[导读]在高速数字手艺的鞭策下，各类复杂的医疗系统快步成长，这也使得医疗范畴的诸多办事在机能、精度和效力上年夜幅晋升。医学成像系统在骨科、产科、神经科、心脏病学等各个医疗范畴的初期检测和诊断中阐扬着相当主要的感化。手术机械人、病院专用机械人和长途医疗系统可以辅助医疗从业者检测和诊断病情，晋升护理质量，乃至耽误患者的生命。上述所有功能都需要经由过程高速数字旌旗灯号来实现，这也就意味着全部系统的旌旗灯号完全性极为主要。 在高速数字手艺的鞭策下，各类复杂的医疗系统快步成长，这也使得医疗范畴的诸多办事在机能、精度和效力上年夜幅晋升。医学成像系统在骨科、产科、神经科、心脏病学等各个医疗范畴的初期检测和诊断中阐扬着相当主要的感化。手术机械人、病院专用机械人和长途医疗系统可以辅助医疗从业者检测和诊断病情，晋升护理质量，乃至耽误患者的生命。上述所有功能都需要经由过程高速数字旌旗灯号来实现，这也就意味着全部系统的旌旗灯号完全性极为主要。 软件立异催生出更多高速数字硬件 由软件驱动的智能主动化功能，为这些复杂的医疗系统供给了首要价值。医疗装备中的软件可以或许处置和去除影象中的噪点，生成 3D 影象，并练习和利用神经收集来对图象进行朋分与分类。例如，核磁共振成像（MRI）利用的软件算法可以或许辨认并凸起显示肿瘤或骨折等异常环境，帮忙放射科大夫做出诊断。 跟着软件的利用日趋增多，这些复杂的医疗系统便可以或许摆设到愈来愈具有挑战性的利用中。在这些利用中，超卓的靠得住性、速度和低时延对保障客户平安相当主要。这就意味着装备的数字硬件机能必需晋升，以便实现更快的数据检测、数据收集和旌旗灯号处置，因此需要有更多更快的数字处置器和影象着色江南体育处置器、更高速的存储器、更快的时钟速度、更高的帧速度、更快的互连和进步前辈的数字逻辑手艺和多电平信令方案，包罗 PAM4、PAM8、PAM16 和非归零（NRZ）逻辑。另外，最近几年来收集平安要挟日趋严重，监管机构也对庇护患者隐私提出了严酷要求，这些身分都鞭策着全部行业采取数字硬件来完成数据混合、加密和有用性查抄等使命。 高速数字硬件的增添给测试带来了挑战 年夜量利用高速数字硬件带来了复杂的测试挑战，具体表示在以下几个方面。低比特误码率可能会影响患者的平安和医疗装备的靠得住性，是以若何辨认低比特误码率很是要害。数据量的增添意味着，即便比特误码率很低，也可能致使年夜量误码，由于误码会随时候敏捷积累。医学诊断在很年夜水平上依靠在系统各个元器件之间传输数据的正确性。例如，在 MRI 或 CT 扫描仪等用在诊断的成像系统中，数据传输或处置进程中的毛病会致使由年夜量数字数据生成的影象掉真等问题，有可能造成误诊。 在高速数字硬件中，PCB电路板上的元器件密度增添，意味着布线空间的削减，必定致使电路板层数的增添，测试难度也会随之加年夜。元器件的封装设计越紧凑，功率密度就越高，可能造成电路板局部发烧。但是，医疗装备需要周详的温度节制，才能保障装备功能和患者平安，不完美的热治理可能致使过热、元器件故障或温度升高激发的机能降落。 高速数字硬件还带来一些额外的测试挑战。因为时钟速度和数据传输速度的提高，眼图对旌旗灯号噪声和发抖的允许误差会变小。具有更多过孔的多层电路板需要经由过程复杂的制造工艺来提高旌旗灯号完全性。另外，元器件密度的晋升要求走线宽度变窄，与较宽的设计比拟，呈现不测开孔的可能性会增添。因为布线的空间被紧缩，产生串扰的可能性会更年夜，由于磁场可能在全部回路上发生感应电压，而电场则可能构成寄生电容。 在装备制造进步行仿真不成或缺 为了应对高速数字硬件面对的测试挑战，下降医疗系统中的风险，在将设计交付出产制造之前，对电路板运行进行仿真这个环节相当主要。固然仿真可能没法发现所有潜伏问题，却可以或许尽最年夜可能排查出更多问题，在这方面阐扬侧重要感化。在出产制造前对器件进行仿真具有以下几个优势。它有助在提高电路板的现实机能，缩减频频设计硬件原型的次数，从而节流时候和本钱。