您的位置 首页 制造

德州仪器专家共享:医用超声成像供电技能

德州仪器专家分享:医用超声成像供电技术-超声成像要比非侵入式的核磁共振成像(MRI)的成本更低且更易于移动。超声技术使用的增长将是未来数年内的重要趋势。超声系统(见图)通常包含若干关键基本模块,后者会

  医用超声成像能够用于闪现内脏,它无须像内视镜、X线电子计算机断层扫描(CT)或X射线成像等一些其他成像体系那样穿透皮肤或给人体带来辐射。此外,超声成像要比非侵入式的核磁共振成像(MRI)的本钱更低且更易于移动。超声技能运用的添加将是未来数年内的重要趋势。

  超声体系(见图)一般包括若干要害根本模块,后者会添加供电需求。超声探针包括了多达数百个压电换能器。这些压电换能器能够将输出的电信号转化为声波,或许将输入的声波转化成电信号。

  为了发生将输入给换能器的电信号,需求用到发射波束构成设备。发射波束构成器一般由FPGA或DSP完结的。发射波束构成器发生电脉冲,后者通过守时和调整,照射到人体内的特定部位。

  

  图 超声体系的重要部件

  这些来自发射波束构成器的电信号通过高压脉冲发生器或高压D/A转化器(DAC),所发生的能量用于激起换能器元件。在脉冲发生器或DAC之间有一个发送/接纳开关。在发送期间,它保证低电压接纳电路免受高压损坏,这是由于接纳回路也需求连接到换能器。

  压电换能器元件将这些电信号转化成能穿透人体的声波信号。这些声波信号在各种内脏边际会被反射,并回来换能器。

  这些回来的声波一通过换能器,就转化为电信号。这些较低电压的接纳信号需求进行扩大、滤波并转化为数字格局,然后生成图画。得益于半导体职业的开展,一切这些作业都能够在一个器材内完结:模仿前端(AFE)。

  数字输出将加载到接纳波束构成器,后者将对数据进行重建。在图画完结重建之后,便能够对其进行一些视频后处理并构成一种可输出给显现器的格局,以便技能人员查看成果。

  负载点电源

  超声成像体系需求考虑供给多种电源电压,在规划阶段早些了解电源需求能够节约构建电源架构的时刻。在确认体系总线电压时,最好知道所需求的最高电压。超声发送脉冲发生器或许需求体系中的最高电压,它需求数安培的电流来驱动换能器。

  12V是最受欢迎的一种中级总线电压挑选。或许需求施行另一套电源来生成更高的正向和负向电压,以便为脉冲发生器供电。假如超声具有备用电池特性,或许就需求更高的电压为铅酸或串/并联锂离子(Li离子)电池充电,那么28~30V的中级总线电压便是一种很好的挑选。

  市道上有许多易于运用的DC/DC开关稳压器能够承受这种电压作为输入,并为显现器、数字处理器和模仿电路供给负载点(POL)电源。此外,超声成像体系或许十分简略受噪声搅扰,由于它具有灵敏的高精度模仿电路,并需求明晰的显现图画。带有频率同步功用的Dc/dc开关稳压器能够由主时钟频率驱动,以消除那些或许会搅扰模仿和视频信号的拍频。

  处理器电源

  超声成像体系结合运用FPGA,DSP和微操控器来完结波束构成发送和接纳功用,多普勒处理以及图形处理。为处理器供电是简略的。

  可是,高功能处理器的供电有必要考虑一些重要的要素。处理器厂商或许会指定最小和最大的电压斜升时刻,而许多DC/DC稳压器都供给了可调理软启动引脚,以便编程完结电压斜升时刻。假如没有可用的软启动引脚,请挑选带有适宜的预设软启动时刻的DC/DC稳压器。

  处理器数据手册中或许也供给了引荐的内核、I/O、锁相环(PLL)和外设上电时序的时刻目标。虽然存在几种不同的办法来为上、下电电压轨供电,次序时序是最常用的。这种办法很简略完结,只需求将稳压器的POWERGOOD引脚连接到下一个稳压器的使能引脚。

