맥심코리아, 높은 채널 수, 카트 기반 휴대용 초음파 이미징용 새로운 프런트 엔드 초음파 IC
2009-10-15
편집부
맥심코리아(www.maxim-ic.com)는 믹서 기반 CWD (continuous-wave Doppler) 빔 형성기가 내장된 세계 최저 전력, 8채널, 초음파 프런트 엔드 솔루션 MAX2078을 출시했다.
MAX2078은 최신 고성능, 저전력 초음파 코어로 LNA, VGA, CWD 기술 분야에서 축적된 Maxim의 최고 기술력이 결집된 제품이다. 이 소자는 하나의 완전 통합, 단일칩 내장식 소자에 액티브 입력 종단 LNA, VGA, anti-alias 필터 및 I/Q 믹서 CWD 빔 형성기를 결합하고 있다. MAX2078은 크기와 전력이 제한되고 성능 최적화가 필수적인 높은 채널 수, 카트 기반 및 휴대용 초음파 의료 이미징 애플리케이션에 적합하다. 이 프런트 엔드 IC는 경쟁 제품인 모든 저전력, 완전 통합 초음파 프런트 엔드 중에서 가장 낮은 잡음과 가장 높은 동적 범위를 제공한다.
최적의 초음파 수신기 감도는 특히 최적의 시간 영역 펄스 응답과 뛰어난 이미지 품질을 구현하기 위해 비교적 낮은 수신기 입력 임피던스로 트랜스듀서를 종단하는 경우 얻기 어렵다. MAX2078은 잡음 지수를 최적화하는 초저잡음, 프로그래밍 가능, 액티브 입력 임피던스 LNA를 제공함으로써 매우 낮은 전력에서 다양한 일반적인 최적 정합 트랜스듀서 종단 입력 임피던스를 구현한다는 점에서 유일하다. 이 소자는 200ohm 입력 임피던스 종단에서 단 2.4dB의 탁월한 전체 수신기 잡음 지수를 달성하는 동시에 채널 당 65mW 미만의 전류를 소비한다.
동적 범위는 모든 이미징 조건에서 수신기 감도를 유지하는 데에도 매우 중요하다. 따라서 MAX2078의 가장 큰 장점으로 정격 23nV/RtHz의 매우 낮은 캐스케이드 출력 기준 잡음을 꼽을 수 있다. 이는 가장 가까운 경쟁 칩셋 솔루션에 비해 2배 더 낮은 잡음이다. 출력 잡음 수준이 높으면 이후의 ADC 단의 잡음 플로어를 넘어서서 수신기의 광대역 SNR을 저하시킬 수 있기 때문에 낮은 출력 기준 잡음은 중요하다. 이러한 이유로 VGA는 종종 초음파 수신기의 전체 동적 범위를 제한하게 되며 이것이 ADC 잡음 성능의 향상이 많은 경우 수포로 돌아가는 이유이기도 하다. 높은 VGA 출력 기준 잡음에서 ADC 입력 기준 잡음 레벨은 보통 경쟁 초음파 수신기 칩셋의 출력 기준 잡음보다 낮기 때문에 시스템은 최적화되지 못한 레벨에서 동작한다.
펄스 도플러 이미징 모드에서 특히 중요한 것은 이미징 수신기 라인업의 인접, 대신호 SNR 성능이다. 저속 도플러 신호는 움직이지 않는 조직으로부터 발생하는 매우 큰 ‘클러터 신호’ 또는 반사체의 대략 1kHz 이내에 있을 수 있다. 따라서 수신기의 인접, 대신호 SNR 성능은 큰 클러터 신호가 존재할 때 이러한 약한 저속 혈류 신호를 검출하는 수신기의 성능을 결정하는 핵심적인 성능 규격이다. MAX2078은 특별히 이러한 신호를 검출하도록 설계되었다. 소자는 5MHz 클러터 신호로부터 1kHz에서 140dBc/Hz의 뛰어난 대신호 SNR를 자랑한다. 많은 경쟁 소자는 제품의 데이터 시트에 이러한 중요한 성능 규격을 제공하지 못하고 있다.
MAX2078의 CWD 동작 모드에서 쿼드러처 믹서 어레이 내부에 있는 LO 위상 분배기는 최적의 빔 형성 분해능을 위해 16개 쿼드러처 위상 중 임의 위상으로 프로그래밍할 수 있다. MAX2078은 최적의 감도에서 100kHz부터 1kHz 미만까지 도플러 시프트를 검출하는 데 필요한 인접, 대신호 동적 범위와 잡음 성능을 제공한다.
믹서 및 LO 발생기는 200mVp-p, 1.25MHz 입력 클러터 신호로부터 1kHz 오프셋에서 -155dBc/Hz의 매우 낮은 인접, 대신호 SNR 성능을 갖는다. 이러한 전례없는 SNR 성능은 약한, 저속 CW 도플러 혈류 신호를 검출하는 데 핵심적이다. 움직이지 않는 조직, 골반사 및 송-수신 크로스토크로 부터 CWD에서 발생되는 클러터 신호의 양은 대단히 클 수 있다. 수신기 입력에서 이러한 원하지 않는 신호가 200mVp-p 정도로 높은 경우는 드물지 않다.