仿真还能加速原型的开辟速度，尽可能避免对电路板进行打算外的点窜、测试和记实。经由过程仿真还可以解除可能被误认为是故障的毛病旌旗灯号，从而快速推动固件和软件测试。除此以外，解决这些问题对 PAM4、PAM8、PAM16 和 NRZ 等高级数字逻辑和谈有着相当主要的意义，由于这些和谈对旌旗灯号质量波动的允许误差比力小。 利用仿真软件可以对复杂的高速PCB电路板进行旌旗灯号完全性阐发。图 1 展现了一个利用仿真软件阐发发抖对眼图影响的示例。经由过程利用仿真软件可以同时表征旌旗灯号网和功率网的消耗和耦合。仿真软件还能帮忙用户提取并没有缝传输正确的电磁（EM）模子，以便在 ADS 瞬态和通道摹拟器中利用。用户还可以经由过程仿真软件在进行EM提取之前快速查抄走线阻抗，进而节流时候。如许可以下降患者的隐私数据或影象呈现毛病的风险。 图 1：操纵仿真软件阐发发抖对眼图的影响。 在PCBA 打样加工完成落后行旌旗灯号完全性丈量意义重年夜 工程师即使利用了旌旗灯号仿真软件，也极为谨严地完成了布线和印刷电路板组件（PCBA）打样加工，但斟酌到多方面的缘由，工程师依然需要在加工制造以后，利用示波器来丈量电路板的旌旗灯号完全性。固然遵守了手艺指标和规格要求，但元器件内部仍是会存在一些转变，而旌旗灯号完全性阐发软件没法完全地申明其缘由。另外，元器件凡是具有固有的阻抗、电容和电感等寄生摹拟特征，这些特征都没有对应的手艺指标。概况贴装（SMT）器件的贴装工艺轻易遭到各类转变的影响，可能致使焊盘上的元器件偏离中间位置。另外，钢网工艺可能没法持之以恒地构成完善的焊料块，在延续利用之下，焊料聚积的尺寸会缩小。久而久之，焊料的化学成份和特征可能会产生细微转变，影响铜焊盘和 SMT 器件之间的焊点连系。别的，回流炉内的正常波动会影响焊料的回流特征。即便在焊接点上成立了电气毗连，焊接的安稳度也可能不敷，存在翼形部件缺掉焊脚、板载无源 SMT 电阻器、球栅阵列（BGA）接头枕头效应等现象。在制造完成后利用示波器有助在周全评估息争决这些身分可能致使的旌旗灯号完全性问题。 图 2：示波器阐发旌旗灯号完全性问题。 经由过程示波器可以让工程师领会复杂设计中扑朔迷离的彼此感化。如图 2 所示，示波器可以或许同时丈量多达八个通道，从而快速查抄加工出产出来的 PCBA 是不是存在旌旗灯号完全性问题。工程师经由过程利用示波器可进行逻辑阐发、及时频谱阐发（RTSA）、串行和谈阐发、波形生成、频率响应和相位噪声测试。因为医疗系统对数据通讯速度有较高的需求，是以会利用较高的数据传输速度和间距较小的并行数据通道。如斯一来，电磁耦合（即串扰）会增添。另外，电源会对它们所驱动的数据通道发生噪声和发抖之类的干扰；反过来，数据相干噪声也会对电源发生影响，例犹如步开关噪声（SSN）就会致使接地反弹。示波器可以或许检测和量化串扰，判定首要是哪些干扰源致使了串扰，还能检测和诊断发抖、垂直噪声和相位噪声。 高速数字手艺在成像、诊断、长途医疗、个性化医疗和患者护理等范畴助力实现了一系列进步前辈功能，完全改变了复杂的医疗系统，带来了更高效、更有用和以患者为中间的医疗办事。打造高速数字医疗系统始终是一项挑战。跟着数据传输速度和影象分辩率的提高，再加上边沿计较被愈来愈多地嵌入到系统傍边，要想连结与利用相匹配的旌旗灯号完全性，工程师所面对的难度也不竭加年夜。经由过程在PCB电路板加工制造前利用仿真软件，和在加工制造后利用带有壮大软件功能的示波器，便可以把具有所需功能和平安性的产物推向市场，下降患者所面对的风险。 作者：是德科技医疗解决方案市场司理Lorie Jurkovich

近期，亿欧EqualOcean主办的商用机械人出海论坛践约而至，为行业内的企业和企业家供给了一个深切切磋和交换的平台。普渡机械人开创人兼CEO张涛应邀出席，与行业同仁配合破解出海之路的困难，并分享了普渡机械人在国际市场取...