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Medical Embedded von ST Microelectronics

Neuer Ultraschall-Sender für Handheld-Scanner

7. März 2023, 11:39 Uhr | STMicroelectronics

Der neue 32-kanalige Sender STHVUP32 ist mit seinem Ausgangsstrom von ±800 mA für portable Medizinsysteme konzipiert, die zur Verwendung eines per Koaxialkabel angeschlossenen Schallkopfs auf mehr Treiberleistung angewiesen sind.

Der Embedded Elektronik-Spezialist STMicroelectronics hat seine Ultraschallsender mit einer 32-kanalige Variante mit hohem Ausgangsstrom für mobile US-SCanner ergänzt. Die 32-kanalige Ausführung weist ähnliche Features wie der 64-kanalige Senderchip STHVUP64 auf und soll die Performance sowie den Integrationsgrad für bezahlbare, leistungsstarke medizinische Ultraschall-Scanner steigern. Der Fokus der neuen Embedded-Komponente liegt auf einer höheren Bildqualität, eingebautem digitalen Beam Steering, einer platzsparende Treiberarchitektur sowie geringerem Stromverbrauch.

Detailliertere Ultraschall-Bilder ohne FPGA

Neben dem gängigen 3-Level-Ausgang eignet sich der STHVUP32 auch zum Erzeugen von 5 Ausgangspegeln, was die Flexibilität zugunsten einer optimierten Bildqualität verbessert. Sein hoher Ausgangsstrom ermöglicht ferner das Ansteuern des piezoelektrischen Schallwandlers mit hoher Geschwindigkeit, um mehrere Bildgebungs-Arten zu unterstützen. Überdies hilft der hohe Treiberstrom beim Erzielen einer minimalen Impulsdauer von 5 ns, was die Aufnahme von Bildern mit herausragendem Detailreichtum gestattet. Der Sender unterstützt sowohl den Dauerstrichbetrieb (Continuous-Wave, CW) als auch den gepulsten Betrieb (Pulsed-Wave, PW), um verschiedene Arten von Analysen z. B. von Hohlräumen und Flüssigkeitsströmen zu ermöglichen.

Die Richtungskontrolle profitiert vom digitalen Beam Steering des Bausteins, das eine höhere Genauigkeit ermöglicht als konventionelle analoge Strahllenkungs-Konzepte auf der Basis von Verzögerungsschaltungen. Dank der integrierten Beam-Steering-Logik kann der Sender ohne Companion Chip (z. B. ein FPGA) eingesetzt werden, was nicht nur Leiterplattenfläche spart und das Routing vereinfacht, sondern auch Probleme im Zusammenhang mit dem FPGA-Design vermeidet.

Minimierte Treiberarchitektur

Ein weiteres neues Feature des Senders ist die Self-Biased-Treiberarchitektur, die ohne Entkopplungskondensatoren an den Stromversorgungs-Pins des Bausteins auskommt. Dies trägt zur Verringerung des Platzbedarfs der Schaltung bei und reduziert außerdem den Bauteileaufwand. Da der STHVUP32 zudem ein kleineres Gehäuse besitzt als vergleichbare alternative ICs, lassen sich Medizingeräte in noch kleineren Formaten realisieren.

Trotz seines extrem niedrigen Stromverbrauchs, der eine entscheidende Voraussetzung für den Einsatz in batteriebetriebenen Systemen darstellt, sorgt der STHVUP32 dank seiner reichhaltigen Feature-Ausstattung für eine herausragende Usability. In seinem chipintegrierten Speicher können Sendemuster hinterlegt werden, und zusätzlich ist die Synchronisation zu einem Taktsignal von bis zu 200 MHz möglich, um durch Minimierung des Jitters für eine höhere Bildqualität zu sorgen. Der Kommunikations-Port des IC unterstützt mehrere CMOS-Signalisierungsstandards.

Integrierte Schutzfunktionen

Zu den eingebauten Schutzfunktionen gehören eine Rauschsperre, ein Überhitzungsschutz, eine Unterspannungs-Sperre und ein Rückstromschutz. Aus einem Diagnoseregister lassen sich direkt die Ursachen von Interrupts auslesen, was die Fehlersuche im Störungsfall erleichtert.

Die Herstellung des STHVUP32 erfolgt mit der bewährten BCD8s-SOI-Technologie von ST, die die Integration von Analog- (Bipolar), Digital- (CMOS) und Leistungsschaltungen (DMOS) auf ein und demselben Die gestattet. Die Produktion hat bereits begonnen. Im FC-BGA168-Gehäuse mit den Maßen 11,5 mm x 10,5 mm x 1,35 mm wird der Baustein zum Preis von 84,- US-Dollar (ab 1.000 Stück) angeboten. (uh)