某X射线探测器内部结构为Si雪崩二极管(AvalanchePhoto—diode，APD)，其运用光电效应将入射光信号转变为半导体器材内的光电子，在此基础上，运用反向偏压发生的雪崩击穿原理对光电子进行雪崩式扩大，然后激起很强的雪崩电流。因为探测器实践中要作业于临界雪崩状况，所以需求对探测器的反向偏置电压进行精密调理，另一方面也需求对每个探测器进行独自调整。
文章选用数子电位计进行偏压的精密调理，数字电位计是一种运用数字信号操控输出电阻值改变的元器材，较传统的机械式电位计有耐冲击、尺度封装小、调理精确便当、功用安稳、可编程、接口丰厚、应用领域广等长处，文章选用数字电位计AD5141可完成输出端电阻60 Ω～100 kΩ调理，然后调整外部DC—DC模块输出电压在80～200 V改变。
1 数字电位计AD5141简介
AD5141数字电位计为256档可编程电阻器，如图1所示，内部结构由串行接口电路、RDAC电路、EEPROM存储电路构成。其间，RDAC电路是数字电位计的重要组成部分，由电阻数模转化电路构成，RDAC位数越高、相应的电阻相对分辨率就越高，体系选用8bit，可完成256档的电阻调理。首要参数如下：
1)电阻调理规模：60 Ω～100 kΩ;
2)输出电阻容差：8%(最大值);
3)最小可调理电阻：390 Ω;
4)当VSS=0V，VDD供电规模为2.3～5.5 V，
当VSS=2.25～2.75 V时，VDD=2.25～2.75 V;
5)VLOIGC供电规模为1.8～5.5 V;
6)低功耗、作业温度规模宽、封装小(3 mm×3 mm);
7)与微处理器接口方法灵敏：I2C接口、SPI接口;
8)兼容多个同系列产品，可级联运用等。
其间，表1为AD5141首要引脚功用阐明。
2 规划方案
图2为某类型X射线探测器增益与偏压的联系图。
由图2可知，同一温度下，跟着探测器反向偏压的升高，增益也不断增大，为取得工程规划所需增益，反向偏置电压需求精密的调理。
依据数字电位计的X射线探测器偏压调理原理如图3所示，DC/DC电源模块与高压电源模块将接纳的外部一次电源(+28 V)转变为收集电路与探测器作业电压。其间，DC/DC
模块为FPGA、数字电位计等供给电路板上必要的作业电源以及探测器外围电路的驱动电压，高压电源模块为探测器供给反向偏置电压，终究探测器将扩大后的信号给收集电路进行后续的信号处理辨认。
收集电路中，FPGA与数字电位计AD5141的接口均有引出，依据实践运用便当采纳相应的装备方法完成数字电位计寄存器的装备更改，图中虚线连接线及星号电阻、%&&&&&%为调试用，为硬件规划的灵敏性。W为数字电位计的游标端，详细输出电阻分为3中景象，及RAB、RAW、RWB，其间RAB=100 kΩ，而RAW与RWB因为作业形式不同，计算方法有异，当数字电位计作业于可变电阻器形式时，计算公式如下
其间，RW为游标电阻，RAB为端到端电阻，D为载入8位RDAC寄存器的二进制代码的十进制等效值。
当作业于线性增益设置形式时，RAW与RWB的计算公式恰好相反，即
3 试验测验
图4中为FPGA与数字电位计AD5141互联的部分PCB图，文章中，AD5141选用SPI的装备方法对其寄存器进行装备，未上电时，器材输出为断路，上电后，滑动游标W依据EEPROM的存储值停留在相应的方位，出厂时默许在中心端。SPI串行接口时序如图5所示。
依照图5的时序，能够装备RDAC寄存器、输入寄存器、EEPROM等，表2中仅给出常用的几个指令。
在底部量程时，实测RWB=60 Ω，之后假如需求调理电阻改变，首要需求退出底部量程形式再进行其他指令操作。依据游标滑动的改变，详细可分为线性增益形式与可变电阻器形式，经过相应指令能够更改，详细可参阅数据手册中的高档指令。在可变电阻器形式下，当数据写入00时，即游标W滑动到B端，可测得游标电阻RW，RWB=RW=160 Ω。
RDAC寄存器与输入寄存器均为在线可编程寄存器，掉电再上电或复位后，其值将从EEPROM加载，在线时，EEPROM的值也能够经过RDAC与输入寄存器更新。文章中选用可变电阻器形式，并选取40个典型值，测验成果如图6所示。
从图中能够看出输出电阻RWB随输入数值的改变具有杰出的线性联系，依照一元线性相关回归理论可知，假定回归方程为：
运用相联系数查验输出电阻随输入数值的线性相关性，两者的相联系数为：
4 定论
文章选用FPGA与数字电位计AD5141互联，能够经过I2C或SPI通讯方法完成寄存器的装备，规划灵敏、易于完成。实践测验中AD5141线性度杰出、可靠性高、输出电阻容差小、256档调理，为某类型X射线探测器的偏压调理供给便当，特别是为终究确认探测器增益供给参阅。
