PET成像前端集成电路设计 9787121311253 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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高武 著

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• 放射性药物
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• 低功耗设计

店铺： 广影图书专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121311253

商品编码：29623171104

包装：平装

出版时间：2017-04-01

基本信息

书名:PET成像前端集成电路设计

定价：69.00元

售价：50.4元,便宜18.6元,折扣73

作者:高武

出版社：电子工业出版社

出版日期：2017-04-01

ISBN：9787121311253

字数：

页码：184

版次：01

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书针对正电子发射断层成像系统的需求，系统地介绍了辐射探测器前端集成电路的电路结构和设计方法学。全书分为三部分：部分主要介绍正电子发射断层成像前端读出电路的研究进展和发展动态分析、低噪声前端读出电路设计技术和电流模式前端读出电路设计技术等，第二部分主要介绍时间/数字转换器技术综述、低抖动延迟锁相环设计技术和多通道大动态范围时间/数字转换器设计技术等；第三部分给出多通道低功耗模拟/数字转换器的设计技术。全书后给出对下一代正电子发射断层成像前端集成电路的展望。本书适合集成电路设计领域的专业人员使用。

目录

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作者介绍

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西北工业大学教授，法国斯特拉斯堡大学科学博士、西北工业大学工学博士，主要从事低噪声前端读出集成电路、抗辐射集成电路和空间嵌入式系统的设计与开发。承担本科生'模拟集成电路设计”、研究所'前端微电子系统”等课程。

