超声装置中模拟信号到数字信号的转换制造方法及图纸

描述了一种超声装置，在该超声装置中，模拟超声换能器输出信号被直接转换为数字信号。在一些情况下，超声装置包括微制造超声换能器，该微制造超声换能器直接耦接至Σ‑Δ(sigma delta)模拟‑数字转换器。直接数字转换可以允许省略超声电路系统链中不期望的模拟处理级。在某些情况下，ADC可以集成在与超声换能器相同的基板上。

Conversion of analog signal to digital signal in ultrasonic device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声装置中模拟信号到数字信号的转换相关申请本申请根据35USC§119(e)要求于2017年6月20日提交的代理人案号为B1348.70049US00并且题为“ANALOGTODIGITALSIGNALCONVERSIONINULTRASOUNDDEVICE(超声装置中模拟信号到数字信号的转换)”的美国临时专利申请序列第62/522,625号的权益，该美国临时专利申请在此通过引用以其全部内容并入本文中。背景
本申请涉及超声装置以及将模拟超声换能器信号转换为数字信号。相关技术超声探头通常包括一个或更多个超声传感器，所述超声传感器感测超声信号并产生相应的电信号。电信号在模拟域或数字域中被处理。有时，从经处理的电信号生成超声图像。
技术实现思路
根据本申请的方面，提供了一种超声设备，该超声设备包括超声传感器和模拟数字转换器(ADC)，该模拟数字转换器(ADC)直接耦接至超声传感器以将传感器的模拟输出信号转换为数字信号。超声装置可以缺少电气上在超声传感器与ADC之间的模拟处理电路系统。根据本申请的方面，提供了一种操作超声装置的方法，该方法包括：将由微制造超声换能器输出的模拟电信号直接转换为数字信号。根据本申请的方面，提供了一种片上超声装置，该片上超声装置包括模拟-数字转换器(ADC)，该模拟-数字转换器(ADC)直接耦接至超声换能器并且被配置成：将超声换能器的模拟输出信号转换为数字信号。根据本申请的方面，提供了一种片上超声装置，该片上超声装置包括：微机械超声换能器(MUT)；以及模拟-数字转换器(ADC)，其耦接至MUT，但是在模拟-数字转换器(ADC)与MUT之间没有插入模拟处理电路系统。根据本申请的方面，提供了一种超声装置，该超声装置包括：第一基板，在所述第一基板上集成有多个微机械超声换能器；第二基板，在所述第二基板上集成有模拟-数字转换器(ADC)，ADC耦接至多个超声换能器中的超声换能器的输出端，但是在ADC与所述输出端之间没有插入模拟处理电路系统；以及集成在第二基板上的发送电路系统，其耦接至多个超声换能器并且被配置成：控制由多个超声换能器对超声信号的发送。根据本申请的方面，提供了一种超声装置，该超声装置包括：第一基板，在所述第一基板上集成有多个微机械超声换能器和发送电路系统，发送电路系统耦接至多个超声换能器并且被配置成控制由多个超声换能器对超声信号的发送；以及第二基板，在所述第二基板上集成有模拟-数字转换器(ADC)，ADC耦接至多个超声换能器中的超声换能器的输出端，但是在ADC与所述输出端之间没有插入模拟处理电路系统。根据本申请的方面，提供了一种操作超声装置的方法，所述方法包括：在无需首先执行模拟电信号在模拟域中的处理的情况下，将由微制造超声换能器输出的模拟电信号转换为数字信号。附图说明将参照以下附图来描述本申请的各个方面和实施方式。应当理解，附图不一定按比例绘制。出现在多个附图中的项在它们出现的所有附图中由相同的附图标记表示。图1A是包括在单个基板上的超声换能器、发送电路系统和接收电路系统的超声装置的框图。图1B示出了根据本申请的非限制性实施方式的对图1A的超声装置的替选方案，在该替选方案中，发送电路系统和接收电路系统分散在多个基板上。图2示出了根据本申请的非限制性实施方式的超声装置的非限制性示例，该超声装置包括超声换能器、发送电路系统和接收电路系统，该接收电路系统具有模拟-数字转换器(ADC)，该模拟-数字转换器(ADC)耦接至超声换能器，但是在模拟-数字转换器(ADC)与超声换能器之间没有插入模拟处理电路系统。图3示出了超声信号链，其中模拟-数字转换器直接耦接至超声换能器。图4示出了与如可以根据本申请的各方面实现的ADC耦接的超声换能器的示例。图5示出了具有可控参考电流的数字-模拟转换器(DAC)的非限制性示例。具体实施方式本申请的各方面涉及超声电路，该超声电路包括：超声换能器，其被配置成产生输出(电流或电压)信号；以及模拟-数字转换器，其直接耦接至超声换能器并且被配置成：将来自超声换能器的模拟信号转换为数字信号。在一些实施方式中，换能器产生电流输出信号，而在其他实施方式中，换能器产生电压输出信号。ADC可以耦接至超声换能器，但是在ADC与超声换能器之间没有插入模拟处理电路系统，从而通过避免与诸如放大和滤波的模拟处理相关联的功率允许节省电力。例如，电路可以缺少独立的放大器(例如，跨阻放大器或“TIA”)、时间增益补偿(TGC)电路和模拟-数字转换器驱动器。然而，在至少一些实施方式中，ADC可以提供时间增益补偿，从而提供表示由超声换能器提供的模拟信号的经放大的数字信号。根据本申请的方面，提供了一种处理由超声换能器产生的电信号的方法。该方法包括：将由超声换能器输出的模拟电信号直接转换为数字信号，而无需首先执行模拟域中的信号处理。将模拟信号转换为数字信号可以包括执行时间增益补偿。在将电信号转换为数字信号之后，可以可选地执行进一步的数字信号处理。根据本申请的方面，超声电路包括具有内置时间增益补偿(TGC)功能的ADC。ADC可以包括具有可控参考电流的数字-模拟转换器(DAC)。参考电流可以在超声换能器接收超声信号的接收时段期间被动态调整，从而提供从ADC输出的可变增益。因此，可以从超声电路中省略独立的模拟TGC电路。本申请的各方面提供了片上超声装置，该片上超声装置包括：超声换能器；以及ADC，其被配置成对由超声换能器产生的模拟电信号进行数字化。超声换能器可以是微制造换能器，例如电容式微机械超声换能器(CMUT)；并且诸如ADC的电路系统可以是集成电路系统。换能器和电路系统可以集成在相同的基板上、可以集成在不同的基板上或其组合。例如，电路系统中的一些可以与换能器一起集成在基板上，而其他电路系统可以在单独的基板上。在下面进一步描述以上描述的各方面和实施方式以及另外的方面和实施方式。这些方面和/或实施方式可以单独被使用、一起被使用或者以两个或更多个的任何组合被使用，原因是本申请在这点上不受限制。图1A是根据非限制性实施方式的超声装置的框图，该超声装置包括在单个基板上的超声换能器、发送电路系统和接收电路系统。如所示的，超声装置100包括基板102、超声换能器布置104、发送电路系统106和接收电路系统108。基板102可以是半导体基板、互补金属氧化物半导体(CMOS)基板(在本文中有时被简称为“MOS”基板)或其他基板，可以在这些基板上制造示出的部件。作为示例，基板102可以是硅基板或者包括与MOS基板接合的MEMS基板的复合基板。在至少一些实施方式中，超声换能器102可以是微制造超声换能器。例如，可以使用CMUT、压电式微机械超声换能器(PMUT)或其他微制造超声换能器。可以使用任何合适数目和布置的超声换能器，原因是本申请的各方面在这点上不受限制。例如，超声换能器的布置可以包括数百、数千、数万或数十万的超声换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种片上超声装置，包括：/n模拟-数字转换器(ADC)，其耦接至超声换能器，但是在所述模拟-数字转换器与所述超声换能器之间没有插入模拟处理电路系统，并且所述模拟-数字转换器被配置成：将所述超声换能器的模拟输出信号转换为数字信号。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170620 US 62/522,6251.一种片上超声装置，包括：
模拟-数字转换器(ADC)，其耦接至超声换能器，但是在所述模拟-数字转换器与所述超声换能器之间没有插入模拟处理电路系统，并且所述模拟-数字转换器被配置成：将所述超声换能器的模拟输出信号转换为数字信号。


