讓超聲成像質(zhì)量更高些、功耗更低些

　　這個時候應(yīng)運(yùn)而生更高性能、更低功耗的芯片也就成了必然。“業(yè)界一直在盼著這兩款芯片，”ADI大中國區(qū)資深業(yè)務(wù)經(jīng)理周文勝這樣對電子工程世界說。

　　究竟，這是兩款什么樣的芯片？

　　真正的“單芯”

　　談及最新推出的兩款八通道超聲接收器AD9272、AD9273,周文勝更愿意將其形容為真正的“單芯”解決方案。與此前的AD9271一道，AD927x產(chǎn)品利用集成了八個通道的單芯片取代了以往的分立解決方案，每個通道中都包含一個低噪聲放大器(LNA)、一個可變增益放大器(VGA)、一個抗混疊濾波器(AAF) 和一個12-bit模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。

　　“與數(shù)字技術(shù)相比，模擬技術(shù)更多地是靠積累，”周文勝感慨。從以往的分立方案到“單芯”方案，從AD9271到如今的AD9273、AD9273,看似模擬產(chǎn)品的功能只前進(jìn)的一小步，實際上在其后蘊(yùn)含著相當(dāng)多的工藝背景。其中，最寶貴的，恰恰是ADI擁有這樣一些有積累的老工程師：在公司成立時他們就在ADI工作，現(xiàn)在已經(jīng)六、七十歲，仍然在為ADI工作，他們甚者可以拍拍CEO的肩膀隨意地聊天。同時隨著產(chǎn)品平臺化的轉(zhuǎn)移，越來越多的公司走向方案提供，因而ADI也增加了很多系統(tǒng)集成工程師，人員也就成了ADI市場份額的核心力量。

　　與ADI在2007年財年的銷售額24.3億美元相比，醫(yī)療電子的份額約為5%，與傳統(tǒng)的優(yōu)勢終端市場工業(yè)與儀器儀表、消費(fèi)類產(chǎn)品、無線基礎(chǔ)設(shè)施相比并不算大。但平均每年18%左右的增長仍然使人不得小覷。同時，醫(yī)療電子也被眾多商家視為繼PC、手機(jī)之后下一輪的競爭之地。

　　傳統(tǒng)意義上的醫(yī)療電子領(lǐng)域，可以分為5部分――成像、病人監(jiān)護(hù)、儀器儀表、消費(fèi)類及植入器械。其中醫(yī)學(xué)成像包括CT、超聲波、數(shù)字X射線機(jī)、MRI，目前全球范圍內(nèi)最熱門的是超聲波和數(shù)字X光機(jī)（2000年以前基本是模擬X光機(jī)，這塊數(shù)字化比較快）。而目前國內(nèi)生產(chǎn)CT的廠商比較少，耳熟能詳?shù)氖荊E、東軟。同時MRI在國內(nèi)也不是非常成熟。而ADI的大部分醫(yī)療業(yè)務(wù)都來源于醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)。

　　病人監(jiān)護(hù)的類別更多的是指心電圖機(jī)、脈搏血氧儀、呼吸機(jī)和自動外部除顫器。比如高危病人需要隨身攜帶的脈搏血氧儀帶GPS功能，可以衛(wèi)星定位病人的位置，如果發(fā)生問題，可以通過最近的救護(hù)中心搶救病人。

　　儀器儀表主要就是分析。如血液分析、尿液分析等。

　　剩余的兩個部分消費(fèi)類和植入式器材，ADI現(xiàn)在做的比較少，但也非常關(guān)注。在過去的十到二十年間，消費(fèi)類產(chǎn)品在歐美比較流行，葡萄糖監(jiān)控儀、耳溫計和血壓與心率監(jiān)控儀都屬于此類產(chǎn)品。植入性器材一般都是集成的小系統(tǒng)，它可以檢測到你血糖的濃度，當(dāng)這個濃度大于一定程度的時候需要釋放藥物，這個藥品已經(jīng)植入你的體內(nèi)，這時候它就會刺激釋放這個藥物，這種技術(shù)在國內(nèi)還沒有，但是在國外已經(jīng)非常熱門。

　性能與功耗的平衡

　　而此次新產(chǎn)品的推出，ADI依然瞄準(zhǔn)了其主要業(yè)務(wù)來源――成像，即AD9272和AD9273，這兩款芯片擁有更大的靈活性，客戶擁有更多的選擇。其中AD9272具有業(yè)界最低的終端噪聲，適合需要獲得卓越圖像質(zhì)量的高、中端推車式超聲設(shè)備；而AD9273在同類產(chǎn)品中，能提供最高的電源效率，滿足便攜式超聲系統(tǒng)的需求。與AD9271不同，AD9272、AD9273是ADI的第二代芯片。AD9271是全球第一顆全集成的芯片AD9272的動態(tài)范圍比AD9271大，但功耗差不多；而AD9273信號噪聲等與AD9271類似，但功耗可以做到很低。

