超声回波的接收和预处理.ppt

一 概述 接收系统的主要作用 1 换能器接收灵敏度范围的控制接收阵元 位置 转接 线阵中 接收方向控制 相控阵中 接收孔径变换 接收聚焦 2 回波信号预处理前置放大 TGC放大 动态滤波 对数放大 检波 边缘增强等 第五章超声回波的接收和预处理第一节超声接收系统概况 接收系统的位置及特点 信号通道的前段 接收系统 模拟处理 信号通道中后段 数字扫描变换器 数字处理 信号通道 信号经过的从换能器至显示器的所有电路 接收系统典型结构框图 EUB 240型线扫式B超 双线箭头 多路信号 单线箭头 单路信号 二 各部分的简要工作原理 探头作用 声 电换能 发射 接收两用 结构 80阵元线阵 二极管开关 以减少连线和前置放大器 前置放大器作用 放大微弱的接收信号 以利传输 提高信噪比 要求 外部干扰小 内部噪声低 灵敏度高 频带宽 数量 前置放大器有16路 接收多路转换开关作用 选择16路前置放大器输出中的11路 扫查 并合成为6个信号 F0 F5 控制 RQA RQE 码 可变孔径电路 作用 实现可变孔径接收 具体 近距离 近场 回波 用小孔径接收 波束窄 远距离 远场 回波 用大孔径接收 以利聚焦 方法 随时间逐次开通孔径边缘信号F2 F1 F0 控制 AP0 AP2 信号 相位调整 接收聚焦电路 作用 接收灵敏范围的聚焦 方法 对F0 F5各信号按二次曲线变化延迟 再相加 控制 FCN0 FCN2码 控制延迟变化的二次曲线曲率 也即控制聚焦焦距 增益控制和动态滤波 1 TGC电路 时间增益控制技术作用 补偿回波因深度增加而造成的衰减 I I0e 2 x方法 由TGC控制电压 控制压控放大器的增益 随接收深度而上升 结果 使近区增益适当小 远区增益逐渐增大 2 DF 动态滤波技术作用 滤除近场过强的低频 和深部的高频杂波干扰 方法 由DF控制电压 控制压控带通滤波器的通带中心频率 随接收深度而下降 结果 近场滤除低频 提高分辨力 远场滤除高频 提高信噪比 对数放大器 作用 压缩信号的动态范围 适配显像管的动态范围 防止有用信息的丢失 动态范围 信号 100dB 显像管 约30dB 特点 信号越大 增益越小 检波器作用 检出调制信号 射频信号 视频信号回波调制 超声振荡受矩形脉冲幅度调制 勾边电路 边缘增强电路 作用 增强视频信号的边缘 突出图像的轮廓 使之便于识别和测量 控制 ENH信号 控制增强效果 一 基本要求原因 阵元获取信号 10 30 Vp p 合成电路本身噪音 30 Vp p 故需加前置放大器 以提高信噪比 路数 线阵B超 前置放大常为多路 各机型有所差异 EUB 240型B超有16路 EUB 40型B超有24路 基本要求 1 与探头馈线匹配良好 馈线特性阻抗 前放输入阻抗 否则 信号被反射入馈线 信号减弱 多重反射 造成图象重影 第二节前置信号放大 2 动态范围大 前放动态范围 信号动态范围 100dB 不丢失有价值的信息 3 功率增益 P 大P 10lgKP dB 其中 KP 放大器功率放大倍数P大 则极限灵敏度高 信噪比高 日立EUB系列B超 前放P 24dB 4 噪声系数 F 小F 输入端信噪比 输出端信噪比 1理想 F 1 即放大器无附加噪声 实际 F 1 晶体管 电阻等总有噪声 F小 有限噪声灵敏度高 放大器动态范围大 二 前置放大器电路 1 前置放大器之一东芝SAL系列线扫B超的前置放大器 特点分析 由三级直接耦合放大器组成 A 7 17dB TR20为射随器 使之与延时线负载阻抗匹配 R62引入深度负反馈 展宽频带 提高稳定性 D33 D34组成双向限幅器 防止大信号阻塞放大器 15V 5V供电 使输出信号动态范围达15V以上 各级射极直流负反馈 稳定工作点 最小可辨信号小 L20 C31 C32电源滤波 减小噪声 C25高频补偿 C18耦合电容 2 前置放大器之二 