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

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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： 花晨月夕圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121311253

商品編碼：29579787841

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

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內容提要

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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

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作者介紹

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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

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序言

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《PET成像前端集成電路設計：探索高性能探測器與信號處理的融閤之道》 簡介： 正電子發射斷層成像（PET）作為一種先進的醫學影像技術，在疾病診斷、藥物研發和生物醫學研究等領域扮演著至關重要的角色。其核心在於探測由放射性示蹤劑衰變産生的湮滅光子，並將其轉化為可解析的圖像信息。而PET成像係統的性能，很大程度上取決於前端集成電路的設計。前端電路直接麵對探測器輸齣的微弱、高速信號，其設計水平決定瞭探測效率、空間分辨率、時間分辨率以及係統的信噪比等關鍵指標。 本書深入探討瞭PET成像前端集成電路設計的核心技術與前沿進展，旨在為從事PET係統研發、集成電路設計以及相關領域的科研人員和工程師提供一份詳實的技術指南。我們不僅關注單個器件的性能提升，更著重於係統層麵的優化，力求實現探測器、模擬前端、數字信號處理以及係統集成的高效協同。 第一部分：PET成像原理與探測器技術基礎 在深入集成電路設計之前，理解PET成像的基本原理是必不可少的。本部分將從原子核衰變、正電子發射、湮滅過程、光子探測機製等方麵，係統闡述PET成像的物理基礎。我們將詳細介紹不同類型的PET探測器，包括閃爍體材料（如LSO, BGO, LaBr3等）的特性、光電轉換器件（如光電倍增管PMT, 矽光電倍增管SiPM）的工作原理及其在PET係統中的應用。特彆是SiPM作為一種新型固態探測器，以其緊湊的尺寸、高探測效率、低工作電壓等優勢，正逐漸成為PET前端電路設計的重要考量對象。我們將深入分析各種探測器類型在性能上的權衡，以及它們對前端電路提齣的具體設計要求。 第二部分：高性能模擬前端電路設計 模擬前端電路是PET信號鏈的起點，它負責接收探測器輸齣的微弱、快速脈衝信號，並對其進行放大、整形、濾波等處理，以提取有用的信息並抑製噪聲。本部分將圍繞以下關鍵環節展開： 電荷/電壓靈敏放大器設計： 探討如何設計低噪聲、寬帶寬的放大器，以有效放大探測器輸齣的毫伏級脈衝信號。我們將分析不同拓撲結構（如跨阻放大器、電壓放大器）的優缺點，並重點介紹如何優化器件選擇、布局布綫以及反饋網絡設計，以達到最佳的噪聲性能和穩定性。 信號整形與濾波： PET探測器輸齣的脈衝信號往往帶有一定的展寬和噪聲，需要通過整形電路來獲得更清晰、更易於後續數字處理的脈衝。本部分將介紹多種整形器設計技術，如CR-RC整形、高斯整形等，並分析它們在提高時間分辨率和區分相鄰脈衝方麵的作用。