State-of-the-Art IC Transmitter in Ultrasound Devices

State-of-the-Art IC Transmitter in Ultrasound Devices
业界一流的 IC：超声波设备的发送器
作者：Ismail Oguzman 和 Arash Loloee，德州仪器 (TI)

关键词： 超声波、医学、医学成像、模拟、模拟前端、超声波发送器、高压发送
器、高压开关、波束形成器、TX734、AFE5851、TX810、德州仪器、TI

引言

医学成像领域正极大地受益于应用物理和电子学的研究和发展，特别是在诸如仪表
设备、影像采集和建模等领域。由于其完全无创伤性，超声波在各种成像模式中占
有特别的位置，其为内脏器官研究提供了一种可靠的方法。超声波技术用于医疗目
的已有半个多世纪。然而，这种必需的设备体积庞大且价格昂贵，直到最近才专门
使用一些分立组件来制造。

由于半导体工艺技术的进步，这种趋势正在发生变化。现在，可以完全使用半导体
IC 来制造超声波收发器。更低电压的 IC 技术现在让具有显著高增益和低噪声性能
的超声波接收机芯片成为现实。同样地，在更高电压端，人们日益关注驱动超声波
变送器的发送器 IC 的制造。本文概述了超声波发送器芯片设计的一些进展及其存
在的诸多挑战。

超声波系统概述：发送和接收功能

简言而之，超声波系统的工作原理是产生用于患者身上的声波，然后接收并处理反
射信号来形成患者身体的影像。发送至身体内的原始声波由一个变送器产生，其一
般由发送器产生的电脉冲激发。类似地，反射声波由变送器接收，然后转换回电形
式。最后对得到的信号进行处理，以确定相关身体部位的内部结构[1]。

图 1 显示了一个完整医疗超声波系统的典型构造。发送路径的实现可以有几种不
同的方法。该路径可能由一个波束形成器以及许多电平转换器、栅极驱动器和高压
开关组成，其输出被发送给超声波变送器。一般而言，变送器由压电材料制造，其
将高压电气信号转换为声波，即系统的最终输出。
 图 1 完整医疗超声波