【導(dǎo)讀】X射線的應(yīng)用非常廣泛，比如機(jī)場(chǎng)、火車(chē)站的安檢。而行李掃描儀的內(nèi)核并不復(fù)雜，向電機(jī)、RS-232，觸摸盤(pán)等。本文主要針對(duì)安檢中必備的行李掃描儀進(jìn)行深度解剖
X射線行李掃描儀原理：
當(dāng)待驗(yàn)物品須經(jīng)過(guò)X射線輻射，穿過(guò)物品卻未被吸收的輻射將被收集在影像探測(cè)器（通常為光電二極管）面陣上，這些探測(cè)器輸出需要特殊信號(hào)調(diào)節(jié)的超低電平電流，并且需要高分辨率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器來(lái)達(dá)到必需的分辨率以正確顯現(xiàn)被掃描的物品。此信號(hào)調(diào)節(jié)有時(shí)包含在單片數(shù)據(jù)采集解決方案中，正如精密模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 附帶電流-至-電壓 (I-to-V) 轉(zhuǎn)換的情況一樣。其它時(shí)候，離散的極低電流/噪聲前端放大器測(cè)量并放大影像探測(cè)器面陣的輸出電流，然后驅(qū)動(dòng)獨(dú)立的電壓輸入ADC…
X射線行李掃描儀框圖：
圖1
一、DSP處理器
DSP 處理器可用于成像重構(gòu)，利用影像探測(cè)器面陣接收的信號(hào)生成掃描物品的圖像
① 高性能單核DSP：
TMS320C6452: 最高性能的定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器
一款C64x+ DSP，在900MHz的時(shí)鐘速率具有高達(dá)72億每秒（MIPS）的指令性能，DSP內(nèi)核具有高速控制器的操作靈活性和陣列處理器的數(shù)值能力。同時(shí)該器件還具有專用硬件邏輯，片上存儲(chǔ)器和額外的片上外設(shè)類似于其他C6000 DSP平臺(tái)的設(shè)備。核心采用了兩級(jí)緩存的架構(gòu)，具有可編程中斷/事件生成模式，復(fù)用等外設(shè)…
特性：
1．具有1000 Mbps以太網(wǎng)交換機(jī)子系統(tǒng)與管理數(shù)據(jù)輸入/輸出（MDIO）模塊和兩個(gè)SGMII端口
2．具有32位33/66MHz，3.3 V外設(shè)組件互連（PCI）主/從接口，符合PCI2.3規(guī)范
3． 具有增強(qiáng)型直接存儲(chǔ)器存取控制器、4個(gè)64位通用定時(shí)器和多通道音頻串行端口
② 多核DSP
TMS320C6474: 多核數(shù)字信號(hào)處理器
基于第三代高性能，先進(jìn)德州儀器開(kāi)發(fā)的超長(zhǎng)指令字（VLIW）架構(gòu)
③ ARM9，可編程DSP
TMS320DM6446: 達(dá)芬奇數(shù)字媒體片上系統(tǒng)
充分利用了TI技術(shù)，以滿足下一代嵌入式設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)媒體編碼和解碼應(yīng)用處理的需求
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二、放大器
將用于ADC的影像探測(cè)器面陣的低至中頻信號(hào)放大需要采用超低電流和噪聲放大器。這些通常是實(shí)現(xiàn)所需的寬動(dòng)態(tài)范圍的限幅組件。由于信號(hào)幅度各有不同，通常需要一個(gè)低噪聲的互阻抗放大器 (TIA)
① 低噪聲放大器
OPA211: 低噪聲、低功耗，精密運(yùn)算放大器
該系列的精密運(yùn)算放大器，實(shí)現(xiàn)了3.6毫安的電源電流及非常低的噪聲密度。同時(shí)還提供軌到軌輸出擺幅，從而最大限度地提高動(dòng)態(tài)范圍。由于其可以提供700ns的建立時(shí)間，以16位精度在整個(gè)10V輸出擺幅。結(jié)合僅125μV的失調(diào)和0.35μV/℃溫度漂移，使得其適用于驅(qū)動(dòng)高精度的16位ADC或緩沖的高分辨率輸出DAC…
特性：
1. 極低的電壓和低電流噪聲，高速和寬輸出擺幅，使這些器件在PLL的環(huán)路濾波器的放大器應(yīng)用中成了最佳選擇
2. ±2.25V至±18V，+4.5V至+36V的寬電源電壓范圍
3. 可在小型DFN-8（采用3mm x 3mm）和MSOP-8和SO-8封裝
② 全差分放大器
THS4130：具有關(guān)斷功能的全差動(dòng)輸入/輸出低噪聲放大器
③ 電壓反饋放大器
OPA2835(中文資料)：雙路、超低功耗、軌至軌輸出、負(fù)軌輸入、VFB 放大器
三、轉(zhuǎn)換器
① Δ-Σ類型的ADC通常具有集成電流-至-電壓 (I-to-V) 轉(zhuǎn)換，可用于將低電平電流轉(zhuǎn)換為被計(jì)算元件處理的數(shù)據(jù)信息。
② 當(dāng)單獨(dú)的前端放大器提供電流-至-電壓 (I-to-V) 轉(zhuǎn)換時(shí)，通常需要使用電壓輸入ADC。