2.根据权利要求1所述的片上超声装置，还包括半导体基板，其中，所述ADC和所述超声换能器被集成在所述半导体基板上。


3.根据权利要求1所述的片上超声装置，其中，所述超声换能器是电容式微机械超声换能器(CMUT)。


4.根据权利要求1所述的片上超声装置，其中，所述超声换能器中的第一超声换能器是微机械超声换能器(MUT)。


5.根据权利要求4所述的片上超声装置，其中，所述MUT是电容式微机械超声换能器(CMUT)。


6.根据权利要求4所述的片上超声装置，其中，所述MUT是压电式微机械超声换能器(PMUT)。


7.根据权利要求4所述的片上超声装置，其中，所述ADC中的第一ADC通过开关耦接至所述MUT。


8.根据权利要求4所述的片上超声装置，其中，所述ADC中的第一ADC耦接至所述MUT并且被配置成：对由所述MUT产生的电信号执行时间增益补偿。


9.根据权利要求8所述的片上超声装置，其中，所述第一ADC包括具有可控参考电流的数字-模拟(DAC)转换器。


10.根据权利要求4所述的片上超声装置，其中，所述ADC中的第一ADC耦接至所述MUT并且包括可控参考电流。


11.根据权利要求10所述的片上超声装置，其中，所述第一ADC包括数字-模拟转换器(DAC)。


12.根据权利要求11所述的片上超声装置，其中，所述DAC使用所述可控参考电流。


13.一种超声装置，包括：
第一基板，在所述第一基板上集成有多个微机械超声换能器；
第二基板，在所述第二基板上集成有模拟-数字转换器(ADC)，所述ADC耦接至所述多个超声换能器中的超声换能器的输出端，但是在所述ADC与所述输出端之间没有插入模拟处理电路系统；以及
集成在所述第二基板上的发送电路系统，其耦接至所述多个超声换能器并且被配置成：控制由所述多个超声换能器对超声信号的发送。


14.根据权利要求13所述的超声装置，还包括集成在所述第一基板上的发送电路系统，其电耦接在...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿曼迪普·辛格，陈凯亮，泰勒·S·拉尔斯顿，
申请(专利权)人：蝴蝶网络有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US