日前，美国国家半导体公司（NS）推出了业界首款专为便携式超声波系统而设计的8通道超声波发射/接收芯片组。美国国家半导体公司亚太区市场总监吴渭强介绍说，美国国家半导体的这款8通道发射/接收芯片组是由4颗芯片组成，其中包括接收系统模拟前端电路（AFE）、发射/接收系统开关、发射系统脉冲发生器及可配置发射系统波束成形器。
吴渭强说，这款8通道发射/接收芯片组最大的特点，是以最低功耗提供最高影像质量。4颗芯片组成了一个子系统，相互之间全都进行了优化，可实现无缝链接，因此，具有超高的性能和效率以及高信噪比，达到了最好的效果。
接收系统模拟前端电路
型号为LM96511的 PowerWise 超声波接收系统模拟前端电路，它的模拟前端电路内置了8通道的低噪声放大器、目前业界最高分辨率的数字可变增益放大器（DVGA）、12位 40MHz~50MHz并可支持LVDS数据输出的ADC以及8个解调器，以便支持连续波多普勒(CW Doppler) 波束成形功能。
这款模拟前端电路的B模式最低功耗为每通道110mW。此外，数字可变增益放大器可以确保各通道之间的增益均可相互对准，更易于选择信号频谱。吴渭强告诉记者，以往模拟前端电路都是采用模拟可变增益变压器，它的缺点是，模拟控制信号会出现交流电纹波，各通道之间的增益很难对准，而且还需另外添加数字/模拟转换器（DAC）、运算放大器和滤波器等元件。数字可变增益放大器是采用了不会产生纹波的控制方式，不同通道的增益相差不超过±0.06dB (典型值)，准确性比最接近的竞争对手高 4倍，因此可以确保扫描影像的质量更加清晰。另外，数字可变增益放大器无需添加任何元件，通过FPGA进行控制也更为简单。
低功耗的连续时间Sigma-delta 模拟/数字转换器（ADC）设有砖墙式抗混叠滤波器，无需外置滤波器或进行过采样，内置的抖动滤除功能可以抑制载波相位噪声。连续波多普勒(CW Doppler) 系统的动态范围达161dB/Hz，可确保准确测量。LM96511模拟前端电路体积只有187mm2的封装，比其它同类竞争产品小27%。
发射/接收系统开关
LM96530 PowerWise 超声波发射/接收系统开关，内置8个配备箝位二极管的发射/接收系统开关，并可独立关闭个别通道。这款芯片的输入参考噪声只有 0.5nV/√Hz，比其它发射/接收系统开关电路高 55%，而导通电阻则只有16Ω，比其它竞争产品低53%，因此LM96530开关电路可提高系统的接收灵敏度及影像分辨率。这款芯片的封装比分立式解决方案小4倍，有助于缩小电路板体积，控制功能则通过菊链式SPI接口执行，这样可减少设置参数所必要的FPGA输入/输出（I/O）引脚。
图注，美国国家半导体的超声波系统解决方案
发射系统脉冲发生器
LM96550 PowerWise 超声波发射系统脉冲发生器，内置8个配备阻尼器的脉冲发生器，可以产生±50V 的双极脉冲，峰值电流高达2A，而脉冲频率则高达20MHz。LM96550芯片可以连续不断监控芯片温度，并在必要时输出关断逻辑信号，为系统提供过热保护。
可配置超声波发射系统波束成形器
LM96570 PowerWise 可配置超声波发射系统波束成形器，内置的波束成形器只产生极少信号抖动，其峰峰值抖动比FPGA芯片一向采用的波束成形器低25ps，因此可大幅提高B模式的扫描影像分辨率，同时确保可以测量采用连续波多普勒(CW Doppler) 模式时较慢的血液流速。LM96570 芯片可以精简电路板的线路布局，以便系统设计师可以将这款芯片直接放置于脉冲发生器的旁边。相比之下，若将FPGA的输入/输出引脚（I/O）连接至脉冲发生器，则须解决常见的路径选择问题。与此同时，美国国家半导体提供各式各样易于使用的评估套件、参考电路图及设计工具，让客户可以快速而准确的 测试 系统设计，确保产品可以更快地推向市场。
与西门子战略联盟
据了解，美国国家半导体公司与西门子医疗解决方案（美国公司）两家公司将形成多方面的战略联盟以推动超声波技术的发展，该战略联盟将西门子公司先进的超声波技术和美国国家半导体公司高能效模拟技术结合在一起。美国国家半导体为其提供领先的电源管理、信号路径和换能器等技术。西门子将能够生产影像更清晰、能效更高的具有突破性的新一代超声波系统，从而让新一代的超声波成像系统不但能显示更高质量的影像，还能添加3D/4D成像功能，实现最低功耗。两家公司希望通过此次合作最终能为医疗用超声波系统在操作效率、诊断可靠性和扫描简易性上确立新的技术标准。
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