【摘 要】
：
目前医学超声成像系统正朝着高精度、小型化的方向发展。面向微机械超声换能器（MUT）的前端集成电路可与MUT一体化构成微机械有源传感器,凭借体积小、带宽等优势,在医学超声领域中应用前景广阔,尤其是在如眼球、血管、心脏造影等高精度成像方面发挥至关重要的作用。面向MUT的前端集成电路研究也成为微电子、生物医学工程等交叉领域的新兴热点。对于先进的高精度超声成像算法,往往需要发射如连续调频等需要数模转换（D
【基金项目】
：
国家自然科学基金“基于宽频异构超声探测阵列的胎儿心动检测技术研究”（61601188）；
论文部分内容阅读
目前医学超声成像系统正朝着高精度、小型化的方向发展。面向微机械超声换能器（MUT）的前端集成电路可与MUT一体化构成微机械有源传感器,凭借体积小、带宽等优势,在医学超声领域中应用前景广阔,尤其是在如眼球、血管、心脏造影等高精度成像方面发挥至关重要的作用。面向MUT的前端集成电路研究也成为微电子、生物医学工程等交叉领域的新兴热点。对于先进的高精度超声成像算法,往往需要发射如连续调频等需要数模转换（DAC）才能产生的特定模拟超声信号,而现有只能发射单脉冲的MUT前端开关类功放难以满足需求,并且还需要额外电路为电容式MUT提供片外高压偏置,增加了系统复杂度。本文提出的高线性度全集成发射前端电路,集成了Gm-C高阶滤波单元、高增益驱动单元以及正负直流升压单元。滤波单元抑制DAC输出信号中的高频谐波分量;驱动单元以集成匹配网络的线性差分结构完成对MUT的驱动;升压单元以正负压的形式对电容式MUT提供高压偏置。基于CSMC 0.18μm BCD工艺实现了发射前端电路的原理图及版图,本文的主要研究工作和创新点如下:（1）采用双二阶级联结构设计了Gm-C四阶滤波单元,在核心跨导放大器中,设计了有源电感零极点补偿结构,在达到相同带宽情况下,获得了更小的静态功耗和更高的输出阻抗。设计了源极负反馈及交叉耦合差分对结构提高了线性度。带外十倍频程抑制率达86d B,跨导放大器增益带宽积15.6MHz,静态功耗82μW,线性范围1.6V。（2）高增益驱动单元,设计了线性全差分结构,有效抑制偶次谐波。提出了一种集成阻抗匹配网络,完成与MUT的匹配,匹配网络中的电感通过输出级源端等效电感的方式实现,做到了片内集成,无需大尺寸片外电感。在100p F并联1kΩ负载下,工作频率达10.3MHz,输出电压最大摆幅达24V,平均功耗5.24m W,二次谐波失真-66d B。（3）正负直流升压单元,通过正压电荷泵与负压电荷泵相结合的方式,对MUT提供片内高压差直流偏置,提高电路耐受性、电压调节范围及阵元隔离度。设计了辅助升压电路,减小了寄生电容及开关导通电阻,提高了输出效率及驱动能力。单电源供电时输出电压差可达90V,转换效率达77%。
其他文献
声源定位技术是语音信号处理领域的重要组成部分,受到研究者的广泛关注。对于麦克风阵列声源定位的研究主要集中在大孔径的固定阵列上,但近年来随着消费电子的发展,无线耳机、AR眼镜等带有小型麦克风阵列的嵌入式设备越来越普及,其采样率有限、孔径小、阵列间距不固定等特点导致了声源定位的精度有限,影响了实际的使用体验。为了解决上述问题,本文针对无线耳机设备的特点,搭建双麦克风阵列模型,对声源定位问题展开研究,提
音乐可以陶冶情操,提高生活品味和个人气质。随着生活水平的提高,人们学习架子鼓演奏的热情不断高涨,兴起了架子鼓教育的热潮。架子鼓音乐自动转录（Automatic Drum Transcription,ADT）技术是指从音频信号中检测得到鼓的音符事件,可以用于自动乐谱生成或自动演奏识别,帮助架子鼓初学者提高学习效率。一个健壮的ADT系统在鼓自动化教育和音乐智能娱乐软件中扮演着重要角色。但是实现一种精准
