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設(shè)計(jì)用于精密醫(yī)學(xué)成像的可靠且精確的運(yùn)算放大器驅(qū)動(dòng)器和 SAR ADC 組合

1893274 2022-11-25 | pdf | 316.13KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

MRI、超聲波掃描儀和 X 射線設(shè)備等醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用依賴于越來越多的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，尤其是隨著設(shè)備和系統(tǒng)的連接越來越緊密。然而，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性取決于良好的前端設(shè)計(jì)以獲取傳感器信號(hào)，同時(shí)在感測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字域之前最大限度地減少噪聲引起的不穩(wěn)定性。MRI、超聲波掃描儀和 X 射線設(shè)備等醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用依賴于越來越多的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，尤其是隨著設(shè)備和系統(tǒng)的連接越來越緊密。然而，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性取決于良好的前端設(shè)計(jì)以獲取傳感器信號(hào)，同時(shí)在感測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字域之前最大限度地減少噪聲引起的不穩(wěn)定性。使用差分輸入、逐次逼近寄存器 (SAR) 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 為給定的模擬輸入信號(hào)提供準(zhǔn)確的數(shù)字結(jié)果，可以部分解決穩(wěn)定性問題。然而，如果輸入信號(hào)因噪聲而不穩(wěn)定，則轉(zhuǎn)換器只能可靠地產(chǎn)生輸入信號(hào)的噪聲。挑戰(zhàn)在于確保模擬系統(tǒng)噪聲和運(yùn)算放大器 (op amp) 帶寬補(bǔ)充 SAR ADC。使用差分輸入、逐次逼近寄存器 (SAR) 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 為給定的模擬輸入信號(hào)提供準(zhǔn)確的數(shù)字結(jié)果，可以部分解決穩(wěn)定性問題。然而，如果輸入信號(hào)因噪聲而不穩(wěn)定，則轉(zhuǎn)換器只能可靠地產(chǎn)生輸入信號(hào)的噪聲。挑戰(zhàn)在于確保模擬系統(tǒng)噪聲和運(yùn)算放大器 (op amp) 帶寬補(bǔ)充 SAR ADC。本文簡(jiǎn)要討論了互補(bǔ)運(yùn)算放大器和高分辨率 SAR ADC 的正確選擇。然后將介紹 Analog Devices 的 SAR ADC 和全差分放大器，并展示如何將它們組合起來以達(dá)到 16 位信噪比 (SNR) 和總諧波失真 (THD) 性能。本文簡(jiǎn)要討論了互補(bǔ)運(yùn)算放大器和高分辨率 SAR ADC 的正確選擇。然后將介紹 Analog Devices 的 SAR ADC 和全差分放大器，并展示如何將它們組合起來以達(dá)到 16 位信噪比 (SNR) 和總諧波失真 (THD) 性能。醫(yī)學(xué)影像性能要求醫(yī)學(xué)影像性能要求在使用成像醫(yī)療設(shè)備時(shí)，每個(gè)輸出結(jié)果都會(huì)對(duì)醫(yī)生評(píng)估和制定有效治療方案的能力產(chǎn)生巨大影響。無論醫(yī)療設(shè)備是 MRI、超聲波掃描儀還是 X 光設(shè)備，從癥狀到合理行動(dòng)的過程都可能源于設(shè)備的結(jié)果和醫(yī)生的評(píng)估。高性能醫(yī)療設(shè)備可提高圖像質(zhì)量和輸出結(jié)果。設(shè)備靈敏度的提高減少了患者暴露、不必要的重復(fù)測(cè)試，并提高了診斷圖像質(zhì)量。在使用成像醫(yī)療設(shè)備時(shí)，每個(gè)輸出結(jié)果都會(huì)對(duì)醫(yī)生評(píng)估和制定有效治療方案的能力產(chǎn)生巨大影響。無論醫(yī)療設(shè)備是 MRI、超聲波掃描儀還是 X 光設(shè)備，從癥狀到合理行動(dòng)的過程都可能源于設(shè)備的結(jié)果和醫(yī)生的評(píng)估。高性能醫(yī)療設(shè)備可提高圖像質(zhì)量和輸出結(jié)果。設(shè)備靈敏度的提高減少了患者暴露、不必要的重復(fù)測(cè)試，并提高了診斷圖像質(zhì)量。在組件級(jí)別，設(shè)備的放大器、ADC 及其實(shí)現(xiàn)定義了靈敏度和圖像質(zhì)量的最高級(jí)別。這些系統(tǒng)要求模數(shù)轉(zhuǎn)換過程具有 16 位性能，以確保在輸出級(jí)別保持圖像質(zhì)量。作為模擬和數(shù)字系統(tǒng)的起點(diǎn)，這種 16 位分辨率轉(zhuǎn)化為典型的系統(tǒng)性能 >98 分貝 (dB) SNR 和 < -107.5 THD。在組件級(jí)別，設(shè)備的放大器、ADC 及其實(shí)現(xiàn)定義了靈敏度和圖像質(zhì)量的最高級(jí)別。這些系統(tǒng)要求模數(shù)轉(zhuǎn)換過程具有 16 位性能，以確保在輸出級(jí)別保持圖像質(zhì)量。作為模擬和數(shù)字系統(tǒng)的起點(diǎn)，這種 16 位分辨率轉(zhuǎn)化為典型的系統(tǒng)性能 >98 分貝 (dB) SNR 和 < -107.5 THD。SNR 描述了信號(hào)之上有多少噪聲。SNR 不包括諧波信號(hào)和 DC。具有滿量程正弦波輸入的 SAR ADC 轉(zhuǎn)換器的理想 SNR 為 (6.02 xn) +1.76 dB，其中 n 是轉(zhuǎn)換器位數(shù)。THD 是輸入信號(hào)倍數(shù)處的諧波分量（雜散）功率的均方根總和，與輸入信號(hào)功率成比例。該比率以均方根分貝 (dB) 指定。SNR 描述了信號(hào)之上有多少噪聲。SNR 不包括諧波信號(hào)和 DC。具有滿量程正弦波輸入的 SAR ADC 轉(zhuǎn)換器的理想 SNR 為 (6.02 xn) +1.76 dB，其中 n 是轉(zhuǎn)換器位數(shù)。THD 是輸入信號(hào)倍數(shù)處的諧波分量（雜散）功率的均方根總和，與輸入信號(hào)功率成比例。該比率以均方根分貝 (dB) 指定。使用 Analog Devices ADA4945-1ACPZ-R2使用 Analog Devices ADA4945-1ACPZ-R2