新型可穿戴超声肌电（Echomyography, EcMG）系统硬件设计（带一丢丢软件）-阿南达文事网

新型可穿戴超声肌电（Echomyography, EcMG）系统硬件设计（带一丢丢软件）

文章来自自然：

同样的，我这边就不说前面的超声材料是如何设计的了，就说这个信号链的设计了。

Pzt-4/Pzt-8压电陶瓷压电材料薄膜透明压电材料|

PZT材料

看不懂一点

结构图

系统非常小

外壳是打印的，探头一点点

贴上去，一边发，一边收，数据输出的 WIFI 的

高压脉冲激励换能器（1~4 MHz）。
接收RF信号后，经AFE放大，ADC采样（12 MHz），Wi-Fi发送至PC。
数据流速：50 Hz（每20 ms一次），每次采集1024个采样点。

前面的调理和数字采集部分

AFE

MCU 用了两个，一个是时序控制，一个是 ADC 以及发送和计算

DFE

后面是 DCDC 和驱动部分

4 层板

超声的频率就是高哇

TR 开关是防止电压回流把 ADC 打坏的

切换“发射模式”与“接收模式”，保护后端放大器；发射时隔离高压激励信号；接收时低阻抗导通 RF 信号到运放输入。

在采集部分的选择上面别出心裁，没有使用外挂 ADC 的方案，而是一个 MCU：

其实这个高采样率是使用所谓的多 ADC 交织采样实现的

Interleaved（交错）采样：将多个 ADC 模块错时轮流采样同一个通道或同一个波形源，让系统的总体采样速率翻倍/翻多倍。

这样做：可以提升等效采样率，多个 ADC 合作采样，采得更快。更多的我觉得是开发简单吧？

运放是 ADI 的：

这个是特点

3db 下 236Mhz，而且还可以放大信号，上面的 PCB 也是这样做的，多出来的可以去做一个缓冲。

里面正好有两颗 OP

至于为什么还有一个 OP，可能用于进一步放大或者作为低输出阻抗的缓冲驱动器，使信号更适合送入 MCU 内部 ADC，避免因高阻抗耦合带来失真。

通常配置为单位增益（1×），放在 ADA4895 之后，用于匹配 ADC 输入阻抗、改善稳定性。

这个设计里面使用了三个 OP，一次放大，两次缓冲：

应该是可以改良信号

一个在传感器的前面，马上放大，一个在 ADC 里面，来满足 ADC 的采集需求。

再次汇总一下 Bom

还有一部分是波形生成

电压高达 100V 以上

MOS 管是这个

升压转换是这个

芯片参数

通过一个基于 MIC2171 PWM 控制器 的 Boost 升压电路，结合大电感 L20、快速二极管 D20 和高压滤波电容，利用电感能量释放原理，将 LIPO 电池的 3.7V 电压提升到约 100–120V，为 pulser 提供激励能量。

升压原理是这样的：

通电（MOS开通）：电感连接电源，储能，磁场增强；
断电（MOS关断）：电感电流不能瞬间中断 → 电感两端产生反向高电压；
加在负载上 + 二极管导通：这个高压叠加到原始电压上，实现升压。

个人感觉应该不是很危险，因为能量不高

当然了，需要使用精密的时序控制，其实定时器就可以了

这些是控制的波形作用

详细的作用

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// 初始化函数
function system_init():
    setup_GPIO()          // 设置输出控制引脚：BOOST_EN, PULSE, TR_CTRL, etc.
    setup_timer_20ms()    // 设置定时器周期中断，每 20ms 触发一次 sequencer
    setup_interrupts()    // 配置外部中断（如采样完成、ESP回应）
    enter_low_power_mode()

// 主定时器中断触发入口（每帧开始）
interrupt timer_20ms_ISR():
    BOOST_EN = HIGH            // 启动升压（大约提前1ms）
    delay_us(1000)             // 给boost预充时间（可调）

    TR_CTRL = LOW              // 切断接收路径 → 进入“发射模式”

    PULSE = HIGH               // 发出激励脉冲（驱动Pulser）
    delay_ns(200)              // 控制脉冲宽度：200ns
    PULSE = LOW

    delay_us(2)                // 保守延迟，等待激励完成

    TR_CTRL = HIGH             // 切换为“接收模式”→ 接收回波

    ADC_TRIG = HIGH            // 触发PIC32或ADC模块开始采样
    delay_us(85)               // 等待采样完成
    ADC_TRIG = LOW

    BOOST_EN = LOW             // 关闭boost，抑制干扰

    wait_for_ADC_done_flag()   // 可由中断或ACK设置标志位

    transmit_to_ESP32()        // 通知ESP32将数据通过Wi-Fi发送

    enter_low_power_mode()     // 等待下一帧（降低功耗）

给出一段类似的时序控制

本文参与腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自微信公众号。原始发表：2025-04-18，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent 删除软件设计系统硬件定时器

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