내셔널 세미컨덕터, 휴대형 초음파 시스템용 8채널 송수신 칩셋 업계 최초 공개

- PowerWise 칩셋, 낮은 전력 소모에서 최고의 이미지 품질 보장

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2010-09-08 10:52

서울--(뉴스와이어)--내셔널 세미컨덕터 코리아(대표: 최충원)은 오늘 병원, 진료소, 구급차 및 원격 의료관리 시설에서 사용되는 휴대형 초음파 시스템을 위해 특별히 설계된 업계 최초의 8채널 초음파 송수신 칩셋을 선보였다. PowerWise 칩셋은 혁신적 회로 아키텍처를 채택하여 휴대형 및 이동식 장치에서도 대형 콘솔 시스템에 맞먹는 이미징 성능과 긴 배터리 사용 시간을 제공하는 설계를 구현한다.

내셔널 세미컨덕터는 수신 아날로그 프런트 엔드(AFE), 송수신 스위치, 송신 펄스발생 및 구성 가능한 송신 빔포머 등을 포함하여 완전한 구성의 8채널 송수신 칩셋을 제공한다. 이러한 고도의 통합도 덕분에 시스템 설계자는 작은 크기에서도 뛰어난 이미지 품질과 진단 기능을 제공하는 경량의 128채널 휴대형 초음파 시스템을 개발할 수 있다. 내셔널 세미컨덕터는 포괄적 평가 키트, 참조 구성도 및 도구 등을 통한 칩셋 지원을 통해, 고객이 보다 쉽게 칩 성능을 세부적으로 평가할 수 있게 해 줄 뿐만 아니라 제품 출시 시기를 앞당길 수도 있다.

지멘스 헬스케어 (Siemens Healthcare) 임상 제품 사업부 CEO인 노버트 가우스 (Norbert Gaus) 박사는 “지금까지 이 정도 수준의 초음파 이미징 품질을 얻으려면 카트에 설치된 대형 콘솔이 필요했다. 내셔널 세미컨덕터는 휴대형 초음파 시스템에서 이미징 성능과 절전 기능의 한계를 크게 넓혔다.”라고 말했다.

내셔널의 8채널 칩셋에는 4개의 집적 회로(IC)가 포함되어 있으며, 각 회로가 서로 연동하여 탁월한 성능과 전력 효율성을 제공한다. 예를 들어, 보드 트레이스 지연 불일치와 펄스발생기 지연 불일치를 보정하도록 송신 빔포머를 구성할 수 있다. 그러면 왜곡 특성이 크게 개선되고 2차 고조파 이미징이 가능해진다. 송수신 스위치를 통해 시스템 설계자는 여러 가지 바이어스 전류 설정을 선택할 수 있어 전력과 성능 사이에서 득실 관계를 균형적으로 조정하는 유연한 설계가 구현된다.

내셔널 독자 기술인 AFE 아키텍처는 우수한 이미징 품질을 실현하는 외에도 가장 근접하는 AFE와 비교하여 10퍼센트나 낮은 B-모드 전력 소모를 제공한다. 여기에는 업계 최고의 분해능을 자랑하는 디지털 가변 게인 앰프(DVGA)와 저전력에서 작동하는 연속 시간 시그마-델타(CTSD) 아날로그-디지털 컨버터(ADC)가 포함된다. DVGA는 향상된 채널 간 매칭 및 뛰어난 스펙트럼 성능 등 기존의 아날로그 VGA와 비교하여 몇 가지 장점을 가지고 있다. CTSD ADC는 기존의 파이프라인 ADC를 사용하는 다른 AFE에서 볼 수 있는 전력 소모가 크고 차수가 낮은 앨리어스 방지 필터와 다르게 Brickwall 앨리어스 방지 필터를 내장시켜 제공한다.

내셔널은 클러킹 디바이스 및 전원 관리 IC 등 휴대형 초음파 시스템을 위한 완전한 신호 경로 솔루션을 제공한다. 내셔널의 초음파 송수신 칩셋 및 평가 시스템에 관한 자세한 내용은 www.national.com/ultrasound에서 확인할 수 있다. 실제 초음파 환경을 에뮬레이션하는 입력 신호를 이용하여 B-모드 및 CW 도플러-모드에서 작동하는 LM96511 AFE 비디오 데모는http://bit.ly/LM965xxDemoVideo에서 제공하고 있다.

