适用于便携式超声波系统的8通道发射/接收芯片组

2010-09-08 16:36:45来源: EEWORLD 关键字:便携式  超声波系统  发射  接收芯片组


      美国国家半导体公司(National Semiconductor Corporation)(美国纽约证券交易所上市代码:NSM)宣布推出业界首款专为便携式超声波系统而设计的8通道超声波发射/接收芯片组,便携式超声波系统是医院、诊所、救护车及偏远地区救护站的常备医疗设备。这款PowerWise® 芯片组的创新电路架构,让工程师可以设计电池寿命更长、且影像分辨率可媲美大型超声波扫描机的便携式超声波系统。
 
      美国国家半导体的这款8通道发射/接收芯片组内置一切必要的电路,其中包括接收系统模拟前端电路(AFE)、发射/接收系统开关、发射系统脉冲发生器及可配置发射系统波束成形器。其高度集成的特性令系统设计师可以利用该芯片组来开发小巧轻盈、影像更清晰、更易据作出准确诊断的128通道便携式超声波系统。美国国家半导体为这款芯片组提供全套评估套件、参考电路图及设计工具,让客户可以仔细评估芯片性能,并加快产品的上市时间。


 
      西门子医疗公司(Siemens Healthcare)设备业务部首席执行官 Norbert Gaus 博士表示:“以前,只有大型车床式的超声波系统才有这样高的影像清晰度。而美国国家半导体大幅提高了便携式超声波系统的技术标准,使影像更清晰,能耗更少。”
 
      美国国家半导体这款8通道芯片组由4颗芯片组成,芯片间协同工作令芯片组实现无与伦比的超高性能及效率。例如,只要重新配置发射系统波束成形器,便可校准电路板走线之间的延迟误差以及脉冲发生器的延迟误差。这样可大幅改善失真情况,而且还可让系统进行第二次谐波成像。发射/接收系统开关也让系统设计师在设计上有更大的灵活性,他们可以为偏压电流灵活地选择不同的设置值,以便在功率与性能之间做出适当的取舍。
 
      美国国家半导体的模拟前端电路采用非常独特的架构,不但能确保出众的影像质量,还可将B模式的功耗尽量降低,甚至比最接近的竞争对手还低10%。这颗模拟前端电路还内置业界最高分辨率的数字可变增益放大器(DVGA)及低功耗的连续时间sigma-delta (CTSD) 模拟/数字转换器(ADC)。此外,数字可变增益放大器还具有多个传统模拟可变增益放大器所没有的优点,例如,各通道之间可以更好地校准并具有更好的信号频谱性能。连续时间sigma-delta ADC本身还有砖墙式混叠信号滤除功能。相比之下,采用传统流水线式ADC的模拟前端电路不但功耗较高,而且滤除混叠信号的能力也较低。
 
      美国国家半导体为便携式超声波系统提供一个全方位的信号路径解决方案,其中包括时钟电路及电源管理芯片。如欲进一步查询有关美国国家半导体的这款超声波系统发射/接收芯片组及相关评估系统的资料,可浏览以下网页: www.national.com/ultrasound 。美国国家半导体还拍摄了一套有关LM96511模拟前端电路的视频,片中模拟了真实世界中的超声波系统,而模拟前端电路则利用输入信号分别进行B模式及连续波多普勒(CW Doppler)模式的仿真测试。如欲观看这套视频,可测览以下网页:http://bit.ly/LM965xxDemoVideo。
 
LM96511 PowerWise 超声波接收系统模拟前端电路
 
      LM96511 模拟前端电路内置8通道的低噪声放大器、数字可变增益放大器、12位40-50MHz并可支持LVDS数据输出的ADC以及8个解调器,以便支持连续波多普勒(CW Doppler)波束成形功能。这款模拟前端电路的B模式最低功耗为每通道110mW。此外,这款模拟前端电路的每一通道增益均可相互对准,彼此相差不超过+/-0.06dB (典型值),准确性比最接近的竞争对手高4倍,因此可以确保扫描影像的质量更加清晰。内置的连续波多普勒(CW Doppler)系统的动态范围达161dB/Hz,即使是血液流速极慢的人体器官如肝脏,也可确保准确测量。性能卓越的LM96511模拟前端电路采用大小只有187平方毫米的封装,比其他同类竞争产品小27%。
 
LM96530 PowerWise 超声波发射/接收系统开关
 
      LM96530芯片内置8个配备钳位二极管的发射/接收系统开关,并可独立关闭个别通道。这款芯片的输入参考噪声只有 0.5nV/sqrt Hz,比其他发射/接收系统开关电路高 55%,而导通电阻则只有16ohm,比其他竞争产品低53%,因此LM96530开关电路可提高系统的接收灵敏度及影像分辨率。这款芯片的封装比分立式解决方案小4倍,有助于缩小电路板,控制功能则通过菊链式SPI接口执行,这样可减少设置参数所必要的FPGA输入/输出(I/O)引脚。
 
LM96550 PowerWise 超声波发射系统脉冲发生器
 
      LM96550芯片内置8个配备阻尼器的脉冲发生器,可以产生+/-50V 的双极脉冲,峰值电流高达2A,而脉冲频率则高达20MHz。LM96550芯片可以连续不断监控芯片温度,并在必要时输出关断逻辑信号,为系统提供过热保护。
 
LM96570 PowerWise 可配置超声波发射系统波束成形器
 
      LM96570芯片内置的波束成形器只产生极少信号抖动,其峰峰值抖动比FPGA芯片一向采用的波束成形器低25ps,因此可大幅提高B模式的扫描影像分辨率,同时确保可以测量采用连续波多普勒(CW Doppler)模式时较慢的血液流速。LM96570芯片可以精简电路板的线路布局,以便系统设计师可以将这款芯片直接放置于脉冲发生器的旁边。相比之下,若将FPGA的输入/输出引脚(I/O)连接至脉冲发生器,则须解决常见的路径选择问题。
 
完善的开发工具缩短产品上市时间
 
      美国国家半导体提供各式各样易于使用的评估套件、参考电路图及设计工具,让客户可以快速而准确的测试系统设计,确保产品可以更快地推向市场。美国国家半导体提供全套开发套件,其中包括内含硬件和软件的全套 WaveVision 5 数据采集分析系统,以及可以支持编程和控制功能且简便易用的 GUI接口。
 
封装、价格及供货情况

 
      LM96511模拟前端电路采用376引脚的BGA封装,大小只有11mm x 17mm,采购以 1,000 颗为单位,单颗售价为55美元,已批量供应。LM96530发射/接收系统开关电路采用60引脚的LLP® 封装,大小只有9mm x 9mm,单颗售价为8 美元,LM96550 脉冲发生器采用 80 引脚的LLP封装,大小只有 12mm x 12mm,单颗售价为 20 美元,而 LM96570 波束成形器采用 32 引脚的LLP封装,大小只有 5mm x 5mm,单颗售价为 6 美元,三款芯片都以1,000颗为采购单位,并已有样品供应,批量供应则定于2010年11月开始
 

关键字:便携式  超声波系统  发射  接收芯片组

编辑:于丽娜 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2010/0908/article_1472.html
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