单芯片模拟前端可令移动超声系统小于笔记本电脑

众所周知，电子设备正朝着具备更高性能的便携式个人设备方向发展，而医疗电子并没有置身这股潮流之外。例如，急救工和医院病床边使用的移动超声系统就在得到越来越多的关注。美国模拟器件公司(ADI)近期推出了一款力图为其在移动超声系统领域取得优势的集成模拟前端——AD9271。根据市场研究机构Frost and Sullivan公司的预测，到2010年该市场仅在美国就将达到3.3亿美元规模。

AD9271比以前的模拟前端更小巧、功耗也更低但却具有更优异的性能，ADI介绍。这款8声道的超声波接收器整合了一个低噪功放(LNA)、一个可变增益功放(VGA)、一个抗锯齿滤波器和一个12位A/D转换器。ADI表示，AD9271将移动超声系统信号通道的体积减小了一半，功耗比以前的多片方案降低了25%。

AD9271内的集成A/D可工作在10到50M/s的采样速率，对应的每声道功耗在115到175mW之间。其14×14mm 100引脚的TQFP封装在78mm²的硅片上整合了一条声道，而ADI早先三片方案中一条声道所占的面积是161mm²。

ADI声称，该公司是唯一一家为超声设备提供单片模拟前端的公司，最接近它的竞争对手采用的是两片方案。“系统现可小于一台笔记本电脑，且其分辨率可更深入读识躯体内的更小组织，”ADI负责高速信号处理的战略营销经理Pamela Aparo表示。“采用AD9271，在系统体积相同的情况下，你可增加声道；或在减少声道数时，把系统做得更小。”通过连续波多普勒模式，集成交叉点(crosspoint)开关允许多声道配构。

图1：AD9271锁定便携超声设备应用，它在小体积TQFP封装内整合了模拟前端。

AD9271测得的动态范围比移动系统目前所用超声A/D的高6到9dB。“一般来说，每增加2dB就可更深入探测躯体1cm，”ADI位于美国San Diego设计中心的总监Allen Barlow介绍。

“切实拉动用于这些系统内半导体市场增长的是声道数，”ADI精密信号处理产品线总监Pat O'Doherty表示。“超声系统眼下在向256到512声道迈进。而CT扫描机的通道数正变得多得益发不可思议。”成像系统占ADI 2006年医疗业务1.09亿美元收入的约40%。病人监护设备占30%，其余的来自各种其它仪器。

为使AD9271的集成度得以实现，ADI从头开始设计了全新的CMOS LNA和VGA模块。器件的“声道前端和后端需隔离，” Barlow说。“在这些通道中实现了很高增益，所以任何数字噪声都将对信号造成破坏。但我们有非常好的隔离。”

AD9271还包括一款可编程时钟以及数据校正和数字测试模式生成功能。它现已提供样片，预计5月投入量产。根据速度等级，AD9271在1,000片量时的单价在40到72美元之间。

作者：麦利