NXP	P89LV51RD2BN	微控制器
CYPRESS	CY7C68013A-56PVXC	微控制器
ADI	AD8021ARMZ-REEL7	运算放大器
ADI	AD822AR	运算放大器
ADI	AD827JRZ-16	运算放大器
ADI	AD847JRZ-REEL7	运算放大器
ADI	AD8513AR/14-lead SOIC_N	运算放大器
ADI	ADA4899 YRDZ	运算放大器
TI	LM318D	运算放大器
TI	LM318M	运算放大器
TI	OPA544T	运算放大器
TI	LMC6482AIMX	双运算放大器
TI	VCA8617PAGR	可变增益放大器
ADI	AD8307ARZ-RL7	对数放大器
INTERSIL	ISL59830IAZ-T7	视频放大器
ST	TEA2025D	音频放大器
ADI	AD8332ARUZ	差分放大器
ADI	AD8334ACPZ	差分放大器
AVX	12062C223KAT2A	电容器
KEMET	C0805C101J5GACTU	电容器
Panasonic	EEE-FK1E471GP	电容器
AVX	T491C226K016AT	电容器
AVX	TAJB476K010RNJ	电容器
AVX	TAJD107K020RNJ	电容器
AVX	TAJE227K016RNJ	电容器
AVX	TAP225K025SRS	电容器
TI	AFE5805ZCF	模拟前端
TI	AFE5808ZCF	模拟前端
NXP	BSS123	场效应管
Vishay	IRF540NPBF	场效应管
Vishay	IRF610	场效应管
Vishay	IRF9610	场效应管
NXP	BAV99 SOT23	二极管
Toshiba	1SS306	二极管
Fairchild Semiconductor	1N4007	二极管
NXP	BAS40-04	肖特基二极管
NXP	BAS40-05	肖特基二极管
Diodes Incorporated	B540C	肖特基二极管
Fairchild Semiconductor	B1100	肖特基二极管
Fairchild Semiconductor	MMBT5401	晶体管
Fairchild Semiconductor	MMBT5551	晶体管
Infineon	SPP20N60C3 TO-220	晶体管
ST	STF19NM65N	晶体管
TI	SN74LVC245APW	缓冲器与收发器
TI	SN74ALVCH16245DLR	总线收发器
NXP	74HC245PW	总线收发器
NSC	DS92LV010ATMEP	收发器
Maxim Integrated	MAX3232CSE	收发器
ADI	AD9513BCPZ	时钟分配
ADI	ADCLK954BCPZ	时钟缓冲器
ADI	ADCLK948BCPZ	时钟缓冲器
ADI	AD9510BCPZ	时钟分配器
INTERSIL	ISL1208IU8Z-TK	实时时钟
MAXIM	DS12C887	实时时钟
NSC	LM4040-2.5	电压基准
ON	MC1403D	电压基准
ADI	AD1584BRTZ-REEL7	基准电压源
ADI	ADR431ARZ	基准电压源
ADI	REF03GSZ-REEL	精密基准电压源
ADI	ADG619BRTZ-REEL7	模拟开关
SUPERTEX	HV2301FG-G M931	模拟开关
SUPERTEX	HV2701FG-G M931	模拟开关
Microsemi	MT8816AP（PLCC）	模拟开关
ON	MC74VHC4051DTR2G	多路开关
ADI	ADG408BR	模拟多路复用器
ADI	ADUM2401ARWZ	数字隔离器
AVAGO	HCPL2630	光耦合器
Linear Technology	LT1738	直流/直流转换控制器
TI	TPS5450	直流/直流转换器
TI	SN75374D	MOSFET驱动器
TI	SN74HC04	六路反相器
M/A-COM Technology	ETC1_1_13	RF变压器
Murata Manufacturing	DSS9ND31H223Q55B	低通滤波器
NXP	74HC04	逻辑门与反相器
NXP	74HCT123	多谐振荡器
SMSC	USB2514AEZG	USB接口
STMICROELECTRONICS	ULN2803A	达林顿晶体管阵列
seagate	ST9320325AS	硬盘
ADI	AD8132ARMZ	评估板
ADI	ADSP-BF512BBCZ-3	数字信号处理器与控制器
ADI	ADSP-BF531SBBCZ400	数字信号处理器与控制器
SUPERTEX	MD1711K6-G M933	门驱动器
INTERSIL	ICL3245ECAZ	接口IC
SILICON LA	SI8641BD-B-IS	接口IC
AD	AD8332ARU	差分放大器
AD	ADG714BRUZ	差分放大器
AD	ADA4860-1YRJZ-RL7	差分放大器
AD	AD9222ABCPZ-40	差分放大器
SUPERTEX	MD0100DK6-G	差分放大器
ISSI	IS61WV10248BLL-10TI	存储器
ISSI	IS61WV102416BLL-10TI	存储器
Fairchild	74AC374SC	译码器
Fairchild	74AC138SCX	译码器