　　在現(xiàn)實環(huán)境下工作時，AD9272在5MHz下具有低噪聲和最佳的動態(tài)范圍，折合到輸入端噪聲僅為0.75 nV/rtHz，其輸入動態(tài)范圍也比同類器件高出6 dB/rtHz。對于便攜式超聲設(shè)備而言，AD9273重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)低功耗，在12-bit、40 MSPS時，每通道功耗低于100 mW，有助于延長超聲設(shè)備的電池壽命。

　　AD9272與AD9273具有高達(dá)42 dB的可變增益范圍，可選的抗混疊濾波器，并與ADI同系列的其它產(chǎn)品引腳兼容。AD9272內(nèi)置ADC的轉(zhuǎn)換速率高達(dá)80 MSPS；AD9273內(nèi)置ADC的轉(zhuǎn)換速率高達(dá)50 MSPS。AD9271的可變增益范圍為30 dB，內(nèi)置ADC的轉(zhuǎn)換速率高達(dá)50 MSPS。

　　通過對芯片性能的提升， AD9272、AD9273為超聲系統(tǒng)帶來了更多的改進(jìn)：首先它可以改變成像的分辨率，獲得更深的透視，這個是由動態(tài)范圍確定。動態(tài)范圍的增大本身可以檢測到更微弱的信號，同時也加大了很小信號和很大信號之間的動態(tài)范圍，從而可以到很淺的表皮也可以得到很深的組織內(nèi)的圖像，同時由于前端的低噪放功能的改進(jìn)，也使得其對組織和血液流動觀察會更清晰。

　　更小的外形和更低的成本，便攜式的超聲設(shè)備無疑是救護(hù)車、野戰(zhàn)醫(yī)院、病床邊的首選。同時也得到了更長的電池壽命和更高的可靠性，這個是由一致性帶來的好處，原來的系統(tǒng)方案設(shè)計的是八個通道，每個通道是由幾個芯片工作，芯片之間難免出現(xiàn)不協(xié)調(diào)，而在一顆芯片內(nèi)一致性是非常好。

　　完全可編程――SPI接口

　　“我們每次跟超聲研發(fā)工程師談研發(fā)，他們都會覺得頭痛，”周文勝說。因為數(shù)據(jù)手冊里有一大堆的集成器，不知道怎么設(shè)置。

　　因為兩年前，國內(nèi)生產(chǎn)的超聲系統(tǒng)大多是黑白超，以32通道為主，甚至有24通道的。而64通道以上是彩超，現(xiàn)在最集中的一塊是128通道，現(xiàn)在250個通道確實有不少人在做產(chǎn)品研發(fā)，但仍以128通道為主。每一條通道有很多芯片在里面，所以如果打開超聲看一下，可以看到有密密麻麻的模擬前端。

　　而此時設(shè)計工程師可以通過SPI調(diào)整集成器優(yōu)化架構(gòu)，實現(xiàn)所需的最佳噪聲的動態(tài)范圍和電池壽命。這是一個可編程的SPI接口的軟件，但是有很多參數(shù)在其內(nèi)部，而且這些參數(shù)都是經(jīng)過測試所得，該軟件完全免費(fèi)。也是完全免費(fèi)的。

　　而現(xiàn)在選擇芯片后，比如端接、頻接阻抗、輸入電壓、頻率、低噪放、衰減、PGA、截止頻率等等全部可以設(shè)置的，當(dāng)這些全部設(shè)置完以后就運(yùn)行一下出來很多結(jié)果，這個結(jié)果是什么？這個結(jié)果是你期望拿到的值，如果不是所期望的，還可以再調(diào)整，直到符合設(shè)計需求。之后將其輸出，形成一個文本文件，直接貼到程序里面即可?！斑@個我們認(rèn)為是非常非常有創(chuàng)意的，”周文勝這樣評價。

　　據(jù)悉，AD9272與AD9273是專為與AD8339進(jìn)行接口而設(shè)計的，AD8339是一款帶移相器的四通道可編程I/Q解調(diào)器，非常適合連續(xù)波多普勒超聲系統(tǒng)。AD9272與AD9273還可以和ADI公司以下產(chǎn)品配合使用：AD8021低噪聲高速放大器；AD7980 16-bit，1 MSPS PulSAR®模數(shù)轉(zhuǎn)換器；ADR433 5.0 V超低噪聲基準(zhǔn)電壓源。這些產(chǎn)品代表著當(dāng)今醫(yī)學(xué)成像與超聲領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的產(chǎn)品系列?，F(xiàn)可提供AD9272與AD9273樣片，均采用100引腳 TQFP封裝。AD9272的千片訂量報價為54美元/片，AD9273的千片訂量報價為51美元/片。