PET成像前端集成電路設計 9787121311253 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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高武 著

圖書標籤:

• PET成像
• 核醫學
• 集成電路設計
• 醫學影像
• 電子工程
• 信號處理
• 放射性藥物
• 探測器
• 數據采集
• 低功耗設計

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121311253

商品編碼：29623171104

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

售價：50.4元,便宜18.6元,摺扣73

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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探索大腦奧秘的精密之眼：PET成像前端電子學設計與實踐 本書深入剖析瞭正電子發射斷層成像（PET）設備前端電子學設計的核心技術與前沿挑戰。PET作為一種強大的功能成像技術，能夠無創地可視化和量化活體內的生物化學過程，在疾病診斷、藥物研發和腦科學研究等領域發揮著不可替代的作用。而PET成像的精度、靈敏度和分辨率，很大程度上取決於其前端電子學的設計水平。本書旨在為讀者提供一套係統、全麵且實用的PET成像前端電子學設計指南，從理論基礎到具體實現，涵蓋瞭從信號獲取、處理到數據轉換的整個流程。 第一部分：PET成像原理與前端電子學基礎 本書首先從PET成像的基本原理齣發，詳細闡述瞭正電子湮滅、伽馬射綫探測以及二維/三維圖像重建的過程。在此基礎上，重點介紹瞭PET探測器前端電子學在整個成像鏈中的關鍵作用。讀者將瞭解到，前端電子學是連接探測器（如閃爍體）與數據采集係統的橋梁，其性能直接影響到探測效率、時間分辨率、能量分辨率以及最終的圖像質量。 PET成像物理過程迴顧： 本章將簡要迴顧正電子發射、湮滅、伽馬光子産生及其傳播的物理機製，並介紹PET成像的基本幾何構型（如環形探測器陣列）。 探測器技術概覽： 探討當前主流的PET探測器類型，包括閃爍體材料（如LSO, BGO, LYSO）及其與光電探測器（如光電倍增管PMT, 矽光電倍增管SiPM）的耦閤方式。理解不同探測器組閤的優缺點，及其對前端電子學設計提齣的特定要求。 信號形成與特性： 詳細分析閃爍體發光、光電轉換以及電荷收集過程中産生的信號波形。重點介紹信號的幅值、脈衝寬度、上升/下降時間等關鍵參數，以及它們與探測器性能和後續電子學處理之間的關係。 噪聲源分析： 識彆和量化PET探測器前端的各種噪聲源，包括熱噪聲、散粒噪聲（與信號幅度成正比）、漏電流噪聲以及來自電源和外部環境的電磁乾擾。理解噪聲對探測靈敏度和信噪比的影響，是設計低噪聲前端電路的關鍵。 時鍾與同步係統： 闡述在PET成像係統中，精確的時鍾和同步信號對於實現精確的時間測量、事件關聯以及多探測器協同工作的重要性。介紹常用的時鍾生成與分配技術，以及如何保證整個前端係統的時鍾一緻性。 第二部分：高精度信號獲取與放大電路設計 本部分將深入探討PET成像前端中用於精確獲取和放大探測器輸齣信號的電路設計。這是PET前端設計的核心環節，直接決定瞭信號的保真度和後續處理的可行性。 低噪聲前置放大器（LNA）設計： 重點研究各種LNA拓撲結構，如跨阻放大器（TIA）、電壓放大器等，並分析其在PET應用中的適用性。詳細討論運算放大器（Op-amp）的選擇標準，包括低輸入電壓噪聲、低輸入偏置電流、高增益帶寬積以及良好的電源抑製比。介紹如何通過元器件選擇和電路布局來最小化寄生參數和噪聲耦閤。 信號整形與濾波技術： 深入研究用於將探測器輸齣的瞬時脈衝信號塑造成適閤後續處理的形狀的整形器設計。介紹各種經典濾波器（如RC濾波器、二階濾波器、巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器）的設計原則和在PET信號處理中的應用。重點討論如何在抑製噪聲的同時，盡量減小對信號脈衝形狀的影響，以保證時間分辨率。 增益控製策略： 探討如何實現靈活的增益控製，以適應不同探測器信號強度的變化，並優化動態範圍。介紹自動增益控製（AGC）和手動增益控製（MGC）的設計方法，以及如何在保證信號不飽和的前提下，最大化信噪比。 阻抗匹配與信號傳輸： 分析探測器、放大器、濾波器等模塊之間的阻抗匹配問題，以及如何設計低損耗、低噪聲的信號傳輸綫。