醫(yī)學(xué)成像：不斷縮小外形尺寸、提高性能

由于 CMOS 技術(shù)的進(jìn)步，ADC 的功耗特性與外形尺寸已大大降低，但是其噪聲未受影響且性能大大提高，如 ADS5281。與以前的八通道設(shè)計相比，ADS5281 的功耗降低了近 50% 且外形尺寸也降低了幾乎 60%，與此同時信噪比 （SNR） 保持在 70dB。

基于 CMOS 的 ADC 簡化了可提供更多功率節(jié)省并隨著采樣速率動態(tài)調(diào)節(jié)其功耗的設(shè)計。由于采樣速率降低了，因此 ADC 內(nèi)核和數(shù)據(jù)輸出時鐘需要的功耗也就少了。更新型的低功耗 ADC 充分利用了這一優(yōu)勢根據(jù) IC 采樣時鐘輸入調(diào)節(jié)其功耗。圖 3 顯示了 ADS5281/82 隨采樣速率而對其功耗進(jìn)行調(diào)節(jié)的情況。在高采樣速率 （65 MSPS） 下，ADC 的每通道功耗為 77 mW，但是在低采樣速率 （20 MSPS） 下，其只消耗 43 mW 的功耗，即功耗降低了 45%。ADC 可進(jìn)入低功耗模式，但仍可轉(zhuǎn)換一定的模擬信號并將其傳輸?shù)綌?shù)字處理引擎。

ADC 在輸入頻率 （IF） 方面的性能提高已實現(xiàn)了 MRI 的全新系統(tǒng)架構(gòu)。MRI 機器主磁體會產(chǎn)生一個頻率范圍介于 30～140 MHz 窄帶 IF 頻率，具體取決于主磁體磁場強度。傳統(tǒng)架構(gòu)將 IF 向下混合接近 DC，在此可以使用一個高精度 Δ-Σ ADC對其進(jìn)行采樣。現(xiàn)在，新一代 14 和 16 位 ADC 可以在保持高性能的同時在此范圍對 IF 進(jìn)行輕松采樣。憑借數(shù)字抽取和向下轉(zhuǎn)換技術(shù)，這些 ADC 可實現(xiàn)與使用傳統(tǒng)架構(gòu)所實現(xiàn)的相似的信噪比 （SNR），從而在提高成像性能的同時節(jié)省了板級空間并節(jié)約了模擬混頻元件成本。

結(jié)論

由于諸如上述方面的不斷改進(jìn)，超聲波、MRI 以及 PET 成像質(zhì)量將不斷提高。憑借這些新型醫(yī)學(xué)成像信號鏈的改進(jìn)，我們將系統(tǒng)做的更小巧、更高效，或在不增加功耗的同時提高成像質(zhì)量。總有一天高質(zhì)量成像機器設(shè)備可以用來在家庭中檢查患者病情，而不再是患者必須要到醫(yī)院或診所等待醫(yī)生診斷。

作者簡介

Chuck Sanna 現(xiàn)任德州儀器 （TI） 高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC）及數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （DAC） 產(chǎn)品營銷工程師。他畢業(yè)于美國西北大學(xué) （Northwestern University），獲電子工程理學(xué)士學(xué)位，后又畢業(yè)于得克薩斯大學(xué)-達(dá)拉斯分校 （The University of Texas at Dallas），獲電子工程碩士學(xué)位。

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