基线恢复器电路制造技术

一种基线恢复器电路，包括：控制器；采样控制电路，该采样控制电路被布置成接收从包括放大器的电路级输出的输入电压信号，并且被配置成响应于从该控制器接收到控制信号而在采样时间捕获该输入电压信号的样本；模拟处理级，该模拟处理级用于接收该样本和恒定基线参考电压以及选择性地处理该样本以提供输出电压；跨导级，该跨导级用于将该输出电压转换成补偿电流和将该补偿电流提供到该电路级的输入；以及改变检测器，该改变检测器用于监测该输入电压信号在该采样时间周围的时间间隔期间是否改变，并且如果在该时间间隔期间在该输入电压信号中未检测到改变，则该控制器被配置为控制该模拟处理级以处理该样本

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基线恢复器电路


[0001]本公开涉及一种用于光子计数系统的基线恢复器电路
。
本公开还涉及光子计数系统和用于医学诊断的设备，其包括基线恢复器电路
。

技术介绍

[0002]在传统的
X
射线传感器中，使用间接检测原理来检测容易穿过患者身体的软组织的光子
。
间接检测器包括闪烁体，以将
X
射线转换成可见光，可见光由光电检测器或光电二极管捕获，以响应于撞击在闪烁体的材料上的
X
射线而提供电信号
。
[0003]在光子计数系统中，使用直接检测原理，其允许检测和计数单光子事件以便获得强度和光谱信息
。
而在典型的图像或
X
射线传感器系统中，仅测量总输入强度，在光子计数系统中，由于光子是单独检测的，因此也可以提取光子能量
。
[0004]图1示出了光子计数电路
100
的框图，光子计数电路
100
包括前端电子电路
104、
光子检测器
102
和能量鉴别器
112。
光子检测器
102
生成由光子撞击光子检测器
102
的光敏区域引起的瞬态电流脉冲
I
det
。
通过光敏区域的特殊传感器材料
(
通常是用于
X
射线转换的
CdTe
或
CdZnTe)
来实现单光子的检测，该材料将光子转换为电流脉冲
I
det
。
这些电流脉冲
I
det
在前端电子电路
104
的输入处被接收，并且被转换成在前端电子电路
104
的输出处生成的电压脉冲
V
sha
。
[0005]输出电压峰值的高度与光子能量成比例，因此包含光谱信息
。
光谱信息
(
输出脉冲高度
)
的数字化可以使用能量鉴别器
112
来执行，能量鉴别器
112
例如是快速
ADC
，其包括具有不同阈值
Vth1、
……
、VthN
‑
1、VthN
的若干比较器
114、118。
比较器
114、118
的输出信号然后由计数器
116、120
单独计数，以便获得光谱分布
。
[0006]前端电子电路
104
在其输入处没有电流脉冲的情况下的静态输出电压被称为基线信号
V
bl
，并且用作能量鉴别器
112
的比较器
114、118
鉴别脉冲高度的参考
。
因此，基线的改变对观察到的计数率和脉冲能量测量具有直接影响
。
[0007]图2示出了针对图1中所示的光子计数电路
100
的示例时序图
。
如图2中所示，由曲线
200
示出的检测器电流
I
det
展现来自光子的脉冲以及来自对相邻检测器像素的串扰的脉冲
。
另外，检测器泄漏和检测器偏置耦合产生的误差电流
I
err
也会叠加
。
由曲线
250
示出的前端电子电路
104
的所得输出电压
V
sha
示出了在基线电压
V
bl
上的电压脉冲
。
每当这样的脉冲超过脉冲鉴别器
112
的比较器阈值
(V
th1
、V
th2
)
时，脉冲使相应计数器
116、120
中的一个或多个递增
。
[0008]为了使其准确地工作，需要在前端电子电路
104
的输入处补偿
I
err
，以在无脉冲时刻期间将前端电子电路
104
的输出保持在限定的基线电压
V
bl,ref
。
否则，前端电子电路
104
的输出处将出现误差电压，这使脉冲串移位，并因此使脉冲鉴别器
112
的脉冲识别阈值
(V
th1
、V
th2
)
移位
。
[0009]在从前端电子电路
104
的输入到光子检测器
102
的输出的
DC
路径的情况下，泄漏电流能够直接影响基线稳定性
。
检测器空闲电流需要由“基线恢复器”(BLR)
电路
122
准确地补
偿
。
通过从电压脉冲之间提取基线并通过注入补偿电流
I
blr
来准确地调节基线信号
V
bl
的任务由基线恢复器电路
122
完成
。

