《電子技術應用》
您所在的位置:首頁 > 模擬設計 > 解決方案 > 基于ADI20位DAC的醫療成像系統設計

基于ADI20位DAC的醫療成像系統設計

2011-06-15
作者:ADI公司

  醫療保健是當今的熱門話題。高性能數模轉換器(DAC) AD5791能夠不折不扣地提高應用性能。

  各國政府都投入大量資金用于醫療保健研究和體系建設,以保障人民大眾的福祉,確保身心健康。要求做到積極預防疾病,而不是被動應對,以及正確診斷一些病況。

  在這種形勢下,醫學成像系統正在發揮著重要作用。借助圖像,醫生可以更細致地觀察病人,無需通過手術就能了解疾病狀況。此外,在開始手術之前,圖像還能幫助外科醫生研究病例。

  如今有多種多樣的成像手段可供使用,如計算機斷層掃描、X射線、超聲和磁共振等。各種系統都有其優點和缺點,既可以用來生成人體某一部位或器官的靜止圖像,也可以用來生成動態影像以便醫生核實或研究器官的活動情況。某些手術中也會用到動態影像。 

  不同系統的成像能力也存在差別。X射線技術非常適合用于診斷骨骼疾病。超聲利用聲波來監視胎兒,可對器官以及心房、心室、血管中的血流情況成像。MRI則適合對軟組織進行成像。對于上述各種醫學成像系統,ADI公司都有相應的專業技術解決方案。本文重點介紹一款針對磁共振成像(MRI)等高性能應用而開發的新型高分辨率DAC。

  磁共振成像

  MRI主要用于產生人體內部的高質量圖像,可以用來檢測疾病,以及區分腫瘤與正常組織。人體的70%是脂肪和水,這兩種物質均包含氫原子。MRI利用氫原子的磁性成像。 

  進行MRI需要一個強大的均質磁場。磁場強度的單位為特斯拉(T)。1特斯拉等于10,000高斯,地球的磁場強度約為0.5高斯。目前的MRI系統使用1.5 T到3 T的磁場強度,有時甚至達到7 T。如此強的磁場由超導線圈磁鐵產生,病人處于磁場中。圖1顯示了病人與MRI掃描儀線圈的位置關系。

圖1. 病人與MRI線圈的位置關系

  對于1.5T系統,所施加的頻率約為64 MHz,3T系統則為128 MHz。這將導致人體內部的質子自旋,與磁場方向平行或反平行,從而處于低能態或高能態。磁場強度越高,則這兩種自旋狀態的能量差越大。移除所施加的磁場之后,質子轉發磁能,所轉發的磁能由接收線圈或天線進行測量。這些天線采用靈敏的前置放大器、增益模塊和高分辨率ADC進行設計,符合120 dB至140 dB的整體動態范圍要求。由于我們感興趣的只是對人體的細小斷層進行成像,因此需要對該均質磁場增加一個梯度。

圖2. 高分辨率梯度控制環路

  使用大線圈來傳輸這一梯度信號(磁化矢量),以便從我們感興趣的單個斷層提供響應。圖2顯示了一個MRI系統中實現的梯度控制環路。發送到梯度線圈的信號由一個輸出功率達數兆瓦的放大器產生。頻率范圍相當低,因此其關鍵要求是穩定、高線性度和低漂移。這正是20位DAC AD5791具備的特性。

  為什么用20位DAC?

  如上所述,驅動MRI系統梯度線圈所需的功率以兆瓦計。如果僅以16位精度驅動一個2 MW放大器,則1 LSB將相當于最低30 W的步長!這就是需要使用更高分辨率DAC的原因。如果設計得當,20位DAC可以使系統性能達到2 W/LSB的精度水平。

  梯度信號的頻率僅有數百Hz,因此高穩定度、低短期漂移和低噪聲對于滿足整體要求是必需的。要設計一個超低噪聲的低頻系統,必需仔細檢查所用的器件。濾波器會增加噪聲和相移,因此所選的信號鏈器件必需能夠在接近DC的低頻頻段實現良好的直流性能和低噪聲。AD5791兼具高分辨率、高穩定度和低噪聲特性,堪稱這種應用的不二之選。

  近觀AD5791

  AD5791是一款單通道、20位、電壓輸出型DAC。為實現高動態范圍,該器件必須采用高電源電壓工作,因為電源電壓越高,則越容易遠離噪底。這對AD5791來說不是一個問題,其電源電壓VDD的范圍是7.5 V至16.5 V,VCC的范圍是–7.5 V至–16.5 V。