日立公司B超常用的前置放大器 EUB 240型也用此 特点 IC1是大动态 高稳定的集成运算放大器H724B01 D1 D17组成双向限幅器 防止大信号造成放大器阻塞 L1 R1 C1为高通滤波器 C17 C33 C148 C149电源退耦电容 VR1电位器可调节增益 设计增益24dB C33 一 回波合成法1 直接合成法方法 各阵元信号 孔径控制 聚焦延迟 相加合成 优点 可不对称延迟 进行微角扫查 缺点 路数多 设备量大 实例 AlokaSSD 256型B超仪用之 第三节超声回波信号的合成 2 二步合成法 方法 各阵元信号 对称合成 孔径控制 聚焦延迟 相加合成 条件 具有对称延迟特性 无偏向 优点 孔径控制电路 聚焦电路减少一半 实例 日立EUB系列B超 如EUB 240 采用此法 二 接收多路转换开关 1 组成IC17 IC38 8选1转接开关TR2 TR6 倒相驱动管 2 信号输入 CH1 CH16 前放输出 输出 F0 F5 转接合成输出 控制 RQA RQE 码 3 功能从16路前置放大器输出中 每次选通11路 并对称合成为F0 F5的6个信号 控制码变化 选择通路变化 实现切换扫查 4 电路分析 转接开关的使能端与RQE RQD的连接 简化为图5 7 RQE RQD 1 0或0 1 有输出的芯片编号 如图5 8 前置放大输出的转接合成关系 HPi CHi 例如 RQE RQA 01111 经TR2 TR6倒相 为10000 则F0 CH1 CH11 F1 CH2 CH10 F2 CH3 CH9 F3 CH4 CH8 F4 CH5 CH7 F5 CH6 RQE RQA 01110 经TR2 TR6倒相 为10001 则F0 CH2 CH12 F1 CH3 CH11 F2 CH4 CH10 F3 CH5 CH9 F4 CH6 CH8 F5 CH7 三 可变孔径电路 可变孔径的提出及其实现方法 1 接收灵敏范围与孔径的关系根据 发射与接收的互易性 发射超声场的结论 非聚焦 近场 孔径越小 灵敏范围越小 远场 孔径越大 灵敏范围扩散角越小 聚焦 焦点处直径 df 2 44 F DD 接收孔径即 为使df小 当F增大时 D也应增大 2 方法近场用小孔径 远场用大孔径 可变孔径技术 3 意义近场 远场灵敏范围 波束 均较窄 横向分辨力好 可变孔径电路 1 组成及作用MXIC 模拟调制分离器A 0 X X0 A 1 X X1 X端RC 低通滤波器 C 隔低频 通高频信号 L 隔高频 通低频信号 D 二极管开关 2 信号F0 5 回波信号 高频 AP0 2 门控信号 低频 3 单路工作原理因D负极经L 低频接地AP 1 X 8V D截止AP 0 X 8V D导通 4 组合工作过程 由于 各阵元接收的回波信号对应为 F0 F5 周边 中心因此 切断F0 F1 F2等信号进入回波合成电路 使周边阵元接收信号无效 即缩小了接收孔径 5 时间段计算举例 将探测深度分四段 近场 中场 远场 远场 分界距离 S1 20mm S2 50mm S3 90mm 由式 tKi Si VD 2Si c可算得各段时间 tK0 117 s tK1 65 s tK2 26 s 四 接收相位调整电路 接收聚焦电路 作用对各阵元接收的回波信号进行延迟调整 二次曲线变化 使焦点处回波达到同相位叠加 其实质是换能器空间灵敏范围的聚焦 分段聚焦的类型 非实时分段动态聚焦 多次发射 多次接收 发射与接收同焦距 每次固定 实时分段动态聚焦 一次发射 一次接收 发射固定焦距 接收动态焦距 实时分段动态聚焦原理 1 简述 以超声探查速度 同步分段地移动焦点 2 例 接收实时4段动态聚焦 若对应距离z1 z2 z3 回波所需时间为t1 t2 t3 则 回波接收过程 0 t1时间 接收0 z1内回波 用4 8阵元 焦点N 波束如 t1 t2时间 接收z1 z2内回波 用3 9阵元 焦点M 