文摘

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序言

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探索大脑奥秘的精密之眼：PET成像前端电子学设计与实践 本书深入剖析了正电子发射断层成像（PET）设备前端电子学设计的核心技术与前沿挑战。PET作为一种强大的功能成像技术，能够无创地可视化和量化活体内的生物化学过程，在疾病诊断、药物研发和脑科学研究等领域发挥着不可替代的作用。而PET成像的精度、灵敏度和分辨率，很大程度上取决于其前端电子学的设计水平。本书旨在为读者提供一套系统、全面且实用的PET成像前端电子学设计指南，从理论基础到具体实现，涵盖了从信号获取、处理到数据转换的整个流程。 第一部分：PET成像原理与前端电子学基础 本书首先从PET成像的基本原理出发，详细阐述了正电子湮灭、伽马射线探测以及二维/三维图像重建的过程。在此基础上，重点介绍了PET探测器前端电子学在整个成像链中的关键作用。读者将了解到，前端电子学是连接探测器（如闪烁体）与数据采集系统的桥梁，其性能直接影响到探测效率、时间分辨率、能量分辨率以及最终的图像质量。 PET成像物理过程回顾： 本章将简要回顾正电子发射、湮灭、伽马光子产生及其传播的物理机制，并介绍PET成像的基本几何构型（如环形探测器阵列）。 探测器技术概览： 探讨当前主流的PET探测器类型，包括闪烁体材料（如LSO, BGO, LYSO）及其与光电探测器（如光电倍增管PMT, 硅光电倍增管SiPM）的耦合方式。理解不同探测器组合的优缺点，及其对前端电子学设计提出的特定要求。 信号形成与特性： 详细分析闪烁体发光、光电转换以及电荷收集过程中产生的信号波形。重点介绍信号的幅值、脉冲宽度、上升/下降时间等关键参数，以及它们与探测器性能和后续电子学处理之间的关系。 噪声源分析： 识别和量化PET探测器前端的各种噪声源，包括热噪声、散粒噪声（与信号幅度成正比）、漏电流噪声以及来自电源和外部环境的电磁干扰。理解噪声对探测灵敏度和信噪比的影响，是设计低噪声前端电路的关键。 时钟与同步系统： 阐述在PET成像系统中，精确的时钟和同步信号对于实现精确的时间测量、事件关联以及多探测器协同工作的重要性。介绍常用的时钟生成与分配技术，以及如何保证整个前端系统的时钟一致性。 第二部分：高精度信号获取与放大电路设计 本部分将深入探讨PET成像前端中用于精确获取和放大探测器输出信号的电路设计。这是PET前端设计的核心环节，直接决定了信号的保真度和后续处理的可行性。 低噪声前置放大器（LNA）设计： 重点研究各种LNA拓扑结构，如跨阻放大器（TIA）、电压放大器等，并分析其在PET应用中的适用性。详细讨论运算放大器（Op-amp）的选择标准，包括低输入电压噪声、低输入偏置电流、高增益带宽积以及良好的电源抑制比。介绍如何通过元器件选择和电路布局来最小化寄生参数和噪声耦合。 信号整形与滤波技术： 深入研究用于将探测器输出的瞬时脉冲信号塑造成适合后续处理的形状的整形器设计。介绍各种经典滤波器（如RC滤波器、二阶滤波器、巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器）的设计原则和在PET信号处理中的应用。重点讨论如何在抑制噪声的同时，尽量减小对信号脉冲形状的影响，以保证时间分辨率。 增益控制策略： 探讨如何实现灵活的增益控制，以适应不同探测器信号强度的变化，并优化动态范围。介绍自动增益控制（AGC）和手动增益控制（MGC）的设计方法，以及如何在保证信号不饱和的前提下，最大化信噪比。 阻抗匹配与信号传输： 分析探测器、放大器、滤波器等模块之间的阻抗匹配问题，以及如何设计低损耗、低噪声的信号传输线。介绍屏蔽、接地以及差分信号传输等技术，以减少外部干扰对信号的影响。 功耗优化与热管理： 在许多PET应用中，前端电子学需要集成在紧凑的空间内，因此功耗和散热是一个重要的考量因素。讨论各种低功耗设计技术，以及如何通过合理的电路布局和散热设计来保证电子器件的稳定工作。 第三部分：高效数据采集与转换系统 一旦信号被精确地获取和放大，就需要高效的数据采集与转换系统将其转化为可供数字处理的格式。本部分将聚焦于高速、高精度的模数转换器（ADC）以及相关的数据处理电路。 模数转换器（ADC）选型与接口： 详细介绍各种ADC架构（如逐次逼近型SAR、流水线型Pipeline、Σ-Δ型Sigma-Delta）的原理、优缺点及其在PET前端设计中的适用性。重点分析ADC的参数，如采样率、分辨率、信噪比（SNR）、无杂散动态范围（SFDR）等，并介绍如何根据PET成像的具体需求进行选型。 高速数据接口设计： 探讨如何设计高效的数据接口，将ADC输出的高速数字信号传输到后续的数字处理单元。介绍常用的数字接口标准，如LVDS, USB, Ethernet等，并分析其在PET系统中的优劣。 时间测量单元（Time-to-Digital Converter, TDC）： 详细阐述TDC在PET成像中的核心作用，即精确测量伽马光子到达时间。介绍不同TDC架构（如延迟线型、环振型、电容型）的设计原理、精度和功耗特点。重点讨论如何通过优化TDC设计和校准来获得极高的时间分辨率，以实现事件的时间标记。 能量测量单元（Energy Measurement Unit, EMU）： 介绍如何设计电路来精确测量探测器输出信号的幅值，从而判断伽马光子的能量。分析能量分辨率对PET图像质量的重要性，以及如何通过前端电子学设计来提高能量分辨率。 数字信号处理（DSP）基础： 简要介绍在前端电子学阶段可能涉及的一些基本数字信号处理算法，如阈值判断、脉冲峰值检测、能量窗口设定等。为后续更复杂的图像重建算法奠定基础。 第四部分：系统集成、测试与优化 本书的最后部分将关注PET成像前端电子学的系统集成、性能测试以及优化策略。 前端模块的互联与通信： 详细讨论如何将各个前端电子学模块（如LNA、滤波器、ADC、TDC）有效地连接起来，并建立稳定可靠的通信链路。介绍多通道同步采集和数据合并技术。 电源管理与分布式供电： 分析PET前端电子学对电源的严苛要求，包括低噪声、高稳定性和宽动态范围。介绍分布式电源管理方案，以及如何通过滤波和稳压来降低电源噪声对信号的影响。 性能测试方法与仪器： 介绍用于评估PET前端电子学性能的各种测试方法和常用仪器，如示波器、频谱分析仪、噪声源、信号发生器等。包括对噪声、增益、带宽、时间分辨率、能量分辨率等关键参数的测量。 EMC/EMI设计考虑： 探讨电磁兼容性（EMC）和电磁干扰（EMI）在PET成像设备中的重要性。介绍如何通过合理的电路布局、屏蔽、接地以及滤波来减少设备的自干扰和外部干扰，保证成像的可靠性。 实际案例分析与优化： 通过分析一些典型的PET成像设备前端电子学设计案例，讲解在实际设计过程中可能遇到的问题及其解决方案。重点讨论如何根据特定的应用需求（如高分辨率PET、低剂量PET、便携式PET）对前端电子学进行优化。 结论 本书不仅提供了扎实的理论基础，更结合了丰富的工程实践经验，旨在培养读者独立完成PET成像前端电子学设计的综合能力。通过对本书的学习，读者将能够深刻理解PET成像系统对前端电子学的需求，掌握各种关键电路的设计方法，并具备分析和解决实际工程问题的能力，从而为推动PET成像技术的进步贡献力量。本书适合电子工程、医学物理、生物医学工程等领域的学生、研究人员和工程师阅读。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对电子工程领域略知一二的爱好者，我一直对将复杂物理现象转化为可操作数据的技术感到着迷。PET成像，作为一种非侵入性的医学诊断手段，其背后强大的数据采集和处理能力，无疑是核心所在。《PET成像前端集成电路设计》这本书，从标题上看，就聚焦于PET成像系统中最基础、也是最关键的部分——前端集成电路。这让我联想到，整个PET设备就像一个庞大的交响乐团，而前端集成电路设计，就好比是乐团中那些演奏着主旋律的乐器，它们的音质、灵敏度，直接决定了最终乐曲（也就是PET图像）的质量。我非常好奇，这本书会如何深入剖析这些电路的设计理念、工作原理，以及如何解决在实际应用中可能遇到的各种挑战，比如信号的噪声抑制、信号的放大和数字化等。想象一下，那些微小的晶体管、电阻、电容，在工程师的手中被巧妙地组合，最终能够精确地捕捉到放射性示踪剂在体内的分布情况，这本身就是一项了不起的成就。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对医学影像技术充满好奇的普通读者，最近偶然翻阅到了《PET成像前端集成电路设计》这本书。虽然我不是专业的工程师，但这本书的题目本身就勾起了我极大的兴趣。PET成像，这个词汇听起来就充满了科技感和未来感，它与我们认识的医学诊断息息相关，但背后隐藏的究竟是怎样的“大脑”在工作？这本书的名字直接点出了核心——“前端集成电路设计”，这就像是揭开了PET设备神秘面纱的一角，让我不禁想知道，那些精密的传感器、复杂的信号采集，最终是如何汇聚到那些微小的集成电路之中，然后转化为我们看到的清晰图像的。我甚至想象，在那些电路板上，是不是隐藏着无数智慧的结晶，它们如同一个个不知疲倦的信使，捕捉着人体内部最细微的信号，然后将其转化为能够指导医生诊断的关键信息。这本书的出现，就像是一扇窗户，让我得以窥探到这令人惊叹的工程技术，即便我无法完全理解其中的技术细节，但那种对未知的好奇心，以及对科学家们创造力的赞叹，却油然而生。

