作為全球領(lǐng)先的高性能信號(hào)處理解決方案供應(yīng)商和醫(yī)療成像IC 領(lǐng)先者，ADI公司近日推出了一款可降低計(jì)算機(jī)斷層CT掃描儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本和復(fù)雜性的電流數(shù)字轉(zhuǎn)換器模塊——ADAS1131。2014年9月10日，ADI公司亞太區(qū)醫(yī)療行業(yè)市場(chǎng)經(jīng)理王勝先生向大家系統(tǒng)地介紹了這款產(chǎn)品。

ADI公司亞太區(qū)醫(yī)療行業(yè)市場(chǎng)經(jīng)理王勝

    ADAS1131是一款256通道、24 bit電流數(shù)字轉(zhuǎn)換器模塊，采用15 mm²BGA 封裝，間距為0.8 mm。該器件所需PCB 板面積比通道密度僅為其一半的替代器件大約少33%。借助0.8 mm 間距封裝特性，設(shè)計(jì)師可以將ADAS1131安裝在標(biāo)準(zhǔn)的PCB 基板上，這種方案比要求激光過(guò)孔的高密度專用PCB 基板成本低、成品率高。

    “最近發(fā)布的蘋果Watch有很多與健康相關(guān)的功能，如測(cè)量心跳、計(jì)步等。這部分所謂的非傳統(tǒng)或者新興領(lǐng)域的醫(yī)療功能性的產(chǎn)品，也是ADI醫(yī)療保健大團(tuán)隊(duì)下屬的重要業(yè)務(wù)。”王勝先生繼續(xù)講道，“ADAS1131是業(yè)內(nèi)首款256通道、高集成度的、24 bit的電流到數(shù)字的轉(zhuǎn)換模塊。通常的ADC都是電壓到數(shù)字轉(zhuǎn)換，這款產(chǎn)品是電流到數(shù)字，可以直接輸入電流信號(hào)而非電壓信號(hào)，輸出的就是數(shù)字化的。它的最大價(jià)值是可以簡(jiǎn)化醫(yī)療CT系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并降低系統(tǒng)級(jí)成本。”

    據(jù)介紹，ADI專注于醫(yī)療保健行業(yè)里包括醫(yī)療影像、體征信號(hào)監(jiān)測(cè)、醫(yī)療儀表和消費(fèi)/移動(dòng)醫(yī)療4大類，ADAS131則是在醫(yī)療影像里面向CT掃描儀的一類應(yīng)用。王勝先生分析：“未來(lái)ADI將重點(diǎn)關(guān)注體征信號(hào)監(jiān)測(cè)部分，因?yàn)檫@部分的消費(fèi)領(lǐng)域功能比較多，需求量比較大。同時(shí)，傳統(tǒng)業(yè)務(wù)領(lǐng)域肯定是循序漸進(jìn)的，也會(huì)穩(wěn)定增長(zhǎng)。”

CT工作原理

    上圖是CT的外形，人躺在上面，慢慢地隨著床移動(dòng)。原來(lái)大都是雙層CT或者16排CT，隨著高端CT的逐漸出現(xiàn)，現(xiàn)在64排已經(jīng)很普通了，128排、196排的也有。由于X射線對(duì)人體是有害的，所以掃描時(shí)間越短，得到有用的信息越好。功能集成度越高，使用就越容易，這是多層CT未來(lái)的市場(chǎng)趨勢(shì)。對(duì)于ADI芯片要求來(lái)說(shuō)，需要大幅提高通道數(shù)，同時(shí)系統(tǒng)尺寸和成本不能相應(yīng)地增加，IC噪聲、功耗、尺寸和成本需要降低，IC功能需要顯著提高。

    2009年ADAS1128就已經(jīng)量產(chǎn)了，在主流CT廠商里廣泛使用。“時(shí)隔四五年推出ADAS1131，這個(gè)時(shí)間不短，但是從應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)說(shuō)也不長(zhǎng)。從16通道開(kāi)始到32，64，再到128，這個(gè)時(shí)間很快，但是從128到256這個(gè)過(guò)程需要很大的技術(shù)成熟度和市場(chǎng)反饋。雖然在技術(shù)本身上，ADI早有儲(chǔ)備，但要等市場(chǎng)成熟以后在恰當(dāng)時(shí)間加以量產(chǎn)。”王勝先生解釋道。

    ADAS1131模塊不但內(nèi)置了256個(gè)低功耗、低噪聲、低輸入電流積分器、同步采樣保持電路和提供可配置采樣速率的兩個(gè)高速ADC，還集成了所有相關(guān)內(nèi)部緩沖器、用于數(shù)據(jù)采集的去耦和旁路電容，進(jìn)一步減少了元件數(shù)量，簡(jiǎn)化了電路板布局。在任何吞吐速率下，新款轉(zhuǎn)換器每個(gè)通道的功耗均為3 mW，與僅集成128個(gè)通道的競(jìng)爭(zhēng)器件相同。

    CT工作時(shí)，從X射線到可見(jiàn)光轉(zhuǎn)換成電流，這個(gè)過(guò)程是持續(xù)的，必須把每個(gè)電荷都采集到，才保證所有數(shù)據(jù)都采集到，信息才能完整。“這個(gè)過(guò)程中，光到電流轉(zhuǎn)化成電荷是連續(xù)的，電荷的采集是通過(guò)積分變成電壓存在電容里，就會(huì)有一個(gè)死區(qū)時(shí)間。ADI把這個(gè)問(wèn)題解決了，所有持續(xù)進(jìn)來(lái)的電流都會(huì)被采集到，絕對(duì)沒(méi)有死區(qū)，中間沒(méi)有任何環(huán)節(jié)丟失。”

    ADAS1128是128通道的，10 mm×10 mm球柵陣列封裝，這是芯片本身的尺寸。ADAS1131的尺寸為15 mm×15 mm，但通道是256，并且把電源和電壓基準(zhǔn)的電容也包含在了這個(gè)模塊里，在芯片大小和系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化中很好地進(jìn)行了折中。

ADAS1131封裝：324引腳SiP BGA

    除了芯片模塊本身的特點(diǎn)以外，ADI還提供評(píng)估套件，包括ADAS1131評(píng)估模塊、接口板以及數(shù)據(jù)采集版(EVAL-SDP1Z)。相關(guān)文檔請(qǐng)?jiān)L問(wèn)：www.analog.com/sdp。