  次序时序也支撑在上电过程中将多种电压轨交织,以尽量减小涌入电流,而不是一起敞开一切电压轨。一些低压降稳压器(LDO)和开关稳压器供给了一种特别的时序或追寻引脚,能够习惯简直恣意时序形式。

  较低的处理器内核电压驱动着对更高精度DC/DC转化器的需求。新的稳压器宣称在全温度范围内到达±1%或更高的参阅精度。低本钱的稳压器或许会指定±2%或±3%的参阅电压精度。请查看出产厂商的数据手册,以保证稳压精度满意处理器的需求。已重复运用多年的前期的dc/dc转化器或许无法满意现在最新的处理器的电压精度要求。

  模仿电路电源

  超声体系的首要模仿部件是AFE,超声发送脉冲发生器以及超声发送/接纳开关。这些模仿电路,比方DAC,模数转化器(ADC),以及高精度仪器使用中的运算扩大器(运放)十分简略受噪声和电源纹波的影响。

  噪声是依照谱噪声密度和输出噪声电压(μVRMS)进行分类的。电源纹波按捺(PSRR)指的是输出端来自于输入端纹波的纹波量。大多数规划者都挑选线性稳压器来供给洁净的电压轨,以完结体系功能的最大化。在数据手册主页宣扬其PSRR和噪声功能标准的线性稳压器通过优化,用于为对噪声灵敏的模仿集成电路供电。

  AFE,如AFE5808A,包括8通道电压操控扩大器,具有低噪声扩大器,增益可编程扩大器,CW混频器,ADC以及其他模仿电路。该器材需求几种电压来为各种电路模块供电,比方1.8,3.3和5V。

  LDO稳压器适用于为这些AFE电压轨供电,由于所需的电流很小。为了进一步改进功率并节约板上空间,由封装在一起的开关稳压器和LDO能够为高灵敏度的模仿电路供电。例如,TPS54120是一种集成了dc/dc转化器和LDO的低噪声电源,它最大支撑1A电流,能够为5或12V总线供给高效的开关稳压器和高PSRR的LDO,输出噪声低至17μVrms。

  超声发送脉冲发生器,如LM96550,包括8个高压脉冲发生器,带有集成二极管,可发生高达±50V的双极脉冲,峰值电流高达2A,脉冲速率高达15MHz。由于发送脉冲发生器还完结了数模转化,所以需求由另一套电压轨为电平位移器和低压逻辑供电。

  需求一种分离轨电源,而在逆变降压/升压结构中的降压转化器(如TPS54060)很简略就能从中级总线电压中得到正和负的电压轨。在每条电压轨上都选用低电流LDO来协助消除任何来自于逆变降压/升压转化器的开关噪声是一种很好的规划。

  超声发送/接纳开关维护低噪声扩大器(LNA)的AFE输入不受发送通道的高压脉冲的影响。输入电压是由发送脉冲发生器的输出传送的,而LNA的输出电压是±0.7V,而电流则箝位在1mA。与发送脉冲发生器相似,该开关需求分离轨电源用于模仿供电以及负向高压偏置供电。偏置电源有必要是连接到开关的最大负电源电压。

  超声成像体系包括模仿和数字%&&&&&%,这两者有不同的供电考虑。线性稳压器能够为模仿电路供给低噪声功能。开关稳压器供给了更高的功率,一般更适用于为大电流、高功能DSP供电。

声明:本文内容来自网络转载或用户投稿,文章版权归原作者和原出处所有。文中观点,不代表本站立场。若有侵权请联系本站删除(kf@86ic.com)https://www.86ic.net/bandaoti/zhizao/165682.html

为您推荐

联系我们

联系我们

在线咨询: QQ交谈

邮箱: kf@86ic.com

关注微信
微信扫一扫关注我们

微信扫一扫关注我们

返回顶部