1 引言

現(xiàn)代超聲波系統(tǒng)在一個探針中使用多達 256 個傳感器元件。人們對向傳統(tǒng)有繩超聲波探頭添加更多的傳感器元件且同時讓尺寸保持不變的需求不斷增加。此外，對開發(fā)便攜式超聲波智能探頭的需求也不斷增加，即在這些探頭中添加更多模擬電路（使之便攜），同時保持探頭尺寸不變（或讓探頭更?。?。這些便攜式超聲波智能探頭在設(shè)計所有需要的電路方面具有較小的有效空間，并且需要消耗更少的功耗來實現(xiàn)電池供電的便攜性（無繩超聲波智能探頭）。設(shè)計高通道數(shù)系統(tǒng)的一種方法是使用一個發(fā)送器通道驅(qū)動每個傳感器元件。但是，超聲波發(fā)送器比多路復(fù)用器消耗更多的功耗，這妨礙了便攜性；功耗較高的器件自然需要容量較大的電池才能運行相同的時間。此外，與使用發(fā)送器和多路復(fù)用器的組合相比，高通道數(shù)系統(tǒng)中所需的發(fā)送器數(shù)量占用更大的 PCB 面積。

詳細了解高壓多路復(fù)用器如何放入超聲波系統(tǒng)中，如圖 1-1 所示。在這種情況下，多路復(fù)用器負(fù)責(zé)將發(fā)送和接收電路連接到傳感器。依次激活多路復(fù)用器的通道以驅(qū)動探頭元件的順序部分。每個多路復(fù)用器通道將發(fā)送器的 ±100V 脈沖傳遞給每個壓電式元件。當(dāng)一個元件隨后接收到來自成像主體的返回信號時，多路復(fù)用器還會將這個信號傳遞回接收器電路，用于放大、數(shù)字轉(zhuǎn)換、處理和顯示。

不但較新的便攜式超聲波設(shè)備需要多路復(fù)用器，而且傳統(tǒng)的超聲波設(shè)備也需要多路復(fù)用器。以推車超聲波系統(tǒng)為例，在這些系統(tǒng)中，功耗和電路板面積沒有手持式智能超聲波設(shè)備那么受限。對于此類系統(tǒng)，電纜和探頭設(shè)計是設(shè)計高通道數(shù)系統(tǒng)的一個限制因素。從廣義上講，每個超聲波探頭元件都需要相應(yīng)的驅(qū)動器信號源。例如，為了保持良好的信號完整性，只有發(fā)送器的 256 通道系統(tǒng)要求每個探頭元件的連接電纜中都具有相應(yīng)的信號和接地線。在包含高壓多路復(fù)用器的探頭設(shè)計中，可以減小電纜的尺寸。探頭主體中的多路復(fù)用器將減少的發(fā)送器信號線路由到原來數(shù)量的傳感器元件；每個元件的信號源在電纜的導(dǎo)線之間共享，形成更輕、材料效率更高的設(shè)計。圖 1-2 展示了 1:2 配置，其中一個發(fā)送器通道和接收器通道連接到兩個傳感器元件。

根據(jù)多路復(fù)用器 IC 的設(shè)計，IC 由兩種方式之一供電：高壓電源或低壓電源。TI 的新款多路復(fù)用器 TMUX9832 是一款 32 通道 1:1 器件，采用標(biāo)稱 5V 單端電源供電。與采用專用高壓電源的探頭相比，此配置消除了在探頭內(nèi)進行高壓隔離的需要。由于所需的電源電壓較低，因此還可降低熱耗散和功率耗散。