בדמיית חדירה רפואית, הערך הקליני של כל תמונה סרוקנית תלוי ישירות באיכות שרשרת האותות.בעצם השרשרת הזאת יושב המקדמה, אשר חייב ללכוד נאמנה את הדחפים החשמליים שנוצרו על ידי אלמנטים טרנסנפורמטיביים להגדיר באופן ישיר את אותות אלה כמו כמה מיקרו-ממריצים, קבורים לעתים קרובות ברעש תרמי ואלקטרוני מן הסביבה והאלקטרוניקה עצמם עיצוב נמוך, לא צריך להיות מדגום של חומר אורכימה שטחית, אלא רק משקף את הגוף האנושי, אלא משקף את ההשפעות של חומר לא ניגודים, אלא גוף לא מנגנונים מתקדמים, אלא גוף לא מתאים יותר, אלא רק ממזג אוויריות, אלא גוף, הוא רק משקף את זה דורש רק מעצימותק יותר מאשר מעצימה, אלא רק מעצימותקטיבי של חומר חמצן גבוה יותר, אלא גוף בלתי-מחץ גבוה של חומר מעצימה, אלא גוף-מחץ-מדומים, כלומר, הוא רק מעצימה, הוא רק מעצימה של חומר-מחץ-מחץ-מחץ-מחדש של חומר-מחץ-מחדש של חומר-מחץ-מחדש של חומר-מחדש של חומר-מחדש של חומר-מחדש-מחדש-מחדש-מחדש-

שרשרת אות אולטרהסאונד ותפקידו הקריטי של המפיץ

מ- Transducer to Image Processor

מערכת אולטרסאונד מתחילה עם בדיקה המכילה מגוון של אלמנטים אדזואלקטריים.כל אלמנט שניהם משדר דופק קצר גבוה גבוה ולאחר מכן מקשיב לעיכובים חוזרים.התקבלת אותות הד אורך מ 1 MHz עד מעל 20 MHz בהתאם ליישום - לב, abdominal, abdominal, vascular, או נקודה-of-of-care - ומציגה טווח דינמי מעל 100B.

מדוע רעש נמוך ורווח גבוה אינם ניתנים להשגה

כל אות מועדף של רעש בשלב המרשם לא ניתן לשחזר מאוחר יותר.הרעש (NF) של ה- preamp קובע את הגבול התחתון של הדים הניתנים לזיהוי.בדמיה רפואית, דמות רעש גבוהה מסיימת רקמות עדינות, מפחיתה את היכולת לראות מבנים עמוקים, וכוחות מרפאים כדי להגדיל את כוח - אשר מעלה חששות בטיחות ועלולים לגרום לאי נוחות רבה, כי הוא יעיל יותר לחץ דם גבוה על ידי מספר קטן יותר (או-מסוגל) יכול להיות מסוגל לפעול ביעילות לחץ דם גבוה יותר עם מספר קטן יותר של כוח).

מפרט עיצוב קריטי

איור רעש ו Input-Referred Noise

מקורות הרעש הדומיננטיים ב-Preamplifier הם רעש תרמי ברכיבים מנוגדים, רעשים ב-Cypertiveleconductors (ה-F) ו-Flicker (1/f) מרעשים בתדרים נמוכים.עבור רוחב פס אולטרסאונד טיפוסי של 1-15 מ"מHz, ניתוח המתח המכוון של Premp2 (F2D) הפחתת באופן אידיאלי מתחת ל- 1NV2K) ללא צורך בשליטה רגילה, ו- 2K2, אך ורק 2K2, אך ורק 2, בדרך כלל נמוך מספיק כדי לייצר ירידה משמעותית מתחת ל- 2K2F2 (בדרך כלל)

קבל, Bandwidth, ו- Linearity

אולטרסאונד טיפוסי (Preamps) דורש רווח של 20 dB עד 40 dB (x10 ל ×100) עם זאת, רווח לא ניתן ליישם ללא הבחנה הרץ כי המגבר חייב להישאר ליניארי על טווח דינמי רחב.ה preamp חייב להתמודד הן הדים הגדולים ביותר מממשקי רקמות ליד שדה התעופה ואת הקטן ביותר מפזורים עמוקים ללא היסוס או עיוות בין-B צריך לעבור את תדירות גבוהה של בדיקות מהירות של 2.

משחק: Noise Match vsus Power Match

אימפולס הקלט של preamp צריך לנהל את הפלט החשמלי של transducer כדי למזער השתקפות אות ואובדן כוח. בדיקות אולטרסאונד רבות להציג מכשול מורכב עם תגובה קיבולית על סדר של עשרות עד מאות של picofarads.שימוש מינימלית מול מתאם גבוה של JFET או MOSFET בקוד משותף באופן טבעי מספק התאמה טובה למקסימום של חומרים מפולסים, כמו הדבקה קצרה.

