基于FPGA的超声诊断仪前端及显示模式的设计

摘要

超声诊断仪已经进入了一个快速发展的阶段,但是在中国,超声诊断仪只有少数几个公司达到了国际上的一般水平,同时中国的市场大部分份额被外国产品占有。通过研究生阶段对超声诊断仪的学习,在自己已有知识的基础上,本文是关于超声诊断仪硬件电路和显示模式的设计,开展该课题的研究对提高临床诊断能力和促进我国医疗事业的发展具有重要的意义。
　　 本文中,运用发射脉冲和二极管开关实现超声发射整序,而接收整序是通过转换开关实现,而两者聚焦都是延时实现的;前端处理中的时间增益放大,动态滤波,对数放大,检波等功能都用模拟电路实现;超声的显示处理部分,采用FPGA(Altera公司CycloneⅢ系列的EP3C16)实现其基本功能。数字扫描变换技术,本文通过对超声扫描和显示扫描这两个概念的介绍得出了进行直角坐标到极坐标变换的必要性,分析了直角坐标系到极坐标系变换的具体过程和实现算法,提出了根据显示的图形,利用离线计算的方式实现坐标变换;多显示模式的实现,对于四种显示模式(B、BB、B/M、M),利用各处理模块根据显示模式的不同处理实现,实现对显示芯片的控制,最终实现图像在LCD上的显示;分析了DC/DC在电子产品上应用的必要性,设计和实现所要使用的不同电压的电源。
　　 最后对本文进行的总结:用模拟电路实现前端处理,实现了多模式的图像显示,同时为了减少空间,实现了DC/DC电源等。同时总结了设计中的不足和改进的空间,提出一些改进的方法,能够让图像更加的清晰和空间上的进一步缩小。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景、目的及意义

1.2 超声诊断仪的发展概述

1.2.1 国外超声诊断仪器的发展及现状

1.2.2 超声诊断仪在我国的发展及现状

1.3 研究的主要内容

1.4 本章小结

第二章 超声发射和接收的实现

2.1 发射方式的分类

2.2 接收方式的分类

2.3 选择的发射方式

2.3.1 发射整序与聚焦的方案选择

2.3.2 单一阵元发射电路

2.3.3 线阵阵元的连接

2.3.4 线阵阵元的控制

2.4 选择的接收方式

2.4.1 接收方案的选择

2.4.2 接收整序的实现

2.4.3 接收聚焦的实现

2.5 本章小结

第三章 超声前端处理的设计

3.1 方案的选择-

3.2 前置放大电路

3.3 通道加权相加电路

3.4 时间增益放大电路

3.4.1 双栅极MOS管放大电路

3.4.2 FPGA控制信号实现

3.5 动态滤波电路

3.5.1 整体框架

3.5.2 滤波电路

3.5.3 D/A变换器

3.5.4 FPGA控制模块

3.5.5 控制信号产生模块

3.5.6 功能验证

3.6 对数放大电路

3.7 检波电路

3.8 图像边缘增强电路

3.9 全模拟前端的实现和调试

3.10 本章小结

第四章 DSC处理的设计与仿真

4.1 引言

4.2 数字扫描变换技术

4.3 数字扫描变换的结构

4.3.1 A/D采样

4.3.2 灰阶变换

4.3.3 帧相关

4.3.4 坐标变换和插补

4.3.5 缓冲器

4.4 数字扫描变换的硬件实现

4.4.1 灰阶变换的硬件实现

4.4.2 帧相关的硬件实现

4.4.3 坐标变换的硬件实现

4.4.4 插补的硬件实现

4.4.5 缓冲器的实现

4.5 本章小结

第五章 多显示模式的实现

5.1 四种显示模式的实现

5.1.1 B模式的实现

5.1.2 M模式的实现

5.1.3 BB模式的实现

5.1.4 B/M模式的实现

5.1.5 功能模块的实现

5.2 显示器的控制

5.3 多显示模式的实现

5.4 本章小结

第六章 电源设计

6.1 电源设计分类

6.1.1 线性电源设计

6.1.2 DC/DC开关电源设计

6.2 直流稳压电源设计

6.2.1 5V直流稳压

6.2.2 负5V直流稳压

6.2.3 3.3V直流稳压

6.2.4 2.5V直流稳压

6.2.5 1.2V直流稳压

6.2.6 130V直流稳压

6.3 直流稳压电源的实现与调试

6.4 本章小结

第七章 结束语

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要的研究成果