X射線行李掃描儀，想必大家并不陌生了，在車站、機場已經(jīng)成了一種必備設(shè)施。X射線檢查常用于行李的安檢掃描，例如機場的托運和手提行李檢查。由于在生活中常見，所以我們對它的外部構(gòu)造并不陌生，像電機、觸摸盤、RS-232等等，這次主要針對其內(nèi)部-內(nèi)核進行分析…

X射線行李掃描儀原理：

當(dāng)待驗物品須經(jīng)過X射線輻射，穿過物品卻未被吸收的輻射將被收集在影像探測器（通常為光電二極管）面陣上，這些探測器輸出需要特殊信號調(diào)節(jié)的超低電平電流，并且需要高分辨率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器來達到必需的分辨率以正確顯現(xiàn)被掃描的物品。此信號調(diào)節(jié)有時包含在單片數(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。其它時候，離散的極低電流/噪聲前端放大器測量并放大影像探測器面陣的輸出電流，然后驅(qū)動獨立的電壓輸入ADC…

X射線行李掃描儀框圖：

內(nèi)核系統(tǒng)包括：

一、DSP處理器

DSP 處理器可用于成像重構(gòu)，利用影像探測器面陣接收的信號生成掃描物品的圖像

① 高性能單核DSP：

TMS320C6452： 最高性能的定點數(shù)字信號處理器

一款C64x+ DSP，在900MHz的時鐘速率具有高達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。同時該器件還具有專用硬件邏輯，片上存儲器和額外的片上外設(shè)類似于其他C6000 DSP平臺的設(shè)備。核心采用了兩級緩存的架構(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)交換機子系統(tǒng)與管理數(shù)據(jù)輸入/輸出（MDIO）模塊和兩個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． 具有增強型直接存儲器存取控制器、4個64位通用定時器和多通道音頻串行端口

② 多核DSP

TMS320C6474： 多核數(shù)字信號處理器

基于第三代高性能，先進的VelociTI?德州儀器開發(fā)的超長指令字（VLIW）架構(gòu)

③ ARM9，可編程DSP

TMS320DM6446： 達芬奇數(shù)字媒體片上系統(tǒng)

充分利用了TI的DaVinci?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

二、放大器

將用于ADC的影像探測器面陣的低至中頻信號放大需要采用超低電流和噪聲放大器。這些通常是實現(xiàn)所需的寬動態(tài)范圍的限幅組件。由于信號幅度各有不同，通常需要一個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，精密運算放大器

該系列的精密運算放大器，實現(xiàn)了3.6毫安的電源電流及非常低的噪聲密度。同時還提供軌到軌輸出擺幅，從而最大限度地提高動態(tài)范圍。由于其可以提供700ns的建立時間，以16位精度在整個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)換為被計算元件處理的數(shù)據(jù)信息。

② 當(dāng)單獨的前端放大器提供電流-至-電壓 （I-to-V） 轉(zhuǎn)換時，通常需要使用電壓輸入ADC。

③ 同時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)計用來在低功耗下運行，并且在4 Vpp滿量程輸入時提供極高的SNR性能。同時包括一個平均模式，在此模式中，可將兩個通道（或四個通道）平均來改進SNR。可以實現(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，并且有可能通過減少印刷電路板的層數(shù)來獲得更加廉價的系統(tǒng)電路板…

特性：

1. 有一個14位低功耗模式，在這個模式下，此器件運行為一個四通道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 - 簡化了電路板設(shè)計

3. 多種測試模式以驗證現(xiàn)場可編程柵極陣列 （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)計的靈活性與多種用戶可編程功能，包括軟啟動，欠壓鎖定，工作頻率，電壓前饋，高邊電流限制和環(huán)路補償。同時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化了環(huán)路補償

2. 內(nèi)置柵極驅(qū)動器輸出的高側(cè)和同步N溝道MOSFET及可編程的高側(cè)檢測短路保護…

3. 可編程固定頻率高達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)中會有多個通道，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。專為那些需要主動散熱系統(tǒng)的噪音敏感或功耗敏感的應(yīng)用。使用一個低頻或高頻的PWM信號，該裝置能夠同時驅(qū)動一風(fēng)扇，監(jiān)視遠程傳感器二極管的溫度，并測量和控制風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，使之以盡可能低的速度與最小的噪音操作…

特性：

1. 一種智能化自動溫度-風(fēng)扇模式，無需CPU干預(yù)的獨立設(shè)備運行;風(fēng)扇可以繼續(xù)被控制（基于溫度測量），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)速在一個用戶指定的目標(biāo)值，即，該裝置作為一個風(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、保障交通安全、消除安全隱患的必備裝置，其功能也越來越全面，性能也越來越完善，為了迎合科技的潮流，也正向著智能的趨勢發(fā)展，說不定在不久的將來全新的智能行李掃描儀將亮相于車站或機場……