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医用超声成像供电技术

作者: 时间:2013-09-30 来源:网络 收藏
T: 14px/25px 宋体, arial; TEXT-TRANSFORM: none; COLOR: rgb(0,0,0); TEXT-INDENT: 0px; PADDING-TOP: 0px; WHITE-SPACE: normal; LETTER-SPACING: normal; webkit-text-size-adjust: auto; orphans: 2; widows: 2; webkit-text-stroke-width: 0px">  处理器数据手册中可能也提供了推荐的内核、I/O、锁相环(PLL)和外设上电时序的时间指标。尽管存在几种不同的方法来为上、下电电压轨供电,顺序时序是最常用的。这种方法很容易实现,只需要将稳压器的POWERGOOD引脚连接到下一个稳压器的使能引脚。

  顺序时序也支持在上电过程中将多种电压轨交错,以尽量减小涌入电流,而不是同时开启所有电压轨。一些低压降稳压器(LDO)和开关稳压器提供了一种特殊的时序或追踪引脚,可以适应几乎任意时序模式。

  较低的处理器内核电压驱动着对更高精度DC/DC转换器的需求。新的稳压器声称在全温度范围内达到±1%或更高的参考精度。低成本的稳压器可能会指定±2%或±3%的参考电压精度。请检查生产厂商的数据手册,以确保稳压精度满足处理器的需求。已重复使用多年的早期的dc/dc转换器可能无法满足目前最新的处理器的电压精度要求。

模拟电路电源

系统的主要模拟部件是AFE,发送脉冲发生器以及发送/接收开关。这些模拟电路,比如DAC,模数转换器(ADC),以及高精度仪器应用中的运算放大器(运放)非常容易受噪声和电源纹波的影响。

  噪声是按照谱噪声密度和输出噪声电压(μVRMS)进行分类的。电源纹波抑制(PSRR)指的是输出端来自于输入端纹波的纹波量。大多数设计者都选择线性稳压器来提供干净的电压轨,以实现系统性能的最大化。在数据手册首页宣传其PSRR和噪声性能规格的线性稳压器经过优化,用于为对噪声敏感的模拟集成电路供电。

  AFE,如AFE5808A,包含8通道电压控制放大器,具有低噪声放大器,增益可编程放大器,CW混频器,ADC以及其他模拟电路。该器件需要几种电压来为各种电路模块供电,比如1.8,3.3和5V。

  LDO稳压器适用于为这些AFE电压轨供电,因为所需的电流很小。为了进一步改善效率并节省板上空间,由封装在一起的开关稳压器和LDO可以为高灵敏度的模拟电路供电。例如,TPS54120是一种集成了dc/dc转换器和LDO的低噪声电源,它最大支持1A电流,可以为5或12V总线提供高效的开关稳压器和高PSRR的LDO,输出噪声低至17μVrms。

  超声发送脉冲发生器,如LM96550,包含8个高压脉冲发生器,带有集成二极管,可产生高达±50V的双极脉冲,峰值电流高达2A,脉冲速率高达15MHz。因为发送脉冲发生器还实现了数模转换,所以需要由另一套电压轨为电平位移器和低压逻辑供电。

  需要一种分离轨电源,而在逆变降压/升压结构中的降压转换器(如TPS54060)很容易就能从中级总线电压中得到正和负的电压轨。在每条电压轨上都采用低电流LDO来帮助消除任何来自于逆变降压/升压转换器的开关噪声是一种很好的设计。

  超声发送/接收开关保护低噪声放大器(LNA)的AFE输入不受发送通道的高压脉冲的影响。输入电压是由发送脉冲发生器的输出传送的,而LNA的输出电压是±0.7V,而电流则箝位在1mA。与发送脉冲发生器类似,该开关需要分离轨电源用于模拟供电以及负向高压偏置供电。偏置电源必须是连接到开关的最大负电源电压。

  超声系统包含模拟和数字集成电路,这两者有不同的供电考虑。线性稳压器可以为模拟电路提供低噪声性能。开关稳压器提供了更高的效率,通常更适用于为大电流、高性能DSP供电。


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