生物医学成像数字化设计思考

《生物医学成像数字化设计思考》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、今年，共有19所高校部分外国语专业可单独招生，这些单招的试点院校将按有关规定自行组织命题和单独考试，在全国统考前提前录取生物医学成像数字化设计思考　　１引言小语种自主招生的对象主要是外语教学质量较高的普通高中应届毕业生，考生被录取后，不得再报考其他高校，新生入学后也不得转入其他专业。今年，共有19所高校部分外国语专业可单独招生，这些单招的试点院校将按有关规定自行组织命题和单独考试，在全国统考前提前录取生物医学成像数字化设计思考　　１引言小语种自主招生的对象主要是外语教学质量较高的普通高中应届毕业生，考生被录取后，不得再报考其他高校，新生

2、入学后也不得转入其他专业。今年，共有19所高校部分外国语专业可单独招生，这些单招的试点院校将按有关规定自行组织命题和单独考试，在全国统考前提前录取生物医学成像数字化设计思考　　１引言小语种自主招生的对象主要是外语教学质量较高的普通高中应届毕业生，考生被录取后，不得再报考其他高校，新生入学后也不得转入其他专业。今年，共有19所高校部分外国语专业可单独招生，这些单招的试点院校将按有关规定自行组织命题和单独考试，在全国统考前提前录取　　多通道辐射成像探测器已广泛应用于生物医学成像系统中，探测器的输出信号经过多通道的前端模拟读出电路处理，然后被

3、数据采集系统数字化后进行图像重建［１］．模数转换器（Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－ｄｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＡＤＣ）将前端读出电路输出的模拟信号转换为数字信号，是数据采集系统的关键模块，ＡＤＣ的性能直接决定了生物医学成像的质量．在多通道前端电子系统中，一般有三种方案实现信号由模拟到数字的转换．首先，使用多个并行的ＡＤＣ后接一个数字多路选择器的结构［２］．这种方法中，采用低速或中速的ＡＤＣ如逐次逼近型（ＳＡＲ）ＡＤＣ就能满足要求，但是由于每个通道配置一个ＡＤＣ，将占用很大的面积，而且消耗较大的功耗．其次，采用多通道的ＡＤＣ结构［３］．常见的

4、结构如斜坡（Ｒａｍｐ）ＡＤＣ，但是这种结构对比较器的精度要求很高，而且需要高频采样时钟，另外通道之间也存在串扰的影响．第三种方案是采用一个模拟多路选择器和一个高速ＡＤＣ实现［４］．ＡＤＣ可采用快闪式（Ｆｌａｓｈ）或流水线式（Ｐｉｐｅｌｉｎｅ）结构．快闪式ＡＤＣ因其消耗较大功耗而不适合高分辨率的情况．流水线ＡＤＣ把整体上要求的转换精度平均分配到每一级，降低了对模拟电路精度的要求，同时流水线结构的转换速率几乎与级数无关，因此能够在速度、功耗和分辨率方面获得最优的折衷［５－７］．基于以上分析，本文采用模拟多路选择器＋流水线ＡＤＣ结构，实现多通

5、道前端电子系统中模拟到数字的高速转换．　　２设计与分析小语种自主招生的对象主要是外语教学质量较高的普通高中应届毕业生，考生被录取后，不得再报考其他高校，新生入学后也不得转入其他专业。今年，共有19所高校部分外国语专业可单独招生，这些单招的试点院校将按有关规定自行组织命题和单独考试，在全国统考前提前录取　　根据生物医学成像前端电子系统的结构及信号处理的要求，本文提出了多通道流水线结构的前端电子系统．图１所示为多通道前端电子系统的结构及信号处理时序．如图１（ａ）所示，探测器模组通过光电转换产生１６通道的微弱电荷信号，经过前端读出电路的放大及

6、整形，在一个时间窗口（５．１２μｓ）内产生稳定的电压输出．模数转换器在一个时间窗口内完成１６通道的模拟到数字的转换．图１（ｂ）所示为前端电子系统的信号处理时序，探测器信号的模拟读出、模数转换、数据输出分别在三个相邻的时间窗口内依次流水式完成，有效降低了对电路速度的要求，提高了系统处理效率。基于以上分析，本文提出的多通道流水线ＡＤＣ结构如图２所示．Ｖｉｎ＜０＞、Ｖｉｎ＜１＞、…Ｖｉｎ＜１５＞为１６个通道的模拟读出信号，经过输入处理电路后分别得到一对差分模拟信号Ｖｉｎｐ、Ｖｉｎｎ．流水线ＡＤＣ完成模拟到数字的转换，输出８－ｂｉｔ数字信号Ｄｉ

7、ｎ＜７：０＞．输出处理模块缓存该数据，并在下一个时间窗口内输出．输入处理电路完成１６个通道的模拟信号的多路选择，并将其转换成差分信号．流水线ＡＤＣ采用８－ｂｉｔ２５Ｍｓ／ｓ每级１．５ｂｉｔ的ＰｉｐｅｌｉｎｅＡＤＣ结构，实现模拟信号到数字信号的转换．输出处理电路处理并缓存当前时间窗口的数字数据，并在下个时间窗口输出．时序控制模块完成整个模数转换系统的时序控制，产生１６路信号选择的开关信号、流水线ＡＤＣ的时钟信号以及用于数据存储并输出的控制信号．多通道模数转换器的工作时序如图３所示．ｔｗ（＝５．１２μｓ）为一个时间窗口；ｔｃ０（＝０．２μｓ

8、）为通道０转换时间；ｔｃ１５（＝０．２μｓ）为通道１５转换时间；ｔｃ（＝０．８μｓ）为１６个通道总的转换时间；ｔｓ（＝０．６４μｓ）为转换后数据存储的时间；ｔｏ（＝０．６４μｓ）为数据输出时间．Ｄ０、Ｄ１…