Page 118 - 《应用声学》2022年第3期

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2.2 脉冲电路 受高压信号的损坏，且芯片有发射模式以及发射
针对32阵元的CMUT阵列，设计基于4片MAX 接收模式，在发射接收模式下，回波信号可以通过
14808 芯片的 32 通道脉冲电路 [10] 。MAX14808 芯 LVOUT端输送至下一级电路，实现信号的收发，满
片是医学超声成像专用芯片，具有 8 个高压输出通 足 CMUT 器件发射电路的设计要求，同时为发射
道，输出信号的幅值可达 ±105 V。区别于传统的 电路部分与接收电路部分的连接提供了可能。根据
发射电路芯片，MAX14808 芯片内置 T/R 隔离开 MAX14808 芯片手册以及收发电路整体设计思路，
关，可以实现脉冲信号的限幅，保护下一级电路不 设计如图6所示脉冲电路原理图。

DINN8 ᡵ
DINP8 HVOUT1 HVOUT2 HVOUT3 HVOUT4 HVOUT5 HVOUT6 HVOUT7 HVOUT8 LVOUT8 ᫾
DINN1-DINN8 … … LV1–LV8 ஊ
DINP1-DINP8 ܸ
DINN1 MAX14808 LVOUT1 ႃ
DINP1 ᡹
VNN VPP VCC VEE CLK SYNC GND LDO_EN
VPP –5 V 3.3 V
VNN 5 V
GND
图 6 脉冲电路原理图
Fig. 6 Schematic diagram of pulse circuit

FPGA 控制电路通过 DINN、DINP 通道输入 C f
差分控制信号，对脉冲电路进行控制；脉冲电路通 R f
过HVOUT通道与CMUT器件相连接，为其提供方  VCC
C 1 ֓ C 
LVOUT
波脉冲信号，同时接收 CMUT 回波信号；回波信号 i CMUT  LTC6269-10 R 
⇁  v o
经 MAX14808 芯片内置的 T/R 隔离开关后，通过  
C 2 R  VDD R L
LVOUT通道与跨阻放大电路相连接。
2.3 跨阻放大电路
图 7 跨阻放大电路原理图
与压电换能器不同，CMUT 器件的输出信号 Fig. 7 Schematic diagram of transimpedance am-

为微弱电流信号，针对 32 通道微弱电流信号检测 plifier circuit
特点，设计基于 16 片 LTC6269-10 芯片的 32 通道
回波信号经 LVOUT 端输送至跨阻放大电路，
跨阻放大电路，实现电流 -电压信号的转化放大，
C 1 电容为隔直电容，可以隔绝支路中存在的直流电
LTC6269-10芯片是2 通道低噪声跨阻放大芯片，增
压，CMUT器件产生的电流信号 i CMUT 经过反馈电
益带宽积高达 4 GHz，基于 LTC6269-10 芯片设计
阻 R f 转化放大为输出电压 v o ，并在示波器上直观
的跨阻放大电路，完全满足对 3 MHz 的 CMUT 器
显示。图 7 中 C f 为反馈电容，与 R f 并联引入新的
件放大 10k 的需求。跨阻放大电路作为典型的电流
极点，增加了电路稳定性，防止电路出现自激现象，
信号检测电路，其如何与 CMUT 器件具体结合使
还可以有效滤除反馈电阻 R f 上流经电流产生的热
用，是 CMUT 器件前端电路设计的重点，而如何实
噪声，同时决定了跨阻放大电路的截止频率 f 0 ，截
现CMUT器件输出的微弱电流信号的检测放大，并
止频率f 0 可表示为
取得良好的输出信号，是跨阻放大电路设计的难点，
跨阻放大电路原理图如图7所示。 f 0 = 1/(2πR f C f ), (2)