介紹屏蔽、接地以及差分信號傳輸等技術，以減少外部乾擾對信號的影響。 功耗優化與熱管理： 在許多PET應用中，前端電子學需要集成在緊湊的空間內，因此功耗和散熱是一個重要的考量因素。討論各種低功耗設計技術，以及如何通過閤理的電路布局和散熱設計來保證電子器件的穩定工作。 第三部分：高效數據采集與轉換係統 一旦信號被精確地獲取和放大，就需要高效的數據采集與轉換係統將其轉化為可供數字處理的格式。本部分將聚焦於高速、高精度的模數轉換器（ADC）以及相關的數據處理電路。 模數轉換器（ADC）選型與接口： 詳細介紹各種ADC架構（如逐次逼近型SAR、流水綫型Pipeline、Σ-Δ型Sigma-Delta）的原理、優缺點及其在PET前端設計中的適用性。重點分析ADC的參數，如采樣率、分辨率、信噪比（SNR）、無雜散動態範圍（SFDR）等，並介紹如何根據PET成像的具體需求進行選型。 高速數據接口設計： 探討如何設計高效的數據接口，將ADC輸齣的高速數字信號傳輸到後續的數字處理單元。介紹常用的數字接口標準，如LVDS, USB, Ethernet等，並分析其在PET係統中的優劣。 時間測量單元（Time-to-Digital Converter, TDC）： 詳細闡述TDC在PET成像中的核心作用，即精確測量伽馬光子到達時間。介紹不同TDC架構（如延遲綫型、環振型、電容型）的設計原理、精度和功耗特點。重點討論如何通過優化TDC設計和校準來獲得極高的時間分辨率，以實現事件的時間標記。 能量測量單元（Energy Measurement Unit, EMU）： 介紹如何設計電路來精確測量探測器輸齣信號的幅值，從而判斷伽馬光子的能量。分析能量分辨率對PET圖像質量的重要性，以及如何通過前端電子學設計來提高能量分辨率。 數字信號處理（DSP）基礎： 簡要介紹在前端電子學階段可能涉及的一些基本數字信號處理算法，如閾值判斷、脈衝峰值檢測、能量窗口設定等。為後續更復雜的圖像重建算法奠定基礎。 第四部分：係統集成、測試與優化 本書的最後部分將關注PET成像前端電子學的係統集成、性能測試以及優化策略。 前端模塊的互聯與通信： 詳細討論如何將各個前端電子學模塊（如LNA、濾波器、ADC、TDC）有效地連接起來，並建立穩定可靠的通信鏈路。介紹多通道同步采集和數據閤並技術。 電源管理與分布式供電： 分析PET前端電子學對電源的嚴苛要求，包括低噪聲、高穩定性和寬動態範圍。介紹分布式電源管理方案，以及如何通過濾波和穩壓來降低電源噪聲對信號的影響。 性能測試方法與儀器： 介紹用於評估PET前端電子學性能的各種測試方法和常用儀器，如示波器、頻譜分析儀、噪聲源、信號發生器等。包括對噪聲、增益、帶寬、時間分辨率、能量分辨率等關鍵參數的測量。 EMC/EMI設計考慮： 探討電磁兼容性（EMC）和電磁乾擾（EMI）在PET成像設備中的重要性。介紹如何通過閤理的電路布局、屏蔽、接地以及濾波來減少設備的自乾擾和外部乾擾，保證成像的可靠性。 實際案例分析與優化： 通過分析一些典型的PET成像設備前端電子學設計案例，講解在實際設計過程中可能遇到的問題及其解決方案。重點討論如何根據特定的應用需求（如高分辨率PET、低劑量PET、便攜式PET）對前端電子學進行優化。 結論 本書不僅提供瞭紮實的理論基礎，更結閤瞭豐富的工程實踐經驗，旨在培養讀者獨立完成PET成像前端電子學設計的綜閤能力。通過對本書的學習，讀者將能夠深刻理解PET成像係統對前端電子學的需求，掌握各種關鍵電路的設計方法，並具備分析和解決實際工程問題的能力，從而為推動PET成像技術的進步貢獻力量。本書適閤電子工程、醫學物理、生物醫學工程等領域的學生、研究人員和工程師閱讀。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對電子工程領域略知一二的愛好者，我一直對將復雜物理現象轉化為可操作數據的技術感到著迷。PET成像，作為一種非侵入性的醫學診斷手段，其背後強大的數據采集和處理能力，無疑是核心所在。《PET成像前端集成電路設計》這本書，從標題上看，就聚焦於PET成像係統中最基礎、也是最關鍵的部分——前端集成電路。這讓我聯想到，整個PET設備就像一個龐大的交響樂團，而前端集成電路設計，就好比是樂團中那些演奏著主鏇律的樂器，它們的音質、靈敏度，直接決定瞭最終樂麯（也就是PET圖像）的質量。我非常好奇，這本書會如何深入剖析這些電路的設計理念、工作原理，以及如何解決在實際應用中可能遇到的各種挑戰，比如信號的噪聲抑製、信號的放大和數字化等。想象一下，那些微小的晶體管、電阻、電容，在工程師的手中被巧妙地組閤，最終能夠精確地捕捉到放射性示蹤劑在體內的分布情況，這本身就是一項瞭不起的成就。

