عنوان

طراحی پیشانی گیرنده فراصوت با شکل‌دهی دیجیتالی پرتو

کد کشور

IR

شماره

۴۷۳۲پ

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

فارسی

کشور محل نشر

IR

عنوان اصلي

طراحی پیشانی گیرنده فراصوت با شکل‌دهی دیجیتالی پرتو

نام عام مواد

[پایان‌نامه]

عنوان اصلي به زبان ديگر

Design of Ultrasound Front-End Receiver with Digital Beamforming

نام نخستين پديدآور

/سمیراء فیروز

نام ناشر، پخش کننده و غيره

: مهندسی برق

تاریخ نشرو بخش و غیره

، ۱۴۰۱

نام خاص و کميت اثر

۱۱۵ص.

ساير جزييات

:

متن يادداشت

زبان: فارسی

متن يادداشت

زبان چکیده: فارسی

متن يادداشت

چاپی - الکترونیکی

متن يادداشت

مصور، جدول، نمودار

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

مهندسی برق- الکترونیک

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۱/۰۶/۰۱

کسي که مدرک را اعطا کرده

صنعتی سهند

متن يادداشت

تصویربرداری فراصوت سه بعدی مبتنی بر مبدل‌های آرایه دوبعدی، به دلیل مزایایی همچون زمان تصویربرداری کوتاه، کیفیت تصویر و همچنین کیفیت تشخیص بالا، یکی از مهم‌ترین تکنیک‌های تصویربرداری فراصوت پزشکی می‌باشد .با این حال، چالش‌های زیادی در توسعه این سیستم تصویربرداری سه بعدی وجود دارد، از جمله ادغام تعداد زیادی از عناصر مبدل فراصوت، اتصال هر عنصر مبدل به یک سیستم تصویربرداری خارجی و همچنین پردازش مجموعه داده‌های دریافتی از تعداد زیادی کانال، که همه زمینه‌های فوق موضوع تحقیقاتی فعال می‌باشند .یک راه‌حل برای مشکل انتقال داده به سیستم پردازش خارجی، کاهش داده با استفاده از اعمال شکل‌دهی پرتو در داخل پروب می‌باشد که این راه‌حل با رفع مشکل انتقال داده، محدودیت‌هایی از لحاظ توان مصرفی و مساحت اشغالی در طراحی مدارات الکترونیکی پیشانی داخل پروب ایجاد می‌کند .هدف این رساله طراحی مدارات پیشانی سیستم فوق، با در نظر گرفتن این محدودیت‌ها می‌باشد .مدار پیشانی گیرنده فراصوت شامل تقویت‌کننده کم نویز، تقویت‌کننده جبران‌ساز زمانی بهره و واحد شکل‌دهی پرتو می‌باشد .هدف اصلی در پیاده‌سازی تقویت‌کننده کم نویز، تبدیل سیگنال جریان تک سر به ولتاژ دیفرانسیلی با حداقل نویز، توان و مساحت اشغالی می‌باشد .برای بهبود عملکرد نویز مدار، ساختار جدیدی بر پایه ساختار گیت مشترک-سورس مشترک ارائه شده است که با فراهم کردن مسیرحذف نویز برای ترانزیستور سورس مشترک عملکرد نویز مدار در مقایسه با ساختار متداول، بدون افزایش توان مصرفی، بهبود یافته است .برای کاهش بیشتر توان مصرفی، از فیدبک منفی برای طبقه گیت مشترک و از ساختار تکنیک مجدد جریان در طبقه سورس مشترک استفاده شده است .دومین بلوک در گیرنده فراصوت، تقویت‌کننده جبران‌ساز زمانی بهره است که محدود پویایی مورد نیاز برای مدارات بعدی را کاهش می‌دهد .برای رسیدن به خطینگی نمایی بالا، این تقویت‌کننده به صورت تقویت‌کننده با بهره قابل برنامه‌ریزی پیاده‌سازی شده است .در این رساله، ساختار جدیدی با استفاده از تکنیک افزایش هدایت انتقالی برای افزایش حداکثر بهره قابل دسترس ارائه شده است، که در نتیجه محدوده بهره مورد نظر با توان مصرفی کم بدست آمده است .سومین بلوک گیرنده فراصوت، واحد شکل‌دهی پرتو می‌باشد که خود شامل مدولاتور دلتا سیگما و بلوک‌های تاخیر و جمع می‌باشد .در این رساله ابتدا ساختار مناسب برای مدولاتور دلتا سیگما با استفاده از نرم‌افزار متلب، به منظور برآورد مشخصات مورد نیاز سیستم، بررسی و پس از انتخاب ساختار، مدولاتور مورد نظر در سطح سیستم طراحی و شبیه‌سازی شده است .در ادامه مدولاتور دلتا سیگمای پیوسته در زمان درجه سه تک بیتی در سطح مداری طراحی و شبیه‌سازی شده است .درنهایت واحد شکل‌دهی پرتو ۱۶ کانال ابتدا در محیط سیمیولینک متلب و سپس سیستم ۸ کاناله در سطح مدار با استفاده نرم‌افزار Cadence Virtouso شبیه‌سازی شده است .نتایج شبیه‌سازی مداری، نسبت سیگنال به نویز نهایی ۵۵.۶۳ دسی بل را نشان می دهد که در مقایسه با نسبت سیگنال به نویز هر کانال به مقدار ۳.۷ دسی‌بل بهبود یافته است .مجموع توان مصرفی بلوک‌های هر کانال ۲۴.۳ میلی وات می باشد .تمامی مدرات پیشنهادی در تکنولوژی ۱۸۰ nm TSMC CMOSطراحی و با شبیه‌ساز Spectre شبیه‌سازی شده است .

