高性能模拟:利用高速信号链提高医学成像质量

2013-11-27 10:32 来源:电子信息网 作者:蒲公英

由于 CMOS 技术的进步,功耗特性和 ADC 体积均已得到极大减少,并且没有影响其噪声和失真性能。ADS5281 便是一个极好的例子。相比以前的八通道设计,这种新型 ADC 将功耗降低了 50%,体积也减小了约 60%,同时维持 70 dB SNR的 12 比特精度。通过让设计能够动态地利用采样速率调节功耗,基于 CMOS 的ADC 还提供了另一种层面的节能。就 CMOS 工艺管线 ADC 而言,由于采样速率的降低,ADC 内核和数据输出模块的功耗需求更低。低功耗 ADC 便利用这一点,并能根据 IC 的采样时钟输入调节其功耗要求。图 3 说明了 ADS5281/82 如何通过采样速率进行调节。在 65 MSPS 的高端,ADC 每通道消耗 77 mW,但是 在 20 MSPS 低数据速率时,它仅消耗 43mW(即降低 45%)功耗。通过让 ADC 能够切换至节能模式便可以在系统中利用这个特性,此时 ADC 仍然能够转换有限的模拟信号,并将它们传送至数字处理引擎。

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图 3 ADS5281/82 中通过采样速率调节功耗

输入频率 (IF) 方面 ADC 性能的提高已经考虑到 MRI 的全新系统架构。MRI 设备的主磁产生一种窄带 IF,其存在于 30 – 140 MHz 范围内,有赖于主磁场的强度大小。传统架构将 IF 混频至 DC 附近,此时它可以由一个高精度 ∆∑ ADC 进行采样。现在,更新型的 14 比特和 16 比特 ADC 均可以轻松地在该范围内采样,并维持高性能,即便它们在高 IF 范围中低采样信号的情况下也是如此。利用数字抽取和降频转换,这些 ADC 可以获得同使用传统架构时类似的 SNR,从而在提高成像性能的同时节省板级空间和模拟混频元件的成本。

由于组成电子元件的这些改进,MRI、超声波和 PET 成像系统不断完善。这些新型医疗成像信号链改进的结果是,可以将系统制造得更小巧、更低功耗,或者能够在不增加体积和功耗的情况下提高其成像性能,或者可以两者兼得。最终,可能不再要求广大患者到医院或诊所进行病情诊断。将来有一天,高品质的诊断成像设备可能会直接来到他们的面前。

总结

TI 完整信号链的所有系列半导体器件和解决方案将帮助用户进行设计,以应对不断增加的医疗挑战――老龄化人口、不断上升的成本以及新兴经济体的高需求。从构建模块到整套解决方案,TI 的产品、用户技术支持和应用知识都让设计人员更加轻松地在各种医疗应用中实施医疗设计创新,例如:医疗成像、消费类医疗设备、医疗仪器,以及诊断、患者监控和治疗。我们正同广大的用户一起开发创新的解决方案,以满足各种产品尺寸的需要,从而使医疗保健变得更简便、更低成本和更便携。

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