1數據模塊

FGPA的控制信號是根據變容二極管所需反向電壓精確設計的，設計步驟如下：

1.查閱身體隨頻率和深度的衰減率，分析出每個超聲信號采樣點位置的中心頻率F（128個點）；

2..根據每個中心頻率計算出變容二極管的電容值，；

3.根據求出的C，查變容二極管C/V變換圖，找到對應的電壓V，即為二極管的反向控制電壓（DF輸出）， （VY為運放的輸出）；

4．計算出V，從而推算出VY，故D/A的輸出電流， （單位為毫安）；

5．根據計算出電流大小I對照DAC0800的datasheet中的電流大小與數字數據的轉換對照表，查出對應的數字數據。

以此類推，計算出128個點上的數字數據，在FPGA內做成ROM，提供給控制模塊讀出。

2控制信號產生模塊

FPGA的控制模塊是根據整個控制的時序，輸出數據模塊ROM里面的數據，提供給D/A轉換電路來控制變容二極管的反相端（N）。

首先根據選取的深度點的間隔，決定控制模塊的時鐘頻率，即每個數據輸出的頻率。控制模塊讀入數據模塊的數據，再根據控制時序，輸出數字控制信號。控制模塊接口如表1。

表1 控制模塊接口

表2 驗證結果

系統功能驗證

完成了系統的設計后，我們進行在線系統功能驗證，驗證濾波器頻率的穩定性。

以下是驗證的步驟：

1、 控制信號模塊輸出一個特定的數字D（直接在程序內賦值），輸出就是一個特定的數；

2、 我們先測量電流轉成電壓的值V’，再測量經運放改變后DF的輸出V，即為變容二極管的反向電壓；

3、 然后，根據反向電壓查表得到相應的電容值，從而計算出中心頻率F’；

4、 利用信號發生器產生一系列不同頻率相同幅值的信號，讓其通過并聯諧振電路，再使用示波器測量，確定哪個頻率段之間的信號通過量最大，即可以確定中心頻率在此頻帶內。再與F’對比，看是否相符。為了盡量的縮短頻率段的范圍，在確定一個頻率段后，再在此頻率段內分不同頻率測量，以便更精確地確定中心頻率。

經過一系列特定數字信號的驗證，可以確信的得到并聯諧振電路中心頻率的穩定性。現將其中一個特定數字的驗證結果如下：

D=120，測得電壓值V’=1.43V，V=2V，計算出中心頻率F=3.0MHz結果如表2。

實驗得出中心頻率在3.0MHz~3.2MHz之間，對比滿足要求。

結束語

采用FPGA的模擬動態濾波器，在結構上簡易，性能上穩定，測試和設計都十分的方便。FPGA的使用，能根據具體要求很方便的改變控制信號，同時實現超聲診斷儀中多個模塊并行工作，也為以后的更多模擬部分數字化提供了基礎。