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便携式超声仪解决方案——Ameya360电子元器件平台

1、前言便携式超声波扫描仪是由美国科学家于 2013 年 7 月研制成功的一种新型超声波扫描仪，只需连接智能手机或者平板电脑，便可随时随地对患者进行超声波检查。便携式超声诊断仪的最大特点是适于医生随身携带，随时开机使用，非常方便。在医院里便携式超声诊断仪不需要专门设立科室，可以直接在空间比较狭小的门诊室、病房、手术室中使用。在医院外便携式超声诊断仪可以在各种现场使用，如车祸、自然灾害和其他事故的抢救现场，便携式超声诊断仪也可以用于战场救护，还可以为野外探险、登山队、救护车的装备，甚至用于航天飞船和空间站的保健和科研。最早这类设备用于产床边分娩过程的监视，现在已用于包括心脏、腹部、血管、儿科等常规超声使用的各个领域。由于使用方便，而且价格低廉，得到市场的广泛认可。据统计，近年来便携式诊断仪的销售的增加幅度远远超过其他超声诊断设备。2、方案概述Ameya360 便携式超声仪解决方案它使用处理器来执行波束生成、预处理和后端处理任务，并可连接至模拟前端、脉冲发生器和输出 DAC。与固定超声波系统相似，便携式超声波系统采用阵列接收器，通过时间平移、缩放以及智能求和回波能量来构建图像。然而，开发便携式系统所面临的挑战是在满足便携尺寸和运。行时要求的同时维持可接受的图像质量。这通常通过减少器件中使用的通道数、权衡图像质量与信息，从而达到减少功耗和尺寸的目的。使用集成了 DAC、低通滤波器和放大器的高压脉冲发生器，从而简化滤波要求并减少发射信号链中的噪声。同样，使用完整的集成模拟便携式超声波接收前端可以减少噪声和组件数量。
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发布时间：2020-05-26 00:00 阅读量：1668 继续阅读>>
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便携式超声仪解决方案

1、前言便携式超声波扫描仪是由美国科学家于 2013 年 7 月研制成功的一种新型超声波扫描仪，只需连接智能手机或者平板电脑，便可随时随地对患者进行超声波检查。便携式超声诊断仪的最大特点是适于医生随身携带，随时开机使用，非常方便。在医院里便携式超声诊断仪不需要专门设立科室，可以直接在空间比较狭小的门诊室、病房、手术室中使用。在医院外便携式超声诊断仪可以在各种现场使用，如车祸、自然灾害和其他事故的抢救现场，便携式超声诊断仪也可以用于战场救护，还可以为野外探险、登山队、救护车的装备，甚至用于航天飞船和空间站的保健和科研。最早这类设备用于产床边分娩过程的监视，现在已用于包括心脏、腹部、血管、儿科等常规超声使用的各个领域。由于使用方便，而且价格低廉，得到市场的广泛认可。据统计，近年来便携式诊断仪的销售的增加幅度远远超过其他超声诊断设备。2、方案概述Ameya360 便携式超声仪解决方案它使用处理器来执行波束生成、预处理和后端处理任务，并可连接至模拟前端、脉冲发生器和输出 DAC。与固定超声波系统相似，便携式超声波系统采用阵列接收器，通过时间平移、缩放以及智能求和回波能量来构建图像。然而，开发便携式系统所面临的挑战是在满足便携尺寸和运。行时要求的同时维持可接受的图像质量。这通常通过减少器件中使用的通道数、权衡图像质量与信息，从而达到减少功耗和尺寸的目的。使用集成了 DAC、低通滤波器和放大器的高压脉冲发生器，从而简化滤波要求并减少发射信号链中的噪声。同样，使用完整的集成模拟便携式超声波接收前端可以减少噪声和组件数量。
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发布时间：2018-07-17 00:00 阅读量：2359 继续阅读>>
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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。 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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