四象限乘法器／除法器在伽瑪相機(jī)中的應(yīng)用

1、四象限乘法器除法器在伽瑪相機(jī)中的應(yīng)用ad734是analog devices（ad公司）的產(chǎn)品，與同類產(chǎn)品相比，具有挺直除法模式，可以利用外部輸入挺直控制除法模式中的分母電壓，用法起來相當(dāng)靈便便利。而其他同類產(chǎn)品除法模式的分母電壓只能由內(nèi)部提供，外部無法控制。ad734還可以作為調(diào)制器、解調(diào)器、寬帶增益控制器、直流均方根轉(zhuǎn)換器、壓控、和用法，用途十分廣泛。?1 ad734的基本結(jié)構(gòu)及功能ad734是一個(gè)高精度、高速四象限模擬乘法器/除法器，他與符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的模擬乘法器/除法器ad534引腳相互兼容，其傳遞函數(shù)為w=xy/u。他具有以下特點(diǎn)：(1) 高精度：0.1%的典型誤差。(2) 高速：10

2、 mhz滿功率帶寬；450 v/s的回轉(zhuǎn)率；升高到滿功率的0.1%需200 ns。(3)低失真：隨意輸入信號(hào)的失真均為-80 db。(4)低噪聲：10 hz20k hz時(shí)，信噪比為94 db；10 hz10m hz時(shí)，信噪比為70 db。(5)挺直除法模式。(6)增益為100時(shí)，帶寬為2 mhz。圖1所示為ad734的管腳暗示圖。其詳細(xì)管腳定義如下：x1和x2：差動(dòng)輸入端；y1和y2：差動(dòng)輸入端；z1和z2：差動(dòng)輸入端；u0，u1，u2：分母電壓控制端；w：輸出端；vp：正電源供電；dd：電壓控制使能；er：參考電壓；vn：負(fù)電源供電。ad734與ad534相比，其先進(jìn)的功能有：(1)ad73

3、4是一個(gè)新型的輸出放大器。在滿功率帶寬10 mhz時(shí)，ad734的回轉(zhuǎn)率（450v/s） 要比ad534（20 v/s）高出20多倍。(2)ad734的失真十分低，即使在滿功率的狀況下也一樣。在ad734的設(shè)計(jì)中采納了新的電路設(shè)計(jì)技術(shù)及激光微調(diào)技術(shù)，消退了全部的寄生非線性誤差，而這些誤差在早期的設(shè)計(jì)中是無法消退的。(3)ad734可以實(shí)現(xiàn)分母電壓的挺直控制。外部輸入在10 mv10 v之間的隨意值均可代替分母電壓。對(duì)分母電壓的挺直控制可以使ad734在分母電壓較小時(shí)也可獲得較高精度。ad734與ad534相比，在除法模式下工作時(shí)，帶寬比ad534高200倍。ad734芯片的傳遞函數(shù)為：其中，a

4、0為輸出放大器的開環(huán)增益，其典型值為72 db。x1，x2，y1，y2，z1，z2，u1，u2為ad734的差動(dòng)輸入。用戶可以按照不同的需要對(duì)ad734舉行相應(yīng)的銜接，使其獲得不同的傳輸函數(shù)，實(shí)現(xiàn)不同的功能。另外，ad734的分母電壓?u也可由其內(nèi)部精確穩(wěn)定的齊納擊穿參考電壓提供，其電壓值為10 v。用戶通常在電路中設(shè)計(jì)一個(gè)負(fù)反饋通路，使式（1）中大括號(hào)內(nèi)的值為0，同時(shí)，還把z1和w?接在一起，這時(shí)ad734的傳遞函數(shù)就變?yōu)椋篴d734可看成是增益可變的放大器。x輸入信號(hào)的響應(yīng)輸出可由y輸入（需要衰減時(shí)用y而不用u）和u輸入（需放大時(shí)用u而不用y）來控制。?2 ad734在伽瑪相機(jī)中的用法伽瑪