波束如 t2 t3时间 接收z2 z3内回波 用2 10阵元 焦点F1 波束如 t3以后时间 接收z3以外回波 用1 11阵元 焦点F2 波束如 可见 有效接收范围如图中粗线所围区域 有四个焦点 接收聚焦电路 EUB 240型B超所用 1 电路组成DL1 DL5 模拟延时线 IC39 IC43 多路转接开关 2 信号输入 接收回波信号F0 F5 输出 合成信号 控制 聚焦码FCN0 2 3 功能对各阵元接收回波信号经二次曲线变化延迟 相加合成为一个信号 聚焦码控制二次曲线曲率 即焦距 与可变孔径电路 协同完成接收动态聚焦 4 各控制状态下的延时关系 有两种频率 3 5MHz 5MHz 各4个焦点 共8个焦点 书中数值有误 一 时间增益补偿 TGC 电路 实现时间增益补偿的意义及方法 1 补偿的意义由于超声波随传播距离 时间 的衰减 使相同反射系数的界面近距离反射强 远距离反射弱 若不给予补偿 则图像将随深度 时间 而逐渐变暗 时间增益补偿 控制放大器增益随探测深度 时间 的增加而加大 以补偿超声随传播距离的衰减 2 各种名称时间增益补偿 TimeGainCompensation TGC 深度增益补偿 DepthGainCompensation DGC 灵敏度时间控制 SensitivityTimeControl STC 第四节预处理电路 3 补偿原理 声传播强度与时间 距离 的关系 I I0e 2 x I0e 2 ct 时间负指数关系 声 电转换 前置放大等 时间线性关系 经声 电转换 前置放大等处理 回波信号仍是 时间负指数关系 可用时间正指数放大补偿 4 实际情况及措施 上述分析忽略了多种因素 仅为大致的补偿关系 实际情况的复杂性 受超声工作频率的影响 f f 频率高 衰减快 多重界面反射的影响实际常有多重界面 回波穿过界面越多 强度越弱 临床诊断感兴趣深度的不同临床对同一患者不同部位 或同一部位不同患者 成像时关注深度往往有所不同 对策TGC控制波形 指数波形 可变速率 修正波形操作者可调节 指数波形速率 修正波形形状 根据实际情况 通过面板按钮 电位器操作 TGC Gain DynamicRange Focus Depth 5 电路框图 TGC电压发生器产生一个随接收时间 深度 而变的TGC控制电压 用以控制可变增益放大器的增益变化 操作者由面板输入调节量 可调整TGC电压的波形 实现临床干预TGC过程 可变增益放大器在TGC电压控制下 放大器增益可变 对不同时间 深度 的回波信号有不同的放大量 TGC电压产生电路 通常 TGC电压波形 指数电压波形 可调电压波形 1 可调电压波形受调节的型式 斜率控制型可调电压的大致形状不变 但参数可由面板调节 其中增益 台柱 用来增强特定深度的回波 距离增量控制型整个探测深度分成n段 如n 8 每段一个控制点 由面板上的滑杆电位器调节 调节值连线 即是可调电压波形 见书P277 2 TGC电压产生电路 有多种型式 数字合成式函数发生器适用性强 目前较多 基本原理ROM中存TGC电压函数值 在回波接收过程中 逐一读出函数值 D A 各点电压连接 TGC电压波形函数值寻址地址A0 A9 由加法计数器计数产生 TGC波形的改变调整手段 a 制造时预先设计在ROM中在ROM的不同区域 预先存入不同的波形函数值 工作时根据情况选择 有八种TGC曲线供选择 A12 FCN2 0 3 5MHz探头 1 5MHz探头 A11 ZOOM 0 电子放大率1 1 电子放大率2 A10 FAR 0 近程 1 远程 b 操作时随机调节 调节附加在ROM中读出的固定函数曲线之上 调节输入 操作者 面板 滑杆电位器 仪器产生 修正数据GAIN0 7 修正方法 TGC波形 ROM数据 修正数据GAIN0 7 波形 增益控制电路 可变增益放大器 1 控制放大器增益的方法 改变放大器的偏置右图因晶体管 一定范围内 Ib从而 