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快速变化的生活节奏要求对身体的检测、治疗能够做到迅速、准确,而超声成像系统在现代医疗体系中有着举足轻重的作用。超声波经人体组织、骨骼衰减后,换能器能接受到的信号极其微弱,模拟前端对这个小信号处理的质量决定着成像的好坏。我国的超声成像系统整体集中在中低端产品,高性能模拟芯片更是严重依赖进口,所以研究和设计出具有自主产权的超声成像模拟前端芯片极为重要。腹部超声成像模拟前端的基本模块有:低噪声放大器,可编程增益放大器,低通滤波器。本文低噪声放大器采用噪声消除技术,利用信号和噪声相位相反的特点消除噪声,增大增益。将低噪声放大器输入阻抗匹配到50Ω,仿真优化后得到的输入、输出匹配参数S11、S22均小于-10dB,增益参数S21为16.1dB,反向增益S12为-45dB,噪声系数为1.9dB,三阶交调点为-1.89dBm。该电路匹配良好,增益满足输入级要求,输入输出级有较好的隔离,噪声小,线性度高;可编程增益放大器由两级电路组成:粗调级和细调级可编程增益放大器,粗调级PGA将两个带有反馈环路的退化电阻固定增益放大器级联耦合在一起,细调级PGA采用闭环电阻反馈结构,通过改变电阻的比值实现增益细调,并且在输入端加上缓冲器,隔离前一级的输出电阻对本级输入电阻的影响。粗调级实现056dB的增益控制范围,步长为14dB,增益为14dB时三阶交调点为2.98dBm,噪声系数为24.5dB,增益为56dB时三阶交调点为2.95dBm,噪声系数为26.5dB。细调级实现014dB的增益控制范围,步长为2dB,三阶交调点为12.2dBm,其中运放第一级为折叠cascode结构,输出级为class-AB结构,整体带宽为200MHz,相位裕度为73度。仿真结果表明:增加负反馈环路的退化电阻结构即可以使电路噪声系数较小,同时线性度也比较高,闭环电阻反馈结构具有较好的线性度;低通滤波器采用两级双二阶多路反馈的巴特沃兹结构,其主要的功能是防止ADC采样混叠。设计的LPF截止频率为2MHz,阻带衰减为-75dB,群延时为2.9×10-7s。滤波器整体平坦度较高,群延时小,满足衰减要求;带隙基准电压源采用Vbe线性化技术,温漂系数为7.8ppm/oC,电源抑制比为-57.39dB,基准电压源随温度变化小,受电源影响小。本文采用TSMC0.18μmCMOS工艺库,各个模块设计完成后,采用交流耦合的方式级联在一起。整体上实现了1672dB的增益控制范围,步长为2dB,最大增益处的噪声系数为5.2dB,线性度为-15.9dBm。级联在一起的电路噪声系数较小,线性度高,非线性失真小,能够承受信号源的功率,满足设计要求。