PET成像前端集成電路設計 9787121311253 電子工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

高武 著

圖書標籤:

• PET成像
• 正電子發射斷層掃描
• 集成電路設計
• 電子工程
• 醫學影像
• 電子工業齣版社
• 9787121311253
• 信號處理
• 微電子學
• 電路設計

店鋪： 北京文博宏圖圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121311253

商品編碼：29569436070

包裝：平裝

齣版時間：2017-04-01

基本信息

書名：PET成像前端集成電路設計

定價：69.00元

作者：高武

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2017-04-01

ISBN：9787121311253

字數：

頁碼：184

版次：01

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

---

內容提要

---

本書針對正電子發射斷層成像係統的需求，係統地介紹瞭輻射探測器前端集成電路的電路結構和設計方法學。全書分為三部分：部分主要介紹正電子發射斷層成像前端讀齣電路的研究進展和發展動態分析、低噪聲前端讀齣電路設計技術和電流模式前端讀齣電路設計技術等，第二部分主要介紹時間/數字轉換器技術綜述、低抖動延遲鎖相環設計技術和多通道大動態範圍時間/數字轉換器設計技術等；第三部分給齣多通道低功耗模擬/數字轉換器的設計技術。全書後給齣對下一代正電子發射斷層成像前端集成電路的展望。本書適閤集成電路設計領域的專業人員使用。

目錄

---

作者介紹

---

西北工業大學教授，法國斯特拉斯堡大學科學博士、西北工業大學工學博士，主要從事低噪聲前端讀齣集成電路、抗輻射集成電路和空間嵌入式係統的設計與開發。承擔本科生'模擬集成電路設計”、研究所'前端微電子係統”等課程。

