架構(gòu)領(lǐng)域的系統(tǒng)集成及發(fā)展是未來ic37成功的關(guān)鍵。實(shí)現(xiàn)成功的主要目標(biāo)包括：使產(chǎn)品外型更小、功能更多、功耗更低，并且成本也更低。未來的集成解決方案將以當(dāng)今的分離式解決方案為開發(fā)基礎(chǔ)。制造商利用工藝技術(shù)推動(dòng)市場發(fā)展，向市場提供集成度更高的產(chǎn)品，在縮小尺寸、降低功耗及成本、提高可靠性的同時(shí)提高性能。

    成功的路上充滿挑戰(zhàn)，特別是在測試測量與醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用領(lǐng)域尤其如此。上述領(lǐng)域涉及高精尖技術(shù)，因此要求采用速度最快、分辨率最高的電子技術(shù)，才能設(shè)計(jì)出獨(dú)樹一幟的未來產(chǎn)品。數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展正在推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)步，而模擬電子技術(shù)也同樣重要。

    在測試測量與醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用領(lǐng)域，數(shù)字電子技術(shù)通常在軟件和／或固件控制下執(zhí)行多種復(fù)雜功能。

    現(xiàn)實(shí)世界的信號(hào)（如聲和光等）是持續(xù)的，我們需采用模擬信號(hào)處理技術(shù)來應(yīng)對(duì)" 真實(shí)"的環(huán)境。用模擬電子技術(shù)通過感應(yīng)器進(jìn)行信號(hào)采樣并帶動(dòng)傳感器。

    我們可將數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (dac) 與模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (adc) 等混合信號(hào)產(chǎn)品用于實(shí)現(xiàn)模擬和數(shù)字之間的連接。盡管這些器件搭建了數(shù)字與模擬間的橋梁，但我們?nèi)詫⑵湟暈槟M元件。

    本文將給出測試測量與醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)例，并討論未來的發(fā)展趨勢(shì)。

    醫(yī)學(xué)成像：超聲

    圖 1 給出了超聲通道的結(jié)構(gòu)圖。通常來說，接收機(jī)與發(fā)送器共用同一變送器。發(fā)送器將向變送器發(fā)送高振幅脈沖。這時(shí)將開關(guān)設(shè)置為接收機(jī)輸入，以便檢測回聲或從病人處反回信號(hào)。

    我們提供鉗位，以確保接收通道不因發(fā)送器的高幅度信號(hào)而飽和。低噪聲放大器(lna) 用于放大返回信號(hào)，并設(shè)置接收機(jī)的噪聲系數(shù)。

    隨著信號(hào)深入人體組織，它會(huì)逐漸減弱，而返回信號(hào)則隨著時(shí)間的流逝而要求更高的增益，以保持可接受的 adc 水平。因此，lna 隨后還要加上時(shí)間增益放大器，該放大器編程后可補(bǔ)償信號(hào)的衰減。

    信號(hào)的帶寬受低通濾波器 (lpf) 限制，能夠降低通道內(nèi)噪聲，并達(dá)到防止信號(hào)混淆的目的。由于大多數(shù)高速的高精度 adc 都使用差分輸入，因此需將信號(hào)從單端 (se) 轉(zhuǎn)換為差分(diff)。信號(hào)隨后轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，在數(shù)字域進(jìn)行進(jìn)一步處理。

    在超聲中形成的波束使用多個(gè)通道來構(gòu)成圖像。高性能系統(tǒng)中使用的通道超過 128個(gè)。新一代系統(tǒng)的通道數(shù)量還將繼續(xù)增加，達(dá)到 1024 個(gè)。

    超聲的未來趨勢(shì)

    為了降低超聲設(shè)備的成本并提高性能，我們應(yīng)當(dāng)對(duì)其功能進(jìn)行集成。通常集成的第一步就是將多種部件集成在一個(gè)封裝中，并借助先進(jìn)的架構(gòu)進(jìn)行性能提升。因此，多通道系統(tǒng)不是用單個(gè)部件就可以實(shí)現(xiàn)的，而是通過多種部件的集成來實(shí)現(xiàn)，它們可使尺寸更小、功耗及成本更低、可靠性更高。

    以ti的vca2611/6(圖2)與ads5271(圖3)為例，將多個(gè)放大器與 adc 封裝在一起。這些元件可用于實(shí)施以上所示大多數(shù)模擬信號(hào)的調(diào)節(jié)工作。

    vca2611／6 包含兩個(gè)低噪聲前置放大器 (lnp) 以及低噪聲可變?cè)鲆娣糯笃?(vga)。vca2611 是 vca2616 的升級(jí)版本，其輸入處可處理 －2.0v 負(fù)向輸入峰值，在低噪聲前置放大器之前實(shí)現(xiàn)較慢的廉價(jià)輸入鉗位二極管 (vca2616 只能處理 -0.3v 的峰值)。在某些設(shè)計(jì)中，我們甚至不需要輸入鉗位。

     vca2611／6 集成了有源終端 (at) 作為其架構(gòu)的一部分。通過有源終端可實(shí)現(xiàn)低輸入阻抗，與傳統(tǒng)的分路終端 (shunt termination) 相比，改善了 4.6db 的噪聲指數(shù)。我們也可改變終結(jié)值以適應(yīng)不同的信號(hào)源。有源終端結(jié)合最大增益選擇 (mgs) 可為我們實(shí)現(xiàn)最佳的噪聲性能。

    低噪聲前置放大器具備差分輸入與輸出功能，可設(shè)置實(shí)現(xiàn) 5db、17db、22db 或25db 的增益。低噪聲前置放大器的輸出可用于外部信號(hào)處理，如低通濾波。

     可變?cè)鲆嫱ㄟ^模擬電壓進(jìn)行控制，其增益可在 0db 到最大增益選擇寄存器設(shè)置的增益值之間變動(dòng)。用戶能夠?qū)勺冊(cè)鲆孢M(jìn)行編程，使動(dòng)態(tài)范圍最優(yōu)化。vca 輸入可從低噪聲前置放大器轉(zhuǎn)換到外接電路，以適應(yīng)不同的應(yīng)用。將低噪聲、增益以及增益范圍的可編程性相結(jié)合，能夠使 vca2611／6 在許多應(yīng)用中都成為一種功能豐富的構(gòu)建塊，因?yàn)閷?duì)于這些應(yīng)用來說噪聲特性至關(guān)重要。