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高性能数据采集系统增强数字X射线和MRI的图像 - 医疗电子 - 免费猫

发布时间:2020-02-17 13:54:34 阅读: 来源:食品粉碎机厂家

高性能数据采集系统增强数字X射线和MRI的图像 - 医疗电子 - 电子工程网

这类高速、多通道数据采集系统可用于CT、DXR以及其他医疗成像应用中,这些应用都要求在不牺牲精度的前提下提供更高的采样速率。该系统的18位线性度以及低噪声性能可提升图像质量,而其5 MSPS吞吐速率可缩短扫描周期(每秒帧数更高),降低暴露在X射线下的剂量,提供精确的医疗诊断和更佳的患者体验。对多个通道进行多路复用处理可获得分辨率更高的图像,用于器官(如心脏)的完整分析,实现成本合理的诊断,并最大程度降低功耗。精度、成本、功耗、尺寸、复杂性以及可靠性对医疗设备制造商而言极为重要。

在CT扫描仪中,每通道使用一个采样保持电路捕获连续像素电流,并将输出多路复用至高速ADC。高吞吐速率允许将很多像素多路复用至单个ADC,可节省成本、空间与功耗。低噪声和良好的线性度提供高质量的图像。高分辨率红外摄像机可从该分辨率中获益。

过采样是以比奈奎斯特频率高得多的速率来对输入信号进行采样的过程。过采样用于光谱分析、MRI、气相色谱分析、血液分析以及其他需要具有宽动态范围的医疗仪器中,以便精确监控并测量多通道的小信号与大信号。高分辨率和高精度、低噪声、快速刷新速率以及极低的输出漂移等性能可大幅简化MRI系统的设计,降低开发成本与风险。

MRI系统的关键要求是在医院或医生办公室中可重复、长期稳定地测量。为了获得更佳的图片质量,这些系统还要求具有更高等级的线性度以及高动态范围 (DR),范围从直流到几十kHz。原则上讲,对ADC进行4倍过采样可额外提供1位分辨率,或增加6 dB的DR。由过采样而获得的DR改善为:ΔDR = log2 (OSR) × 3 dB。许多情况下,Σ-Δ型ADC可以很好地实现过采样,但要求在通道间实现快速切换或要求进行精确直流测量时,过采样会受到限制。采用逐次逼近型 (SAR) ADC进行过采样还可改善抗混叠性能,降低噪声。

最先进的ADC架构

CT、DXR和其他多通道应用(或光谱仪、MRI和其他过采样应用)中的精密高速数据采集系统要求使用最先进的ADC。如图5所示,18位、5 MSPS PulSAR差分ADC AD7960采用容性数模转换器 (CAPDAC) 提供一流的噪声和线性度性能,并且无延迟或流水线延迟。该器件具有宽带宽、高精度 (100 dB DR) 以及快速采样 (200 ns) 性能,可用于医疗成像应用,极大降低多通道应用的功耗和成本。该器件采用小型 (5 mm × 5 mm)、易于使用的32引脚LFCSP封装,额定工作温度为–40°C至+85°C工业温度范围。16位AD7961与AD7960引脚兼容,可用于仅需16位性能的应用中。

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