解析美國國家半導體推出首款超聲芯片組

“在醫(yī)療電子系統(tǒng)中，一個運放或者一個ADC已經(jīng)很難滿足市場需求了，因此美國國家半導體此次開發(fā)的是一整套便攜式超聲波系統(tǒng)的8通道發(fā)射/接收芯片組。”美國國家半導體亞太區(qū)市場總監(jiān)吳渭強表示，該系統(tǒng)適用于便攜式超聲儀，并且可以實現(xiàn)彩超功能。

該芯片組主要包括接收系統(tǒng)模擬前端電路LM96511(http://www.national.com/mpf/LM/LM96511.html)、發(fā)射/接受系統(tǒng)開關LM96530（http://www.national.com/pf/LM/LM96530.html#Overview）、發(fā)射系統(tǒng)脈沖發(fā)生器LM96550(http://www.national.com/pf/LM/LM96550.html#Overview)及發(fā)射系統(tǒng)波束成型器LM96570（http://www.national.com/pf/LM/LM96570.html#Overview）。

吳渭強說：“目前，美國國家半導體是唯一能夠提供全信號通路產(chǎn)品的供應商，每個芯片連接都已經(jīng)做了優(yōu)化，因此可以更好的降低系統(tǒng)功耗和成本，并且加快了產(chǎn)品的上市周期?！?/P>

值得注意的是，該芯片組每個芯片也可選擇與其他產(chǎn)品搭配，增加了用戶的自由度。

產(chǎn)品詳解

接收系統(tǒng)模擬前端電路LM96511

采用數(shù)字可變增益放大技術，不同增益只相差+-0.06。吳渭強解釋：“如果采用模擬可變增益放大器的話，會出現(xiàn)交流電紋波，各通道的增益很難相互對準，并且需要另外添加數(shù)字/模擬轉換器、運算放大器及濾波器等元件?！?/P>

采用低功耗連續(xù)時間Sigma-Delta模擬數(shù)字轉換器，相比較流水線模式，動態(tài)范圍更大，功耗更低。并且內置磚墻式濾波器，可無需外置濾波器或進行過采樣，內置抖動濾除電路，并可實現(xiàn)快速的過載恢復。

模擬與數(shù)字相比，輸出差距很明顯。

該芯片同時內置連續(xù)波多普勒波束成形器，在連續(xù)波模式中，相位噪聲為-144dBc/Hz(偏移5KHz)，相位偏差率為+-0.35度，而在B模式中，每通道功耗為110mW，總RTI為0.9nV/Hz，低噪聲放大器的最大輸入值為380mW。

發(fā)射接收系統(tǒng)開關LM96530

該產(chǎn)品帶二極管橋接器的高壓發(fā)射接收系統(tǒng)開關，支持可編程的偏置電流，并且內置鉗位二極管，擁有確保每一通道可獨立開關的控制功能。

芯片頻譜噪聲密度是0.5nV/Hz，導通電阻為16歐，最高電壓達60V，工作頻率則為15MHz。

LM96530原理圖

發(fā)射系統(tǒng)脈沖發(fā)生器LM96550

該產(chǎn)品支持B及連續(xù)波兩種操作模式，具有高壓脈沖生成功能，內置二極管的有源鉗位電路。

B模式下支持+-50V，工作頻率20MHz，連續(xù)波模式時，+-10V，第2次諧波-40dBc，上升下降延遲時間對準在2.5ns內。

可配置發(fā)射系統(tǒng)波束成形器LM96570

每通道均可生成獨立編程的脈沖波形，可實現(xiàn)校準功能，利用SPI接口編程，只需一個觸發(fā)信號，并且保證與脈沖發(fā)生器輸入端無縫連接。

該產(chǎn)品最高脈沖發(fā)射率是80MHz，延遲分辨率在1/1280us，延遲范圍100us，最高脈沖波形長度至64個，而功率僅為63mW。

目前，LM96511模擬前端電路的演示系統(tǒng)和評估套件均已上市。

LM96511演示系統(tǒng)