  該DAC的架構由一個校準的電壓模式R2R梯形網絡組成。用于構建轉換器內核的薄膜電阻能夠提供出色的匹配能力和穩定度。為實現高線性度,R2R電阻梯分為兩段。一個14位R2R梯形網絡產生低14位(S0至S13)。20位數字碼的其余高6位用來驅動一個獨立的6位DAC,它控制低14位的基準電壓。這兩部分共同構成一個性能出色的乘法DAC主體。圖3顯示了該器件中實現的R2R梯形結構。

圖3. AD5791中使用的R2R電阻梯主體

  基準輸入電壓可在±10 V范圍內選擇。由于基準電壓范圍如此之寬,因此LSB電平最高可以達到20 µV。這有助于轉換器保持20位(1ppm)的積分和微分非線性(INL和DNL),如圖4a/b所示。

圖4a.  AD5791積分非線性 < ±0.6LSB

圖4b.  AD5791微分非線性 < ±0.5LSB

  除了出色的線性度性能外,其它重要特性包括:7.5nV/?Hz的電壓噪聲密度、0.6µVp-p噪聲(0.1 Hz至10 Hz頻率范圍)和0.05ppm/°C的溫度穩定性。

  MRI環路還需要考慮什么?

  在MRI梯度控制系統中,以高精度驅動線圈,響應通過一個高性能接收通道進行測量。通常,環路的最弱部分決定系統的最終性能。以前的系統采用多個并聯的高分辨率DAC進行設計,對DAC輸出求均值可以降低誤差并提高絕對性能。AD5791在單個器件中提供高精度1 ppm DAC功能,因此無需使用其它技巧來達到精度目標。然而,DAC不是信號鏈中的唯一器件,因此必須注意環路中的其它器件。

  DAC提供無緩沖的電壓輸出,DAC電阻為3.4kΩ。電阻梯的約翰遜噪聲是7.5nV/?Hz電壓噪聲密度的主要部分。為了緩沖DAC輸出,需要一個放大器來最終驅動系統中梯度放大器的高壓功率級。高頻噪聲很容易通過RC濾波器消除,但濾除低頻噪聲(通常用0.1 Hz至10 Hz的1/f噪聲表示)必然會影響系統的直流性能。最大程度地消除低頻噪聲的最有效方法是使用一個絕不會引入這種低頻噪聲成分的電路。整個系統的最大容許低頻噪聲誤差的指導標準是0.1 x 所需的LSB電平。對于這一特定應用,基于20µV的LSB電平,最大誤差為2 µVp-p。最合適的放大器是AD8671,它是OP27/37的后續版本,1/f噪聲非常出色,僅有77 nVp-p,對整個信號鏈的噪聲貢獻極小。使用AD8671作為DAC基準輸入端的緩沖放大器和DAC輸出級的緩沖器時,系統僅增加220nVp-p的噪聲。這一數值與DAC的0.8µVp-p噪聲貢獻相加,得到的噪聲電平遠低于所需最大電平2.0 µVp-p。

  該應用的另一個重要特性是系統的漂移性能。由于信號是在低頻進行測量和控制,因此漂移被視為低頻噪聲。單通道AD8671和雙通道AD8672也是推薦使用的放大器,能夠將漂移性能保持在所需范圍內。單通道AD8671的最大溫漂為0.5 µV/°C,這會貢獻0.025 ppm/°C的額外輸出漂移,導致最終的總漂移為0.125 ppm/°C。雙通道放大器AD8672的溫漂略有增加,原因是封裝的散熱條件不同以及功耗更大。如果需要進行額外的增益調整,建議使用低溫漂金屬箔電阻。最后但很重要的一點是,系統的精度不可能高于其基準電壓的精度?,F已出現內置烘箱的基準電壓源,它可以保持溫度穩定,從而消除溫漂。當系統的終極目標是最高性能時,應當考慮使用這種基準電壓源。圖5顯示了AD5791整個輸出級的電路圖。

圖5. AD5791及所需的放大器

  雖然本文重點討論MRI系統中用于實現梯度控制的高分辨率輸出級,但該環路中的ADC信號鏈對于滿足整體性能要求也同樣重要。ADI公司提供一系列兼具高性能與高輸出數據速率的24位Σ-Δ型轉換器。AD5791的配套芯片是AD776x系列,其輸出數據速率范圍是312kSPS至2.5MSPS,動態性能接近120 dB,與DAC輸出相輔相成。

