← 返回 JSSC 论文列表JSSC 2024第2期RF & Wireless0.18-µmPhased Array
A Pitch-Matched High-Frame-Rate Ultrasound Imaging ASIC for Catheter-Based 3-D P
一种用于导管式3D超声成像的ASIC，实现高帧率和小型化设计。
TSMC 0.18-µm HV BCD, 30V TX, 1.12 mW/element RX
超声成像ASIC导管式探头波束成形高压发射
▸创新点1：采用行列组合的发射波束成形技术（方法创新），通过结合移位寄存器(SR)和行列(R/C)方法实现芯片级TX波束成形，显著减少导管内电缆数量，同时保持小尺寸单元间距(160µm)，支持高达30V的发射模式生成。
▸创新点2：结合TDM和PAM的接收通道设计（系统架构创新），通过时间分复用(TDM)、子阵列波束成形和多电平脉冲幅度调制(PAM)的协同设计，实现18倍电缆数量缩减，并优化数据传传输效率，接收端功耗低至1.12mW/单元。
▸创新点3：负载调制(LM)电缆驱动器（电路创新），采用创新的负载调制技术驱动电缆，显著降低导管内功耗，同时支持1000 volumes/s的高速成像，提升系统能效比。
▸创新点4：共模干扰抑制策略（方法创新），通过局部稳压器设计减少共模干扰对波束成形增益的影响，提升成像质量，该方案在TSMC 0.18µm HV BCD工艺中实现验证。
Abstract
This article presents an application-specific inte-
grated circuit (ASIC) for catheter-based 3-D ultrasound imaging
probes. The pitch-matched design implements a comprehensive
architecture with high-voltage (HV) transmitters, analog front
ends, hybrid beamforming analog-to-digital converters (ADCs),
and data transmission to the imaging system. To reduce the
number of cables in the catheter while maintaining a small
footprint per element, transmission (TX) beamforming is realized
on the chip with