TGC电压 Ib A 改变放大器的反馈右图由于晶体管 Rce 1 Ib而 A Rce R 从而 TGC电压 Ib Rce A R 串入电控衰减器 右图电路的总增益为 A G1 G2其中 G1 1 放大器G2 1 衰减器 若TGC电压控制下 G2可变 即能起TGC作用 a 衰减器基本结构 右图 Uo R2 R1 R2 UiG Uo Ui R2 R1 R2 1 b 电控变阻元件 二极管 I Is eVq KT 1 其中 Is 反向饱和电流 K 波尔兹曼常数q 电子的电荷量 T 绝对温度 V KT q ln I Is RD dV dI KT q I Is KT q I I Is RD 1 I 晶体管Rce 1 Ib 场效应管RDS 1 VGS c 电控衰减器举例 以上 a 串联二极管型 b 并联二极管型 c 并联场效应管型说明 由于 回波信号 高频 控制信号 低频利用 L 隔高频通低频 C 隔低频通高频 可防止 回波信号 控制信号 相互干扰 2 可变增益放大器实例 TR19 第一级放大 TR20 TR21 具正向压控增益特性的双栅极场效应管放大器 控制G1 G2电位可控制场效应管的跨导 从而改变放大器增益 VR17调节G1电位 静态增益调节 TGC电压控制G2电位 TGC控制 TR22 TR23为 射极跟随器 TGC作用下的场效应管特性曲线 TGC控制电压 工作点Q沿ID VG曲线 斜率 增益 如 近场 t1 t2 回波强 Vi1 Vi2 但增益小 信号压缩 远场 t3 t4 回波弱 Vi3 Vi4 但增益大 信号放大 二 动态滤波 DynamicFilter DF 电路 动态滤波的意义 1 原因超声传播时 I I0e 2 x f所以 高频 快 低频 慢 造成 探测距离 信号f0 f0 频谱中心频率 2 接收频带范围固定的不利接收电路f0 信号f0 高频损失 分辨力 接收电路f0 信号f0 噪声增加 信噪比 3 动态滤波的过程和意义随探测距离 接收电路的f0 近区 选通高频 抑制低频 分辨力 远区 选通低频 抑制高频 信噪比 动态滤波 DF 电路 动态滤波 也就是通频带可变的带通滤波器 1 电路结构及特性如图 Dc为变容二极管 L C1 Dc构成LC并联回路 当信号频率f等于回路谐振频率f0时 回路阻抗Z0最大 此时电路 可看成R与Z0构成的衰减器 对信号的衰减最小 输出Uo最大 当f f0时 输出Uo减小 f0 也称为滤波器通带中心频率 2 DF工作过程 由于变容二极管的反偏结电容CD电压特性 E CD 所以在回波信号接收过程中 D DF电压 CD C C1CD C1 CD 滤波器f0 3 动态滤波电路实例 如图为EUB 27所用带通滤波器 V1 V2 变容二极管并联目的 增大电容变化量 增大频率控制范围 反偏结电容变化范围 30PF 9V 400PF 1V L C1和V1 V2组成LC选频网络 DF电压发生器 1 DF电压的取值范围和变化规律由以下因素确定 变容二极管的变容特性 被探测介质 人体 对超声衰减的频率特性 探头工作频率 频谱中最强分量频率 的变化 观察视野的移动 图像电子放大与否 可见 后三种因素是不确定的 由操作者决定 故DF电压也应是可变的 由操作者临时确定 2 DF电压发生器电路形式可有多种形式 由于波形的可变性 在微机化B超中 用数字函数发生器获取DF函数电压比较方便 3 DF电压发生器实例 EUB 240B超用 电路组成IC42 驱动器 74HC244 IC44 D A转换器 DAC 08CN IC46 流压变换器 TL081 有滤波回路 R150 L2 C156 低通滤波器 平滑输出波形 工作过程 CPU以一定速率送出数据DDF0 4 5位 经驱动器后 由D A转换成模拟电流输出 再流压变换成电压 各数据电压相连 经滤波光滑 形成DF电压波形 CPU送出不同数据可得不同波形 波形图接收期 DF电压以近似指数规律下降 