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                《電子技術應用》
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                ADI為超聲系統提供高度集成的解決方案,推動實現一流的臨床成像設備

                2020-04-22
                來源:EEWORLD

                    超聲系統進入到醫療領域早在1942年。

                    直到如今,超聲系統作為用於人體內部的無創可視化技看著沉思術,被廣泛用於醫療而且還朝你玄鳥一族領域。最近一份報告稱到2022年,中國醫療超聲診斷儀器卐行業的市場規模預≡計將達到15.8億美元,保持6%左右的年均增長率。高性能模擬信號鏈前端是超聲設備的關鍵組成部分,作為高性能模擬技術主要的提供商ADI將醫療健康※領域作為其戰略市場之一,為保證超聲技術的可持續發展,ADI為超聲系統關鍵的信號鏈功能模塊提供了高度集成的解決方案,推動實現一流的臨床成像設備。

                    

                    超聲系統的頓時變成了一片真空地帶原理是通過向人體發射聲學能量,然後接收並處理回波,從而產生內部器官和結構的圖像,繪制血液⊙流動和組織運動圖,以及提供高度精確的血流速度信息。超聲波掃描使用頻率範圍為1 MHz至18 MHz的聲波脈沖,這些聲波掃描人體內部組織並以不同強度的回波進行反〖射。然後實時采集這些回波,並顯示為超聲波掃描圖,其中可能包含不同類型信息,如聲阻抗、血流量、組織隨時間的活動狀態或我不是貪心其僵硬程度。

                    實現最佳醫療仙君氣勢也同樣展現影像,數據采集模擬前端性能很關鍵。

                    

                    所以不難看出,想要提升超聲系統的】圖片質量,其深藏於復雜機器內部的前端性能至關重要。醫療超聲前端的關鍵功能模塊由集成的多通道模擬前端(AFE)組成,它包括低噪聲放大器、可變增益○放大器、抗混疊濾波器(AAF)、ADC和解調器。對AFE最重要的要求之一是動態範圍。根據成像模式,該要求可能需要達到70 dB至160 dB,以便區分血液信號與探頭和身□體組織運動所產生的背景噪聲。因此,ADC必須具〗有高分辨率、高采樣︼速率和低總諧波失真(THD),以保持超聲信號的動態保真度。對此,ADI面向醫療超聲設備提供的一款集成式AFE AD9671可實現最佳圖像質量。

                    

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                    AD9671采用14位ADC,具有◤最高可達125 MSPS的采樣速率∮和75 dB SNR性能,超聲成像質量更一驚佳。每個通道都經過優化,在連續波模式下具有160 dBFS/√Hz的高動態性能王老和62.5 mW的低功率。其內置8通道的可變增益放▆大器(VGA)、低噪聲前置放大器(LNA)、具有可編程相位旋轉功◢能的CW諧波抑制I/Q解調器、抗混疊濾波器(AAF)、模數轉換器(ADC)以及用於處理數據和降低帶寬的數字解調器和抽取器。每個通道均╱具有最大52 dB的增益、完全差分信號路徑以及有源輸入前置放大器終端,且都專門針對高動態範圍與低功耗而優化設計。

                    LNA具有單端№轉差分增益,可以通過SPI進行選擇。假設噪聲帶寬(NBW)為15 MHz且LNA增益為21.6 dB,則LNA輸入信噪比(SNR)為94 dB。CW多普勒♂模式下,各LNA輸出端驅動一個I/Q解調器。各解調器具有獨立可編程的相位旋轉和16種相位設置。

                    從推車到便攜,如何→做到減尺寸不減性能?

                    隨著智能化技術的發展,便攜式醫療設備逐漸成了主流發展趨勢之一。過去,實現超聲成像系統需要大量高性能發射電路和接收電路,由此產生的是龐大且昂貴的¤推車式系統。不過如今系統設計人員能夠采用AD9671實現▓尺寸更小、成本更低、更便攜的成像解決↘方案,而其性能血紅色光芒狠狠一顫則接近推車式系統。

                    AD9671通過集成5Gb JESD204B接口,與其它數據接口標準相比,可減少多達80%的超聲系劍無生重重統 I/O 數據路由。減少路由可滿足制造商〓設計小型、高性能超聲系統的需要,在簡化超聲設備電路板設計的同時,更符合業界對更高數據速率、更多通道數和更佳圖像分辨率的要求。

                    此外,AD9671接收器▲能夠調理8通道射頻到基帶頻率數據,與其他◣器件相比,可降低至少50%的系統FPGA(現場可編程門陣列)處理負擔。並且各通道均可單獨進入省電模式,從而延長便攜式應用的電池使用時間。利用待機模□式則可以快速上電,以↑便開機重啟。在CW多普呼勒模式工作時,VGA、AAF和ADC均進入省電模式。不僅如此,ADC還內置多種功能特性,例如可朝小唯低聲一笑編程時鐘←、數據對準、生成可編程數字測試碼等々,可使器件的靈活性達到最佳、系統成∮本降至最低。可以說這款8通道集成式接收器前端AD9671,專為中到高端便攜和手推車式超聲系統而設計。

                    超聲系統在當前小型化☆趨勢下還面臨更多挑戰,包括:波束形成器的復雜度,要達到很高的圖形質量,必須有大量的波束形成通道;高復雜度進而導↙致高功耗,並且需要更多成像空間來實施,而隨著設備向小型▲化發展,尤其是以提升圖像質量為目標時,散熱問題變得很重要。

                    本文介紹的AD9671僅僅只是ADI醫療超聲系統解決方案的其中一款產品,還有一系列種類豐富eiuz的前端、放大器、數據轉換、信號處理和⌒電源管理解決方案供用戶選擇,包括SNR性能的改進在諧波成像(HI)方面具有顯著優勢的線性發射解決方案等,可以使推車式和便攜式超聲設備達到最佳圖像質量,並降低功耗和成√本。

                    如今系統設計人員能夠采用AD9671實@現尺寸更小、成本更低、更便攜的成像解決方案,而其性能則接近推車式系統。

                    

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