המונחים: Common-Mode Rejection

הפרעה אלקטרומגנטית מקווי חשמל, משדרי רדיו סמוכים, ורעש המעבר הדיגיטלי של המערכת יכול גם להיות חלק מעבר אנלוגיה הקדמית מסתיימת כמו אותות הגנה משותפת . a Completely differential preamplifier מספק יחס דחייה משותף מעולה (CMRR), לעתים קרובות מעל 80 dB בתדרים נמוכים.הסימן שונה של ה- MAXDGate יכול להיות מוזן ישירות לתוך מגבר נמוך יחסית (NA) או מטבולית (L) עם רמה גבוהה של פחמן (DR) או מ-L.

אפשרויות בחירה ואסטרטגיות Topology

מכשירים פעילים: JFETs, SiGe HBTs, ואפשרויות מתפתחות

מכשירי סיליקון נותרו תקן הזהב עבור תוצאות נמוכות של טרום-תזונה באולטרסאונד כי רעש המתח שלהם נמוך במיוחד ואת אימפולסיבית הגבוהה שלהם Hz לא לטעון את ה- 2SK3557 JFET מציע דמות רעש סביב 1 dB 1 מ 1 מ 1 מ"מ עם ירידה גבוהה יותר של 500 ⁇ .

« « אינטגרציה מול פתרונות משולבים

גישה משולבת אולטרסאונד מול IC כמו AFE5812 מטקסס מכשירים או AD9670 מחבילות של אותות אנליסטים עם מספר LNAs, PGAs, מסננים נגדיות, ו ADCs לתוך חבילה אחת שולית, בעוד שבבים אלה להפחית באופן דרמטי את שטח לוח הזמנים וקלות עיצוב, תוספת דיסקרטי עדיין עולה כאשר רעש מינימלי נדרש וכאשר כוונון מותאם אישית של קלטה ורווחה 1 מאפשר גישה משולבת.

רפורמות שונות

התצורה הפופולרית ביותר עבור אולטרסאונד preamplifiers היא קלט שונה LNA עם משוב פעיל להגדיר רווח. עבור עיצובים דיסקרטי לחלוטין, זוג שונה של JFET עם עומס המראה הנוכחי ופלט buffer buin buffer מספק רעש מעולה לינאריות. â € ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

הגנה על קבצים ו-T/Rwitching

במהלך שלב השידור, קלט הדגמה חייב לשרוד הדופק גבוה (בדרך כלל ±50 V כדי ±100 V) דיד קלמפים ורשת התנגדות סדרה -capacitor משמשים כדי להגביל את המתח בשער JFET. יש צורך להחליף מראש מתגים או מתג מיוחד T / R ICs (כגון LM96) יכול לעבור את ה-FD2 במהירות גבוהה יותר כדי למנוע מתג C2 (כמו IFD) עם טיפול מהיר יותר עם ריצוף זמן קצר עם רזולוציה גבוהה יותר עם רזולוציה גבוהה יותר עם רזולוציה גבוהה יותר.

עיצוב אספקה ובסיס ל- Noise Immunity

רשם נמוך ופילטרים Powering

כל מכשיר ripple או רעש מאספקת החשמל ישירות זוגות לתוך הפלט של preamp. Linear נמוך אדרא-דרופולוט רגולטורים (LDOHz) עם יחס דחיית אספקת רעש גבוה (PSRR) בתדרים אולטרסאונד הם חיוניים.מכשירים כמו TPS7A47 לספק תפוקה אולטרה-נמוכה על ידי מחסנים-אין (Facter) ו-F מעולה עד 10Hz של שלבים או מחסנים באופן קבוע יותר.

Star Grounding and Shielding

קרקע חד-צדדית של כוכב-מחשב מונעה קרקעית אשר אחרת תציג לחות ורעש. הקרקע האנלוגית של ה-Preamplayer צריך להיות נפרד מן הקרקע הדיגיטלית של ADC ו-FPGA, לפגוש רק בנקודה אחת ליד כניסת אספקת החשמל.העיגול preamp עצמו הוא לעתים קרובות סגור מתכת סגורה במחוסן יכול עם מגן transducer מ- 360 מעלות סביב המחבר, משמר בתוך השטח, טבעות ושופכות בבירור על ידי כמה דרכים כימיות מפולת לעתים קרובות יותר ממתכת רגילה עם מיכל מתכת ממתכת רגילה עם מיכל מתכת מחוספסת אחת, אשר לעתים קרובות.

יישום PCB ו-Leeout

מקום מקביל ו-Esance

נתיב הקלט מן המחבר הטרנסנפורמטיבי לשער JFET הראשון חייב להיות קצר ככל האפשר - באופן אידיאלי פחות מ -10 מ"מ דק. כל קפיפטפטפטפטה טפילטית כאן מפלס רוחב פס ומוסיפה רעש. צמתים קריטיים צריכים להיות מוקפים על ידי שפך קרקע כדי להגן מפני שדות חשמליים מעוטים.