  總結

  降低電源電壓、功耗、縮小封裝尺寸是芯片行業的大勢所趨,這主要受消費電子的市場需求推動,便攜式和電池供電系統都要求小尺寸和低功耗。這一趨勢與需求的增長相結合,迫使芯片制造商不得不考慮將資源投向何處。但如本文所述,也有例外。醫療保健、工業、軍事和航空航天應用仍然追求高性能和創新技術。ADI公司通過高分辨率、高性能20位DAC AD5791表明,在保證技術規格不打折扣的前提下,高集成度和小型化是可行的。AD5791屬于全新系列的數模轉換器,它的推出再一次證明了ADI公司在該市場的全球領導地位。

 

本站內容除特別聲明的原創文章之外,轉載內容只為傳遞更多信息,并不代表本網站贊同其觀點。轉載的所有的文章、圖片、音/視頻文件等資料的版權歸版權所有權人所有。本站采用的非本站原創文章及圖片等內容無法一一聯系確認版權者。如涉及作品內容、版權和其它問題,請及時通過電子郵件或電話通知我們,以便迅速采取適當措施,避免給雙方造成不必要的經濟損失。聯系電話:010-82306118;郵箱:aet@chinaaet.com。
热re99久久精品国产66热_欧美小视频在线观看_日韩成人激情影院_庆余年2免费日韩剧观看大牛_91久久久久久国产精品_国产原创欧美精品_美女999久久久精品视频_欧美大成色www永久网站婷_国产色婷婷国产综合在线理论片a_国产精品电影在线观看_日韩精品视频在线观看网址_97在线观看免费_性欧美亚洲xxxx乳在线观看_久久精品美女视频网站_777国产偷窥盗摄精品视频_在线日韩第一页
  • <strike id="ygamy"></strike>
  • 
    
