AD734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，具有直接除法模式，可以利用外部輸入電壓直接控制除法模式中的分母電壓，使用起來(lái)相當(dāng)靈活方便。而其他同類產(chǎn)品除法模式的分母電壓只能由內(nèi)部電路提供，外部無(wú)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、壓控放大器、振蕩器和濾波器使用，用途非常廣泛。

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引腳互相兼容，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 MHz滿功率帶寬；
　　450 V/μs的回轉(zhuǎn)率；
　　上升到滿功率的0.1%需200 ns。
　　(3)低失真：任意輸入信號(hào)的失真均為-80 dB。
　　(4)低噪聲：10 Hz~20k Hz時(shí)，信噪比為94 dB；
　　10 Hz~10M Hz時(shí)，信噪比為70 dB。
　　(5)直接除法模式。
　　(6)增益為100時(shí)，帶寬為2 MHz。
　　圖1所示為AD734的管腳示意圖。
　　其具體管腳定義如下：
　　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)AD734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/μs） 要比AD534（20 V/μs）高出20多倍。
　　(2)AD734的失真非常低，即使在滿功率的情況下也一樣。在AD734的設(shè)計(jì)中采用了新的電路設(shè)計(jì)技術(shù)及激光微調(diào)技術(shù)，消除了所有的寄生非線性誤差，而這些誤差在早期的設(shè)計(jì)中是無(wú)法消除的。
　　(3)AD734可以實(shí)現(xiàn)分母電壓的直接控制。外部輸入在10 mV~10 V之間的任意值均可代替分母電壓。對(duì)分母電壓的直接控制可以使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，A0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。用戶可以根據(jù)不同的需要對(duì)AD734進(jìn)行相應(yīng)的連接，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?BR>　　

　　AD734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(lái)控制。

伽瑪相機(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、開窗選擇電路、心電門控電路等組成。先由碘化鈉晶體把不可見的伽瑪射線轉(zhuǎn)化為微弱光信號(hào)，再通過(guò)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(guò)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)進(jìn)行整理計(jì)算，得出伽瑪射線打在晶體上的具體位置。伽瑪相機(jī)的分辨率大小與位置電路的設(shè)計(jì)密切相關(guān)。AD734在伽瑪相機(jī)中用于位置電路的設(shè)計(jì)。因?yàn)锳D734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。
　　位置電路的設(shè)計(jì)分2部分。前一部分是電阻矩陣，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(guò)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)位置電路部分的示意圖。