周期性变化 TGC和DF综合实例 EUB 240中用 动态滤波电路设置在两个虚线框内 L20 C212 C136和变容二极管D37 D38组成选频槽路 L21 C213 C150和变容二极管D39 D40组成选频槽路 三 对数放大器 1 对数放大的意义 1 原因 回波信号动态范围 LD 100dB显像亮度动态范围 LD 20 30dB若直接显示 强信号图像一片模糊弱信号图像星星点点如同胶片曝光太过和曝光不足 需要压缩信号动态范围 100dB 20 30dB同时 并不丢失亮度信息 对数放大器能起到这样的作用 信息淹没 丢失 对数放大器的特性 输入 输出关系uo K1lg K2ui K1lgK2 K1 20 20lgui 其中 K1 斜率 K2 对数偏差 输入 输出关系曲线均匀座标系中 斜率递减 数值递增曲线 输入对数座标 输出均匀座标系中 递增直线 对数放大器参数的外部调整原理 对于对数放大器 Vo K1lg K2Vi 经如上前后线性放大后 输入输出关系 uo G2K1lg K2G1ui 其中 G1 G2 线性放大器增益令 K1 G2K1K2 G1K2则 uo K1 lg K2 ui 故可 改变G1 G2 改变K1 K2 小信号放大特性的修正 当ui 0时 uo K1lg K2ui 不可实现实际的对数放大器 小信号时 u0 K3ui 线性放大 动态范围压缩特性当线性 对数放大特性平滑过渡时 可推得 LDo 1 lnLDi其中 LDi uimax uimin 输入信号动态范围LDo uomax uomin 输出信号动态范围一般 LDi 1 右图可见 LDo LDi即 可压缩信号的动态范围 2 对数放大和TGC放大的比较和关系 动态压缩比较 TGC放大浅部信号 含Umax 增益小 UOmax A1Uimax A1小深部信号 含Umin 增益大 UOmin A2Uimin A2大 UOmax UOmin A1Uimax A2Uimin Uimax Uimin也有压缩信号动态范围的作用 但中间信号并不按比例压缩 总动态范围压缩 对数放大增益只与Ui有关 与时间无关 信号全部按一定规律压缩 瞬时动态范围和总动态范围全面压缩 位置安排的影响 先TGC放大 再对数放大TGC放大压缩信号动态范围 100dB 60dB要求对数放大器 LDi 60dB 电路可简化 先对数放大 再TGC放大要求对数放大器 LDi 100dB 输入信号伴有随传播距离 时间 的指数衰减 I I0e 2 x I0e 2 ct经线性声 电变换和放大得 V V0e 2 ct 时间指数衰减 经对数放大 U K1lg K2V0e 2 ct K1lg K2V0 2K1 ctlge 时间线性衰减这使TGC简化 线性补偿 TGC电压产生电路简化 3 基本对数放大器电路原理 二极管特性I Is eVq KT 1 室温下 20 KT q 26mV当V KT q时 可有 I IseVq KT或 V KT q ln I Is 基本对数放大器 如图 I Ui R ID UO VD KT q ln I Is KT q ln Ui IsR 但是 二极管对数工作的动态范围很窄 温度稳定性 频率稳定性 也不理想 4 宽输入动态范围对数放大器的结构 一 概述 特性要求作用 压缩宽广的信号动态范围要求 有宽广的输入动态范围 名称及含义名称 似对数放大器含义 以多段直线或曲线相加 近似对数函数 它与真正的对数放大之间有一定误差 结构和类型以多级限幅放大器构成 线性限幅放大器串联相加非线性限幅放大器并联相加 二 串联相加型对数放大器 单级限幅放大器特性图中 L1 L2 LN 限幅放大器 特性相同 若放大区为线性 则可写为 0 Vi 0截止区Vo KVi 0 Vi VT线性放大区Vm Vi VT限幅区其中 K 1 放大 Vm KVT 电路总体输入输出关系 分析 K 1 故限幅放大器放大区有 Vo