      • <del id="ygamy"></del>
        <tfoot id="ygamy"></tfoot>
          <strike id="ygamy"></strike>
          国内免费精品永久在线视频| 另类激情亚洲| 欧美日韩亚洲综合在线| 久久国产天堂福利天堂| 国产欧美一区二区视频| 欧美电影免费| 性欧美xxxx大乳国产app| 国产一区二区0| 亚洲欧美国产精品va在线观看| 亚洲新中文字幕| 欧美日韩精品二区| 欧美成人国产| 欧美va天堂va视频va在线| 影音先锋亚洲视频| 91久久精品国产91性色tv| 欧美激情亚洲| 国产日韩欧美综合| 美日韩精品视频| 91久久午夜| 亚洲一二三区在线观看| 久久精品国产亚洲高清剧情介绍| 国产精品99免费看| 欧美日韩三区| 亚洲日本成人女熟在线观看| 亚洲精品国精品久久99热一| 激情综合久久| 欧美日韩成人在线播放| 欧美午夜激情在线| 欧美日韩亚洲视频| 欧美日韩中文字幕综合视频| 亚洲高清视频一区二区| 久久久久99精品国产片| 亚洲一区二区四区| 亚洲在线电影| 一区二区三区精品国产| 国产精品swag| 国产日韩精品综合网站| 好男人免费精品视频| 欧美一区二区精品| 欧美日韩国产专区| 亚洲一卡二卡三卡四卡五卡| 一区二区三区你懂的| 亚洲国产精选| 国产精品久久久99| 亚洲三级影院| 亚洲欧美日韩一区二区| 欧美成人精品激情在线观看| 亚洲美女色禁图| 久久精品国产综合精品| 欧美在线视频免费播放| 久久久久在线观看| 亚洲欧美日韩国产成人| 欧美xart系列在线观看| 国产欧美日韩中文字幕在线| 国产精品theporn88| 日韩视频一区二区三区在线播放免费观看| 亚洲精品人人| 牛牛国产精品| 欧美成人69| 欧美成人精品高清在线播放| 美女在线一区二区| 欧美日韩国产区| 欧美劲爆第一页| 亚洲欧美日韩视频一区| 久久久蜜桃精品| 欧美激情va永久在线播放| 久久久久综合一区二区三区| 一本久久青青| 国产综合久久久久久鬼色| 欧美a级片网站| 久久久久久国产精品一区| 在线看国产日韩| 亚洲第一精品在线| 国产精品视频导航| 午夜一区在线| 国产一区二区中文| 欧美暴力喷水在线| 在线观看日韩国产| 久久亚洲免费| 狠狠久久五月精品中文字幕| 欧美夫妇交换俱乐部在线观看| 久久亚洲图片| 玉米视频成人免费看| 国产一区视频网站| 国产夜色精品一区二区av| 狠狠色丁香婷婷综合| 欧美呦呦网站| 亚洲黄色在线看| 亚洲免费av网站| 国产精品超碰97尤物18| 性色av一区二区三区在线观看| 亚洲欧美日韩在线一区| 欧美日韩亚洲一区二区三区在线| 日韩视频一区二区三区在线播放免费观看| 欧美成人免费全部观看天天性色| 久久久精品国产免费观看同学| 亚洲永久免费av| 欧美aaaaaaaa牛牛影院| 欧美日韩在线一区二区三区| 久久这里有精品视频| 亚洲一区二区三区国产| 欧美在线观看视频| 老色批av在线精品| 欧美成在线视频| 亚洲专区一区| 亚洲欧洲日韩在线| 亚洲午夜激情免费视频| 最近中文字幕mv在线一区二区三区四区| 欧美大片va欧美在线播放| 欧美日韩国产综合新一区| 亚洲国产成人在线播放| 欧美一二三视频| 亚洲美女少妇无套啪啪呻吟| 欧美成人精品一区二区| 亚洲一区二区欧美日韩| 国产精品一区二区久久国产| 在线电影国产精品| 亚洲国产裸拍裸体视频在线观看乱了| 国产精品国产三级国产专区53| 91久久精品日日躁夜夜躁欧美| 欧美日韩视频免费播放| 亚洲二区视频| 国产欧美日韩亚洲精品| 欧美日韩一区免费| 欧美精品精品一区| 国产精品久久久久久久app| 欧美午夜精品久久久久久浪潮| 亚洲天堂av电影| 亚洲国产精品精华液2区45| 亚洲黄色成人久久久| 理论片一区二区在线| 欧美日本国产| 亚洲精品免费在线播放| 亚洲一区日韩在线| 欧美11—12娇小xxxx| 欧美高清在线视频观看不卡| 欧美一进一出视频| 亚洲尤物视频网| 欧美国产极速在线| 国产精品一区二区视频| 国产伦精品一区二区三区视频黑人| 国产精品婷婷午夜在线观看| 国产欧美日韩亚州综合| 国产精品劲爆视频| 久久字幕精品一区| 久久九九免费| 中文日韩欧美| 国产精品一区二区在线| 欧美日韩国产丝袜另类| 久久国产一区二区| 国产午夜精品理论片a级大结局| 久久精品夜夜夜夜久久| 国产精品视频不卡| 性久久久久久| 久久精品99国产精品酒店日本| 亚洲欧美成aⅴ人在线观看| 国产视频一区在线观看| 亚洲一区二区三区在线观看视频| 欧美性生交xxxxx久久久| 国产一区二区三区在线观看视频| 