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。
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 |
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BD71847AMWV-E2 | ROHM Semiconductor | |
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STM32F429IGT6 | STMicroelectronics | |
IPZ40N04S5L4R8ATMA1 | Infineon Technologies | |
BP3621 | ROHM Semiconductor | |
TPS63050YFFR | Texas Instruments | |
BU33JA2MNVX-CTL | ROHM Semiconductor |
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