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实验五十七超声回波处理电路

【实验目的】

超声回波信号是如何经后处理然后送往显示器显示的

【实验器材】

超声回波后处理电路图纸

【理论基础】

增益控制电路

增益控制电路用于对调相电路输出的合成回波信号进行放大，并在TGC函数电

压的控制下实现对回波的时间（深度）增益补偿。

增益控制电路由Tr19～Tr22晶体管组成，其中Tr20和Tr21为两级具有正电增

益特性的双栅极场效应管放大电路，TGC函数电压分别加于其第二栅极，而回波信

号电压分别由它们的第一栅极输入。由于双栅极场效应管的两个栅极对漏极电流具

有相同的控制特性，因此，当施加于第二栅极的TGC电压从低电平逐渐向高电平变

化时，场效应管的工作点亦将随之变化。

有图可见，虽然随着时间

的变化，有不同深度反射回来

的相同发射强度信号Vi1～Vi4

的幅度越来越小，但由于受第

二栅极端TGC电压的控制，双

栅极场效应管的工作点越来越

向高端偏移（由Q1移向Q4），

ID——VD曲线的斜率增大，

使放大器的增益也逐渐增大，

即近场（t0～t1段）增益适当

小，远场（t2～t4段）增益适

当大。从而使近场的强回声信号得到压缩，而远场的相同发射界面的发射回波由于

传播而造成的衰减得到补偿，保证了不同距离的相同发射强度信号输出的电压幅度

基本相同，如图VD1～VD4所示。

动态滤波电路

为了获得全探测深度最佳分辨力的回声图像，希望所接收的回声仅选择在体表

部分（近场）具有良好分辨力的高频分量，以及容易达到体内深部（中、远场）的

低频分量。动态滤波电路就是用来选择以上具有诊断价值的频率分量，并滤除体表

部分以低频为主的强回声和深部以高频为主的干扰的这样一个动态选择器。

动态滤波电路设置在增益控制电路的输入和输出端（见图纸虚线部分），它由电

感L20、电容C212．C136以及变容二极管D37．D38组成一个并联槽路，再由

L21．C150、C213和变容二极管D39．D40组成另一个DF并联槽路。DF电压分别

加于变容二极管的负端。由于变容二极管等效电容的大小决定于所施反向电压的高

低，当电压在3～30V之间变化时，变容二极管的等效电容值约在20PF～3.5FP之

间变化，所加反向电压高时，变容二极管等效容量小，所加反向电压低时，其等效

电容量大。因此当DF电压变化时，槽路谐振频率也将随之发生变化，在近程，由

于DF电压高，则变容二极管所呈现电容量小，槽路谐振频率高，而随着距离的增

加，DF电压逐渐下降，则变容二极管所呈现容量就逐渐增大，槽路谐振频率也就随

着降低。

当近场时，DF加高电压，变容二极管的电容量小，谐振频率大，高频信号传输

特性好；远场时，DF加低电压，变容二极管的电容量大，谐振频率小，低频信号传

输特性好。当DF电压由高到低变化时，变容二极管的电容量由小到大变化，频率

由高到低变化，由近场到中场到远场，随着深度的加深，回声信号中有用信息的频

率也由高