• norsk
    • English
  • English 
    • norsk
    • English
  • Login
View Item 
  •   Home
  • Fakultet for informasjonsteknologi og elektroteknikk (IE)
  • Institutt for elektroniske systemer
  • View Item
  •   Home
  • Fakultet for informasjonsteknologi og elektroteknikk (IE)
  • Institutt for elektroniske systemer
  • View Item
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.

Low Noise Variable Gain Amplifier for Time-Gain Compensation in Ultrasonic Imaging Front-End using 22nm FDSOI

Aase, Viktor
Master thesis
Thumbnail
View/Open
no.ntnu:inspera:104140281:37586306.pdf (21.38Mb)
URI
https://hdl.handle.net/11250/3024151
Date
2022
Metadata
Show full item record
Collections
  • Institutt for elektroniske systemer [2487]
Abstract
Når en ultralyd puls propagerer gjennom kroppen blir den attenuert

proporsjonalt til hvor langt bølgen propagerer for refleksjonen kan måles

tilbake i proben. Ettersom en ADC har konstant dynamisk område, vil

signaler som er reflektert lengre unna proben resultere i lavere oppløsning

om transduseren er koblet direkte på ADCen. Tid-gain kompensering, i form

av en variabel gain forsterker (VGA), er derfor lagt til mellom transduseren

og ADCen. Forsterkningen økes med tiden etter en puls er sendt slik at

amplituden på utgangssignalet skal vare konstant og dermed oker den

mulige oppløsningen i ADCen. Denne avhandlingen foreslår en strøm-basert

VGA basert på en flipped voltage follower (FVF) strømsensor (CS). VGAen

har kontinuerlig justerbar forsterkning fra 0dB til 20dB med en båndbredde

på 20MHz. Den variable forsterkningen oppnås ved dynamisk back-biasing,

en egenskap ved 22nm FDSOI teknologien, for å endre den relative

transkonduktansen mellom referanse og utgangstrinnet til strømsensoren.

Linearitet er karakterisert av forvrengningen av den andre-harmoniske

komponenten på utgangssignalet (HD2) og er simulert til en maksverdi på

HD2 = −28.95dB uten å bruke ekstra lineariseringsteknikker. Forsterkeren

legger til lite støy på signalet og oppnår en støyfigur på 2.967dB.

Inngangstrinnet på forsterkeren er single-ended, mens utgangstrinnet er

pseudo-differensielt for å drive en fult-differensiell ADC. Effektforbruket til

VGAen er på 26μW.
 
As an ultrasound wave travels through the body, it is attenuated

proportionally to the distance the wave needs to travel to return to the

probe. With the fixed dynamic range of the ADC, the resolution of features

further from the probe will be worse, as the reflected signal amplitude is

more attenuated. A time-gain compensation circuit, like a variable gain

amplifier (VGA), is therefore added between the transducer element and the

ADC. The gain is increased with time so that the dynamic range of the

signal reaching the ADC is reduced, thereby allowing greater resolution.

This thesis proposes a current-based VGA based on a flipped voltage

follower (FVF) current sensor (CS). The proposed VGA has a continuous

gain range from 0dB to 20dB and a bandwidth of 20MHz. Variable gain is

achieved through dynamic back-gate biasing, a feature of the 22nm FDSOI

technology, to change the relative transconductance of the reference and

output transistors of the CS. Linearity is characterized by second harmonic

distortion (HD2) and reaches a maximum value of HD2 = −28.95dB

without any additional linearization techniques. The amplifier contributes

low noise to the signal, with a noise figure of 2.967dB. A single-ended input

stage and pseudo-differential output stage is utilized for driving a fully

differential ADC. The power consumption of the VGA is 26μW.
 
Publisher
NTNU

Contact Us | Send Feedback

Privacy policy
DSpace software copyright © 2002-2019  DuraSpace

Service from  Unit
 

 

Browse

ArchiveCommunities & CollectionsBy Issue DateAuthorsTitlesSubjectsDocument TypesJournalsThis CollectionBy Issue DateAuthorsTitlesSubjectsDocument TypesJournals

My Account

Login

Statistics

View Usage Statistics

Contact Us | Send Feedback

Privacy policy
DSpace software copyright © 2002-2019  DuraSpace

Service from  Unit