متن يادداشت

Real-time Three-Dimensional (3D) ultrasound imaging based on two-dimensional array transducers is one of the most significant medical ultrasound techniques due to its advantages such as short imaging times, high image and diagnosis quality. However, various challenges exist in developing a 3D imaging system, including integration of a large number of elements, connecting each element of the transducer to an external imaging system as well as post-processing of datasets received from a large number of channels all of which are an active area of research. To overcome the enormous data transport problem, integrated 2D transducer arrays with the front-end circuits in the probe handle are used to perform data reduction. This solution poses constraints in the design of front-end circuits where low power consumption and small silicon area become the main design targets for front-end circuits in such systems. The purpose of this thesis is to design the front circuits for this system, considering power and area limitations. The front-end circuit of the ultrasound receiver consist of a low-noise amplifier, a time gain compensation amplifier, and a beamforming module. In this work, the main goal in design of the low noise amplifier is to design an amplifier which converts a single ended current signal into a differential voltage with minimum noise, power consumption and die area. In order to improve the noise performance of the circuit, a new structure based on the common gate-common source (CG-CS) structure has beed presented in which by providing a noise cancellation path to CS stage, the noise performance of the conventional structure is improved without increasing its power consumption. To further reduce power consumption, negative feedback is used in the CG stage and current reused technique is used in the CS stage. A time gain compensation amplifier is the second building block in an ultrasound receiver, which reduces the dynamic range requirements for the remaining circuits. In this thesis, to achieve high linearity in dB, the amplifier is implemented as a programmable gain amplifier in which the gain steps are accurately defined by the digital control signal. A new structure utilizing a novel gm-boosting technique is presented to increase the maximum achievable DC gain. Therefore, the desired gain range is achieved with low power consumption. The third building block of the ultrasound receiver is the beamforming module, which includes a delta sigma modulator and delay and sum blocks. In this thesis, first, the suitable structure for delta sigma modulator, in order to get the required specifications of the system, has been examined using MATLAB software. Then, by selecting the structure, the modulator is designed and simulated at the system level. Finally, the single-bit continuous delta-sigma modulator is designed and simulated at the circuit level. Finally, the 16-channel system including delta sigma modulator and delay and sum blocks is first simulated in Similink MATLAB, and then 8-channel system is simulated at the circuit level using Cadence Virtuoso. The circuit simulation results show the final signal-to-noise ratio of 63.55 dB, which is improved by 7.3 dB compared to the signal-to-noise ratio of each channel. The power consumption of each channel is 3.24 milliwatts. All the proposed circuits are designed in 180nm TSMC CMOS technology using Cadence Virtuoso and simulated with Spectre simulator

خط فهرستنویسی و خط اصلی شناسه

ba

عنوان اصلي به زبان ديگر

Design of Ultrasound Front-End Receiver with Digital Beamforming

موضوع مستند نشده

مدار پیشانی گیرنده فراصوت

موضوع مستند نشده

تقویت‌کننده کم نویز

موضوع مستند نشده

تقویت‌کننده با بهره متغیر

موضوع مستند نشده

مدولاتور دلتا سیگما

موضوع مستند نشده

شکل‌دهی پرتو

اصطلاح موضوعی

Ultrasound Front-End Reciever, Low noise amplifier, Variable gain amplifier, Delta-Sigma modulator, Beamforming

اصطلاح موضوعی

مدار پیشانی گیرنده فراصوت، تقویت‌کننده کم نویز، تقویت‌کننده با بهره متغیر، مدولاتور دلتا سیگما، شکل‌دهی پرتو

مستند نام اشخاص تاييد نشده

فیروز، سمیراء

مستند نام اشخاص تاييد نشده

نجفی‌اقدم، اسماعیل، استاد راهنما

مستند نام اشخاص تاييد نشده

جعفرنژاد، رویا، استاد مشاور

کشور

ایران

تاريخ عمليات

20230813

شماره بازیابی

برق ،۱۰۷۱۱ ،۱۴۰۱

نام ميزبان

وترپ‍ ی‌لاتیجید ی‌هدل‌کش‍ اب‍ ت‌وصارف‍ ه‌دنریگ‍ ی‌ناشیپ‍ ی‌حارط.pdf

شماره دسترسي

عادی

اطلاعات مختصر

عادی

تاريخ و ساعت مذاکره و دسترسي

8128.pdf

تاريخ و ساعت مذاکره و دسترسي

b10711.pdf

بيت در ثانيه

0

ارتباط براي تسهيلات دسترسي

ایمانی

نوع فرمت الکترونيکي

متن

اندازه فايل

0

شماره کنترل رکورد

پ۴۷۳۲

يادداشت عمومي

فارسی

وضعیت فهرست نویسی

نمایه‌سازی قبلی

فرمت انتشار

pe

نوع ماده

TF

کد کاربرگه

92029

پیشوند ISBD اعمال شده است

1

سطح دسترسي

a

تكميل شده

Y