Aplikasyon ng CTDs Conversion Technology sa Medical Ultrasound System

Sa ngayon, naharap ng mga taga-disenyo ang kompromiso ng pagpili ng ADC. Ang mga pipelined converter ay nagbibigay ng mataas na resolusyon at malawak na dinamikong saklaw, ngunit ang kanilang pagkonsumo ng kuryente ay medyo mataas. Isa pang pamamaraan, discrete oras Δ Σ Ang converter ay halos hindi nangangailangan ng sobrang lakas, ngunit mahigpit na limitado ito sa bilis. Ang CTDs ADC ay tuloy-tuloy na oras ÎAng teknolohiya ng Sigma (CTDs) ay maaaring punan ang puwang ng converter. Ang produktong kamakailan-lamang na inilunsad ng kumpanya ng xignal ay maaaring gumana sa 40MSample / S (katumbas ng 50 60msample / s ng pipeline d converter), ay may 12 o 14 bit resolusyon, mataas na pag-andar na pagsasama (kabilang ang tumpak na on-chip na orasan), at ang pagkonsumo ng kuryente nito ay 70 mW lamang. Ang produkto ay mayroon ding isang resistive input na yugto, na madaling magmaneho nang walang tulong ng isang buffer amplifier. Ipinapakita ng Larawan 1 ang kamag-anak na paghahambing ng pagganap ng CTDs ADC at pipelined converter. Ang pigura na ito ay sinusukat ayon sa FOM (pagganap ng pagganap) na naaprubahan ng IEEE. Ang fom ay ang pagsukat ng enerhiya para sa bawat conversion. Ipinapakita din ng Fom ang hinaharap na sukat ng istraktura ng proseso, patuloy na oras Δ Σ Ang mga aparato ay bubuo kasama ang roadmap na nagbibigay ng isang mas mataas na antas ng pagganap.

Ang Larawan 2 ay nagpapakita ng isang kumpletong sistema ng conversion / D. Ang pigura sa kaliwa ay nagpapakita ng isang kumpletong sistema. Limang mga panlabas na elemento ng circuit ang kinakailangan para sa mga pipelined converter. Ang mga ito ay nai-program na mga amplifier (nakakuha ng kontrol sa pamamagitan ng magkakahiwalay na DA); Anti aliasing filter para sa pag-aalis ng ingay; Isang input driver na buffer ng capacitive input ng ADC mismo; orasan ng mataas na pagganap at PLL na may tumpak na sanggunian sa tiyempo. Sa kaibahan, patuloy na panahong Δ Σ Inaalis ng pamamaraan ng pagpapatupad ang kinakailangang anti aliasing filter at input driver, habang ang pamamaraan ng pagpapatupad ng xignal ay isinasama ang lahat ng iba pang mga pagpapaandar sa chip.

