Testare i MEMS ad ultrasuoni con il generatore AWG-4000
Questo mese la rivista Selezione di Elettronica pubblica un interessante articolo su come utilizzare il generatore Arb Rider AWG-4000 per testare dispositivi ad ultrasuoni in tecnologia MEMS
AWG-4000 per testare i MEMS
I sensori ed i microfoni MEMS sono ampiamente utilizzati in molte applicazioni, a partire dal rilevamento della distanza e del movimento. Questo articolo apparso nel mese di Ottobre 2021 sulla rivista Selezione di Elettronica, mostra come il generatore di segnali arbitrari AWG-4000 può essere impiegato nella generazione di stimoli elettrici con ampiezza fino a 24V. In particolare il modello AWG-4018 dispone di 8 uscite indipendenti e sincrone. Grazie al bus dedicato di sincronizzazione fra più strumenti è possibile collegare fino a 4 generatori, per costruire un sistema a 32 canali.
Applicazioni di imaging medico ad ultrasuoni
L’imaging medico ad ultrasuoni ha avuto un impatto significativo sulla pratica clinica fornendo immagini in tempo reale di diversi organi con un’elevata risoluzione spaziotemporale in modo non invasivo a basso costo.
L’emergere della tecnologia del microdispositivo US a base capacitiva (CMUT) durante l’ultimo decennio ha spinto ulteriormente l’interesse. Rispetto al piezoelettrico, il CMUT offre i vantaggi di una larghezza di banda operativa più ampia e una fabbricazione più semplice per array di grandi dimensioni. Rispetto ai trasduttori piezoelettrici, i CMUT hanno tipicamente maggiori impedenze elettriche a parità dell’area del trasduttore.
Il driver dell’impulso di uscita HV e il traslatore di livello adottano un’architettura a stack multipli con circuito di polarizzazione del gate dinamico per generare un segnale di impulso di oltre 10 Vpp a una frequenza di 1,25 MHz mentre si pilota il dispositivo CMUT immerso in un ambiente oleoso.
L’ampiezza dell’impulso, il periodo e la quantità richiesta di pressione acustica generata, che si riferisce alla tensione massima del segnale di impulso in uscita, vengono decisi a livello di sistema in base alla specifica applicazione di imaging medico, nonché alle caratteristiche del dispositivo trasduttore. Il PCB montato su CMUT è posto in un contenitore di vetro riempito con olio vegetale per simulare l’ambiente subacqueo, mentre il cs con l’integrato è posizionato all’esterno. Un idrofono viene posizionato a una distanza ravvicinata di pochi millimetri dal CMUT per misurare la pressione acustica trasmessa e convertirla in un segnale di tensione. Durante la fase di progettazione con un generatore di forme d’onda arbitrarie si genera un impulso d’ingresso al CMUT di 10 Vpp per pilotarne l’uscita.
L’ applicazione di imaging medico necessita di segnali con diversi livelli di ampiezza: il CMUT converte il segnale elettrico in segnale di pressione acustica corrispondente alla quantità di tensione applicata.
I generatori Active Technologies AWG-4000 hanno un’ottima capacità di oscillazione della tensione combinata con una funzione di offset hardware: l’intervallo di ampiezza di 12 V pp (50 Ω in 50 Ω) e l’offset hardware di ±6 V (50 Ω in 50 Ω). offrono una finestra di tensione totale di 24 Vpp in 50 o 48 Vpp in alta impedenza. Tutti i parametri dell’impulso possono essere modificati al volo senza problemi, è inoltre possibile controllare in tempo reale l’ampiezza dell’impulso, il tempo di salita e discesa, il periodo, il ritardo e l’ampiezza.
L’articolo completo è disponibile a pag. 59 della rivista al seguente link:
Ferrara – Italy, 01.10.2021
