超声波体系
超声波体系规划资源和方框图。
规划注意事项
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凭借业界首款集成发送/接纳开关 TX810，TI 加快了超声波体系的规划速度并将电路板面积减小 50% 以上不管是医疗仍是工业用超声波体系均选用聚集成像技能，该技能所能到达的成像功用远远超出单通道的计划。选用阵列接纳器，通过时刻平移、缩放以及智能求和回波能量，能够构建高清晰度的图画。时刻平移的概念以及缩放(根据传感器阵列所接纳的信号)供给了对扫描区域单点“聚集”的才能。通过必定的次序聚集于不同的点，终究聚集成像。
在扫描开始时，将发生一个脉冲信号并通过每个 8 至 512 传感器的单元宣布。此脉冲将守时定量的照耀人体的特定区域。在发射之后，传感器当即切换至接纳形式。该脉冲此刻将构成机械能的形状，以高频声波传达通过人体，典型频率规模介于 1MHz 至 15MHz 之间。跟着传达的进行，信号急剧衰减，衰减量与传达间隔的平方成正比。而跟着信号的传达，一部分波前能量将被反射。这部分发射即为回波，将被接纳电子器件检测到。由于反射接近人体的表皮，直接反射的信号将十分强，而历经一段时刻之后，反射所宣布的脉冲将十分弱小，这是源于人体深处的反射。
传输至人体内部的总能量是有限的，因而业界有必要开宣布极为灵敏的接纳电子器件。在接近于皮肤的聚集点，接纳的回波十分强仅需求很小甚至不需求任何的扩大。此区域被称为近区。但在深化人体的聚集点，接纳回波将反常的弱小，需求扩大上千倍甚至更多。此区域被称为远区。在高增益(远区)形式下，对功用的约束首要源于接纳链路中一切噪声信号源的叠加。对接纳噪声影响最大的两个要素分别为传感器/电缆线的拼装以及用于接纳低噪声扩大器 (LNA)。在低增益(近区)形式下，对功用的约束首要由输入信号的量级界定。上述两个区域信号之间的比率界说了体系的动态规模。许多接纳链路都集成了具有可变增益扩大器的 LNA。
低通滤波器使用于 VCA 及 ADC 之间，用于反锯齿滤波并约束噪声带宽。此处一般运用 2 至 5 极点滤波器，线性相位拓扑。在挑选运算扩大器时，首要的考虑要素包含了信号摆幅、最低及最高输入频率、谐波失真及增益需求。模数转换器 (ADC) 一般为 10 至 12 位。SNR 及功耗是最侧重考虑的问题，随后是通道集成。ADC 的另一个趋势便是完成 ADC 与波束成型器之间的 LVDS 接口。通过串行化 ADC 的输出数据，一个 512 通道的体系可将其通道数由 6144 下降至 1024。这一下降将完成更小、更低本钱的 PC 载板。
DSP 被用于多普勒处理、2D、3D 甚至 4D 成像以及很多后处理算法的成像体系，以添加功用并改进功用。而成像体系的中心需求正是高功用及大带宽。运转频率达 1GHz 或 1GHz 以上的 DSP 可满意对超声波高强度处理的需求，串行快速输入输出外设还供给了 10Gbps 的全双工带宽。
某些超声波体系需求高动态规模，或具有需求多个周期的功用。这些功用的示例还有频谱减缩及平方根功用。当超声波解决计划需求一个操作体系时，TMS320DM6446 可满意这一需求。DM6446 不只具有功用强大的中心以及视频加速器(可用于处理成像需求)，还具有 ARM9™ 中心，可满意运转操作体系的需求。信号的聚集通过数字波束成型器完成。它是典型的用户定制规划的 ASIC，但其功用则通过不同可编程逻辑办法完成。在数字波束成型器内部，数字化信号将被缩放及时刻延迟，从而在接纳链路发生聚集效应。一切通过接纳通道的信号在通过恰当的调理之后将被加权，并输送至成像体系。成像体系可被开发为独自的 ASIC，也能够是比如 DSP 的可编程处理器。
发射单元需求操控 100V 至 200V 的信号摆幅。大多数状况都将运用高电压 FET 完成。操控 FET 可选用以下两种办法中的一种：开-关(推挽)或 AB 级线性操控。推挽的办法最为常见，由于该办法仅需求更为简略且更低本钱的接口衔接至 FET。AB 级的办法可明显改进谐波失真，但需求更为杂乱的驱动器并耗费更多功率。体系及设备制造商挑选了多种多样的 TI 产品用于其超声波成像使用，包含运算扩大器、单路/双路和八路 ADC(均带有快速输入过载康复及杰出的动态功用)、数字信号处理器和集成了 8 通道、低功耗超声波前端 IC 的 VCA8617。TI 还供给了具有串行 LVDS 接口的高档 8 通道、12 位数据转换器 ADS5270。