Ang mga kalamangan ng teknolohiyang conversion ng CTD ay: mas mabilis at mas simpleng disenyo ng system, mas mababang pagkonsumo ng kuryente, at walang trade-off sa pagitan ng pabago-bagong saklaw at bilis. Sa mga application ng multi-channel, ang mga kalamangan sa itaas ng CTDC ADC ay maaaring magdagdag ng halaga, at pagana ang mga taga-disenyo na gamitin ang bago at kapaki-pakinabang na istraktura ng system, na imposible dati. Ang teknolohiyang ito ay may malawak na hanay ng mga aplikasyon, kabilang ang lahat ng larangan ng elektronikong industriya, lalo na sa larangan kung saan ang mga signal ng analog mula sa iba't ibang mga sensor ay kailangang gawing mga digital signal. Ginagamit ang medikal na ultrasound sa medikal na ultrasound system. Ang ultrasonic transducer ay naglalabas ng ultrasonic, na makikita ng target at natanggap muli ng transducer. Upang i-scan ang isang malaking lugar at magtipon sa target sa isang tiyak na distansya, ang target ay kailangang maging maliit, at maraming mga elemento ng paghahatid / pagtanggap ay kailangang mai-configure sa isang-dimensional o dalawang-dimensional na array upang mabuo ang isang ne am. Ang pagtuon at direksyon ng sinag ay maaaring makontrol sa elektronikong paraan. Ang transducer ay konektado sa yunit ng pagproseso ng data na nagpoproseso ng data sa pamamagitan ng mga nababaluktot na cable. Ang bawat elemento ng conversion ng enerhiya ay konektado sa yunit ng pagproseso sa pamamagitan ng sarili nitong data channel o multiplexing circuit. Ang paglalaan ng high-end system ay hanggang sa 512 na mga channel, ng medium na sistema ng pagganap ay hanggang sa 256 na mga channel, at ang sistema ng portable ay hanggang sa 128 mga channel. Ayon sa distansya mula sa target hanggang sa ulo ng sensor at ang likas na katangian ng target, ang amplitude ng analog signal na natanggap at naipadala sa pamamagitan ng cable ay malawak. Samakatuwid, ang cable ay binubuo ng maraming mga coaxial cores, na isa sa mga mamahaling bahagi ng ultrasonic system. Gayunpaman, Ang pagkawala ng cable at pagkawala sa interface ng transducer ay mga kinakailangan para sa mataas na pagganap at medyo mamahaling mga tatanggap. Ang integridad ng signal kung ang ADC ay ginawang malapit sa transducer, ang integridad ng signal ay mapapabuti. Ang pagsasama ng analog front-end sa ADC at paglalagay ng aparato nang direkta sa transducer ay babawasan ang mga kinakailangan para sa pagganap ng tatanggap, at ang paghahatid ng digital ay mas maaasahan at mas mababang gastos kaysa sa yunit ng pagproseso ng signal ng analog. Gayunpaman, para sa analog front-end na ginamit bago ang pagbuo ng teknolohiya ng CDTs, ang pipelined na ADC nito ay natupok hanggang sa 0.5W bawat channel. Para sa isang medium-size system (128 channels), ang pagkonsumo ng kuryente nito ay hanggang sa 64W, at ang nabuong init ay makakaapekto sa pagganap ng ulo ng transducer at magdudulot ng labis na kawalan ng ginhawa sa mga pasyente at doktor. Sa kabaligtaran, sa parehong sistema, ang pagkonsumo ng kuryente ng CTDs scheme ay 8.75 w lamang, o kahit na mas mababa (ang mga multi-channel na aparato ng ADC ay ginagamit upang ibahagi ang ilang mga mapagkukunan, tulad ng PLL bridging multi-channel).. Ang isang 8-channel 12 bit ADC ay maaaring makamit ang pagkonsumo ng kuryente ng 40 mW / channel o 128 mga channel, at pagkonsumo ng kuryente na 5.12 w. Ang mga portable system ay nangangailangan ng pagbawas ng laki ng mga ultrasonic scanner. Sa pagpapatupad ng maliliit at mababang gastos na mga system, ang pagkonsumo ng lakas ng ADC ay isang mahalagang parameter ng disenyo. Ang maliit na pag-convert ng system na ito ay nangyayari sa ulo ng transducer o yunit ng pagproseso, at ang system ay nangangailangan ng hindi gaanong paglamig. Ang bagong sistema ay maaari ding pinalakas ng baterya, kaya't ang pagliit ng pagkonsumo ng kuryente ay isang mas kritikal na kadahilanan. Patuloy na mag - aral. Pinag-aaralan ng mga tao ang paggamit ng digital beamformer sa halip na analog beamformer sa tuluy-tuloy na mga aplikasyon ng Doppler ng alon, at proseso ng lahat ng data mula sa maraming mga ultrasonic node sa pamamagitan ng parehong digital na landas ng pagproseso. Ang tumaas na pagkonsumo ng kuryente sa digital domain ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng paggamit ng advanced na teknolohiya ng CMOS na may mas mababang boltahe ng supply ng kuryente na 1. 2V o mas mababa. Sa tulad ng isang mababang boltahe, ang pangkalahatang teknolohiya ng ADC ay hindi makamit ang kinakailangang pagganap. Patuloy na oras Δ Σ Ang teknolohiya na may 1.2 V na supply ng kuryente ay maaaring magbigay ng kinakailangang pagganap, at higit na mabawasan ang pagkonsumo at laki ng kuryente sa pagbuo ng teknolohiya ng CMOS. Ang pinasimple na istraktura ng ultrasonic system gamit ang CTDs ADC sa ulo ng transducer ay ipinapakita sa Fig. 3. Bilang karagdagan sa ADC, ang aktibong transducer ay may kasamang isang mababang-power variable na makakuha ng amplifier, isang serializer at isang digital interface, na maaaring lubos na mabawasan ang bilang ng mga kable na ginamit upang magkaugnay sa pangunahing yunit ng pagproseso.

Ang kalamangan ng mga CDT ADC ay upang magbigay ng kinakailangang mataas na bilis at mataas na resolusyon sa pinakamababang posibleng pagkonsumo ng kuryente. Sa mga aplikasyon na nauugnay sa sensor ng mga kagamitan sa automotive, medikal, pang-industriya at pagsubok at pagsukat, ang teknolohiyang ito ay maaaring magamit upang mabuo ang isang bagong istraktura upang gawing isang / D conversion malapit sa sensor.