德州仪器专家分享:医用超声成像供电技术.doc
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1、德州仪器专家分享:医用超声成像供电技术医用超声成像能够用于显现内脏,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系统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,后者会增加供电需求。超声探针包含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换为声波,或者将输入的声波转换成电信号。为了产生将输入给换能器的电信号,需要用到发射波束形成装置。发射波束形成器通常由FPGA或DSP实现的。发射波束形成器产生电脉冲,后者经过
2、定时和调整,照射到人体内的特定部位。图 超声系统的重要部件这些来自发射波束形成器的电信号经过高压脉冲发生器或高压D/A转换器(DAC),所产生的能量用于激发换能器元件。在脉冲发生器或DAC之间有一个发送/接收开关。在发送期间,它确保低电压接收电路免受高压损坏,这是因为接收回路也需要连接到换能器。压电换能器元件将这些电信号转换成能穿透人体的声波信号。这些声波信号在各种内脏边缘会被反射,并返回换能器。这些返回的声波一经过换能器,就转化为电信号。这些较低电压的接收信号需要进行放大、滤波并转换为数字格式,从而生成图像。得益于半导体行业的发展,所有这些工作都可以在一个器件内完成:模拟前端(AFE)。数字
3、输出将加载到接收波束形成器,后者将对数据进行重建。在图像完成重建之后,便可以对其进行一些视频后处理并形成一种可输出给显示器的格式,以便技术人员查看结果。负载点电源超声成像系统需要考虑提供多种电源电压,在设计阶段早些了解电源需求可以节省构建电源架构的时间。在确定系统总线电压时,最好知道所需要的最高电压。超声发送脉冲发生器可能需要系统中的最高电压,它需要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选择。可能需要实施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。如果超声具有备用电池特性,可能就需要更高的电压为铅酸或串/并联锂离子(Li离子)电池充电,那么2830V的中级
4、总线电压就是一种很好的选择。市面上有许多易于使用的DC/DC开关稳压器能够接受这种电压作为输入,并为显示器、数字处理器和模拟电路提供负载点(POL)电源。此外,超声成像系统可能非常容易受噪声干扰,因为它具有敏感的高精度模拟电路,并需要清晰的显示图像。带有频率同步功能的Dc/dc开关稳压器可以由主时钟频率驱动,以消除那些可能会干扰模拟和视频信号的拍频。处理器电源超声成像系统结合使用FPGA,DSP和微控制器来实现波束形成发送和接收功能,多普勒处理以及图形处理。为处理器供电是简单的。但是,高性能处理器的供电必须考虑一些重要的因素。处理器厂商可能会指定最小和最大的电压斜升时间,而许多DC/DC稳压器
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