Vi则当信号很小 各级限幅放大器都在放大区时 Vop Vip P 1 2 3 N 当信号由小变大时 总是最后一级先进入限幅区 并向前依次逐级进入限幅区 每增加一级限幅 uo的增益减小KN P 数值增加Vm 电路总体输入输出关系式 电路总体输入输出关系曲线 上式表明 此放大器输入输出关系呈多段折线 输入信号越大 对应直线斜率越小 如图 误差分析 分析此函数与标准对数函数间的误差 标准对数函数的特征对于对数函数 uo K1lg K2ui 如输入一组公比为R的等比量 uiP uiP 1 R P 1 2 N则输出 uoP uoP 1 K1lg K2uiP K1lg K2uiP 1 K1lg uiP uiP 1 K1lgR为一组公差为K1lgR的等差量 与标准对数函数之间的误差 令函数折线各拐点对应的输入和输出为 uip uop P 1 2 N则 等比量 当 时 曲线各拐点在对数曲线上 三 并联相加型对数放大器 框图图中 A1 A2 AN N个线性放大器 L1 L2 LN N个限幅放大器 特性相同 为加法器 单级限幅及线性放大器特性 限幅放大器假定放大区为线性 可有 0 Vi Vs截止区Vo KVi Vs Vi VT线性放大区Vm Vi VT限幅区其中 KVs Vm KVT 线性区动态范围为 lDi 20lg VT VS 线性放大器放大倍数均为A A VT VS即 20lgA 20lg VT VS lDi 电路总的输入输出关系 分析 A VT Vs 1 Aui A2ui AN Pui ANui当任一级输入 AN Pui Vs 刚进放大区时 其后一级输入 AN P 1ui AVs VT 刚进限幅区 即 相邻两极同时进行状态变化 类似接力 故任一时刻仅一级放大 其前均截止 其后均限幅 若有P级限幅 则uo的增益下降AP倍 数值增加PVm 电路总的输入输出关系式 P 0 1 2 N 1 电路总的输入输出关系曲线 上式表明 此输入输出关系曲线也是多段折线 输入越大 对应折线斜率越小 放大器增益越小 误差分析 分析此函数与标准对数函数间的误差 令函数折线各拐点对应的输入和输出为 uip uop P 0 1 2 N 如上图 折线各拐点完全符合对数关系 误差为零 若拐点之间以对数曲线连接 将非常理想 对数放大输入动态范围 以上 对数放大有效范围在Vs AN VT A之间 为单个限幅放大器动态范围的N倍 动态范围扩大 这是以减小uimin 向小信号方向扩展 用放大器 也可以扩大uimax 向大信号方向扩展 用衰减器 或双向扩展 如图 多级相加动态范围扩展图例 5 集成对数放大器TL441 现代B超通常采用集成对数放大器 TL441应用最普遍 产品公司 美国德克萨斯仪器公司 TexasInstrumentInc TL441的内部电路图 电路分析 如图为一半电路 组成T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 四级差分放大器 T11 T12 T13 T14 射极恒流源负载 T9 T10 差分输出级 电阻 R1 590 R2 2 73K R3 590 R4 147K 单级差分放大器工作原理 假设 Is1 Is2 管子对称 ui Vb1 Vb2 Vbe1 Vbe2则 或 其中 再令 射极恒流源电流为Ik 则 IC1 IC2与ui关系的归一化曲线 取 KT q 26mV 特点 非线性限幅函数 分区 对数区 ui 13mV 75mV 15dB 在对数 线性座标系中 曲线线性段 线性区 ui 40dB 限幅区 ui 20dB 级联关系 输入级联T1 T2与T3 T4 R2 R3衰减量为 输出级联uo VY VY V Ic9R9 V Ic10R10 Ic10 Ic9 R Ie10 Ie9 R Ic1 Ic3 Ic5 Ic7 Ic2 Ic4 Ic6 Ic8 R Ic1 Ic2 Ic3 Ic4 Ic5 Ic6 Ic7 