Üç boyutlu akustik görüntüleme için ön alıcı-verici tümdevre

Abstract

Tıbbi ultrasonik görüntüleme sistemleri, genel olarak bir çevirici elemanı ve akustik işaretin üretilip algılanmasından sorumlu elektronik oluşmaktadır. Tek boyutlu dönüştürücü dizileriyle, incelenmekte olan ortamın iki boyutlu kesit görüntüsü elde edilmektedir. Dönüştürücü teknolojisindeki son gelişmelerle, iki boyutlu dönüştürücü dizilerinin üretimi gerçekleştirilmiş, böylece üç boyutlu (hacimsel) görüntüleme yapılması mümkün olmuştur[1,2]. Ancak, özellikle Nyquist kriteri, dönüştürücü elemanların boyutlarını sınırladığı için, eleman boyutları oldukça küçülmüştür; bu da algılanan işareti oldukça zayıflatmaktadır. Bu nedenle, kabul edilebilir nitelikteki görüntülerin alınabilmesi için, alıcı-verici elektroniğinin iyileştirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, iki boyutlu akustik çeviriciler için CMOS tabanlı ön alıcı-verici devresinin tasarımı gerçekleştirilmiştir. Devre, temel olarak, bir yüksek gerilim darbe üretici, alıcı-verici anahtarı, düşük gürültülü ön yükseltici ve dönüştürücü elemanın bağlantı dolgulamasından oluşmaktadır.

Medical ultrasonic imaging systems, in general, are composed of a transducer element and the transmit/receive electronics. One dimensional arrays produce a two-dimensional cross-sectional image of the medium. With recent advances in transducer technology, the fabrication of 2-D arrays became feasible, which can be used for 3-D (volumetric) imaging. However, the Nyquist criterion restricts transducer dimensions, which results in relatively less sensitive array elements. Consequently, for an image of acceptable quality, the receiver electronics must be improved. In this study, the design of a CMOS based transmit-receive front-end electronic for 2-D transducer arrays is described. The circuit is composed of a high voltage pulser, a transmit-receive switch, a low noise amplifier, and a bonding pad for connction to the transducer element.