基于AD604的超声衰减补偿的应用电路设计

AD604是AD公司生产的一种低噪声、高精度、双通道、可变增益放大器。它具有增益的分贝数和增益控制电压成正比的特性，特别适合于超声仪器中的时间增益补偿电路的应用。文中介绍了AD604的特点、结构和使用方法，并介绍了一种基于该芯片的超声衰减补偿的典型应用电路。

AD604是Analog Devices（AD公司）的产品。和同类产品相比，AD604具有超低噪声、高精度、增益连续可调，且增益的分贝（dB）数和增益的控制电压成正比的特点。而医用超声仪器的时间增益控制（TGC）电路要求其增益与控制电压呈指数关系，也就是增益的分贝（dB）数和控制电压成线性关系。因此，在这方面， AD604是一个理想的超声TGC放大器，它能有效减小送入A／D转换器的信号动态范围。AD604的主要特点如下：

●具有超低的输入噪声，在最大增益时，其电压
和电流噪声分别为

●带宽为40MHz（－3dB）；

●具有两个独立的增益通道，并且增益的分贝（dB）数和增益控制电压成正比；

●每个通道的增益均可程控。在前置放大14 dB时，增益可在0～＋48dB之间调整；而在前置放大20dB时，增益在＋6～＋54dB之间可调；

●具有300kΩ输入电阻；

●可变增益范围为20～40dB／V；

●在温度和供电电压发生变化时，其增益非常稳定；

●可进行单端单极性增益控制；

●当增益超出最低端极限时，电源会自动断电；

●可直接驱动A／D转换器。

1 引脚功能

AD604采用24脚封装，并有DIP、SSOP和SOIC三种封装形式，其管脚排列如图1所示。各引脚的功能说明如下：

PAI1／PAI2：前置放大器正输入；

PAO1／PAO2：前置放大器输出；

FBK1／FBK2：前置放大器反馈端；

COM1／COM2：信号地；当其接正电源时，前置放大器通道被关闭；

－DSX1／－DSX2：微分衰减器信号输入负端；

＋DSX1／＋DSX2：微分衰减器信号输入正端；

VGN1／VGN2：增益控制输入端以及电源关闭端。接地时，该衰减通道被关闭；否则随着正电压的增加，增益将逐渐增加；

VREF：两个通道的增益控制档。当其电压为＋2．5V时，增益为20dB／V，而当电压为＋1．67V时，增益为30dB／V；

VOCM：输出信号的共模信号控制端。用以确定这部分电路中直流信号的中值电压；

OUT1／OUT2：信号输出端；

VPOS／VNEG：接正／负电源；

GND1／GND2：接地端。

2 内部结构及工作原理

AD604是一个双通道可变增益放大器。它的每一个通道都是由一个低噪声前置放大器和一个可变增益放大器（XAMP）组成。同时XAMP又由一个高精度受控微分衰减器、一个增益控制单元、一个固定增益反馈放大器及一个由分立元件R3、 R4组成的VOCM共模电压控制单元组成。其原理如图2所示。AD604的每一个通道都可提供一个范围为48dB的可变增益。

2．1前置放大器

AD604的每一个通道都有一个高性能的前置放大器，通过反馈回路上的一个外部电阻可将放大倍数控制在＋14dB～＋20dB。前置放大器的内部电路如图3所示。其中R5、R6、R7是前置放大器的增益控制电阻。具体增益的大小可通过FBK1和PAO1之间的电阻来确定。