通过集成与功耗调整解决超声系统面临的工程技

能更好地复用电子电路。

　　然而，四通道VGA和八通道VGA以及具有大量引脚的ADC的互连将使PCB布线非常困难，在某些情况下将迫使设计师使用通道数量较少的器件，比如从八通道ADC改用四通道ADC。在很小的面积内放置大量的这种多通道元件还会引起散热问题，因此确定最优的划分策略极具挑战性。

　　采用多通道、多元件集成方法进一步集成整个TGC通道能使设计方法变得更简单，因为对PCB尺寸和功耗的要求可以进一步降低。随着更高集成度的不断推广，便携式产品在成本、尺寸、功耗降低以及更长电池续航时间方面的优势将更加明显。

　　利用超声子系统就可以搭建上述这种架构，比如用于八通道TGC的AD9271，它包含了LNA、VGA、可编程抗混叠滤波器、12位ADC和串行LVDS输出。

　　最终的超声解决方案将在探头中集成更多的电子功能，并尽可能地靠近传感器件。请记住，从探头开始的线缆对动态范围有很大影响，并且成本很高。因此前端电路越靠近探头，线缆损耗效应就越小，对LNA的要求也越低，因而能有效降低功耗。一种方法是将LNA移到探头电路中，另外一种方法是将VGA控制划分成探头和PCB电路两部分。最终系统应该是越来越紧凑，可适配进超小型封装。缺点是设计师兜了个大圈子，现在必须定制探头。换句话说，探头/电路定制将导致现代设计师面临早前使用数字ASIC的设计师面临的同样问题。

　　使用现代IC实现功耗/性能优化

　　超声技术覆盖种类广泛的各种应用，因此系统设计师必须做出更多的折衷考虑。每种诊断成像设备在性能与功耗方面都有一定的限制。而新的器件允许设计师通过在IC内完成性能与功耗比的优化而从容应对这些挑战，进而缩短上市时间。能够在IC内部提供用于调整输入范围、偏置电流、采样速率和增益等大量可选功能的超声系统确实值得我们期待。根据不同的成像设备或探头类型，系统设计师可以实时并且适当地对设计作出系统性调整，从而以最小的功耗提供最大的性能。

　　设计师还能对这些器件应用配置设计工具，实现对单个探头和设备性能的评估，如图3所示。系统设计师可以快速作出这些折衷，并直接在IC级调整系统设计，无需改变硬件和执行复杂的图像处理测试来确认这些折衷。另外，配置工具可以将优化的配置参数转换成数字设置参数，并产生一个能够复制部分最终系统配置设置的文件。

　　图3：超声子系统配置工具图形用户界面。

　　结束语

　　医疗和工业应用领域中的超声系统都有向便携和低功耗发展的趋势。所有这些系统都有相似的要求，并且近年来都通过集成和功耗调整技术实现了创新。

　　目前集成式多通道器件的先进性在于进一步降低了功耗、尺寸和成本。新的创新产品和配置工具无疑会使系统设计师的生活变得更加轻松，能够帮助他们根据成像设备的不同开发出多样化的超声产品，并且具有可配置和可调整的性能与功耗特性。

　　大多数超声制造商的知识产权(IP)集中在探头和波束成形器技术方面。包括四通道和八通道ADC在内的常用器件的多通道集成减少了高成本的模拟器件数量，并且减少了TGC通道中耗时的校准需求。超声系统中的其它部分也具有进一步集成的可能性。信号链更多部分的集成将促进功耗、尺寸和成本的进一步降低，以及处理能力的进一步增强。