基于AD604的超聲衰減補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用電路設(shè)計

AD604是AD公司生產(chǎn)的一種低噪聲、高精度、雙通道、可變增益放大器。它具有增益的分貝數(shù)和增益控制電壓成正比的特性，特別適合于超聲儀器中的時間增益補(bǔ)償電路的應(yīng)用。文中介紹了AD604的特點、結(jié)構(gòu)和使用方法，并介紹了一種基于該芯片的超聲衰減補(bǔ)償?shù)牡湫蛻?yīng)用電路。

AD604是Analog Devices（AD公司）的產(chǎn)品。和同類產(chǎn)品相比，AD604具有超低噪聲、高精度、增益連續(xù)可調(diào)，且增益的分貝（dB）數(shù)和增益的控制電壓成正比的特點。而醫(yī)用超聲儀器的時間增益控制（TGC）電路要求其增益與控制電壓呈指數(shù)關(guān)系，也就是增益的分貝（dB）數(shù)和控制電壓成線性關(guān)系。因此，在這方面， AD604是一個理想的超聲TGC放大器，它能有效減小送入A／D轉(zhuǎn)換器的信號動態(tài)范圍。AD604的主要特點如下：

●具有超低的輸入噪聲，在最大增益時，其電壓
和電流噪聲分別為

●帶寬為40MHz（－3dB）；

●具有兩個獨立的增益通道，并且增益的分貝（dB）數(shù)和增益控制電壓成正比；

●每個通道的增益均可程控。在前置放大14 dB時，增益可在0～＋48dB之間調(diào)整；而在前置放大20dB時，增益在＋6～＋54dB之間可調(diào)；

●具有300kΩ輸入電阻；

●可變增益范圍為20～40dB／V；

●在溫度和供電電壓發(fā)生變化時，其增益非常穩(wěn)定；

●可進(jìn)行單端單極性增益控制；

●當(dāng)增益超出最低端極限時，電源會自動斷電；

●可直接驅(qū)動A／D轉(zhuǎn)換器。

1 引腳功能

AD604采用24腳封裝，并有DIP、SSOP和SOIC三種封裝形式，其管腳排列如圖1所示。各引腳的功能說明如下：

PAI1／PAI2：前置放大器正輸入；

PAO1／PAO2：前置放大器輸出；

FBK1／FBK2：前置放大器反饋端；

COM1／COM2：信號地；當(dāng)其接正電源時，前置放大器通道被關(guān)閉；

－DSX1／－DSX2：微分衰減器信號輸入負(fù)端；

＋DSX1／＋DSX2：微分衰減器信號輸入正端；

VGN1／VGN2：增益控制輸入端以及電源關(guān)閉端。接地時，該衰減通道被關(guān)閉；否則隨著正電壓的增加，增益將逐漸增加；

VREF：兩個通道的增益控制檔。當(dāng)其電壓為＋2．5V時，增益為20dB／V，而當(dāng)電壓為＋1．67V時，增益為30dB／V；

VOCM：輸出信號的共模信號控制端。用以確定這部分電路中直流信號的中值電壓；

OUT1／OUT2：信號輸出端；

VPOS／VNEG：接正／負(fù)電源；

GND1／GND2：接地端。

2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理

AD604是一個雙通道可變增益放大器。它的每一個通道都是由一個低噪聲前置放大器和一個可變增益放大器（XAMP）組成。同時XAMP又由一個高精度受控微分衰減器、一個增益控制單元、一個固定增益反饋放大器及一個由分立元件R3、 R4組成的VOCM共模電壓控制單元組成。其原理如圖2所示。AD604的每一個通道都可提供一個范圍為48dB的可變增益。

2．1前置放大器

AD604的每一個通道都有一個高性能的前置放大器，通過反饋回路上的一個外部電阻可將放大倍數(shù)控制在＋14dB～＋20dB。前置放大器的內(nèi)部電路如圖3所示。其中R5、R6、R7是前置放大器的增益控制電阻。具體增益的大小可通過FBK1和PAO1之間的電阻來確定。