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美国国家半导体首推适用于便携式超声波系统的8通道发射/接收芯片组

美国国家半导体公司宣布推出业界首款专为便携式超声波系统而设计的8通道超声波发射/接收芯片组,便携式超声波系统是医院、诊所、救护车及偏远地区救护站的常备医疗设备。这款PowerWise芯片组的创新电路架构,让工程师可以设计电池寿命更长、且影像分辨率可媲美大型超声波扫描机的便携式超声波系统。
      美国国家半导体的这款8通道发射/接收芯片组内置一切必要的电路,其中包括接收系统模拟前端电路(AFE)、发射/接收系统开关、发射系统脉冲发生器及可配置发射系统波束成形器。其高度集成的特性令系统设计师可以利用该芯片组来开发小巧轻盈、影像更清晰、更易据此作出准确诊断的128通道便携式超声波系统[查看全文] [查看视频]

产品介绍

此款PowerWise芯片组集成:

  • 接收系统模拟前端电路LM96511
  • 发射/接收系统开关LM96530
  • 发射系统脉冲发生器LM96550
  • 发射系统波束成型器LM96570
  • 过压保护与迟滞

接收系统模拟前端电路LM96511主要特性:

  • 内置8通道低噪声放大器、数字可变增益放大器、12-bit 连续时间 ∑Δ型ADC
  • 8通道, 集成连续多普勒波束成形器
  • 低功耗
  • ADC瞬间过载恢复
  • 嵌入式ADC数字滤波器
  • 11 mm x 17 mm RoHS BGA 封装

发射/接收系统开关LM96530主要特性:

  • 8通道无电荷注入的高压发射/接收系统开关
  • 可用于接受保护和/或接受SPI兼容性总线控制的多路技术
  • 信道带宽支持 1MHz to 15MHz 转换器
  • ±60V的输入接受脉冲和连续波信号
  • 集成了输出钳位二极管限制输出至±0.7V
  • 载波频率高达15MHz
  • 简单的菊链式SPI控制
  • 偏置电流 (IS) 可以在0 到8mA之间通过一个外部电阻来进行缩放

发射系统脉冲发生器LM96550主要特性:

  • 8通道高电压脉冲发生器的CMOS
  • ±50V的输出脉冲和2A的峰值电流
  • 内置隔离二极管的主动阻尼器
  • 内置输出级的浮动供应电压
  • 超过15MHz的工作频率
  • 为上升沿和下降沿延迟匹配
  • 谐波性能使谐波成像
  • 连续波(CW)操作低至±3.3V
  • 低相位噪声使多普勒测量成为可能
  • 输出状态过热保护

可配置发射系统波束成形器LM96570主要特性:

  • 每通道可独立编程的脉冲波形生成文档
  • 印刷电路板走线与脉冲发生器之间的延迟时间即使出现偏差,也可进行校准
  • 可利用50MHz SPI 接口进行编程,且仅需一个‘触发’信号
  • 可与脉冲发生器输入端无缝连接在一起
 

产品概述

      美国国家半导体这款8通道芯片组由4颗芯片组成,芯片间协同工作令芯片组实现无与伦比的超高性能及效率。例如,只要重新配置发射系统波束成形器,便可校准电路板走线之间的延迟误差以及脉冲发生器的延迟误差。这样可大幅改善失真情况,而且还可让系统进行第二次谐波成像。发射/接收系统开关也让系统设计师在设计上有更大的灵活性,他们可以为偏压电流灵活地选择不同的设置值,以便在功耗与性能之间做出适当的取舍。
      LM96511模拟前端电路内置8通道的低噪声放大器、数字可变增益放大器、12位 40-50MHz并可支持LVDS数据输出的ADC以及8个解调器,以便支持连续波多普勒(CW Doppler) 波束成形功能。这款模拟前端电路的B模式最低功耗为每通道110mW。此外,这款模拟前端电路的每一通道增益均可相互对准,彼此相差不超过+/-0.06dB (典型值),准确性比最接近的竞争对手高 4倍,因此可以确保扫描影像的质量更加清晰。内置的连续波多普勒(CW Doppler) 系统的动态范围达161dB/Hz,即使是血液流速极慢的人体器官如肝脏,也可确保准确测量。性能卓越的LM96511模拟前端电路采用大小只有187平方毫米的封装,比其他同类竞争产品小27%。
      LM96530芯片内置8个配备钳位二极管的发射/接收系统开关,并可独立关闭个别通道。这款芯片的输入参考噪声只有0.5nV/sqrt Hz,比其他发射/接收系统开关电路高55%,而导通电阻则只有16Ω,比其他竞争产品低53%,因此LM96530开关电路可提高系统的接收灵敏度及影像分辨率。这款芯片的封装比分立式解决方案小4倍,有助于缩小电路板体积,控制功能则通过菊链式SPI接口执行,这样可减少设置参数所必要的FPGA输入/输出(I/O)引脚。
      LM96550芯片内置8个配备阻尼器的脉冲发生器,可以产生+/-50V 的双极脉冲,峰值电流高达2A,而脉冲频率则高达20MHz。LM96550芯片可以连续不断监控芯片温度,并在必要时输出关断逻辑信号,为系统提供过热保护。
      LM96570是一个八通道的单片波束成型器,应用于多通道医疗超声波应用中的脉冲发生器。它非常适合于美国国家半导体的LM965XX系列芯片组,这个芯片组面向提供低功耗、便携式医疗超声波解决方案。
      LM96570给高达80MHz的脉冲速率提供个别延迟到102.4微妙的八P和N输出通道。脉冲序列通过一个单发射信号在所有通道上同时展开。高级功能包括把延迟分辨率下降到1/1280 µs和最多64**的可编程模式。脉冲模式和延迟设置可通过串行接口编程,从而简化了驱动电路的时序要求。
相关电路图
什么是PowerWise 解决方案?

配合美国国家半导体的 PowerWise 电路、子系统和体系结构,设计工程人员可创制出更省电、电池寿命更长以及耗散更少热能的产品及子系统。PowerWise 器件及子系统被广泛应用于美国国家半导体的所有产品系列,从接口产品以至高速数据转换器,以及从热量管理至电源稳压器等,每一项都能帮助客户克服设计上的挑战。

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