同時，我們將探討如何設計低通濾波器，以抑製高頻噪聲，提升信噪比。 閾值設定與幅度-數字轉換（ADC）： 為瞭區分真實的湮滅事件和噪聲，需要設定閤適的閾值。本部分將介紹基於模擬比較器或數字邏輯的閾值判斷技術。對於需要進行幅度測量以實現能量測量的應用，我們將深入分析ADC的選擇與設計，包括采樣率、分辨率、功耗等關鍵參數的權衡，以及如何針對PET信號的特點選擇閤適的ADC架構，如逐次逼近型ADC（SAR ADC）或流水綫型ADC。 低功耗設計與噪聲抑製技術： PET係統通常包含大量的探測器和前端電路，其總功耗是一個重要的考量因素。本部分將探討各種低功耗設計策略，如使用低功耗器件、電源管理技術、動態電壓/頻率調整等。同時，我們將深入研究各種噪聲來源（如熱噪聲、散粒噪聲、EMI乾擾等），並提齣有效的噪聲抑製技術，包括屏蔽、接地、濾波以及差分信號傳輸等。 第三部分：數字信號處理與事件數據采集 模擬前端輸齣的數字信號需要經過進一步的數字信號處理，以提取事件的精確時間、能量信息，並最終形成事件列錶。本部分將聚焦於數字前端的設計： 時間測量技術： 精確的時間信息對於實現時間飛行（TOF）PET至關重要，它能夠顯著提高圖像重建的信噪比和空間分辨率。本部分將詳細介紹各種時間測量技術，如基於延遲綫、計數器、數字延遲鎖定環（DLL）或模擬/數字混閤時間測量單元（TDC/ TDC-ADC）等。我們將分析不同技術在精度、功耗、成本等方麵的權衡，並探討如何在FPGA或ASIC平颱上高效實現這些時間測量算法。 能量測量與數字濾波： 除瞭時間信息，事件的能量信息也對區分不同衰變過程和抑製散射事件至關重要。本部分將探討如何通過數字濾波和峰值檢測算法，從數字化信號中精確提取事件的能量。我們將介紹各種數字濾波器的設計，如FIR濾波器和IIR濾波器，並分析其在抑製噪聲、提取峰值方麵的性能。 事件觸發與數據壓縮： 在高計數率的PET係統中，能夠快速準確地判斷一個有效事件的發生並進行數據編碼是挑戰。本部分將討論各種觸發機製的設計，包括軟件觸發和硬件觸發，以及如何設計高效的數據編碼和壓縮算法，以減少數據傳輸帶寬和存儲需求。 FPGA與ASIC在數字前端中的應用： 介紹如何在現場可編程門陣列（FPGA）和專用集成電路（ASIC）平颱上實現數字信號處理算法。我們將對比FPGA和ASIC在靈活性、性能、功耗、成本等方麵的優劣，並給齣針對不同應用場景的選型建議。 第四部分：係統集成與測試驗證 前端集成電路的設計並非孤立的環節，它需要與探測器、後端數據采集係統以及整體PET成像係統緊密結閤。本部分將關注係統層麵的集成與驗證： 探測器與前端接口設計： 詳細討論探測器輸齣接口與模擬前端輸入接口的設計，包括信號耦閤方式、阻抗匹配、信號完整性等。 多通道前端集成與時鍾同步： PET係統通常包含成百上韆個探測器通道，如何高效地集成這些通道，並保證它們之間精確的時鍾同步，是保證係統整體性能的關鍵。本部分將探討多通道前端的設計挑戰，如串擾抑製、功耗管理、PCB布局等，以及實現高精度時鍾同步的技術。 係統級測試與性能評估： 介紹PET前端集成電路的測試方法與流程，包括單元測試、模塊測試和係統集成測試。我們將闡述如何通過各種性能指標（如探測效率、空間分辨率、時間分辨率、能量分辨率、信噪比、計數率性能等）來評估前端電路的設計水平，並提供相關的測試設備和技術。 麵嚮特定應用的優化： 針對不同類型的PET係統（如全身PET、PET-MRI、PET-CT、微型PET等）和應用需求（如科研、臨床診斷、車載等），討論前端集成電路設計的優化方嚮和策略。 總結： 本書力求以係統化的視角，全麵深入地剖析PET成像前端集成電路設計的方方麵麵。我們不僅提供理論上的深度解析，更融入瞭豐富的工程實踐經驗與前沿技術動態，旨在幫助讀者掌握從器件選擇、電路設計到係統集成、性能優化的全流程技能。通過對本書的學習，讀者將能夠更好地理解PET成像係統的核心技術瓶頸，並為開發更高性能、更低成本、更低功耗的PET前端集成電路提供堅實的理論基礎和實踐指導。我們希望本書能夠成為PET成像領域研究者和工程師們寶貴的參考工具，共同推動PET成像技術的進步與發展。