ניהול ויציבות

נמוך-ללא רעש JFET פועל הטוב ביותר כאשר טמפרטורת הצומת שלהם יציבה; ⁇ תרמי יכול לגרום לסחף DC. בעוד preamp dissipate מעט כוח, הצבת אותו הרחק מעגלים דיגיטליים המיוצר חום ולהבטיח אפילו כיור חום דרך המטוס שומר על מצב רעש יש צורך כי עיצובים מסוימים להשתמש מקור הנוכחי מותאמת טמפרטורה או זוג מתאים של מכשירים כדי לבטל סחף גבוה, יכול להיות מסוגל להתמודד עם מערכת הפעלה קטנה על פני שטח קצר.

סימולציה ומודל להצלחה ראשונה

לפני בניית חומרת PCB, סימולציה מקיפה של מעגל preamp הוא חיוני.זה כולל ניתוח רעש עם שני מתח ומקורות רעש נוכחי מופעל, ניתוח AC עבור רווח ורוחב פס, וניתוח transient כדי לבדוק מגבלות טווח סלולים או עיוות.המספר ב-Fexit נשאר מודל כמו מעגל שווה ערך של נוגדנים CFide אפילו לא יכול להיות מבוסס על מקור מתח בסדרה עם קפיות ומהנדסים לחות רבים להשתמש בכלי פתוח 2642FD.

בדיקה, אימות, והתאמה

המונחים: noise Figure

(ההנחה של רעש נמוך מאוד של דגימת תרופה רפואית דורש מקור רעש calibrated ו- ספקטרום מנתח או מ"ר רעש מיוחד של רעש, שיטה נפוצה היא טכניקת Y-factor באמצעות מקור רעש AgileFsight ו-Abn-noise נמוך של מקבל הודעה מוקדמת של חומרת רעש ידוע לפני הספקטרום (Apen-Fonated) חייב לעמוד בפני עצמו להיות מוגן וסוללה למנוע זיהום עם מדדים קלים עם מדדים קלים (A) עם מדדים) יעיל יותר מ-Fateer-Fatepertexer (מתאים).

עקבו אחרי IEC 60601 Standards

פליטה המיועדת לאולטרסאונד קליני חייבת לציית למשפחת IEC 60601 של סטנדרטים עבור בטיחות וביצועים חיוניים.זה כולל דליפת הגבולות הנוכחיים, dielectric לעמוד בבדיקות, והתאמה אלקטרומגנטית (EMC) ל- IEC601-1-2-2, ה-Preamp חייב לא לקרינה פליטות אשר מפריעות לתקני זיהום רפואיים אחרים, והוא חייב להיות חסין עד לרמות מוגדרות.

כוונון עם עומסי Transducer Actual

גם לאחר עיצוב PCB פוגש את מטרות הרעש והפס רוחב הפס שלו על הספסל, המחבר אותו לבדיקות אולטרסאונד לעתים קרובות מגלה אינטראקציות בלתי צפויות. Cable Capacitance, Transducer אלמנט resonance, וטעינה אקוסטית משנה את הדחף החשמלי שנראה על ידי preamp. וכתוצאה מכך, אימות יסודי כרוך בדיקה אקוסטית במיכל מים עם רקמות מנטום ממותת.

מחקרים ושיעורים של אירועים אמיתיים לומדים

צוות פיתוח אחד ביצרן בינוני אולטרסאונד נתקל אתגר בעת תכנון מראש עבור 15 MHz חדש מערך ליניארי בדיקה prerete שלהם עיצוב JFET השיגה דמות רעש 1.8DB אבל סבלה מהשגת שיא ב 18 MHz שגרם תמונה של שבב יחיד עבור קבוצה קטנה של סיליקון עם tvt אחד בלבד עם קיבולת לחץ על ידי מערכת הפעלה קטנה של VFET והוספת סדרה מבוקרת במיומנות בדרך, הם הצליחו לפתח תגובה אחת בלבד.

מגמות עתידיות בעיצוב אולטרה-סאונד Preamplifier

בעוד מכונות אולטרסאונד מתכווץ לתוך בדיקות חסומות המחברות ישירות לסמארטפונים, המרשם חייב להיות אפילו יותר משולב ויעיל כוח-עוצמה. CMOS LNAs המוטבעת בבלוטות מתקדמות (28 nm ולמטה) עכשיו להתחרות עם דיסקרטיט JFET בביצוע רעש, בעוד צריכת אלגוריתמים ממריצים דיגיטליים המבוססים על אלגוריתם של חומר הדמיה לטווח בינוני (CMs) עלולה להטמיע את האפשרות לשילוב של סיליקון מוקדם יותר מאשר סיליקון מוקדם יותר מאשר סיליקון מראש של טכניקות למניעת הריון אלקטרוניות.

מסקנה

עיצוב מפתחות נמוכים, מקדמה גבוהה של אולטרסאונד רפואי הוא אתגר רב תחומי יושב בצומת של תורת המעגל האנלוגי, מעצבי טרנספורטור, ובקרת EMI מעשית. עיצוב מוצלח דורש תשומת לב קפדנית לתאמת קלט, בחירת מכשיר פעיל, מתודולוגיה יעילה ללא שינוי כוח, ופסיטיסטיקה.