Ic8 R T9 T10 流压变换 合成差分电压输出 总体框图 每级对数动态范围 15dB 级间衰减 15dB 两级组合对数放大输入动态范围 LDi 30dB 非线性限幅并联相加型对数放大器CA2 CA2 CB2 CB2 对数线性度调节 以利匹配 6 集成对数放大器TL441在B超中的应用 一个实用对数放大器的方框图非线性限幅并联相加型对数放大器对数放大输入动态范围 LDi 4 30dB 120dB 2 EUB 240型B超用对数放大器 TL441小动态应用实例 适用 先TGC 后对数 要求 IC线性增益 30dB 输入动态范围 理论 LDi 2 30 60dB实际 LDi 50dB因对数放大动态范围之外有过度区 与前述的理论分析之间产生误差 输出动态范围 LDo 27dB 电路输入输出关系曲线 对数放大输入动态范围限制因素 下限 主要受噪声电平和线性 对数过渡点限制 上限 主要受限幅电平限制 三 检波电路 1 概述 检波定义 振幅调制波的解调 信号包络检波 信号包络含信息包络大小 界面反射的强弱 包络时间 反射界面的距离 信号称谓检波前 射频信号 检波后 视频信号 检波方框图非线性器件 二极管 三极管 集成运算放大器 检波类型a 峰值包络检波 输出反馈到二极管两端 二极管 b 平均包络检波 输入与输出隔离 三极管 运放 2 二极管峰值包络检波电路 基本型 原理当Ui Uc时 D导通 C充电 RDC 小 充电快 当Ui Uc时 D截止 C放电 RC 大 放电慢 形成Ui的峰值包络输出 要求RC选值恰当 太小 放电太快 不能检出包络 失效 太大 放电太慢 包络拖尾 惰性失真 因超声调制与载波信号频率接近 使R C选择困难 二极管全波峰值包络检波 原理差分输入 正半周D1检波 负半周D2检波 优点a 电容充电时间增加一倍 放电时间不足一半 元件参数更易选取 b 高频纹波是载频的两倍 更易滤除 c 传输系数提高 并可偏置调节 此可进行TGC控制 3 EUB 240检波电路 组成IC46 差动放大器IC47 低通滤波器D41 D42 检波二极管C165 C166 耦合电容R87 检波负载电阻D43 偏置二极管 克服检波管死区L23 L24 偏置引入电感 通低频阻高频 工作原理 等效电路见图 b 差动放大器输出差动信号a 正半周 输出 R87 D42 C166 b 负半周 输出 R87 D41 C165 全波整流R87上 得负向整流电压 经IC47低通滤波后 检出信号平均值 平均包络 各点波形见图 c 四 边缘增强电路 原理 名称边缘增强 勾边 或称 快时间常数 FastTimeConstant FTC 处理 处理对象和目的对象 视频信号 目的 锐化图像 增强图像轮廓 以利识别 测量 基本原理对信号频谱 增强高频成分 减弱低频成分 方法 微分相加法 原始信号 原始信号的微分信号 积分相减法 原始信号 原始信号的积分信号 带通滤波器 通高频信号 减弱低频信号 微分相加法电路 如图 a 组成R0 C0 微分器IC 倒相加法器 原理uo K1ui K2dui dt 调节W 调节相加比例 波形如图 积分相减法电路 如图 b 组成IC1 带限幅积分器限幅值 R2 R1 uiIC2 倒相加法器 元件作用D2 禁止负向输出 半波整流 D1 负向输出时反馈 防止开环过载 原理 EUB 240边缘增强电路 组成 IC48 IC49 限幅积分器 IC50 加法器 IC51 三路2选1模拟开关 原理电路具有 积分相减 边缘增强微分相减 边缘减弱 防止过增强 控制ENH 控制开关 改变参数 控制边缘增强程度 开关与参数关系 X VX Y KC Z B 超声作业 一 是非题1 若一台B超仪的工作频率为3MHz 则其脉冲重复频率为3MHz 2 电子聚焦技术用在接收时可使回波超声场发生会聚作用 3 据 型超声仪的成像原理可知 图像中越明亮的区域反映了组织中该区域的特性阻抗