高性能超聲模擬前端AFE5805

摘要： 簡(jiǎn)述低功耗、低噪聲、高集成度超聲模擬前端AFE5805及其應(yīng)用。
關(guān)鍵詞： 醫(yī)療電子；超聲波系統(tǒng)；模擬前端；AFE5805 
引言

隨著20世紀(jì)80年代PC產(chǎn)品的發(fā)展和20世紀(jì)90年代通信產(chǎn)品的發(fā)展，我們將迎來(lái)21世紀(jì)及未來(lái)醫(yī)療保健產(chǎn)品的發(fā)展。

人口老齡化，醫(yī)療保健成本不斷提高，邊遠(yuǎn)山區(qū)和新興經(jīng)濟(jì)地區(qū)對(duì)醫(yī)療服務(wù)的要求不斷上升，以及對(duì)消費(fèi)型醫(yī)療設(shè)備的興趣不斷增強(qiáng)，成為推動(dòng)醫(yī)療電子迅速發(fā)展的因素。去年總體醫(yī)療設(shè)備達(dá)26.39億美元，復(fù)合年平均增長(zhǎng)率達(dá)11%。其中消費(fèi)類(lèi)醫(yī)療設(shè)備(血壓監(jiān)測(cè)儀，心率檢測(cè)儀，血液分析儀，數(shù)字體溫計(jì)，脈博血氧測(cè)定儀，便攜式醫(yī)療產(chǎn)品)復(fù)合年平均增長(zhǎng)率為12%；診斷、病人監(jiān)控和治療(心電圖，腦電圖，血氧量，通氣/呼吸，去纖顫器)設(shè)備復(fù)合年平均增長(zhǎng)率達(dá)11%；醫(yī)學(xué)成像(超聲波，CT，核磁共振成像，數(shù)字式X光，正電子放射層析成像掃描儀)設(shè)備復(fù)合年平均增長(zhǎng)率為13%；其他醫(yī)療儀器復(fù)合年平均增長(zhǎng)率為11%。而便攜式或手持式超聲波系統(tǒng)市場(chǎng)的復(fù)合年平均增長(zhǎng)率為19.2%，到2010年將達(dá)到3.3億美元。

針對(duì)超聲波市場(chǎng)的發(fā)展和要求，德州儀器(TI)推出一系列全面集成的模擬前端。該系列產(chǎn)品可滿(mǎn)足從便攜產(chǎn)品到高端超聲波診斷設(shè)備在內(nèi)的各種應(yīng)用要求。

超聲模擬前端AFE5805

圖1 AFE 5805超聲波系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

TI公司新推出的AFE5805是一款專(zhuān)為便攜式超聲波系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的完整模擬信號(hào)鏈解決方案(圖1)。該器件集成了8個(gè)通道，其中包括低噪聲放大器(LNA)、壓控衰減器(VCA)、可編程增益放大器(PGA)、低通濾波器(LPF)、支持LVDS數(shù)據(jù)輸出的12位50MSPS ADC(見(jiàn)圖2)。

 圖2 AFE 5805功能框圖
AFE5805主要特性如下：  
                             
.完整的8通道模擬前端減少了組件數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的超聲波解決方案；
.低功耗，每個(gè)通道功耗122mW；
.超低噪聲：0.85nV/；
.低噪聲LNA：20dB固定增益；
.PGA增益設(shè)置：20dB，25dB，27dB，30dB；
.LPF可編程到10MHz或15MHz；
.12位ADC：10MSPS~50MSPS，69.5dB SNR(在10MHz，串行LVDS接口)；
.集成CW開(kāi)關(guān)矩陣；
.15mm×9mm135-BGA封裝。

圖3和圖4示出AFE 5805的信噪比性能和快速過(guò)載恢復(fù)功能。

 圖3  信噪比性能

圖4  快速過(guò)載恢復(fù)功能以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的性能

總之，AFE5805是一款高集成度(外形尺寸縮小50%)、低功耗(功耗降低20%)、低噪聲(噪聲降低40%)的完整8通道模擬前端，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、高質(zhì)量圖像  、小尺寸、低功耗的超聲波系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：
1.  AFE5805 Datasheet，TI公司，2008年
2.  www.ti.com.cn/afe5805-pr
3.  單芯片8通道超聲模擬前端，電子產(chǎn)品世界，2007.5