STMicroelectronics STHVUP64 64-Kanal-Ultraschall-Transmitter
Der 64-kanalige Ultraschallsender STHVUP64 von STMicroelectronics ist ein monolithischer Hochspannungs-/Hochgeschwindigkeits-Impulsgenerator mit 64 unabhängigen Kanälen, der einen 64-kanaligen Beamformer zur Impulserzeugung integriert. Der STHVUP64 ist für medizinische Mehrkanal-Ultraschall-Applikationen ausgelegt, insbesondere extrem tragbare Systeme mit geringem Stromverbrauch. Eine rein analoge Sektion bietet für jeden Kanal zwei Halbbrücken (zwei Hochspannungs-P-Kanal- und zwei Hochspannungs-N-Kanal-MOSFETs), eine Clamping-to-Ground-Schaltung und eine Sende-/Empfangsschalterstruktur, die eine effektive Isolierung während der Übertragungsphase gewährleistet. Jeder Kanal verfügt außerdem über integrierte Hochspannungspegelumsetzer, Rauschsperrdioden und einen Ableitschutz-Schaltkreis.
Die Kanäle können über ein spezielles Bit als 3-Stufen- oder 5-Stufen-Ausgang programmiert werden. Im 3-Stufen-Modus werden die beiden Halbbrücken parallel betrieben, um einen Standard-Spitzenstrom von 400 mA zu liefern. Es ist jedoch auch möglich, einen Energiesparmodus zu programmieren, um den Gesamtstromverbrauch zu reduzieren. In diesem Fall wird nur eine Halbbrücke verwendet und der Ausgangsstrom senkt sich auf 200 mA. Im 5-Stufen-Modus können die beiden Halbbrücken unabhängig voneinander angesteuert werden, und jede Halbbrücke hat eine Stromkapazität von 200 mA. Die Klemmschaltung zwingt die XDCR < 63 : 0 > Ausgangspins bis zu GND mit einem Widerstand von 45 Ω und einer Spitzenstrombelastbarkeit von 0,32 A. Die 64x unabhängigen T/R-Schalter können in einer Multiplexing-Konfiguration verwendet werden.
Der STHVUP64 von STMicroelectronics enthält auch einige globale Blöcke: Wärmeschutzschaltungen, Unterspannungskontrollen an VDDP3V3/VDDM3V3/DVDD, einen Power-On-Reset (POR) an DVDD und einen globalen selbstvorgespannten Hochspannungs-MOSFET-Gate-Treiber mit einer internen Bewertung des korrekten Wertes und der HV-Versorgungen. Alle Funktionen werden von einem digitalen Core verwaltet, der mit einer maximalen Taktfrequenz von 200 MHz arbeitet. Dieser Block verwaltet die im Beamformer verwendeten Verzögerungsprofile, die Wellenformerzeugung und die verschiedenen globalen Einstellungen, während er gleichzeitig sicherstellt, dass alle Geräteoperationen in der richtigen Reihenfolge ausgeführt werden.
Merkmale
- 0 bis 200 V Ausgangssignal Spitze-zu-Spitze
- Gate-Treiber mit selbstvorgespannter Architektur, keine Filterkondensatoren erforderlich
- Impulswellenbetrieb (PW) und kontinuierlicher Wellenbetrieb (CW)
- 3- oder 5-Stufen-Ausgangswellenform
- Zustand mit hoher Impedanz
- Programmierbarer ±200 mA oder ±400 mA Quell- und Senkenstrom in einer 3-Stufen-Konfiguration
- ±200 mA Quellen- und Senkenstrom in einer 5-Stufen-Konfiguration
- Vollständig integrierte echte Erdungsklemme, 45 Ω Klemmwiderstand
- Vollständig integrierte Sende-/Empfangsschalter (TR_SW)
- 45 Ω ON-Widerstand
- 18 pF ON-Kapazität
- 3 pF OFF-Kapazität bei LVOUT-pin
- Konform mit Empfänger-Multiplexing-Funktion
- Integrierte Hilfsschaltungen
- Rauschsperrdioden
- Thermischer Schutz
- Unterspannungsschutz und Vorspannungsversorgungsprüfungen
- Programmierbares Energiemanagement zur Optimierung der Leistung in extrem tragbaren Applikationen
- Strahlformung im Übertragungsmodus
- Programmierbare Einkanal-Verzögerung für Strahlsteuerung und Strahlfokussierung
- Taktfrequenz bis zu 200 MHz
- 5 ns Verzögerungsauflösung
- Von 5 ns bis 20 µs Verzögerungsbereich bei 200 MHz
- 3 µs minimale Verzögerungstabellen-Schreibzeit
- Integrierter Speicher zum Speichern von Übertragungsmustern
- 32 Zustände für Wellenformdefinition
- Wellenform-Kompressionsalgorithmus
- Einfache Fahrsteuerung
- Steuerung über standardmäßige serielle Quad-Peripherieschnittstelle (QSPI)
- Wenige Eingangssignale zur Ansteuerung mehrerer Bauteile
- Einzelunterbrechung als Alarmsignal
- Einzelauslöser zur Verwaltung der Sende- (TX) und Empfangsphasen (RX), vollständig automatisch und programmierbar
- Anti-Störung auf dem Auslösesignal während der TX-Phase
- Kontrolle der Prüfsumme
- Sehr niedriger thermischer Widerstand des Gehäuses
- Latch-up-frei aufgrund der HV-SOI-Technologie
- 10 mm x 10 mm BGA-Gehäuse mit 196 Kugeln und einem 0,65 mm-Rastermaß
Applikationen
- Medizinische Ultraschall-Bildverarbeitung
- Impulswellenform-Generatoren
- Ultra-tragbare Ultraschall-Bildgebung
- Piezoelektrische Schallwandler-Treiber