如何实现超声设计的灵活性

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图3：用于大型动物饲养农场的便携式超声系统

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。

4 面向超声设计的新工具

超声覆盖了广泛的各种应用，因此系统设计师必须做出的权衡之处已经有所增加。每种超声应用都存在通常定义为性能对功耗的局限性。如今，这些挑战已经可以用商业元件来克服，它们允许设计师在IC 内调整性能与功率的比值，从而缩短产品上市时间。

ADI 公司的AD927x 提供了多种可配置性，设计师可调整输入电压范围、偏置电流、采样率和增益。取决于需要的成像方式或探头类型，系统设计师可以适当地对设计进行实时系统级调整，从而可以最低的功耗提供最高的性能。

在一个典型的应用中，来自一个产生0.5Vpp 信号的5MHz 探头的图像将被采集。如果整个通道上只有0.86nV/rt-Hz 或1.4nV/rt-Hz 噪声的LNA（低噪声放大器）是采用50 欧姆电阻进行源端匹配，那么该系统的输入动态范围将是92dB，并产生3.8dB 的噪声指数（NF）。这可转化为66.3dB 的输出动态范围，它允许系统设计师实现每通道仅消耗191mW（在40MSPS 的采样率下）的同时，保持最优的性能。

如果系统的性能超过了预期，又能使每通道能节省50mW 的话，那么系统设计师可能决定将系统输入动态范围减少2dB。系统设计师可以尝试调整增益、偏置、端接匹配和其它参数，来验证这是否可行，但改变所有这些参数来了解系统的权衡可能很困难。

配置工具（如ADI 公司为其AD927x 系列器件开发的配置工具）使得系统设计师可以很方便地评估性能，如图4 所示。在这里，所有的功能特性都已经到位，它们使得系统设计师能够快速地做出这些权衡，以及调整系统以直接集成到一个IC 中。这使得设计师无需改变实际硬件和进行繁琐的图像处理测试，就可以验证这些权衡。

图4：AD9272/9273 配置工具

此外，配置工具将把优化配置参数转换成数字化设置，并生成一个文件，它可以复制成部分系统的最终配置。

5 结论

今天，最新的集成式多通道元件正在将系统灵活性推向一个新的水平。新的创新产品和配置工具毫无疑问已使得系统设计师的工作更加轻松。这提供了一个开发多元化超声系统产品的新方法，使得超声产品的性能与功耗权衡可根据成像方式进行配置和调整。

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