前语
跟着电子计算机、现代信号处理技能的不断开展，超声成像体系逐步向全数字化方向开展。全数字超声成像技能在接纳前端将回波信号转变为数字量，经过规划专用ASIC体系代替传统模仿处理电路，完结信号的推迟、叠加及信号处理，使图画更明晰、更精确，分辨率更高，进步了超声确诊设备的质量。
AD9271是ADI公司针对全数字超声体系推出的8通道单芯片模仿前端。其极高的集成度答应医疗设备规划师将超声体系的信号通道尺度削减50%，电路板占用面积削减约40%，适应了当今超声仪器向小型化、便携式方向开展的趋势。一起，可大大下降仪器的噪声水平，各项性能指标得到明显进步，在完结小型化的一起确保了图画的高质量，进步了医学超声印象确诊的精确性。
根据AD9271的全数字超声成像体系
图1为根据AD9271的全数字超声成像体系框图。发射电路发生发射脉冲，经过阵元选通电路鼓励线阵换能器生成超声波。超声波遇被探查物体所发生的回波信号传至AD9271。AD9271可独立完结前置扩大、抗混叠滤波、高速A/D改换等模仿信号处理进程，代替了传统全数字B超体系中前端IC电路多芯片分立的规划方案。取得的数字信号经过FPGA，完结信号和图画的处理，包含波束构成、动态聚集、动态滤波、可变增益扩大、对数扩大、检波和DSC;最终将处理完的图画传入显现器进行显现。
线阵换能器
本体系中选用80阵元16通道的线阵探头，其内部包含阵元选通电路。阵元选通电路由10片8通道高压模仿开关芯片组成。80通道高压模仿开关一端别离与80个阵元相连，另一端则每5个一组别离与16个输入输出通道相连，由FPGA输入操控码完结换能器阵元的选通。
发射电路
本体系共有16路发射电路，单路发射电路如图2所示，其是在现有超声确诊仪的发射电路为根底进行恰当改然后得到的。FPGA宣布的操控脉冲需求首要经过一个功率触发器，将脉冲的幅值进步到12V后，作为鼓励脉冲送入场效应管的栅极。当无鼓励脉冲时，作为电子开关的场效应管断开，电源经过限流电阻 R1向隔直流电容C充电到VH。当呈现鼓励脉冲时，开关翻开。因为电容两头电压不能瞬时改动，因此在电容C的右端有理论上会呈现-VH的电压脉冲，经过电缆加到换能器上。两个二极管能够阻隔高频振动，减小噪声搅扰。
AD9271
AD9271是首例将8信道的扩大器电路和A/D转化器集成在1枚芯片上的产品。每个通道包含惯例超声信号形式和接连多普勒信号形式两种，经过操控信号进行挑选运用。其间惯例超声信号形式由低噪声前置扩大器（LNA）、可变增益扩大器 （VGA）、抗混迭滤波器（AAF）和采样速度为10MSPS~50MSPS的12位A/D转化器（ADC）组成。
AD9271集成度高、尺度小，功耗低。在以10 MSPS和50 MSPS采样速率作业时，其每通道功耗别离为115 mW和175 mW，与其它近似解决方案比较，功耗下降25%，然后答应添加通道数而不用加大电源功率。此外在实践运用中，还能够封闭不运用通道的电源，削减了功率的损耗，对小型化仪器有着重要的含义。
在此体系中，运用AD9271的惯例超声信号通道形式，其操控是由FPGA经过SPI接口输入操控码完结的。SPI接口由串行时钟端口（SCLK）、串行数据输入输出口（SDIO）和片选端口（CSB）组成。SCLK输入串行位移时钟，用于确保输入及输出数据与AD9271同步;SDIO为一双向端口，用于输入输出数据;CSB为SPI的使能端，操控SPI接口的开闭，其间CSB为低电平时SPI 有用。三个端口的时序如图3所示。
当CSB变为低电平时，SDIO开端跟从SCLK输入输出数据。首要输入的是一16位指示码，其间第一位为输入输出操控位，低电平为输入，高电平为输出;第二、三位操控传送的字节数;第四位到第十六位为输入输出数据的开端地址，当传送的数据多于一个字节时，数据地址以开端地址为准按序定址。指示码传送结束后开端传送操控码。AD9271的内部寄存器大致能够分为芯片装备寄存器、片选及形式转化寄存器、程序寄存器三部分，将操控码存入相应的寄存器以完结相应的功用。此外，FPGA还为发射接纳电路和AD9271供给时钟，以确保它们的同步性。
AD9271输出的数字信号将传送到FPGA中进行后期的信号、图画处理。
图4为此超声成像体系对正常眼部安排进行检查所得的超声回波信号。图中左端凌乱的多个饱满、高衰减波峰为始波，这是探头自身、探头与皮肤触摸发生的回波。始波后平段表明无回声界面的玻璃体。始波后约25mm，可见玻璃体-视网膜波峰，这以后凹凸不等的波峰是球后软安排回声。
结语
AD9271接口简略，运用方便、灵敏。其极高的集成程度及低功耗在便携式超声医疗仪器等运用中具有很强的实用性。
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