技术实现思路

[0010]基线恢复器
(BLR)
需要包含电压监测机构以提取脉冲之间的基线电压
V
bl
。
该机构需要快速反应以能够捕获保持在高脉冲密度下的短空闲时间段，并且需要是精确的以保持基线电压
V
bl
良好调节，从而保持脉冲鉴别器的决策准确
。
[0011]光子检测器可以包括像素矩阵
(
例如，
16
×
16
像素矩阵
)。
光电检测器的每个像素可以与其自己的光子计数电路相关联，用于对入射在该像素上的光子进行计数
。
快速且准确的用于
BLR
的电压监测器在面积和功率方面是昂贵的，但是可用面积是有限的，因为
BLR
需要适配到一个检测器像素的面积中
。
因此，期望速度和准确度与面积之间的最佳折衷
。
[0012]另外，如现有技术所教导的，基于绝对阈值做出电压监测决策使系统面临卡住的风险
。
这是因为在启动时或在意外充电事件
(
例如静电放电
(ESD)
或电源毛刺
)
期间，实际基线电压
V
bl
与期望的基线参考电压
V
bl,ref
之间可能存在大的偏差，这将导致提取基线电压的所有后续尝试失败
。
系统卡住的另一个可能原因是检测器泄漏的快速改变
。
可以通过在一段时间之后扩大监测容限来解决这个问题，然而这是不利的，因为它将在存在高脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种基线恢复器电路
(300)
，所述基线恢复器电路包括：控制器
(324)
；采样控制电路
(302)
，其被布置为接收从包括放大器
(106)
的电路级
(104)
输出的输入电压信号，其中所述采样控制电路被配置为响应于从所述控制器接收到第一控制信号而在采样时间捕获所述输入电压信号的样本；模拟处理级
(326)
，其被布置为接收所述输入电压信号的所述样本和恒定基线参考电压，以及选择性地处理所述输入电压信号的所述样本以提供输出电压；跨导级
(328)
，其被配置为将所述输出电压转换为补偿电流以及将所述补偿电流提供到所述电路级的输入；以及改变检测器
(314、802)
，其被配置为监测所述输入电压信号在所述采样时间周围的时间间隔期间是否改变，并且如果在所述时间间隔期间在所述输入电压信号中未检测到改变，则所述控制器还被配置为向所述模拟处理级发送第二控制信号以控制所述模拟处理级处理所述输入电压信号的所述样本
。2.
根据权利要求1所述的基线恢复器电路，其中所述改变检测器包括改变检测器级
(314)
，所述改变检测器级
(314)
被布置为连续地接收所述输入电压信号
。3.
根据权利要求2所述的基线恢复器电路，其中所述时间间隔的开始和到期通过所述控制器向所述改变检测器发送第三控制信号来控制
。4.
根据权利要求3所述的基线恢复器电路，其中在所述时间间隔开始时，所述改变检测器被配置为捕获所述输入电压信号的瞬时值，并且被配置为通过将所述输入电压信号与所述输入电压信号的所述瞬时值进行比较来监测所述输入电压信号在所述时间间隔期间是否改变
。5.
根据权利要求4所述的基线恢复器电路，其中所述改变检测器被配置为：基于所述比较来确定电压差值；以及通过以下中的至少一个来确定所述输入电压信号在所述时间间隔期间已经改变：检测到所述电压差值小于第一负预定阈值电压；以及检测到所述电压差值大于第二正预定阈值电压
。6.
根据任一前述权利要求所述的基线恢复器电路，其中所述改变检测器包括改变检测器级
(802)
，所述改变检测器级
(802)
被布置为接收从能量鉴别器
(112)
输出的数字信号，其中所述数字信号由所述能量鉴别器根据所述输入电压信号的电平与至少一个阈值的比较来生成，所述改变检测器级
(802)
被配置为基于所述数字信号监测所述输入电压信号在所述采样时间周围的时间间隔期间是否改变
。7.
根据权利要求6所述的基线恢复器电路，其中所述改变检测器级
(802)
被配置为通过检测所述数字信号的状态的改变来确定所述输入电压信号在所述时间间隔期间已经改变
。8.
根据任一前述权利要求所述的基线恢复器电路，其中所述改变检测器被布置为向所述控制器提供输出信号，所述输出信号指示所述输入电压信号在所述时间间隔期间是否已经改变
。9.
根据任一前述权利要求所述的基线恢复器电路，其中如果所述改变检测器在所述时间间隔期间检测到所述输入电压信号的改变，则所述控制器还被配置为将所述第二控制信号发送到所述模拟处理级以控制所述模拟处理级丢弃所述输入电压信号的样本
。
10.
根据任一前述权利要求所述的基线恢复器电路，还包括比较器
(312)
，所述比较器
(312)
被布置为接收所述输入电压信号的样本和所述恒定基线参考电压，所述比较器被配置为：将所述输入电压信号的所述样本与所述恒定基线参考电压进行比较以确定差分电压值；以及使用所述差分电压值来确定所述输入电压信号的所述样本是否在所述恒定基线参考电压的可接受范围内；以及向所述处理器输出第四控制信号，所述第四控制信号指示所述输入电压信号的所述样本是否在所述恒定基线参考电压的所述可接受范围内，其中将所述第二控制信号发送到所述模拟处理级以控制所述模拟处理级处理所述输入电压信号的所述样本还基于所述第四控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：ams，
类型：发明
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