Fairchild	74VHC164M	译码器
Fairchild	74VHC221AM	译码器
Fairchild	74AC74SC	译码器
Fairchild	74AC14SCX	译码器
Fairchild	74AC245SCX	译码器
LINEAR	LT1084CT	线性稳压器
Fairchild	L7812ACV	线性比较器
Fairchild	LM397MF	线性比较器
Fairchild	LM833D	线性比较器
TI	LM2991S	线性比较器
Fairchild	LM324M	线性比较器
Fairchild	LM339M	线性比较器
Fairchild	LM385BD-2-5	线性比较器
Fairchild	MC74VHC4052DTR2	线性比较器
TI	PTH12060WAH	线性比较器
Murata	BNX002-01	电磁滤波器
Murata	BLM18BA470SN1	电磁滤波器
Murata	BLM18PG471SN1D	电磁滤波器
Murata	BLM18RK102SN1D	电磁滤波器
Murata	BLM41PG102SN1L	电磁滤波器
Murata	BLM41PG181SN1L	电磁滤波器
Fairchild Semiconductor	MMBD7000	小信号二极管
TI	AFE5805	模拟前端
Infineon Technologies AG	IDT06S60C	肖特基二极管与整流器
ON Semiconductor	MBR2535CTLG	肖特基二极管与整流器
ON Semiconductor	MBRS340T3G	肖特基二极管与整流器
Vishay	KBU8M-E4/51	桥式整流器
ON Semiconductor	ESD9L5.0ST5G	TVS 二极管 - 瞬态电压抑制器 ESD
Analog Devices Inc.	AD7896JRZ	模数转换器
TI	ADC10065CIMTX/NOPB	模数转换器
TI	ADS8320E/2K5	模数转换器
TI	TLV1543CDBR	模数转换器
ADI	ADV7125KSTZ140	High Speed DAC
ADI	AD1866RZ	音频数/模转换器
TI	LM1972MX/NOPB	有源衰减器
Cypress Semiconductor	CY2305SXC-1H	锁相环 - PLL
TI	TPS2042BDR	电源开关
TI	DS90C387AVJD/NOPB	LVDS 接口集成电路
Freescale Semiconductor	MC68340AG16VE	微处理器
TI	TPS2814DRG4	门驱动器
TI	UCC384DPTR-ADJ	低压差稳压器
TI	LM2991SX/NOPB	低压差稳压器
TI	INA2128UA/1K	差分放大器
TI	LMC6082IMX/NOPB	运算放大器
TI	LMC662CMX/NOPB	运算放大器
TI	LMH6622MMX/NOPB	运算放大器
TI	LMH6644MA/NOPB	运算放大器
Maxim Integrated	MAX412CSA+	精密放大器
TI	OPA364AIDBVR	运算放大器
TI	OPA4134UA/2K5	音频放大器
TI	TL064ACDR	运算放大器
TI	TLC2262CDR	运算放大器
Cypress Semiconductor	CY2071AFXC	锁相环 - PLL
TI	SN75C3243DWR	RS-232接口集成电路
TI	LM385BM-1.2/NOPB	参考电压
TI	LP2951ACM-3.3/NOPB	低压差稳压器
TI	LP3964EMP-ADJ/NOPB	低压差稳压器
Maxim Integrated	MAX8526EUD+	低压差稳压器
TI	TPS72501KTTRG3	低压差稳压器
ADI	AD8332ACPZ-R7	差分放大器
Micrel	MIC29152WU	低压差稳压器
TI	LTC1775CS#PBF	开关控制器
TT electronics	OPI1264C	晶体管输出光电耦合器
TI	UCC3818D	功率因数校正
TI	LM317EMP/NOPB	稳压器
TI	UC3526ADWTR	开关控制器
TI	LM4040BIM3X-2.5/NOPB	参考电压
International Rectifier	IR2112SPBF	门驱动器
TI	LM2737MTC/NOPB	开关控制器
TI	LP2995M/NOPB	专业电源管理
TI	TPD2E001DRLR	ESD 抑制器
TI	TPD4E001DRLR	ESD 抑制器
ADI	SSM2166SZ	音频放大器
ADI	AD7305BRZ	数模转换器
ADI	AD9273BSVZ-50	模数转换器
ADI	ADM1185ARMZ-1	监控电路
ADI	ADXL325BCPZ	加速计
Silicon Laboratories	CY28400ZXC-2	时钟缓冲器
ADI	SSM2211SZ-REEL7	音频放大器
TI	TL052ACD	运算放大器
TI	TL072BCD	运算放大器
TI	TMS320DM648ZUT7	数字信号处理器和控制器
TI	TPS40040DRBT	开关控制器
TI	TPS73201DBVT	低压差稳压器
Microchip	PIC24FJ256GB110-I/PT	16位微控制器