基于可变增益放大器AD604的超声衰减补偿电路

　　3 AD604在医用超声设备中的应用

　　当医用超声仪器发出的超声波在人体内传播时，其能量将被人体组织吸收。随着探测深度的增加，超声波的能量将逐渐衰减。为了使不同深度组织界面的回波幅值相同，应将不同深度下的回波信号进行不同程度的衰减放大，以实现声程补偿，也就是需要接收机的增益随扫描时间的增加而增加，因为从较深部位声界面反射的回声信号的放大倍数较大，而距换能器较近的反射信号，也就是在时间上较早到达的回波信号则放大倍数较小。在超声波诊断类仪器中，一般使用TGC(Time Gain Compensation)深度时间增益补偿电路，即用一定的电压曲线来控制放大器的增益，以使得不同深度下的超声回波能够获得不同的放大倍数，从而起到补偿作用。

　　图4所示是一个用AD604驱动AD9050(10-bit，40MSPS的ADC)的医用超声增益补偿电路。当AD7226 D/A转换器与其它微处理器接口时，应将读入的放大倍数数字量转换为模拟量，然后把这个模拟量作为AD604的增益控制信号输入(即与其VGN端相连)，从而实现增益的控制。经过AD604衰减补偿的信号，再经过滤波器及AD9631(低畸变、低噪声、高速运算放大器)后即可成为ADC的有效输入。运算放大器的输出和ADC的自偏输入在进行交流耦合后，即可由AD9050 A/D转换器进行采样速率为40MSPS的模数转换。

　　该方案解决了医用超声软组织测量过程中由声程导致的回波信号的非线性补偿问题。与传统的分立元件电路相比，该方案具有电路简单、TGC控制信号稳定可靠以及调节灵活等特点，能准确地补偿超声波在人体内的衰减，从而为控制系统实现高速数字化提供一个新的可靠方法。