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一种简单的SiPM PET成像系统 接口 电路

阅读：0发布：2020-06-25

专利汇可以提供一种简单的SiPM PET成像系统接口电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种简单的SiPM PET成像系统接口电路，所述接口电路包括SiPM PET前级、单转差PGA、峰值检测和保持放大器、事件检测电路、ADC、复位电路、分频器、振荡器，接口电路可复制组成多路检测电路，各路的数据量化可由一个ADC轮询量化实现，节省芯片面积和功耗；各路中PGA和ADC的参考电压均由共同的参考电压产生电路提供；时序控制由外部振荡器或者片上振荡器提供，经过内部分频器分频提供不同的时钟。本发明的接口电路具有简单的电路结构，采用峰值检测和保持技术实现峰值输入信号的异步保持，从而降低后级ADC量化的转换速率，降低了功耗。，下面是一种简单的SiPM PET成像系统接口电路专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种简单的SiPM PET成像系统接口电路，其特征在于所述接口电路包括SiPM PET前级、单转差PGA、峰值检测和保持放大器、事件检测电路、ADC、复位电路、分频器、振荡器，其中：
所述SiPM PET前级输出接单转差PGA输入端；
所述单转差PGA的P端输出分别接峰值检测和保持放大器的P端输入、事件检测电路的P端输入；
所述单转差PGA的N端输出分别接峰值检测和保持放大器的N端输入、事件检测电路的N端输入；
所述峰值检测和保持放大器的P端输出接ADC的P端输入；
所述峰值检测和保持放大器的N端输出接ADC的N端输入；
所述ADC直接输出量化信号；
所述事件检测电路的输出分别接峰值检测和保持放大器输入端、复位电路的输入；
所述复位电路的输出接事件检测电路的输入端；
所述振荡器的输出端接分频器的输入端；
所述分频器的输出分别接ADC的输入端、复位电路的输入端。
2.根据权利要求1所述的简单的SiPM PET成像系统接口电路，其特征在于所述单转差PGA为任何形式的单端转差分可变增益放大器。
3.根据权利要求1或2所述的简单的SiPM PET成像系统接口电路，其特征在于所述单转差PGA的实现形式为运算放大器和电阻、电容网络。
4.根据权利要求1所述的简单的SiPM PET成像系统接口电路，其特征在于所述峰值检测和保持放大器由运放和开关电容电路组成。
5.根据权利要求1所述的简单的SiPM PET成像系统接口电路，其特征在于所述ADC为SAR ADC或sigma-delta ADC。
6.根据权利要求1所述的简单的SiPM PET成像系统接口电路，其特征在于所述事件检测电路由有源加法器、RC滤波器和比较器组成。

说明书全文

一种简单的SiPM PET成像系统 接口 电路

技术领域

[0001] 本发明属于集成电路设计与制造技术领域，涉及一种SiPM PET成像系统接口电路。

背景技术

[0002] 正电子发射断层扫描（PET）是一种医学成像技术，即用于通过检测γ来观察人体代谢过程。PET 扫描仪是一组伽马射线探测器，包括与光电探测器（如光电倍增管）耦合的闪烁晶体或光电二极管。闪烁晶体将伽马射线转化为光，然后光电探测器将光转换成电流。因此，每个伽马光子的能量和时间信息都是通过监测来自传感器的电流来实现的。

[0003] 传统的PET成像系统接口电路包括CFD（Constant Fraction Discriminator，恒比定时甄别器）、TDC（Time to Digital Converter，时间数字转换）电路、Anger逻辑电路、峰值检测ADC等，结构复杂，集成难度大，对ADC的转换速率有较高的要求，功耗较大。

发明内容

[0004] 针对以上问题，本发明提供了一种简单的SiPM PET成像系统接口电路。该接口电路具有简单的电路结构，采用峰值检测和保持技术实现峰值输入信号的异步保持，从而降低后级ADC量化的转换速率。