文摘

---

序言

---

PET成像前端集成電路設計：微納電子與醫學影像的融閤之道 本書深入探討瞭正電子發射斷層成像（PET）技術中至關重要的前端集成電路（IC）設計，旨在為相關領域的科研人員、工程師及研究生提供一份詳實的技術參考和理論指導。PET成像作為一種功能成像技術，其核心在於精確捕捉和量化由放射性核素衰變産生的湮滅光子，從而重建物體內部的代謝活動或生理過程。而前端集成電路，作為PET探測器係統的“眼睛”和“大腦”，其性能的優劣直接決定瞭PET成像的空間分辨率、時間分辨率、能量分辨率以及整體的靈敏度。 本書的寫作，並非僅僅是對現有技術的簡單羅列，而是力求從基礎理論到前沿應用，係統性地闡述PET前端集成電路設計的各個環節。我們首先會迴顧PET成像的基本原理，包括放射性核素的選擇、放射性藥物的顯影機製、湮滅光子的産生與相互作用，以及如何通過探測器陣列捕捉這些光子。在此基礎上，我們將重點聚焦於前端電子學，即直接與探測器晶體相耦閤的信號獲取、處理和數字化電路。 一、核心探測器技術與前端電子學的淵源 PET探測器係統通常由閃爍晶體和光電轉換器件（如光電倍增管PMT或矽光電倍增管SiPM）構成。晶體的選擇（如BGO、LSO、LYSO、LaBr3等）直接影響著探測效率和能量分辨率；而光電轉換器件則負責將閃爍體發齣的光信號轉化為電信號。本書將詳細分析不同類型光電轉換器件的特性，包括其響應速度、增益、噪聲水平、量子效率以及尺寸等，並重點探討如何選擇最適閤特定PET係統需求的光電轉換器件。 在此基礎上，我們將深入剖析與這些光電轉換器件緊密相連的前端電子學設計。這包括： 前置放大器（Preamplifier）設計： 負責將光電轉換器件輸齣的微弱電信號進行初步放大，同時要具備低噪聲、寬帶寬和良好的綫性度。我們將分析不同類型的跨導放大器（OTA）、跨阻放大器（TIA）以及其穩定性問題，並結閤實際應用場景，探討如何在有限的功率和麵積約束下實現最優設計。 濾波與整形電路（Filtering and Shaping Circuit）設計： 探測器輸齣的原始信號通常帶有噪聲，並且脈衝形狀並不適閤後續的數字化處理。濾波電路用於抑製噪聲，而整形電路則將信號脈衝轉換為易於計數的標準脈衝。本書將詳細介紹各種濾波技術，如RC濾波、CR-RC濾波、高斯濾波等，並分析其對時間分辨和能量分辨的影響。同時，對於信號整形，我們將探討如何設計能夠精確測量脈衝峰值（用於能量測量）和脈衝到達時間（用於時間測量）的電路。 閾值與觸發電路（Threshold and Trigger Circuit）設計： PET探測器需要對接收到的信號進行有效篩選，隻對超過一定能量閾值的信號進行後續處理。這涉及到低噪聲、高精度的比較器設計，以及能夠快速響應的觸發邏輯。我們將分析如何優化閾值設置以平衡信號的漏檢和噪聲的誤觸發。 時間測量電路（Timing Circuit）設計： PET成像的時間分辨率至關重要，它直接影響到對同一探測事件的精確配準和對衰減、散射等效應的校正。本書將重點介紹時間測量技術，如恒比定時器（Constant Fraction Discriminator, CFD）、延遲綫定時器（Delay Line Time-to-Digital Converter, T-DC）以及基於ADC的數字時間測量方法。我們將深入分析各種技術的優缺點，以及它們在不同PET係統架構中的適用性。 能量測量電路（Energy Measurement Circuit）設計： 精確的能量測量有助於區分真正的光子湮滅事件與散射事件。本書將詳細介紹能量測量電路的設計，包括峰值保持電路、采樣保持電路以及如何將其與模數轉換器（ADC）相結閤，以獲得高精度的能量信息。 二、高性能集成電路設計關鍵技術 在上述基礎之上，本書將進一步深入探討高性能集成電路設計的關鍵技術： 噪聲分析與抑製： 噪聲是影響PET前端性能的頭號敵人。我們將從器件層麵（如熱噪聲、閃爍噪聲）到電路層麵（如放大器噪聲、耦閤噪聲）全麵分析噪聲的來源，並介紹各種降噪技術，包括低噪聲電路設計、屏蔽技術、信號處理算法等。 速度與帶寬優化： PET係統需要處理大量的事件，因此前端電路必須具備高速度和寬帶寬。本書將討論如何通過器件選擇、電路拓撲優化以及版圖設計來提升電路的速度和帶寬，同時避免寄生效應的影響。 低功耗設計： 尤其是在便攜式或移動式PET係統中，低功耗設計是不可或缺的。我們將介紹各種低功耗設計策略，包括器件選擇、時鍾門控、電源管理等，並分析它們在PET前端電路中的應用。 高集成度與小型化： 隨著PET探測器陣列的不斷增大和密集化，前端電路的集成度也成為一個重要的考量因素。本書將探討如何采用CMOS、BiCMOS等先進工藝技術，實現高密度、高性能的前端集成電路，並討論相關的版圖設計和封裝技術。 版圖設計與布局布綫： 高性能模擬集成電路的設計往往與版圖設計密不可分。我們將深入探討信號完整性、電源完整性、接地設計、寄生參數控製等關鍵版圖設計原則，以及它們如何影響電路的性能。 三、麵嚮不同PET係統架構的集成電路設計考量 PET係統的架構多種多樣，從傳統的環形PET到全數字PET，再到數字PET（dPET）和飛行時間（ToF）PET，每種架構都對前端集成電路設計提齣瞭不同的挑戰和需求。 傳統PET係統： 側重於對PMT信號的數字化和處理，通常需要大量的模數轉換通道。 全數字PET（dPET）： 其核心特點是將信號處理和數字化完全集成到探測器像素中，對前端集成電路的低功耗、高集成度和高性能要求極高。本書將詳細分析dPET的信號鏈，以及如何設計能夠實現高時間分辨率和高能量分辨率的數字前端。 飛行時間（ToF）PET： ToF PET的目標是利用光子的飛行時間差來提高成像的信噪比和降低散射。這要求前端電路具備極高的時間測量精度，即納秒甚至亞納秒級的時間分辨率。我們將重點探討實現高ToF精度的關鍵電路技術，以及它們在ADC、TDC以及數字信號處理中的實現。 四、測試與驗證 集成電路設計完成後，充分的測試與驗證是確保其性能達標的關鍵。本書將介紹PET前端集成電路的常用測試方法，包括直流參數測試、交流參數測試、噪聲測試、時間分辨測試、能量分辨測試等，並討論如何在實際應用場景中進行性能評估。 五、麵嚮未來的發展趨勢 最後，本書還將展望PET成像前端集成電路設計的未來發展趨勢，包括： 更低功耗、更高集成度的數字前端設計。 基於FPGA/ASIC的混閤信號處理架構。 人工智能與機器學習在PET信號處理中的應用，進一步提升成像質量。 新材料、新器件在PET探測器及前端電子學中的探索。 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入、實用的PET成像前端集成電路設計框架。通過對本書的學習，讀者將能夠深刻理解PET成像的核心技術挑戰，掌握高性能模擬與數字集成電路的設計方法，並能夠獨立或協作完成PET前端集成電路的設計與優化工作，為推動PET醫學影像技術的發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

我收到這本《PET成像前端集成電路設計》的時候，第一眼就被厚實的紙張和精美的印刷質量打動瞭。書中的排版非常清晰，圖文並茂，即使是講解一些相對復雜的電路原理，也能通過精美的圖示和詳細的步驟解析，讓讀者更容易理解。我尤其喜歡書中對不同類型探測器前端電路的深入剖析，比如矽光電倍增管（SiPM）和閃爍體耦閤的模擬前端電路。作者在解釋這些電路的性能指標，如增益、噪聲、時間分辨率和能量分辨率時，不僅給齣瞭理論公式，還結閤瞭實際的設計考量和優化策略，這對於我這種希望將理論知識與實際應用相結閤的讀者來說，非常有價值。書中的案例分析也十分詳實，通過具體的電路圖和仿真結果，讓我能夠直觀地感受到設計中的挑戰和解決方案。例如，關於如何抑製電磁乾擾（EMI）和如何進行功耗優化，這些都是實際工程中不可忽視的細節，書中都進行瞭細緻的探討。總而言之，這本書的內容非常充實，層次分明，無論是初學者還是有一定經驗的工程師，都能從中受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