③ 同時(shí)DAC是陣列最常用的的創(chuàng)建基礎(chǔ)
接收ADC
ADS5263(中文資料): 四通道16 位、100MSPS 84.6dB SNR ADC
這款器件使用CMOS工藝技術(shù)和創(chuàng)新型電路技術(shù)，被設(shè)計(jì)用來(lái)在低功耗下運(yùn)行，并且在4 Vpp滿量程輸入時(shí)提供極高的SNR性能。同時(shí)包括一個(gè)平均模式，在此模式中，可將兩個(gè)通道（或四個(gè)通道）平均來(lái)改進(jìn)SNR。可以實(shí)現(xiàn)輸入通道和LVDS輸出引腳間靈活映射的可編程映射器模塊。這有助于大大減少LVDS輸出路徑選擇的復(fù)雜程度，并且有可能通過(guò)減少印刷電路板的層數(shù)來(lái)獲得更加廉價(jià)的系統(tǒng)電路板…
特性：
1. 有一個(gè)14位低功耗模式，在這個(gè)模式下，此器件運(yùn)行為一個(gè)四通道14位ADC。與16位模式相比，此部件的能耗大約為一半
2. ADC 輸入通道與低壓差分信令 (LVDS) 輸出引腳間的可編程映射 - 簡(jiǎn)化了電路板設(shè)計(jì)
3. 多種測(cè)試模式以驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)可編程?hào)艠O陣列 (FPGA) /接收器的數(shù)據(jù)捕捉
四、電源管理
供采集系統(tǒng)用于控制系統(tǒng)電源
① DC / DC控制器（外部開(kāi)關(guān)）
TPS40054: 寬輸入 (8V-40V) 最高頻率 1MHz 的同步降壓控制器，僅用作源控制器
該器件屬于高電壓，寬輸入（8 V至40 V），同步，降壓控制器系列，提供了設(shè)計(jì)的靈活性與多種用戶可編程功能，包括軟啟動(dòng)，欠壓鎖定，工作頻率，電壓前饋，高邊電流限制和環(huán)路補(bǔ)償。同時(shí)采用電壓前饋控制技術(shù)，在寬輸入電壓范圍可以提供良好的行規(guī)，并快速響應(yīng)輸入線瞬變…
特性：
1. 近乎恒定的調(diào)制器的增益隨輸入的變化簡(jiǎn)化了環(huán)路補(bǔ)償
2. 內(nèi)置柵極驅(qū)動(dòng)器輸出的高側(cè)和同步N溝道MOSFET及可編程的高側(cè)檢測(cè)短路保護(hù)…
3. 可編程固定頻率高達(dá)1 MHz的電壓模式控制器
② 監(jiān)控電路（電壓監(jiān)控器）
TPS3103E12: 超低電源電流/電源電壓監(jiān)控電路
③ 降壓型穩(wěn)壓器
TPS54310: 具有可調(diào)節(jié)輸出電壓的低輸入電壓 3A 同步降壓轉(zhuǎn)換器
五、溫度傳感器
通常系統(tǒng)中會(huì)有多個(gè)通道，導(dǎo)致系統(tǒng)中的環(huán)境溫度升高，從而就需要風(fēng)扇控制的冷卻
① 溫度監(jiān)控和風(fēng)扇控制
AMC6821: 溫度監(jiān)控和風(fēng)扇控制
一款智能溫度監(jiān)控器和脈沖寬度調(diào)制（PWM）風(fēng)扇控制器。專為那些需要主動(dòng)散熱系統(tǒng)的噪音敏感或功耗敏感的應(yīng)用。使用一個(gè)低頻或高頻的PWM信號(hào)，該裝置能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng)一風(fēng)扇，監(jiān)視遠(yuǎn)程傳感器二極管的溫度，并測(cè)量和控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使之以盡可能低的速度與最小的噪音操作…
特性：
1. 一種智能化自動(dòng)溫度-風(fēng)扇模式，無(wú)需CPU干預(yù)的獨(dú)立設(shè)備運(yùn)行;風(fēng)扇可以繼續(xù)被控制（基于溫度測(cè)量），即使在CPU或系統(tǒng)鎖定
2. 調(diào)節(jié)PWM輸出保持一致的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速在一個(gè)用戶指定的目標(biāo)值，即，該裝置作為一個(gè)風(fēng)扇速度調(diào)節(jié)器
3. PWM頻率：10Hz至40kHz及0％至100％的占空比、自動(dòng)風(fēng)扇速度控制回路
② 溫度傳感器
TMP421：采用 SOT23-8 封裝的 ±1°C 遠(yuǎn)程和本地溫度傳感器
如今，X射線行李掃描儀已經(jīng)成了生活常見(jiàn)、保障交通安全、消除安全隱患的必備裝置，其功能也越來(lái)越全面，性能也越來(lái)越完善，為了迎合科技的潮流，也正向著智能的趨勢(shì)發(fā)展，說(shuō)不定在不久的將來(lái)全新的智能行李掃描儀將亮相于車(chē)站或機(jī)場(chǎng)……
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