适用于智能超声波探头的高度集成信号链解决方案TX7332 和
AFE5832LP
摘要
超声波成像广泛用于医学和工业应用。在过去的十年中，高度集成的片上系统已经取代了多种分立式电路。
无论是在功耗还是尺寸方面，超声波模拟前端和发送器芯片都降低了80% 以上。这些进步将超声波技术的
应用范围从基本的医疗影像应用扩展到广泛终端护理应用，比如智能超声波探头与手机或者平板互联就非
常方便。本应用报告分别介绍了TI 全新的32 通道模拟前端AFE5832LP 和发送芯片TX7332。这些器件可
以方便的支持从32通道到64通道的全数字波束合成超声成像产品，并且实现低功耗设计。智能超声探头还支
持系统设计人员和医生通过医学图像，对无法去医院的患者提供优质的即时护理。
关键字：无线超声波探头, USB 超声波探头, 智能超声波探头, NDT, 声纳
Topic ........................................................................................................................... Page
2 引言.................................................................................................................... 2
3 系统分析和架构..................................................................................................... 2
4 系统电源分析........................................................................................................ 5
5 总结.................................................................................................................... 8
6 参考文献.............................................................................................................. 8
引言www.tobii.net.cn
2 ZHCA983–July 2019
SBOA361 — http://www-s.tobii.net.cn/sc/techlit/SBOA361
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适用于智能超声波探头的高度集成信号链解决方案TX7332 和AFE5832LP
1 商标
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2 引言
在过去的几年里，越来越多的临床应用要求低成本的智能超声波探头，而且其性能可与现在的便携式或笔
记本大小的系统相媲美。这类系统首次在发展中国家的偏远村庄应用了现代医学成像技术。由于具有低成本
优势，智能超声波探头或超便携的超声波系统非常适合这项任务。TI 在2017 和2018 年发布了高度集成的
低功耗模拟前端解决方案：AFE5832 和AFE5832LP。2019 年，业界领先的32 通道200V 超声发射芯片解
决方案TX7332 为智能超声波探头提供了完整的信号链。上述AFE 和TX 解决方案让借助手持式智能超声
波探头提供出色的图像质量成为可能。本文讨论了智能超声波探头的原理及其设计注意事项。在过去的几年里，越来越多的临床应用要求低成本的智能超声波探头，而且其性能可与现在的便携式或笔
记本大小的系统相媲美。这类系统首次在发展中国家的偏远村庄应用了现代医学成像技术。由于具有低成本
优势，智能超声波探头或超便携的超声波系统非常适合这项任务。TI 在2017 和2018 年发布了高度集成的
低功耗模拟前端解决方案：AFE5832 和AFE5832LP。2019 年，业界领先的32 通道200V 超声发射芯片解
决方案TX7332 为智能超声波探头提供了完整的信号链。上述AFE 和TX 解决方案让借助手持式智能超声
波探头提供出色的图像质量成为可能。本文讨论了智能超声波探头的原理及其设计注意事项。
3 系统分析和架构
超声成像系统性能的主要决定因素是系统发射和接收信号链的通道数，或最终的发射和接收孔径尺寸。通道
数越多，产生的声孔越大，或横向分辨率和信噪比越高。然而，增加通道也会相应地增加系统成本和功耗。
医院里医学专业人员使用的大部分系统包含64 至256 通道的发射和接收电路。
图1 至图3 显示了16 通道系统和64 通道系统之间明显的图像质量差异。很明显，64 通道系统提供的分辨
率更高且穿透深度更大。图1 至图3 显示了16 通道系统和64 通道系统之间明显的图像质量差异。很明显，64 通道系统提供的分辨
率更高且穿透深度更大。
图1. 在不同系统通道数下的图像仿真。
在64 通道仿真中使用5MHz 传感器阵
列和40MSPS 数字转换器
图2. 在不同系统通道数下的图像仿真。
在32 通道仿真中使用5MHz 传感器阵
列和40MSPS 数字转换器
图3. 在不同系统通道数下的图像仿真。
在16 通道仿真中使用5MHz 传感器阵
列和40MSPS 数字转换系统
早期的手持式系统需要在功耗、尺寸和成本之间做出权衡。工程师设计出不同架构，实现了基于8 至16 通
道数字转换器的所需性能。图4 显示了将16 个AFE 通道或16 个TX 通道扩展到传感器阵列所需要的物理
通道所用的高电压多路开关。图5 所示为具有两级波束形成器的系统。第一级是低功耗模拟波束形成器，将
通道数减少为原来的八分之一到四分之一。第二级是数字波束形成器，位于8 至16 通道数字转换器或模拟
前端之后。