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超声接收机VGA输出参考噪声和增益的优化

08-17 11:51:45 | http://www.5idzw.com | 音响功放 | 人气:648次

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，在总共2.3dB的接收机噪声系数中，ADC仅占0.18dB。

图3. 在该超声接收机简化框图中，ADC之前的增益对噪声系数的影响

VGA的最大增益较低或ADC的噪底较高时会出现什么情况？图4给出了VGA增益对图3所示典型超声接收机的小信号噪声系数的影响。假设接收机系统采用增益为19dB的低噪声超声LNA和衰减为6dB的抗混叠滤波器，我们分别绘出了采用两种不同噪底的ADC时所对应的噪声系数曲线图。图中上面一条曲线对应于MAX1437，MAX1473的最大输入电压为1.4VP-P、SNR为70dB、噪底约为31.7nV/

；下面一条曲线对应于2VP-P输入、SNR为70dB的ADC，该ADC的噪底约为45.2nV

。该图清楚地表示了接收机噪声系数对这两种不同ADC的影响，同时还显示了MAX2037高达29.5dB的最大增益对接收机噪声系数的改善。VGA的最大增益较低时，会使TGC增益最大时的接收机总体噪声系数增大，同时还会降低小信号多普勒检测灵敏度。合理选择低噪底的ADC，例如MAX1437，以及最大增益较高的VGA，如MAX2037，可明显改善噪声系数。

图4. 图3所示超声接收机的噪声系数与VGA增益的关系曲线

结论

关注VGA输出参考噪声、最大VGA增益、抗混叠滤波器衰减以及ADC噪声对接收机动态范围和噪声系数的影响十分必要，有助于优化超声接收机的灵敏度。利用MAX2037 VGA优化并合理平衡输出参考噪声和最大增益，使其满足12位ADC (例如MAX1437)的性能要求，从而得到最佳的超声接收机指标。

附录A—相控阵超声系统基础

相控阵超声系统原理框图

图5所示为典型相控阵医疗超声成像系统的原理框图。所有采用这一相控阵方案的系统都具有64至256个接收通道，同时还具有相同数量的发射通道。为简单起见，图5只绘出了一个发射和接收通道。

图5. 典型相控阵医疗超声成像系统中的一个发射/接收通道

超声发射基础

为了获取超声图像，相控阵超声系统必须产生N个(这里N = 发送通道数)具有一定延时的高压发射脉冲。这些脉冲用于激励传感器阵列中的各个元件，产生聚焦的声波发射(图6)。

图6. 经过一定的延时、高压发射脉冲产生的聚焦超声发射

超声接收机基础

利用人体内部声阻的不连续性，将反射回来的声波能量通过传感器接收，然后分别传递到系统的各个接收通道。这些接收通道首先对来自传感器的信号进行放大，然后再把它们数字化，如图7所示。利用计算得到的时延，在超声系统的数字波束成形器中把数字化后的信号进行延时和求和，可生成聚焦后的接收波束成形信号。所得到的数字信号可用于生成二维(2D)和PW/彩超多普勒信息。