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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 醫學工程學研究所
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/60774
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor林文澧(Win-Li Lin)
dc.contributor.authorChing-Yu Chenen
dc.contributor.author陳慶祐zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-16T10:29:37Z-
dc.date.available2013-08-17
dc.date.copyright2013-08-17
dc.date.issued2013
dc.date.submitted2013-08-15
dc.identifier.citation[1] “行政院衛生署-民國100年主要死因分析,” available in http://www.doh.gov.tw/CHT2006/DM/DM2_2.aspx?now_fod_list_no=12336&class_no=440&level_no=4
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[3] 林志祥, “256頻道超音波相位陣列系統中之中樞控制系統設計,”長庚大學電機工程研究所碩士論文, 2009.
[4] 林俊安, “256通道超音波相位陣列系統中之射頻驅動電路設計及探頭設計,”長庚大學電機工程研究所碩士論文, 2009.
[5] 蔡明憲,“16通道功率高能聚焦式超音波熱治療系統設計,”長庚大學電機工程研究所碩士論文, 2010.
[6] 許永和, “介面設計與實習PSoC與感測器實務應用,” 全華出版社, 2011.
[7] Phase-Locked Loop (ALTPLL) Megafunction User Guide , available in
http://www.altera.com/literature/ug/ug_altpll.pdf
[8] Microchip Technology Inc.,”TC4427 datasheet”, 2006.
[9] Microchip Technology Inc.,”MCP14700 datasheet”, 2009-2013.
[10] Texas Instruments.,“UCC27201 datasheet”, 2008.
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[12] Analog Devices.,“AD9834 datasheet”,2003-2011.
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[14] Texas Instruments.,“ADS7953 ”,2008-2010.
[15] Texas Instruments.,“DAC8568 datasheet”,2009-2012.
[16] 蔡朝洋, “電子電路實作技術,”全華出版社,2011.
[17] Svilainis L, Motiej˚nas G,“Power amplifier for ultrasonic transducer excitation”, ULTRAGARSAS, Nr.1(58), p.p. 30-36, 2006.
[18] Sokal NO, Sokal AD, “Class E-A new class of high-efficiency tuned single-ended switching power amplifiers,” IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, vol. 10, NO. 3, p.p. 168-175, JUNE 1975.
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/60774-
dc.description.abstract本研究目的是研發一套多通道應用於高強度聚焦式超音波(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)來進行熱治療。
系統架構中應用了PSoC (Programmable System-on-Chip)、FPGA(Field Programmable Gate Array) 、LabVIEW做為中樞控制系統,半橋式功率放大器為驅動電路。首先PSoC微處理器(MCU)作為應用控制單元、FPGA進行相位控制切割,使在通道輸出時達到6 bit相位解析度,最小相位解析度5.625⁰。LabVIEW圖形化控制介面並結合功率放大器電路,達到以2.5MHz為基頻且頻率可調、高功率的輸出。使用者可透過LabVIEW圖形化軟體控制介面調整此功率放大器之頻率、相位、輸出功率等,進而控制、監控超音波探頭之功率大小。
實驗結果顯示各通道均可達30W以上,並且在頻率2.0MHz~2.7MHz皆有良好的放大倍率及輸出波形,其最佳工作頻率為2.3MHz~2.5MHz;在FPGA相位切割下,各通道具有5.625⁰的相位精準度,其誤差值在±0.2⁰內。
此系統與超音波探頭結合時,初步測試發現高功率時放大器的穩定性、匹配電路等皆是影響其系統輸出功率之因素;功率量測也因雜訊而使其量測數據受到干擾,導致誤差值存在;故高頻元件的選擇、系統穩定性優化、電路的校正和雜訊的抑制等皆是未來系統改善方向。
zh_TW
dc.description.abstractThe purpose of this study is to develop a multi-channel high-intensity focused ultrasound driving system applied to phased-array ultrasound transducers for tumor therapy with hyperthermia or thermal surgery.
The architecture of developed system includes PSoC (Programmable System-on-Chip), FPGA(Field Programmable Gate Array) and LabVIEW as central control units, and the system uses half-bridge power amplifier as a driving circuit. First PSoC microcontroller (MCU) is used as an applicable control unit. Phase is segmented by FPGA, which provides 6-bit phase resolution for the output of each channel with a minimum resolution of 5.625⁰. Finally, LabVIEW-designed graphic control interface (GUI)was combined with the power amplifier circuit to achieve a fundamental frequency of 2.5MHz with high power output and adjustable frequency. Users can adjust and monitor the system’s working frequency, phase delay, and output power through this interface.
Experimental results showed that the output power of each channel can reach higher than 30 Watt. When the frequency is between 2.0and 2.7MHz, the system has good amplifying rates and waveform, and the optimal working frequency is from 2.3to 2.5MHz.Segmented by FPGA, the minimum resolution is 5.625⁰ and the error range is within ±0.2⁰.
In the preliminary tests with ultrasound transducers, the results indicated that stability of high output power and matching circuits are the factors influencing the output power. Besides, the output power of the amplifier we measured is not very accurate because of noises. For a better system, some improvement must be made including selection of high-frequency components, system stability optimization, circuit calibration, and noise reduction.
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-16T10:29:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1
ntu-102-R00548047-1.pdf: 4981555 bytes, checksum: c82753415f58811cfb04d64dbfc83d8c (MD5)
Previous issue date: 2013
en
dc.description.tableofcontents誌謝 I
摘要 II
Abstract III
目錄 V
圖目錄 VII
表目錄 IX
第1章 緒論 1
1.1 超音波 2
1.2 研究動機 3
第2章 中樞控制架構 4
2.1 PSoC介紹 5
2.1.1 UART模組 7
2.1.2 I2C模組 8
2.1.3 SPI模組 9
2.2 FPGA介紹 11
2.2.1 鎖相迴路 12
2.2.2 除頻器 12
2.2.3位移暫存器與多工器 14
第3章 驅動電路架構 17
3.1 半橋式功率放大電路設計 18
Texas Instruments 18
3.2脈波寬度調變電源控制 21
3.3 功率回授設計 22
3.3.1 定向耦合器 22
3.3.2 雙定向耦合器 23
第4章 結果與討論 24
4.1實驗結果 24
4.1.1 諧振電路模擬 24
4.1.2相位模擬與測試 25
4.1.3脈波寬度對輸出之影響 29
4.1.4輸出穩定度及誤差測試 31
4.1.5 多通道功率輸出測試 34
4.1.6功率偵測 36
4.1.7超音波探頭測試 37
4.1.8 系統實體圖 39
4.2結論與未來展望 43
參考文獻 45
dc.language.isozh-TW
dc.subject陣列式超音波zh_TW
dc.subject超音波驅動器zh_TW
dc.subject功率放大器zh_TW
dc.subjectPower amplifieren
dc.subjectUltrasound driving systemen
dc.subjectPhased-array ultrasounden
dc.title應用於陣列式超音波探頭之多通道高功率驅動器系統開發zh_TW
dc.titleDevelopment of aMulti-channel High-power DrivingSystem forPhased-array Ultrasound Transducersen
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear101-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee陳景欣(Gin-Shin Chen),陳永耀(Yung-Yaw Chen)
dc.subject.keyword功率放大器,超音波驅動器,陣列式超音波,zh_TW
dc.subject.keywordPower amplifier,Ultrasound driving system,Phased-array ultrasound,en
dc.relation.page46
dc.rights.note有償授權
dc.date.accepted2013-08-15
dc.contributor.author-college工學院zh_TW
dc.contributor.author-dept醫學工程學研究所zh_TW
顯示於系所單位:醫學工程學研究所

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