增益平坦度优化的高压宽带线性放大器，适用于超声波仪器

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Gain-Flatness-Enhanced High-Voltage and Wideband Linear Amplifier for Ultrasonic Instrumentation

宽频带脉冲放大器通过优化电源和检测电路，显著提升增益平坦度，在50Ω负载下增益波动从1.1dB降至0dB，470pF负载下从3.8dB降至0.09dB，并采用离散元件替代MOSFET IC实现输出电压从200Vpp增至500Vpp，增强超声系统穿透深度和测量精度。

　　

摘要

本研究提出了一种用于超声仪器的增益平坦度改进型宽带脉冲放大器。为了提升增益平坦度，专门设计了电源电路以及信号检测与调理电路，并对电源的控制算法进行了相应修改。为了验证增益平坦度改进的效果，在三种不同条件下进行了对比测试：未经校正、采用传统校正方法以及采用本研究提出的校正方法。在50Ω负载下，未经校正时脉冲放大器的增益在312.5kHz至20MHz频段内下降了1.1dB；而传统方法将这一降幅降至0.3dB，本研究提出的方法则将其降至0dB。同样在470pF负载条件下，未经校正时增益下降3.8dB，采用传统方法时下降0.7dB，而采用本研究提出的技术时仅下降0.09dB。此外，该技术还通过提高输出幅度来增强穿透深度。为了提升输出电压水平，研究采用了离散电路元件，而非基于电压限制的集成电路（IC）的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。这使得输出电压提高了150%，从200Vpp提升至500Vpp。因此，这种具有增益平坦度改进功能的新型高压宽带脉冲放大器有望提升先进超声系统的测量精度，特别是在无损检测（NDT）、多普勒成像和材料表征等应用中。