評分☆☆☆☆☆

這本書的學術嚴謹性毋庸置疑，但更難得的是它對“集成”二字的深刻理解。在現代電子係統中，前端電路的設計絕非孤立的性能競賽，它必須與後端的數字信號處理（DSP）和係統級的能耗管理緊密耦閤。書中對異步操作和時鍾域交叉的討論，雖然篇幅不算大，但切中要害，揭示瞭在實際芯片設計中，最容易被理論模型忽略的“灰色地帶”。我過去總是在純模擬部分做得很好，但在與數字部分的接口處頻頻碰壁，這本書似乎早就預料到瞭這種睏境，並提供瞭切實可行的解決方案和設計哲學。它讓我明白，設計一個成功的係統，需要的是一種“係統級思維”，而不是單純的模塊堆砌，這種理念的提升，對我後續的工作思路産生瞭深遠的影響。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，好的技術書籍應該像一位耐心的導師，在你睏惑時指點迷津，在你迷茫時提供清晰的路徑。這本書給我的感覺就是如此。我最近正在做一個與高速數據采集相關的項目，雖然不是直接針對PET，但其中涉及到高精度ADC接口的設計，與書中所述的前端信號調理電路有著異麯同工之妙。書中對串擾抑製和電磁兼容性（EMC）的詳細論述，簡直就是“救命稻草”。我發現自己過去在設計中忽略的一些細節，比如地綫的劃分策略和電源去耦網絡的優化，在這本書裏都有非常詳盡的案例分析和理論支撐。讀完關於PCB布局對係統噪聲影響的那一章後，我立刻迴去修改瞭我的原型闆布局，效果立竿見影。這種能夠即時轉化成工程實踐的知識，纔是最寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計著實吸引人，那種深邃的藍色調，搭配著精密復雜的電路圖紋理，一下子就讓人聯想到高精尖的科技前沿。我翻開第一頁，就被那種嚴謹的學術氛圍所籠罩。雖然我不是專門研究PET成像前端的，但作為一名對集成電路設計抱有濃厚興趣的工程師，我總想看看行業內是如何將復雜的物理探測與微電子技術巧妙地結閤在一起的。這本書的排版非常清晰，圖文並茂，即便是涉及一些高深莫測的模擬電路理論，作者也能用相對直觀的圖示來輔助理解，這對於我們這些需要跨領域學習的人來說，無疑是巨大的福音。我尤其欣賞其中關於噪聲分析和信號完整性處理的部分，那些公式和推導看得我心潮澎湃，仿佛自己就在無塵室裏打磨著每一個晶體管的性能參數。它不僅僅是一本技術手冊，更像是一部關於如何用矽片去“聆聽”生命奧秘的史詩，每一個章節都充滿瞭對極緻性能的不懈追求。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我買這本書的初衷是想找點實用的項目參考，看看有沒有可以直接套用的設計流程或者具體的IP核實現案例。這本書的深度顯然是麵嚮專業研究人員和資深工程師的，那些關於低噪聲放大器（LNA）的跨導優化、閾值電壓的精確控製，以及如何在極低功耗下保證高動態範圍的討論，都體現瞭作者深厚的理論功底和豐富的工程實踐經驗。我個人對其中關於新型電荷敏感放大器（CSA）架構的探討特彆感興趣，它不僅僅是簡單地堆砌技術指標，而是深入剖析瞭不同拓撲結構在特定應用場景下的性能權衡。閱讀過程中，我反復對比瞭書中提到的幾種主流設計範式，思考著它們在未來PET係統小型化和便攜化趨勢下的潛力。這本書的價值在於它提供瞭一個思考的框架，引導讀者去探索技術邊界，而不是僅僅停留在已有的標準之上，這種前瞻性是很多教材所不具備的。

評分☆☆☆☆☆

從裝幀和印刷質量來看，這本教材的製作水平非常高，這在專業技術書籍中並不常見，往往很多硬核書籍在紙張和墨水上會顯得比較敷衍。高質量的印刷使得那些密集的數學符號和復雜的電路圖能夠被清晰、準確地呈現齣來，這極大地減輕瞭長時間閱讀帶來的視覺疲勞。此外，書中的參考文獻列錶也展現瞭作者的廣博視野，包含瞭大量最新的國際會議和期刊論文，這為讀者後續進行更深入的學術探索鋪平瞭道路。總的來說，這本書不僅僅是一份關於PET成像前端設計的參考資料，更像是進入尖端微電子設計領域的一張高質量門票，它所蘊含的知識密度和工程智慧，足以支撐一個人在相關領域深耕數年，非常值得收藏和反復研讀。