評分☆☆☆☆☆

我對科技發展史抱有濃厚的興趣，尤其是那些曾經看似遙不可及的技術，是如何一步步被人類攻剋的。《PET成像前端集成電路設計》這本書，讓我看到瞭集成電路設計這一精密工程在醫學影像領域的具體應用。PET成像的齣現，本身就是一場科學革命，而實現這一切的背後，離不開集成電路技術的飛速發展。我想瞭解，在過去，PET設備的前端設計是如何一步步演進的？哪些關鍵性的技術突破，使得今天的PET成像能夠達到如此高的分辨率和靈敏度？這本書會不會迴顧一些曆史性的設計案例，或者探討一些奠定基礎的設計理論？對我來說，這不僅僅是一本關於技術設計的書，更可能是一部關於科技進步史的縮影，展示瞭人類如何通過不斷的創新和探索，將科學理論轉化為能夠切實改善人類健康的強大工具。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對醫學前沿科技非常關注的從業者，雖然我的工作並非直接涉及硬件設計，但PET成像技術在腫瘤、神經係統疾病等領域的廣泛應用，讓我深感其重要性。《PET成像前端集成電路設計》這本書，雖然聚焦於技術層麵，但它所探討的“前端集成電路”，在我看來，是整個PET成像鏈條的起點，其性能的優劣直接關係到最終成像的精度和效率。一個優秀的前端設計，能夠最大程度地減少信號損失，提高探測器的靈敏度，從而獲取更豐富的臨床信息。我希望這本書能夠提供一些關於如何優化電路性能、降低功耗、提高穩定性的思路，這些對於推動PET成像技術在臨床上的進一步發展，無疑具有重要的意義。或許，這本書中能夠找到一些關於未來PET設備小型化、便攜化設計的綫索，那樣的話，PET成像的普惠性將會大大提高。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對醫學影像技術充滿好奇的普通讀者，最近偶然翻閱到瞭《PET成像前端集成電路設計》這本書。雖然我不是專業的工程師，但這本書的題目本身就勾起瞭我極大的興趣。PET成像，這個詞匯聽起來就充滿瞭科技感和未來感，它與我們認識的醫學診斷息息相關，但背後隱藏的究竟是怎樣的“大腦”在工作？這本書的名字直接點齣瞭核心——“前端集成電路設計”，這就像是揭開瞭PET設備神秘麵紗的一角，讓我不禁想知道，那些精密的傳感器、復雜的信號采集，最終是如何匯聚到那些微小的集成電路之中，然後轉化為我們看到的清晰圖像的。我甚至想象，在那些電路闆上，是不是隱藏著無數智慧的結晶，它們如同一個個不知疲倦的信使，捕捉著人體內部最細微的信號，然後將其轉化為能夠指導醫生診斷的關鍵信息。這本書的齣現，就像是一扇窗戶，讓我得以窺探到這令人驚嘆的工程技術，即便我無法完全理解其中的技術細節，但那種對未知的好奇心，以及對科學傢們創造力的贊嘆，卻油然而生。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對事物運作原理充滿好奇的普通人，我對各種復雜設備背後的“秘密”總是充滿探索欲。《PET成像前端集成電路設計》這本書，讓我將目光聚焦在瞭PET成像設備那個看不見的“心髒”——前端集成電路。我腦海中總是浮現齣這樣的畫麵：無數微小的電子元件，如同精密的齒輪，在電路闆上協同工作，將探測器捕捉到的微弱信號，以極高的速度和精度進行處理。這本書，我想它一定能解答我的諸多疑問：這些電路是如何被設計齣來的？在設計過程中，工程師們會遇到哪些挑戰？又是如何剋服的？那些看上去平凡無奇的電子元件，在PET成像的語境下，究竟扮演著怎樣的角色？即便我無法完全理解深奧的專業術語，但從這本書中，我希望能對PET成像這一尖端技術有一個更直觀、更深入的認識，感受科技的魅力，以及隱藏在其中的創造力。