超小型ADC提升低功耗醫(yī)療應用

數(shù)字X 射線成像

另一種需要快速ADC的醫(yī)療應用實例是數(shù)字X射線成像，包括牙科X射線、計算機控制軸向X射線斷層攝影術(shù)(CAT掃描) 或用于全身掃描的醫(yī)用核磁共振成像等。X射線設備制造商現(xiàn)在不是將圖像儲存在一張膠片上，而是以數(shù)字方式儲存數(shù)據(jù)。醫(yī)生的辦公室或醫(yī)院不再是在文件柜中儲存成千上萬張膠片，而是可以非常容易地將結(jié)果儲存到存儲器中，并可迅速查閱病人的病歷。

采用數(shù)字X射線成像的第二個積極作用是能夠給患者帶來舒適感。隨著更快的ADC、傳感器和信號調(diào)節(jié)模塊的出現(xiàn)，檢查病人酸痛的牙齒或斷裂的骨頭可以快得多，這意味著病人需要保持不動的時間短得多。有了更快的X射線檢查過程，醫(yī)生辦公室或醫(yī)院還可以在同樣的時間內(nèi)看更多的病人。

數(shù)字X射線一般需要至少12位分辨率和1Msps或更高采樣率的ADC。這種ADC必須有高于或等于刷新率乘以陣列大小所得數(shù)值的采樣率。這種應用一般需要多個ADC以分辨來自閃爍體的所有光電二極管或CMOS成像電流。一組光電二極管、放大器和ADC用來對整個陣列采樣，如圖3所示。當多個ADC放置在一個空間受限的區(qū)域內(nèi)時，有一個具有快速串行數(shù)據(jù)通信功能的低功率SAR ADC至關(guān)重要?；?3dB信噪比和零數(shù)據(jù)延遲的LTC2366(3Msps)和LTC2365(1Msps)就非常適合數(shù)字 X 射線成像使用。

圖3：X 射線成像設備原理示意圖。

LTC2366的低功率(3Msps時為7.8mW)意味著，設計師可以使用多個緊密相鄰的 ADC，而不會使系統(tǒng)變熱或者干擾讀數(shù)或病人。管線型 ADC 在相同采樣率時可能消耗 10倍的功率。

數(shù)字體溫計

數(shù)字體溫計是另一個可在家庭或醫(yī)院用于病人護理的小型且價格不貴的設備。它們允許通過測量耳膜或放在腋下快速檢查病人體溫。檢測溫度并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字讀數(shù)的模擬電路可以相當簡單。這種應用常常會用到熱敏電阻，即一個隨溫度變化而改變的電阻，因為它對人體溫度具有最高的靈敏度。

LTC2450-1是一個有點兒像SAR ADC的16位delta sigma型ADC，其功率也隨采樣率變化而變化。這種類型的delta sigma ADC非常適合某些醫(yī)療應用。例如，LTC2450-1可直接連接到一個熱敏電阻上(如圖4所示)，提供精確的數(shù)字溫度讀數(shù)。在這個例子中，一個固定的10kΩ電阻與一個取決于溫度并在1kΩ和10kΩ之間變化的熱敏電阻串聯(lián)，允許該ADC測量寬模擬輸入范圍。LTC2450-1的輸入架構(gòu)允許它測量高阻抗傳感器，因此可以旁路掉一個放大器。電阻網(wǎng)絡與去耦電容器可直接連接到模擬輸入端。

圖4：低休眠電流的LTC2450-1 ADC非常適用于由電池供電的數(shù)字體溫計。

LTC2450-1提供極低的電源電流(隨溫度變化保證最大值為 0.5μA)，使它非常適合用單節(jié)電池工作的數(shù)字體溫計。大多數(shù)家用數(shù)字體溫計都會放在抽屜里，以休眠電流工作，僅偶爾需要加電一次。

LTC2450-1提供每秒60個采樣的輸出速率，這對數(shù)字體溫計測量而言足夠用了。它采用2mmx2mm封裝，通過SPI協(xié)議通信。小封裝尺寸和直接與熱敏電阻連接的能力使得總的模擬解決方案尺寸極小。對那些希望使用2線協(xié)議的設計師而言，也有單端和差分I2C 版本可用。