[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种简单的SiPM PET成像系统接口电路，包括SiPM PET前级、单转差PGA、峰值检测和保持放大器、事件检测电路、ADC、复位电路、分频器、振荡器，其中：
所述SiPM PET前级输出接单转差PGA输入端；
所述单转差PGA的P端输出分别接峰值检测和保持放大器的P端输入、事件检测电路的P端输入；
所述单转差PGA的N端输出分别接峰值检测和保持放大器的N端输入、事件检测电路的N端输入；
所述峰值检测和保持放大器的P端输出接ADC的P端输入；
所述峰值检测和保持放大器的N端输出接ADC的N端输入；
所述ADC直接输出量化信号；
所述事件检测电路的输出分别接峰值检测和保持放大器输入端、复位电路的输入；
所述复位电路的输出接事件检测电路的输入端；
所述振荡器的输出端接分频器的输入端；
所述分频器的输出分别接ADC的输入端、复位电路的输入端。

[0006] 本发明中，所述单转差PGA可为任何形式的单端转差分可变增益放大器，常见的实现形式为运算放大器和电阻、电容网络。

[0007] 本发明中，所述峰值检测和保持放大器一般由运放和开关电容电路组成。

[0008] 本发明中，所述ADC一般为低功耗SAR ADC，如果为了获取高精度也可为sigma-delta ADC。

[0009] 本发明中，所述事件检测电路由有源加法器、RC滤波器和比较器组成。

[0010] 本发明具有如下优点：本发明相对于传统的SiPM PET成像系统接口电路，结构简单，显著降低ADC转换速率，降低了功耗。
附图说明

[0011] 图1为本发明简单的SiPM PET成像系统接口电路的原理框图。

[0012] 图2为本发明的SiPM PET成像系统多路检测接口电路原理框图。

具体实施方式

[0013] 下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

[0014] 本发明提供了一种简单的SiPM PET成像系统接口电路，所述接口电路包括SiPM PET前级、单转差PGA、峰值检测和保持放大器、ADC、事件检测电路、复位电路、分频器、振荡器，其中：所述SiPM PET前级输出接单转差PGA输入端；
所述单转差PGA的P端输出分别接峰值检测和保持放大器的P端输入、事件检测电路的P端输入；
所述单转差PGA的N端输出分别接峰值检测和保持放大器的N端输入、事件检测电路的N端输入；
所述峰值检测和保持放大器的P端输出接ADC的P端输入；
所述峰值检测和保持放大器的N端输出接ADC的N端输入；
所述ADC直接输出量化信号；
所述事件检测电路的输出分别接峰值检测和保持放大器输入端、复位电路的输入；
所述复位电路的输出接事件检测电路的输入端；
所述振荡器的输出端接分频器的输入端；
所述分频器的输出分别接ADC的输入端、复位电路的输入端。

[0015] 本发明的SiPM PET成像系统接口电路可复制组成多路检测电路，如图2所示，每一路由单转差PGA、峰值检测和保持放大器、事件检测电路组成主体结构，其中各路的数据量化可由一个ADC轮询量化实现，节省芯片面积和功耗；各路中PGA和ADC的参考电压均由共同的参考电压产生电路提供；时序控制由外部振荡器或者片上振荡器提供，经过内部分频器分频提供不同的时钟；事件检测电路由四输入求和放大器和比较器组成。单端转差分PGA调节输入信号的幅度，增益幅度的设置可通过考虑输入信号幅度和ADC的满刻度来决定。峰值检测和保持放大器实现输入信号的峰值水平能量监测，这个过程是异步保持，从而避免了传统接口电路中为了在奈奎斯特速率下实现检测峰值电平的快速量化需要采用高速ADC同步转换的问题，对ADC的设计难度，尤其是功耗要求较高的问题得到了较好的解决；事件检测电路用于检测有效的输入信号，通过多路输出信号求和来预估SiPM传感器的总能量，然后将放大器的输出与阈值进行比较，即使用比较器来检测有效输入信号的电压；比较器的输出信号用于峰值检测和保持放大器的模式选择，即如果检测到有效的输入信号时，则峰值检测和保持放大器变为峰值检测模式，否则为跟踪模式。

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