LM96511 PowerWise 초음파 수신 아날로그 프런트 엔드

LM96511 AFE는 8채널의 LNA, DVGA, 12비트, 40-50 MHz ADC를 CW 도플러 빔 형성을 위한 LVDS 데이터 출력 및 8개의 변조기와 통합한다. AFE는 채널당 110 mW의 최저 B-모드 전력 소모를 실현하며, +/- 0.06 dB(일반적 값)의 채널 간 게인 매칭을 통해 이미지 품질을 높인다. 이는 가장 근접하는 AFE와 비교하여 4배나 높은 성능 수치이다. 통합 CW 도플러는 Hz당 161 dB의 다이나믹 레인지를 제공하여 간 등의 장기에서 낮은 속도의 혈류를 측정할 수 있다. AFE는 가장 근접하는 다른 AFE와 비교하여 27퍼센트 작은 187 mm2의 패키지에서 이러한 성능을 발휘한다.

LM96530 PowerWise 초음파 송수신 스위치

LM96530은 클램핑 다이오드가 통합된 8개의 송수신 스위치를 가지고 있으며 개별적 채널 차단 기능을 제공한다. 다른 T/R 스위치와 비교하여 LM96530은 55퍼센트 향상된 입력 참조 노이즈(0.5 nV/sqrt Hz) 및 53퍼센트 낮아진 ON 저항(16 Ohms)을 제공하여 수신기 감도와 이미지 분해능을 높인다. LM96530은 디스크리트 솔루션과 비교하여 보드 공간을 4배나 줄이고 여기에 데이지 체인 방식으로 연결된 SPI 컨트롤은 프로그래밍에 필요한 FPGA I/O 핀 수를 줄인다.

LM96550 PowerWise 초음파 송신 펄스발생기

LM96550에는 2A의 최대 전류와 20 MHz의 최대 펄스 속도로 +/- 50V의 양극 펄스를 생성하는 댐퍼 회로를 내장한 8개의 펄스발생기가 있다. LM96550에는 칩 내 온도를 지속적으로 모니터링하고 파워다운 로직 출력을 제공하는 과열 보호 기능이 있다.

LM96570 PowerWise 초음파 구성 가능 송신 빔포머

LM96570은 기존에 FPGA에서 수행되던 빔 형성과 비교하여 한 차수나 개선된 지터 성능(25 ps 피크-피크)을 제공한다. 그 결과 B-모드에서 이미지의 분해능이 크게 개선되고 CW 도플러 모드에서 낮은 혈류 속도의 측정이 가능하다. LM96570의 경우 시스템 설계자가 이를 펄스발생기 바로 옆에 배치할 수 있어 FPGA의 I/O 핀을 펄스발생기에 연결할 때 일반적인 발생하는 연결 문제를 겪지 않아도 되어 보드 레이아웃이 간소화된다.

빠른 제품 출시를 도와주는 개발 도구와 지원 서비스

내셔널이 제공하는 사용이 간편한 평가 키트, 참조 구성도 및 도구가 빠르고 정확한 평가를 지원하므로 고객의 제품 출시가 보다 빨라진다. 내셔널은 WaveVision 5 수집 분석 하드웨어, 및 디바이스 프로그래밍과 제어를 위한 사용자 친화적 GUI를 가진 소프트웨어를 포함한 완벽한 개발 패키지를 제공한다.

패키징, 가격 및 판매 정보

현재 시판 중인 LM96511 AFE는 11 mm x 17 mm, 376핀 BGA 패키지로 제공되며 가격은 1,000개 주문 기준으로 개당 55달러이다. LM96530 송신/수신 스위치는 9 mm x 9 mm, 60핀 LLP® 패키지, LM96550 펄스발생기는 12 mm x 12 mm, 80핀 LLP 패키지, LM96570 빔포머는 5 mm x 5 mm, 32핀 LLP 패키지로 제공된다. LM96530, LM96550 및 LM96570의 개당 가격은 1,000개 주문 기준으로 각각 8, 20 및 6달러이다. 세 가지 디바이스 모두 현재 샘플을 제공 중이며, 대량 공급은 2010년 11월로 예정되어 있다.

편집 담당자 참고 정보

고해상도 사진은 내셔널 포토 갤러리 http://www.national.com/analog/pressroom/adc에서 다운로드할 수 있다.

내셔널 세미컨덕터 소개

내셔널 세미컨덕터는 사용하기 쉬운 아날로그 집적 회로와 세계 최고의 유통망을 자랑하는 전력 관리 기술 분야의 선도적인 기업이다. 내셔널은 자사의 고성능 아날로그 제품을 통해 고객사들에게 시스템의 에너지 효율을 높일 수 있도록 기여한다. 내셔널 세미컨덕터는 미국 캘리포니아주 산타클라라에 본사를 두고 있으며, 2010년 회계연도 기준 14억 2천만 달러의 매출을 달성하였다. 내셔널 세미컨덕터에 대한 자세한 내용은 www.national.com에서 확인할 수 있다.