用于超声设备的多级跨阻放大器（TIA）制造技术

描述了一种包括多级跨阻放大器(TIA)的超声电路。TIA耦接至超声换能器，以响应于接收到超声信号而放大由超声换能器生成的电信号。TIA可以包括多个级，多个级中的至少两级以不同的供应电压进行操作。在TIA之后可以是被配置成对由TIA产生的信号进行滤波、放大和数字化的另外的处理电路。

Multi stage transimpedance amplifier (TIA) for ultrasonic equipment

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于超声设备的多级跨阻放大器(TIA)相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2017年6月20日提交的代理案卷号为B1348.70046US00、并且题为“MULTI-STAGETRANS-IMPEDANCEAMPLIFIER(TIA)FORANULTRASOUNDDEVICE”的美国临时申请第62/522,597号的优先权，其全部内容在此通过引用并入本文。
本申请涉及具有用于放大所接收的超声信号的放大器的超声设备。
技术介绍
超声探头通常包括感测超声信号并且产生相应的电信号的一个或更多个超声传感器。电信号在模拟或数字域中被处理。有时，根据处理后的电信号生成超声图像。
技术实现思路
根据本申请的一方面，提供了一种超声装置，该超声装置包括超声传感器和多级跨阻放大器(TIA)，该多级跨阻放大器耦接至超声传感器并且被配置成接收并放大来自超声传感器的输出信号。多级TIA可以包括以不同的供应电压进行操作的各个级，这可以在至少一些情形下降低功率损耗。根据本申请的一方面，提供了一种超声设备，该超声设备包括超声换能器和多级跨阻放大器(TIA)，该多级跨阻放大器(TIA)具有耦接至超声换能器的输入端子。多级TIA被配置成接收并放大来自超声换能器的模拟电信号。多级TIA包括被配置成接收第一供应电压的第一级以及被配置成接收不同于第一供应电压的第二供应电压的第二级。根据本申请的一方面，提供了一种芯片上超声设备(ultrasoundonachipdevice)，该芯片上超声设备包括：基板；集成在基板上的多个超声换能器；以及集成在基板上的模拟处理电路，该模拟处理电路耦接至多个超声换能器。模拟处理电路包括耦接至多个超声换能器中的一个超声换能器的多级跨阻放大器。多级TIA包括被配置成接收不同的供应电压的多个级。根据本申请的一方面，提供了一种对超声电路进行操作的方法，包括：利用多级跨阻放大器的第一级接收并放大由超声换能器输出的电信号，多级TIA的第一级以第一供应电压值进行操作；以及利用多级TIA的第二级放大第一级的输出信号，多级TIA的第二级以不同于第一供应电压值的第二供应电压值进行操作。附图说明将参照以下附图描述本申请的各个方面和实施方式。应当理解的是，附图不一定按比例绘制。出现在多个附图中的项在它们所出现的所有附图中均由相同的附图标记指示。图1是根据本申请的非限制性实施方式的包括用于放大超声信号的放大器的超声设备的框图。图2示出了根据本申请的非限制性实施方式的图1的示出具有不同供应电压的两个级的放大器的框图表示。图3示出了根据本申请的非限制性实施方式的图2的多级放大器的非限制性示例实现方式。具体实施方式本申请的各方面涉及用于超声设备的放大电路。超声设备可以包括一个或更多个超声换能器，所述一个或更多个超声换能器被配置成接收超声信号并且产生电输出信号。因此，超声换能器可以作为超声传感器进行操作。超声设备可以包括用于放大电输出信号的一个或更多个放大器。在一些实施方式中，放大器可以是多级放大器，其中各级以不同的供应电压电平进行操作。以这种方式，较低的供应电压电平可以用于至少一级，因此有助于较低的功率操作。在一些实施方式中，多级放大器的第一级可以以比下一级低的供应电压进行操作。下一级可以提供放大器的期望输出增益。根据本申请的一方面，提供了一种对超声电路进行操作的方法，该方法包括：利用超声换能器来产生电信号并且利用多级TIA来放大电信号。多级TIA可以包括第一级，该第一级被配置成以比下一级低的供应电压水平进行操作，并且因此可以提供功率节省。在下面进一步描述上面所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地使用、全部一起使用或者以两个或更多个的任意组合的方式使用，这是因为本申请在该方面不受限制。图1示出了根据本申请的非限制性实施方式的用于处理所接收的超声信号的电路。电路100包括N个超声换能器102a……102n，其中N为整数。超声换能器在一些实施方式中是传感器、产生表示所接收的超声信号的电信号。