【应用】8路输出时钟发生器在医学超声仪器数字波束合成模块中的应用

时间： 2019-08-30 来源：世强作者：火芯人

技术问答

医学超声诊断成像技术是医学图像处理的典型仪器，在医学超声仪器中，涉及到数字信号采集合成等关键技术，其中数字波束合成模块是一个关键模块，其涉及到ADC采样、多通道信号延时处理、多路回波信号时域和频域等处理功能，设计较复杂。

医学超声诊断成像仪器的数字波束合成模块一般需要同时处理8路模拟回波信号，需要将8路信号经8路ADC采样并模数转换，进行加权、求和等处理，合成数字视频帧信号。由于不同通道回波信号到达ADC的时间不尽相同，因此需要对不同的回波信号进行不同的延时处理，以获得精确的波束聚焦。这个延时分为粗延时和细延时，其中粗延时可以由FPGA加控制器参与，在更换探头时调节不同延时参数，细延时则一般是ns级或者ps级别，一般需要控制ADC采样时钟实现不同的延时。根据设计需求，这里需要8路ADC采样时钟，如果由8个晶振产生，因为晶振的延时不好控制，且PCB面积会浪费不少，显然不合适。这里需要一款时钟发生器，能同时产生8路ADC采样时钟，且实现各采样时钟之间延时ns甚至ps级调整（包括粗调和细调）。

SILICON LABS 公司生产的Si5351C是一款能较好满足这种需求的时钟发生器。Si5351C支持8路时钟输出，其内部包括2个锁相环，通过ClockBuilder Pro软件自由选择XTAL或者CLK IN作为其参考源时钟，其输出周期性jitter非常小。另外其自带I2C可编程接口，可以方便控制其输出时钟之间的skew，实现不同输出端之间ps级延时控制。其延时控制方法是，先用ClockBuilder Pro生成一组默认配置并由控制器通过I2C接口下载到Si5351C芯片中产生一组时钟输出，之后控制器根据动态聚焦的需要，调节延时，产生另外一组时钟配置，并通过I2C接口再次加载到Si5351C芯片中，产生满足需要的另外8路延时时钟，实现各ADC时钟的延时输出。

下图是一个基于Si5351C数字波束合成模块的简单框图。

图1：基于Si5351C可编程时钟发生器的数字波束合成模块

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海绵宝宝 Lv7. 资深专家 2018-06-22

框图很清晰

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