5、相機(jī)是一種核醫(yī)學(xué)顯影診斷儀器，用于診斷早期腫瘤和循環(huán)系統(tǒng)疾病的醫(yī)學(xué)設(shè)備。伽瑪相機(jī)由碘化鈉晶體、光電倍增管、前端放大電路、程控放大電路、位置電路、開窗挑選電路、心電門控電路等組成。先由碘化鈉晶體把不行見的伽瑪射線轉(zhuǎn)化為微弱光信號(hào)，再通過光電倍增管把微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)換成毫伏級(jí)的電信號(hào)。電信號(hào)通過前端放大電路和程控放大電路后進(jìn)入位置電路，位置電路的主要功能是把多個(gè)光電倍增管輸出的信號(hào)舉行收拾計(jì)算，得出伽瑪射線打在晶體上的詳細(xì)位置。伽瑪相機(jī)的辨別率大小與位置電路的設(shè)計(jì)疏遠(yuǎn)相關(guān)。ad734在伽瑪相機(jī)中用于位置電路的設(shè)計(jì)。由于ad734具有較高的精度、較低的失真和噪聲干擾，因此能滿足伽瑪相機(jī)的設(shè)計(jì)要求。位置電

6、路的設(shè)計(jì)分2部分。前一部分是矩陣，電阻矩陣的主要功能是把多路光電倍增管的輸出信號(hào)通過不同阻值的精密電阻轉(zhuǎn)換為x+，x-，y+和y-位置信號(hào)；后一部分是由ad734及其外圍電路構(gòu)成的位置、能量電路，此部分電路負(fù)責(zé)把x+，x-，y+和y-位置信號(hào)轉(zhuǎn)換為與前端晶體坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)的x，y位置信息，以及z能量信息。圖3為伽瑪相機(jī)位置電路部分的暗示圖。前端用法的為opa4650。opa4650是寬帶、低功耗、四通道電壓反饋運(yùn)算放大器。本設(shè)計(jì)中，ad734在挺直除法模式下工作。這種模式除了可以提供較高的精度和帶寬外，還可以提供較大的靈便性。由于伽瑪相機(jī)的后續(xù)電路中有開窗挑選電路的設(shè)計(jì)，此電路測試時(shí)會(huì)不斷地轉(zhuǎn)變分

7、母值，ad734的分母值隨外部輸入電壓的變幻而變幻，易于調(diào)整。因此，在伽瑪相機(jī)中用法此芯片相對(duì)照較簡便快捷。當(dāng)ad734除法分母輸入u比較小時(shí)，需先進(jìn)入運(yùn)算放大器opa4650舉行放大，詳細(xì)銜接3所示。圖3中用法2 m的反饋電阻來提高其增益精度。?3 ad734的其他用途3.1 平方根運(yùn)算ad734可用來產(chǎn)生與輸入信號(hào)的平方根成正比的輸出信號(hào)，其詳細(xì)銜接4所示。由于x與y輸入通道之間的極性總是相反的，因此銜接到x和y輸入通道的反饋也總是負(fù)的。z輸入為差分輸入。當(dāng)z輸入的極性不正確時(shí)，輸出總為負(fù)值，為了防止這一種狀況的發(fā)生，普通在輸出上加一個(gè)。在高速電路中，輸出端加不小于1k的負(fù)載電阻可以提高響

8、應(yīng)速度。倒三角符號(hào)表示等電勢。3.2 rmsdc轉(zhuǎn)換器（均方根電壓直流電壓轉(zhuǎn)換器）ad734用作rmsdc轉(zhuǎn)換器時(shí)，其傳遞函數(shù)為：其電路銜接5所示。其中，即為均方根（rms） 電壓。圖5中，ad734和ad708雙運(yùn)算放大器用作10 mhz帶寬的rmsdc轉(zhuǎn)換器。ad734把輸入信號(hào)求平方，其輸出由r1和c1組成的濾波。u2a，u2b以及 ad708共同組成了一個(gè)增益穩(wěn)定的緩沖器，為電路提供輸出電壓以及輸入驅(qū)動(dòng)。為了使電路 能夠精確地測量100 mv以下的輸入電壓，ad734的輸出偏移電壓必需設(shè)法消退，否則將 引起直流誤差。?4 結(jié)語ad734因?yàn)楦咚?、高精度、低失真、低噪聲等特點(diǎn)，用法起來相當(dāng)穩(wěn)定牢靠，且與ad534引腳兼容，因此ad734能徹低取代ad534，并提供