现代超宽带远距离通信系统要求天线同时具有超宽带与高增益特性,用于满足系统脉冲信号收发对带宽的要求和增加实际传输距离。偶极子天线因具有结构简单、对称性高、后瓣低等优点而被广泛应用,但带宽窄和低增益的劣势限制了其在超宽带远距离通信系统的进一步应用。针对上述问题,本文致力于使用嵌入式超宽带阻抗调控与匹配结构来拓展偶极子天线的阻抗带宽,并采用金属反射式背腔电磁结构控制天线的口径场分布,从而在超宽带频率范围
随着5G时代的到来,通信需求大幅提升,这对于通信网络的容量提出了更高的要求。由于目前主流无线通信网络所使用的射频频段已经被开发殆尽,需要寻找其他频段来满足未来高速发展的通信需求。可见光通信（Visible Light Communication,VLC）因为其载波频率极高而具有丰富的不受限制的频谱资源,可以有效地补充或者代替现有的无线通信接入网。正交频分复用（Orthogonal Frequenc
在无线通信系统中,收发前端直接决定了无线通信系统的无线网络容量和传输速率。目前,随着移动数据流量需求的持续高速增长,毫米波收发前端已成为全球性的研究热点。但是目前的毫米波收发器前端在功耗,噪声和面积方面还存在一些亟需解决的问题。为此,本文针对毫米波收发前端及其关键电路进行了深入研究,主要工作包括:（1）毫米波收发前端架构分析。通过分析传统毫米波收发机架构的优缺点,验证了双向毫米波收发前端的可实现性
随着计算机技术以及互联网技术的飞速发展,语音数据相比于以前呈现出爆炸式地增长,如何对大量的语音数据进行分析处理并从中获取有用信息,以及如何利用语音技术实现人机交互获得了研究者们的广泛关注。语音关键词检测技术不需要对语音中的所有词汇进行识别,只需要从连续语音流中检测出预先定义的关键词即可,被广泛地应用于音频信息检索、音频监控、设备唤醒、智能家居等领域。当前主流的关键词检测技术为深度学习,需要大规模的
随着第五代通信系统（5G）的普及和商用化,多输入多输出（MIMO）基站天线阵列的结构变得越来越紧凑,基站天线单元之间的电磁耦合也变得越来越强,这不仅导致天线的工作性能下降,同时也大大地增加了天线之间的相关性,从而降低了通信系统的通信质量和容量。然而,如何在宽带条件下,实现基站天线阵列的同频去耦,一直是工业界和学术界致力攻克的难题。基于此,本论文首先对国内外的终端天线以及基站天线的同频去耦方法进行了
电力系统的安全运行是国民经济发展的重要支撑,而刀闸是变电站中极其重要的设备,对刀闸的操作及状态判断关系到电网的正常运行。长期的使用会导致刀闸结构的异常,造成合闸不到位,引发严重的安全问题。目前合闸到位的判别主要依靠刀闸自带的辅助接点,但传动部分异常会引发错误判断,传统上调派工作人员到现场观察进行校验,十分不便。相关电力部门已下达通知,亟需开发更好的双重校验方法。其技术难点有:（1）合闸不到位状态与
随着科学技术的发展,二十一世纪以来,科幻小说受到越来越多读者的青睐。在国内,“科幻四大天王”之一刘慈欣创作的系列长篇科幻小说《三体》曾获得国内诸多奖项,并走出了国门,被翻译成各国语言。但与科幻类小说翻译相关的研究甚少。2020年5月,受新星出版社和一元和卷国际文化传播有限公司应邀,由报告人等三人组成的翻译小组在导师的指导下,对没有中文译本的日本作家铜大的作品《边境德尔塔星域的食物纪行》进行了翻译。
作为一种在工业中常见的钢制压力容器,球形储罐主要用作液态或气态材料的储运设备。随着综合国力和科技水平的提高,球形储罐的制造水平和使用范围高速发展,向高参数和大型化的方向推进。而大型化球罐对风的敏感性增强,受极端风、内部介质、压力等载荷的作用有断裂、变形和丧失平衡的风险,由此引发罐体开裂、内盛物料外漏和起火爆炸等事故,造成人的伤亡、财产损失和环境破坏等严重后果,因此开展在役球罐的风载荷和结构承载力研