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Analog Devices:医疗应用IC
第8卷,第4期 半导体解决方案通报

数字X射线技术改进病人体验和医生诊断

数字X射线正在改变放射科的工作方式。这项技术能够减少患者的辐射照射、改进诊断的图像质量,而且同传统的X射线系统相比,可以减少数千美元的化学处理费用。

数字X射线的成形可被分为直接转换和间接转换。直接转换利用基于硒的面板将非吸收光子直接转换为电荷,如图1所示。间接转换利用闪烁材料将光子转换为光,然后利用光电二极管、CCD或CMOS成像传感器将光转换为电信号,如图2所示。不论X射线能量如何转换为电信号,都必须从模拟信号转换为数字信号,才能进行图像处理。虽然整个图像的更新速率相对较低(15~120帧/秒),探测器却包含数百万个像素,在保证低成本与低功耗的前提下,实现高速信号的准确转换以及保持读数的高精度是需要应对的挑战。

Analog Devices:解决方案
信号的直接和间接转换都需要ADC,其采样速率应当等于阵列尺寸与更新速率的乘积。性价比最高和功耗最低的解决方案是利用一个或多个高速ADC依次将各像素数字化。大型探测器可能需要利用几个模数转换器,以期望的更新速率对图像进行数字化。

虽然标准的图像增强器管提供8 bit~10 bit的深度,新的探测器具有更宽的动态范围,使用14-bit、16-bit甚至18-bit的模数转换器。凭借动态范围的改善以及灵敏度的提高,这些无胶片探测器可以生成质量更高的图像,给诊断带来更多的信息。除了改善诊断所需的原始数据,数字处理还可以提高对比度,突出组织密度的差异。

ADI公司提供一系列高速、高分辨率ADC,以满足各种探测器阵列尺寸和更新速率需求。最高信噪比方面,AD762116-bit PulSAR® ADC的信噪比(SNR)为90 dB,转换速率高达3 MSPS。对于较低动态范围的系统,AD7484 14-bit SAR ADC在3 MSPS采样速率的信噪比(SNR)为 76.5 dB。AD7621与AD7484都是逐次逼近型模数转换器,具有优异的线性度,这对图像质量来说是一个重要的参数。对于较高速的ADC,AD9240AD9244 14-bit单芯片ADC分别提供10 MSPS和40 MSPS/65 MSPS的采样速率。对于整个图像要求高更新速率的X射线设备而言,这些流水线型ADC非常适合。


产品型号 分辨率 (Bits) 采样速率
(MSPS)
SNR (dB)
AD7621 16 3 90
AD7484 14 3 76.5
AD9240 14 10 78.5
AD9244-40 14 40 74.8

Analog Devices:直接转换探测

Analog Devices:间接转换探测

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