[发明专利]用于128元件阵列探头的超声系统前端电路

说明书

一种用于超声系统的前端电路，包括波束形成器FPGA集成电路、具有脉冲发射器和线性波形发射器两者的发射IC和/或T/R开关、发射控制和接收器IC以及模数转换器(ADC)IC。仅所述发射IC要求高电压，并且所述发射/接收开关被集成在所述发射IC中，这将所述接收器IC与高电压隔离开。所述发射器能够被修调以调节脉冲上升和下降速率，这实现了具有低谐波频率含量的脉冲的传输，并且因此实现了更好的谐波图像。

技术领域

本发明涉及医学诊断超声系统，并且具体涉及用于具有128个或更多个换能器元件的超声阵列探头的前端电路。

背景技术

超声系统的前端是与超声探头通信的系统的部分，其控制来自探头换能器的超声的传输并且接收和初始地处理来自换能器的返回回波信号。前端电路还控制相关的处理，诸如对回波信号的TGC放大、数字化以及波束形成过程的至少某个部分。期望该电路的大部分以集成电路(IC)的形式来制作以减少系统大小和重量以及希望的成本。但是，现今的超声系统使用具有多元件阵列换能器的探头来对波束进行电子地转向和聚焦，这消除探头中的机械部件。常规的1D(一维)阵列大小是128个元件，但是具有192个元件和256个元件的探头也在使用，并且用于3D成像的2D探头具有成千上万的换能器元件。对于2D阵列探头而言，微波束形成器需要使得能够使用有效尺寸的线缆，但是前端电路通常仍然被用于探头控制和最终的波束形成。

也期望所述前端电路提供能够操作要求脉冲传输的探头和使用成形的波形传输的那些探头以及具有多线能力的那些探头的全方位能力。还期望数字化在波束形成之前完成以使得数字波束形成器能够被用于所有成像应用。这些要求强加针对集成电路部件的数量和布局的挑战，因为其导致将许多集成的电路部件互连的增加的IC引脚计数。这些要求针对具有较少数量的换能器元件的探头和使用复用的那些探头将降低，但是复用通常降低性能并且因此高效地操作128元件阵列探头的需要是最低限度的期望的要求。本发明的目标是提供一种用于超声系统的集成电路前端，其为128元件换能器探头提供优质性能，所述128元件换能器探头具有用于高效配置、封装和p.c.板布局的减少的引脚计数的IC封装并且考虑针对不同电压和能力的IC所要求的各种类型的制造。

发明内容

根据本发明的原理，描述了一种用于超声系统的前端电路，所述前端电路包括波束形成器FPGA集成电路、具有脉冲发射器和线性波形发射器两者的发射IC、发射控制和接收器IC以及模数转换器(ADC)IC。仅所述发射IC要求高电压，并且发射/接收开关被集成在所述发射IC中，这将所述接收器IC与高电压隔离。所述发射器能够被修调(trimmed)以调节脉冲上升和下降速率，这实现了具有低谐波频率含量的脉冲的传输以及因此实现了更好的谐波图像。针对所述线性和脉冲发射器两者的波形数据被存储在所述发射控制和接收器IC中，这节省了FPGA上的引脚，其是该数据的常规资源。所述ADC将数字回波信号耦合到所述FPGA以用于在串行总线线路上的波束形成，这节省了在常规并行数据配置上的额外的FPGA引脚。将脉冲和线性波形发射能力两者包括在所述发射IC中使得能够将这两种类型的发射器用在多模式图像的形成中，诸如将用于多普勒波束的脉冲发射器和用于B模式波束的线性发射器用在颜色流图像的形成中。

附图说明

在附图中：

图1以框图形式图示了根据本发明的原理构建的超声系统前端的IC的配置。

图2是根据本发明的原理的将脉冲器和线性波形发射器两者与发射-接收开关集成在相同的IC上的发射IC的示意性图示。

图3是根据本发明的原理构建的发射控制和接收器IC的框图和示意性图示。

图4是图示了图1的超声系统前端电路的操作的流程图。

图5是图示了使用图1-3的超声系统前端电路的脉冲器和线性波形发射器两者采集针对颜色流图像的回波信号的流程图。

图6以框图形式图示了使用图1-3的前端电路的超声系统。