超声换能器在一些实施方式中还可以发送超声信号。超声换能器在一些实施方式中可以是电容式微机械超声换能器(CMUT)。超声换能器在一些实施方式中可以是压电式微机械超声换能器(PMUT)。替选类型的超声换能器可以用于其他实施方式中。电路100还包括N个电路通道104a……104n。电路通道可以对应于相应的超声换能器102a……102n。例如，可以有八个超声换能器102a……102n和八个对应的电路通道104a……104n。在一些实施方式中，超声换能器102a……102n的数目可以大于电路通道的数目。电路通道104a……104n可以包括发送电路、接收电路或两者。发送电路可以包括耦接至相应的脉冲发生器108a……108n的发送解码器106a……106n。脉冲发生器108a……108n可以控制相应的超声换能器102a……102n发射超声信号。电路通道104a……104n的接收电路可以接收从相应的超声换能器102a……102n输出的(模拟)电信号。在所示出的示例中，每个电路通道104a……104n包括相应的接收电路110a……110n和放大器112a……112n。可以控制接收电路110a……110n激活/去激活从给定的超声换能器102a……102n读出电信号。适合的接收电路110a……110n的示例是开关。也就是说，在一个实施方式中接收电路是可控开关，所述可控开关在发送模式期间被切换以将超声换能器从接收电路断开并且在接收模式期间被切换以将超声换能器连接至接收电路。可以采用开关的替选方式来执行相同的功能。放大器112a……112n在一些实施方式中可以是多级TIA、输出放大的模拟信号。如将在下面进一步描述的，在一些实施方式中，一个或更多个(以及在一些实施方式中，全部的)放大器112a至112n可以包括以比后一级低的供应电压电平进行操作的第一级。与使用替选放大器设计相比，使用具有多个供应电压的多级TIA可以有助于电路100的低功率操作。电路100还包括平均电路114，该平均电路114在本文中也称为加法器或加法放大器。在一些实施方式中，平均电路114是缓冲器或放大器。平均电路114可以从一个或更多个放大器112a……112n接收输出信号并且可以提供平均输出信号。平均输出信号可以部分地通过将来自各种放大器112a……112n的信号相加或相减来形成。平均电路114可以包括可变反馈电阻。可以基于平均电路从其接收信号的放大器112a……112n的数目来动态地调节可变反馈电阻的值。在一些实施方式中，可变电阻可以包括N个电阻设置。也就是说，可变电阻可以具有与电路通道104a……104n的数目对应的数目的电阻设置。因此，平均输出信号还可以部分地通过将所选择的电阻应用至在平均电路114的输入端处接收的组合信号来形成。平均电路114耦接至自动调零块116，在本文中也称为“DC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声装置，包括：/n超声换能器；以及/n多级跨阻放大器(TIA)，其具有耦接至所述超声换能器的输入端子，并且被配置成接收并放大来自所述超声换能器的模拟电信号，所述多级TIA包括被配置成接收第一供应电压的第一级以及被配置成接收不同于所述第一供应电压的第二供应电压的第二级。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170620 US 62/522,5971.一种超声装置，包括：
超声换能器；以及
多级跨阻放大器(TIA)，其具有耦接至所述超声换能器的输入端子，并且被配置成接收并放大来自所述超声换能器的模拟电信号，所述多级TIA包括被配置成接收第一供应电压的第一级以及被配置成接收不同于所述第一供应电压的第二供应电压的第二级。


2.根据权利要求1所述的超声装置，其中，所述第二供应电压大于所述第一供应电压。


3.根据权利要求1所述的超声装置，其中，所述超声换能器和所述多级TIA被集成在同一基板上。


4.根据权利要求1所述的超声装置，还包括将所述多级TIA与所述超声换能器耦接的开关。


5.根据权利要求1所述的超声装置，还包括将所述第二级与所述第一级耦接的反馈阻抗。


6.一种芯片上超声设备，包括：
基板；
多个超声换能器，其集成在所述基板上；以及
模拟处理电路，其集成在所述基板上，并且耦接至所述多个超声换能器，所述模拟处理电路包括耦接至所述多个超声换能器中的一个超声换能器的多级跨阻放大器，所述多级TIA包括被配置成接收不同的供应电压的多个级。


7.根据权利要求6所述的芯片上超声设备，其中，所述多级TIA的多个级包括上游级和下...

【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