2.1前置放大器

　　AD604的每一個(gè)通道都有一個(gè)高性能的前置放大器，通過反饋回路上的一個(gè)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。

　　2.2微分梯形網(wǎng)絡(luò)(衰減器)

　　前置放大的輸出可作為指數(shù)放大器的微分輸入以獲得分貝線性的增益。這個(gè)衰減器是由一個(gè)7階的R-1.5R梯形網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的。每一階的衰減為6.908dB，因此最后總的衰減為48.356dB。

　　2.3增益控制

　　AD604的線性增益控制是通過VGN端實(shí)現(xiàn)的。用戶可將自己需要的變化電壓輸入給VGN以獲得一個(gè)變化的增益。VGN端的輸入電阻是2MΩ。

　　為了適應(yīng)不同用戶對(duì)增益的需要，AD604還提供了一個(gè)增益控制檔。通過調(diào)節(jié)VREF的輸入電壓可以調(diào)節(jié)增益的檔次：VREF電壓從2.5～1. 25V分別對(duì)應(yīng)20～40dB/V的增益檔。對(duì)于20dB/V增益檔，VGN的調(diào)節(jié)范圍為0.2～1.2V;而對(duì)于40dB/V增益檔，VGN的調(diào)節(jié)范圍為0.4～2.4V。當(dāng)前置放大為14dB時(shí)，可以按以下公式來計(jì)算增益數(shù)：

　　2.4固定增益放大器

　　這一級(jí)放大實(shí)際上就是由一個(gè)運(yùn)算放大器組成的反饋電路。反饋放大器輸出中的一路可作為反饋輸入;另一路則作為微分器的輸入(參見圖2)。

　　這部分放大器總的增益為：G總=VOUT/VATTEN=[(R1+R2)/R2]gm1/gm2。其中，VOUT是輸出電壓，VATTEN是衰減器的讀出信號(hào)，(R1+R2)/R2=42，gm1/gm2=1.25。因此，總的增益為52.5(即34.4dB)。

　　3 AD604在醫(yī)用超聲設(shè)備中的應(yīng)用

　　當(dāng)醫(yī)用超聲儀器發(fā)出的超聲波在人體內(nèi)傳播時(shí)，其能量將被人體組織吸收。隨著探測(cè)深度的增加，超聲波的能量將逐漸衰減。為了使不同深度組織界面的回波幅值相同，應(yīng)將不同深度下的回波信號(hào)進(jìn)行不同程度的衰減放大，以實(shí)現(xiàn)聲程補(bǔ)償，也就是需要接收機(jī)的增益隨掃描時(shí)間的增加而增加，因?yàn)閺妮^深部位聲界面反射的回聲信號(hào)的放大倍數(shù)較大，而距換能器較近的反射信號(hào)，也就是在時(shí)間上較早到達(dá)的回波信號(hào)則放大倍數(shù)較小。在超聲波診斷類儀器中，一般使用TGC(Time Gain Compensation)深度時(shí)間增益補(bǔ)償電路，即用一定的電壓曲線來控制放大器的增益，以使得不同深度下的超聲回波能夠獲得不同的放大倍數(shù)，從而起到補(bǔ)償作用。

　　圖4所示是一個(gè)用AD604驅(qū)動(dòng)AD9050(10-bit，40MSPS的ADC)的醫(yī)用超聲增益補(bǔ)償電路。當(dāng)AD7226 D/A轉(zhuǎn)換器與其它微處理器接口時(shí)，應(yīng)將讀入的放大倍數(shù)數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，然后把這個(gè)模擬量作為AD604的增益控制信號(hào)輸入(即與其VGN端相連)，從而實(shí)現(xiàn)增益的控制。經(jīng)過AD604衰減補(bǔ)償?shù)男盘?hào)，再經(jīng)過濾波器及AD9631(低畸變、低噪聲、高速運(yùn)算放大器)后即可成為ADC的有效輸入。運(yùn)算放大器的輸出和ADC的自偏輸入在進(jìn)行交流耦合后，即可由AD9050 A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣速率為40MSPS的模數(shù)轉(zhuǎn)換。

　　該方案解決了醫(yī)用超聲軟組織測(cè)量過程中由聲程導(dǎo)致的回波信號(hào)的非線性補(bǔ)償問題。與傳統(tǒng)的分立元件電路相比，該方案具有電路簡(jiǎn)單、TGC控制信號(hào)穩(wěn)定可靠以及調(diào)節(jié)靈活等特點(diǎn)，能準(zhǔn)確地補(bǔ)償超聲波在人體內(nèi)的衰減，從而為控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字化提供一個(gè)新的可靠方法。