久久国产主播| 欧美成人午夜激情视频| 在线播放视频一区| 亚洲国产一区二区精品专区| 国产亚洲精品久久久久婷婷瑜伽| 亚洲社区在线观看| 欧美一区二区视频观看视频| 亚洲综合社区| 欧美日韩激情小视频| 亚洲国产成人久久| 国模吧视频一区| 欧美国产视频日韩| 蜜桃视频一区| 亚洲国产成人久久| 亚洲欧美国产高清va在线播| 欧美在线视频观看免费网站| 久久夜色精品国产欧美乱| 亚洲成人在线视频网站| 国产香蕉久久精品综合网| 欧美在线精品免播放器视频| 国产精品久久久久国产精品日日| 国产精品国产福利国产秒拍| 国产精品亚洲精品| 久久久久久97三级| 亚洲精品一区二区三| 国产精品激情电影| 亚洲电影在线免费观看| 国产亚洲成人一区| 亚洲国产精品综合| 亚洲精品之草原avav久久| 狠狠色丁香婷综合久久| 欧美高清一区二区| 亚洲国产午夜| 国产精品日韩精品欧美在线| 在线观看成人av电影| 欧美成人伊人久久综合网| 国产色视频一区| 午夜精品一区二区三区四区| 欧美福利视频| 亚洲资源在线观看| 国产热re99久久6国产精品| 制服丝袜激情欧洲亚洲| 伊人男人综合视频网| 99精品视频免费观看| 在线欧美日韩国产| 亚洲欧美日韩一区二区三区在线观看| 久久女同互慰一区二区三区| 欧美日韩久久不卡| 国内精品久久久久久久果冻传媒| 亚洲国产一区二区在线| 欧美新色视频| av成人免费在线| 亚洲美女中出| 一本久久综合亚洲鲁鲁五月天| 一区二区福利| 国产在线国偷精品产拍免费yy| 国产欧美日韩三级| 午夜精品久久久久久久99热浪潮| 欧美性开放视频| 久久久久久一区| 欧美激情一二三区| 激情欧美国产欧美| 久久精品国产999大香线蕉| 一本色道久久加勒比88综合| 久久久另类综合| 韩国精品久久久999| 国产日韩欧美黄色| 国产视频丨精品|在线观看| 日韩午夜在线播放| 亚洲图片欧美一区| 久久精品亚洲热| 久久黄色影院| 精品成人一区二区三区四区| 亚洲国产精品日韩| 久久中文字幕一区二区三区| 香蕉久久一区二区不卡无毒影院| 亚洲欧洲在线看| 在线一区二区三区四区五区| 午夜在线精品偷拍| 麻豆精品国产91久久久久久| 国产主播一区二区三区四区| 精品动漫一区二区| 性色av一区二区怡红| 99re6热只有精品免费观看| 国产免费成人av| 久久久久久97三级| 国产视频一区二区三区在线观看| 麻豆亚洲精品| 亚洲欧美日韩一区二区三区在线观看| 久久国内精品视频| 女女同性女同一区二区三区91| 亚洲欧美春色| 久久国产高清| 国产精品xxxxx| 久久综合综合久久综合| 国产精品国码视频| 麻豆视频一区二区| 一区二区三区久久精品| 亚洲国产精品一区二区www在线| 国产在线欧美| 樱花yy私人影院亚洲| 亚洲视频每日更新| 欧美乱妇高清无乱码| 欧美中文字幕在线播放| 欧美gay视频激情| 国产精品网站在线| 亚洲在线观看视频| 午夜精彩国产免费不卡不顿大片| 99精品视频免费观看视频| 欧美日韩国语| 亚洲人成网站999久久久综合| 国产在线精品自拍| 国产精品久久久久aaaa樱花| 久久国产精品一区二区三区| 午夜精品久久99蜜桃的功能介绍| 亚洲影视综合| 激情一区二区三区| 亚洲视频axxx| 午夜精品久久久| 免费中文字幕日韩欧美| 91久久精品一区二区三区| 久久婷婷综合激情| 国产午夜精品福利| 欧美天天视频| 欧美日韩免费在线观看| 欧美日韩免费精品| 欧美日韩国产小视频在线观看| 欧美日韩亚洲成人| 亚洲狠狠丁香婷婷综合久久久| 亚洲一区网站| 亚洲欧美日本国产专区一区| 日韩一区二区精品在线观看| 欧美午夜片欧美片在线观看| 亚洲欧美日韩在线| 欧美aⅴ99久久黑人专区| 香蕉久久久久久久av网站| 欧美日韩伦理在线免费| 久久精品视频在线免费观看| 欧美成人午夜激情在线| 老巨人导航500精品| 欧美精选在线| 国产精品麻豆欧美日韩ww| 久久精品国产久精国产一老狼| 午夜精品久久久久久久白皮肤| 中文一区二区| 亚洲区一区二| 亚洲精品欧美在线| 亚洲视频狠狠| 欧美日韩国产色站一区二区三区| 亚洲日本中文字幕区| 亚洲国产欧美日韩另类综合| 欧美色大人视频| 亚洲欧洲日本mm| 午夜性色一区二区三区免费视频| 国产一区视频网站| 一区二区日韩精品| 国产精品免费一区二区三区观看| 亚洲欧洲av一区二区三区久久| 中文一区二区在线观看| 欧美日韩免费观看一区=区三区| 欧美日韩在线精品一区二区三区| 国产日韩欧美成人| 久久久www成人免费精品| 国产精品v日韩精品v欧美精品网站| av不卡在线观看| 久久嫩草精品久久久精品| 久久久久在线观看| 国产精品一级二级三级|