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系统脉冲增益解析美国国家半导体推出首款超声芯片组

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“在医疗电子系统中,一个运放或者一个ADC已经很难满足市场需求了,因此美国国家半导体此次开发的是一整套便携式超声波系统的8通道发射/接收芯片组。”美国国家半导体亚太区市场总监吴渭强表示,该系统适用于便携式超声仪,并且可以实现彩超功能。

该芯片组主要包括接收系统模拟前端电路LM96511(http://www.national.com/mpf/LM/LM96511.html)、发射/接受系统开关LM96530(http://www.national.com/pf/LM/LM96530.html#Overview)、发射系统脉冲发生器LM96550(http://www.national.com/pf/LM/LM96550.html#Overview)及发射系统波束成型器LM96570(http://www.national.com/pf/LM/LM96570.html#Overview)。

吴渭强说:“目前,美国国家半导体是唯一能够提供全信号通路产品的供应商,每个芯片连接都已经做了优化,因此可以更好的降低系统功耗和成本,并且加快了产品的上市周期。”

值得注意的是,该芯片组每个芯片也可选择与其他产品搭配,增加了用户的自由度。

产品详解

接收系统模拟前端电路LM96511

采用数字可变增益放大技术,不同增益只相差+-0.06。吴渭强解释:“如果采用模拟可变增益放大器的话,会出现交流电纹波,各通道的增益很难相互对准,并且需要另外添加数字/模拟转换器、运算放大器及滤波器等元件。”

采用低功耗连续时间Sigma-Delta模拟数字转换器,相比较流水线模式,动态范围更大,功耗更低。并且内置砖墙式滤波器,可无需外置滤波器或进行过采样,内置抖动滤除电路,并可实现快速的过载恢复。

模拟与数字相比,输出差距很明显。

该芯片同时内置连续波多普勒波束成形器,在连续波模式中,相位噪声为-144dBc/Hz(偏移5KHz),相位偏差率为+-0.35度,而在B模式中,每通道功耗为110mW,总RTI为0.9nV/Hz,低噪声放大器的最大输入值为380mW。

发射接收系统开关LM96530

该产品带二极管桥接器的高压发射接收系统开关,支持可编程的偏置电流,并且内置钳位二极管,拥有确保每一通道可独立开关的控制功能。

芯片频谱噪声密度是0.5nV/Hz,导通电阻为16欧,最高电压达60V,工作频率则为15MHz。

LM96530原理图

发射系统脉冲发生器LM96550

该产品支持B及连续波两种操作模式,具有高压脉冲生成功能,内置二极管的有源钳位电路。

B模式下支持+-50V,工作频率20MHz,连续波模式时,+-10V,第2次谐波-40dBc,上升下降延迟时间对准在2.5ns内。

可配置发射系统波束成形器LM96570

每通道均可生成独立编程的脉冲波形,可实现校准功能,利用SPI接口编程,只需一个触发信号,并且保证与脉冲发生器输入端无缝连接。

该产品最高脉冲发射率是80MHz,延迟分辨率在1/1280us,延迟范围100us,最高脉冲波形长度至64个,而功率仅为63mW。

目前,LM96511模拟前端电路的演示系统和评估套件均已上市。

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