图1. 典型的超声信号链路
图1所示的是超声系统的简化原理图。系统的传感器均位于相对较长的电缆末端,这些电缆约两米长。这些电缆包含有至少8个至256个微型同轴电缆,是系统最昂贵的部件之一。几乎在每个系统中,电缆由传感器单元直接驱动。电缆的电容成为传感器元件的负载,引起了很大的信号损耗,这对接收端提出了灵敏度的要求,以便保持动态范围和实现最佳系统性能。
图2. ABF系统的简化原理图
图3. DBF系统的简化原理图
由于DBF更加灵活,因此大部分现代图像采集超声系统常采用的这种方法,但是应当注意ABF和DBF之间优点和缺点是相对的。
图4. ASIC方法
在前面的示例中,超声系统的便携性是有局限性的,但的确是可行的。即便这样,这也是解决系统划分问题的重要的第一步。便携性不仅表现在体积方面,而且也表现在电池寿命方面,因为这些电路对功耗的要求非常高。随着四通道和八通道的TGC、ADC和DAC的出现,体积和功耗得到进一步减小,也随之产生了解决便携性问题的新型的系统方法。这些多通道器件允许设计人员在构造系统时,将敏感电路放置在两个或更多的电路板上。这可以减小系统体积,并且有利于在多个开发平台上重复利用该电路。但是这一方法也存在缺点,系统体积减小也依赖于系统划分,多通道器件可能使PCB的布线极为繁琐,迫使设计人员使用通道数目较少的器件,例如从八通道ADC变为四通道ADC,而且如果系统体积较小,还会带来散热的问题。
图5. TGC集成
但是AD9271不可能满足每个超声系统设计人员的要求。理想的解决方案是将更多的功能单元集成到探针中,或者使其尽可能接近探针元件。需要注意的是:连接探针单元的电缆会对动态范围有些不良影响,而且成本较高。如果前端电子元件比较接近探针,那么就可以减少影响信号灵敏度的探针损耗,允许设计人员降低系统对LNA的要求。图6中提出了一种方法,即将LNA集成到探针单元中。另一种方法是将VGA控制放在探针和电路板上的、元件之间。随着器件的尺寸不断缩小,系统也可以封装到超小型封装中。但是这种方法的缺点在于,设计人员需要对探针进行全定制设计。换言之,探针/电子器件的定制设计将使设计人员回到ASIC实例中存在的瓶颈,而且供应商是有限的。
图6. 探针集成
总而言之,应当称赞的是,现今大部分超声系统公司将其大部分知识产权(IP)应用于探针和波束成形技术。使用多通道集成的常用器件,包括四通道和八通道ADC来完成系统,消除了对高成本元器件的需要,而且简化了独立TGC路径的调整和优化。还应当注意,也可以考虑进一步集成超声系统的其它部分。在生产能力许可且市场导向目标适当的前提下,这些其它信号链路部分的集成将是有利的。欢迎光临 电子技术论坛_中国专业的电子工程师学习交流社区-中电网技术论坛 (http://bbs.eccn.com/) | Powered by Discuz! 7.0.0 |