解析高端成像和便攜式診斷系統(tǒng)的技術需求

以上提到的系統(tǒng)需要準確的測量，精確的數(shù)據(jù)處理和高度復雜的數(shù)字處理，特別是輸出形式為圖像或視頻的情況。這些技術也轉移到了其他領域，比如軍事/航天和運輸。

硅設計的進步意味著關鍵性半導體的精密程度已經(jīng)極大提高，特別是DSP，F(xiàn)PGA，微控制器和高性能模擬器件。同樣的，由于這些應用中加入了觸摸屏和更加精密的人機界面，所以成像科技正在融入越來越多的傳統(tǒng)半導體領域。

許多器械和醫(yī)療系統(tǒng)使用視頻和圖像輸出，以方便診斷，因此會大量應用信號處理技術。

放射成像，斷層成像，超聲波和熒光透視是這些應用的一小部分實例。

要實現(xiàn)這些功能需要廣泛的科技知識，而性能和功耗之間的權衡依然存在（即使隨著技術不斷進步，這種權衡已經(jīng)越來越少了），使得關注的焦點集中在適于使用的技術上。一般來說，高端處理是指可編程邏輯方案和DSP，而將功耗作為關鍵因素的低端領域則是指微控制器。當然，這些科技之間的差別正在以極快的速度減少，如今可編程方案已經(jīng)能在在手持設備上找到了。

諸如FPGA和 CPLD的可編程邏輯現(xiàn)在已經(jīng)融合了完整的微控制器和其他的專用軟IP模塊，而且具有多個并行路由通道，負責在一個時鐘周期的時間內執(zhí)行全部算法。請注意這樣的系統(tǒng)包含了較長的管線，意味著可以在一個時鐘周期內處理算法，但是從獲取輸入到對輸出產(chǎn)生影響為止會存在延遲。

由于這些算法的實現(xiàn)是通過數(shù)字的方式，所以性能是一個需要考慮的問題。處理算法越快，產(chǎn)品就具有更大的靈活性和更高的價值。然而高速可能意味著更多的功耗和更短的電池壽命。

FPGA具有許多傳統(tǒng)組件所沒有的優(yōu)勢，特別是針對中低產(chǎn)量的設備。

芯片的可編程特性最多可以節(jié)省大約30％的開發(fā)時間，而且可以在以后進行升級。使用FPGA也能減少昂貴的電子元件的消耗，由于芯片設計的復雜性以及硅處理技術變得越來越復雜，F(xiàn)PGA已經(jīng)越來越常見了。

對于其他應用中的處理器核心有許多可供選擇。如今在RISC更為常見的工業(yè)應用中，ARM7核心已經(jīng)被諸如NXP，Atmel，ST和ADI等微控制器生產(chǎn)商廣泛使用，同時ARM9也越來越受歡迎。Freescale等i.MX應用處理器基于高度集成了LCD控制器的ARM9處理器，在成像領域中正在獲得越來越多的關注。

對于成像應用，MIPS也正在努力從消費者/連接領域的主導地位向該市場進軍，通過與Microchip聯(lián)手，借助MIPS32核心開始登上32位處理器的舞臺。偏好CISC架構的設計者可以從Intel和Renesas等公司找到實例。

對于實時成像，盡管受到FPGA的強大威脅，DSP仍然占據(jù)了優(yōu)勢地位。在同一塊硅芯片上同時包含MCU和DSP新型的平臺已經(jīng)問世，可以進行圖像處理和通用處理。TI的最新款達芬奇處理器，是專為多媒體應用設計的。Freescale和ADI也提供非常強大的解決方案。

無論在器械還是醫(yī)療應用領域里傳感都是一個很大的范疇。例如，賽普拉斯（Cypress）半導體公司的CapSense和ADI的CapTouch技術的出現(xiàn)，為觸摸屏技術實現(xiàn)創(chuàng)新的HMI解決方案提供了新的可能性。

在醫(yī)療和器械應用中，以及其他諸如ATE和軍事/航天工業(yè)中，對于模擬組件的需求都及其相似。所有這些領域都需要低噪音，低失真，高速度和低功耗的放大器；數(shù)字編程放大器和寬位轉換（最大達到24位）。

人們通常需要器械和醫(yī)療設備的輸出結果。這就意味著數(shù)據(jù)的轉換和表示都必須清晰明了，并且對于必須與人體進行互動的醫(yī)療電子器械，例如心臟去顫器，其輸出則必須精確。

ESD在這里扮演了一個重要角色；由于在空氣溫度中的不一致性，使得ESD成為一個特別難以預測的參數(shù)。最近一份來自凌力爾特（Linear Technology）的文章提出，冬天的干燥天氣情況下穿皮鞋從羊毛毯上走過能產(chǎn)生10KV到15KV的電壓，而在夏天濕潤天氣所產(chǎn)生的電壓則小于 2KV。這些聚集在人體上的靜電被稱作摩擦電，人體在某些情況下能聚集35KV的電壓，因此這是設計工程師必須考慮的問題。由于這個原因，已經(jīng)設計出各種常見的測試以用于減少對使用中的設備的損害，并且提供持續(xù)工作的能力。在美國最常見的測試之一，是以承受力更強的日本機械模型作為參照，用人體模特模擬人類接觸一臺電子設備所產(chǎn)生的ESD放電波形。一般情況下，當用人體模特進行測試時，RS232收發(fā)器能承受超過±10KV的電壓。更加常用的IEC801 測試時為±7.5KV。凌力爾特的LTC2850就是該測試的一個實例。

FCC和其他國際規(guī)定用于降低來自于電子設備的輻射。EMI（電磁干擾）規(guī)則降低電子設備之間的干擾并提出健康和安全的問題。

設計者可以通過屏蔽產(chǎn)生輻射的電路和線纜系統(tǒng)，旁路設計，電路板布局以及許多其他技術來控制產(chǎn)生的輻射。美信（Maxim）/達拉斯（Dallas）有幾種振蕩器和頻率發(fā)生產(chǎn)品包含了低EMI設計。一種最近開發(fā)的技術叫“發(fā)散”，或抖動，計算機和電源中使用的時鐘中心頻率在一個頻帶上發(fā)散所產(chǎn)生的輻射能量，而不是在一個頻率上發(fā)散能量。

電源可以通過從電池到高電能AC插座的幾種方式提供。助聽器，起搏器和手持器械都盡量延長電池壽命。而磁共振成像（MRI）和X光機則需要在短時間內提供高能高壓，以驅動RF發(fā)射轉換器，還有某些設備具有帶伺服電機的病床系統(tǒng)，以方便患者移動和放置。

不僅對于電路電源管理，而且對于周邊組件－電阻，感應器，電容，繼電器和連接器，供電布線也同樣重要。后面的文章研究了該范圍內某些產(chǎn)品的有點和缺點，以及法規(guī)方面的問題。

顯然接下來的10年將是包括了器械，成像和醫(yī)療監(jiān)護的保健市場成長的10年。將會大量出現(xiàn)的技術進步也會對核心器械，自動化和工業(yè)應用中的輔助開發(fā)產(chǎn)生影響。我們專注于這些技術開發(fā)，確保將最新的產(chǎn)品以最快的速度引入市場，以便對這些現(xiàn)有的先進技術進行利用。