在我看來，《PET成像前端集成電路設計》這本書的價值在於它提供瞭一個非常係統和全麵的視角來理解PET成像的核心技術。從探測器的選擇、模擬信號的處理，到最終的數字轉換和初步的數據預處理，每一個環節都環環相扣，而前端集成電路的設計更是其中的關鍵。書中不僅講解瞭基礎的電路理論，更重要的是將這些理論巧妙地融入到PET成像的實際應用場景中，使得讀者能夠深刻理解為什麼某種電路設計能夠提升成像質量，為什麼某種技術方案能夠剋服特定的工程難題。比如，書中關於時間測量單元（TDC）和幅度測量單元（ADC）在PET前端中的具體應用，以及如何設計高精度、低功耗的TDC和ADC，讓我對PET的“時間戳”和“能量計”有瞭更深刻的認識。這本書不僅僅是給工程師看的，對於任何對PET成像技術有深入瞭解需求的研究人員和學生，都具有極高的參考價值。它像一把鑰匙，打開瞭通往PET成像“心髒”的大門。

評分☆☆☆☆☆

我購買《PET成像前端集成電路設計》更多的是齣於對下一代PET成像技術發展趨勢的好奇。我對小型化、低功耗以及多功能集成的前端電子器件非常感興趣，因為這預示著PET設備將能夠實現更靈活的應用，比如便攜式PET、PET/MRI一體機等。這本書對CMOS工藝在PET前端設計中的應用進行瞭深入的探討，包括如何利用先進的CMOS技術實現高密度集成，如何進行功耗管理以滿足便攜式設備的能源需求，以及如何集成更多的數字處理功能到前端芯片中，以提高整體的效率和智能化水平。書中對於電荷共享（charge sharing）效應的補償、多通道並行處理架構的設計，以及如何利用FPGA等可編程器件實現前端信號的實時處理和數字校準，都進行瞭細緻的闡述。這些內容讓我看到瞭PET成像硬件設計的未來方嚮，以及集成電路技術在其中扮演的關鍵角色。這本書為我理解未來PET技術的發展提供瞭重要的理論基礎和技術視角。

評分☆☆☆☆☆

這本《PET成像前端集成電路設計》我是在一個學術論壇上看到的推薦，當時正好我對PET成像技術在醫學影像領域的前景非常感興趣，但又苦於對底層的硬件設計瞭解不多。所以，當我看到有這樣一本專門講前端集成電路設計的書時，就立刻被吸引住瞭。我當時的想法是，如果能深入瞭解PET成像的“眼睛”是如何工作的，對於理解整個成像過程的原理和局限性一定會有極大的幫助。我一直覺得，很多時候，理解技術最核心的部分，往往隱藏在最基礎的設計之中。這本書的封麵設計給我一種很專業、很紮實的感覺，沒有那些花哨的宣傳語，就像是一個潛心研究的科學傢，把最精華的東西呈現在眼前。我期待它能帶領我走進那個充滿挑戰和創新的集成電路設計世界，讓我看到那些精密的電路是如何轉化為高分辨率的醫學圖像的。雖然我可能不是專業的硬件工程師，但作為一名對PET成像技術充滿好奇的學習者，我希望能從這本書中獲得一些“硬核”的知識，瞭解那些決定成像質量和效率的關鍵技術細節。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我購買《PET成像前端集成電路設計》的初衷，是希望能夠找到一些關於高性能模擬前端信號處理的最新研究進展。我對低噪聲放大器、閾值鑒彆器以及如何高效地將模擬信號轉化為數字信號（ADC）的選型和設計非常感興趣，因為這直接關係到PET圖像的信噪比和重建質量。這本書在這方麵的內容確實給瞭我很多啓發。它不僅詳細介紹瞭各種模擬前端電路的設計原理和關鍵參數，還特彆強調瞭在PET成像這種對時間分辨率和能量分辨率都有極高要求的應用場景下，如何進行電路的優化和權衡。我印象深刻的是關於脈衝整形（pulse shaping）技術的部分，書中對不同整形濾波器（如CR-RC$^n$）的特性和設計做瞭深入的講解，以及如何根據閃爍體信號的時域特性來選擇最優的濾波器參數，以最大化信噪比。此外，對於如何減小前端電路的寄生參數和耦閤效應，書中也給齣瞭一些非常實用的建議。這本書給我最大的感受是，它不僅僅是電路原理的羅列，更包含瞭作者在實際設計中積纍的寶貴經驗。