评分☆☆☆☆☆

我对科技发展史抱有浓厚的兴趣，尤其是那些曾经看似遥不可及的技术，是如何一步步被人类攻克的。《PET成像前端集成电路设计》这本书，让我看到了集成电路设计这一精密工程在医学影像领域的具体应用。PET成像的出现，本身就是一场科学革命，而实现这一切的背后，离不开集成电路技术的飞速发展。我想了解，在过去，PET设备的前端设计是如何一步步演进的？哪些关键性的技术突破，使得今天的PET成像能够达到如此高的分辨率和灵敏度？这本书会不会回顾一些历史性的设计案例，或者探讨一些奠定基础的设计理论？对我来说，这不仅仅是一本关于技术设计的书，更可能是一部关于科技进步史的缩影，展示了人类如何通过不断的创新和探索，将科学理论转化为能够切实改善人类健康的强大工具。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对事物运作原理充满好奇的普通人，我对各种复杂设备背后的“秘密”总是充满探索欲。《PET成像前端集成电路设计》这本书，让我将目光聚焦在了PET成像设备那个看不见的“心脏”——前端集成电路。我脑海中总是浮现出这样的画面：无数微小的电子元件，如同精密的齿轮，在电路板上协同工作，将探测器捕捉到的微弱信号，以极高的速度和精度进行处理。这本书，我想它一定能解答我的诸多疑问：这些电路是如何被设计出来的？在设计过程中，工程师们会遇到哪些挑战？又是如何克服的？那些看上去平凡无奇的电子元件，在PET成像的语境下，究竟扮演着怎样的角色？即便我无法完全理解深奥的专业术语，但从这本书中，我希望能对PET成像这一尖端技术有一个更直观、更深入的认识，感受科技的魅力，以及隐藏在其中的创造力。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对医学前沿科技非常关注的从业者，虽然我的工作并非直接涉及硬件设计，但PET成像技术在肿瘤、神经系统疾病等领域的广泛应用，让我深感其重要性。《PET成像前端集成电路设计》这本书，虽然聚焦于技术层面，但它所探讨的“前端集成电路”，在我看来，是整个PET成像链条的起点，其性能的优劣直接关系到最终成像的精度和效率。一个优秀的前端设计，能够最大程度地减少信号损失，提高探测器的灵敏度，从而获取更丰富的临床信息。我希望这本书能够提供一些关于如何优化电路性能、降低功耗、提高稳定性的思路，这些对于推动PET成像技术在临床上的进一步发展，无疑具有重要的意义。或许，这本书中能够找到一些关于未来PET设备小型化、便携化设计的线索，那样的话，PET成像的普惠性将会大大提高。