用于在模拟-数字转换器的输入端调节随机电压脉冲流的设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于将电压脉冲(Vimp)的随机流转换调节后的数字数据的设备(100)。该设备的特征在于，该设备包括：流调节设备(10)和位于流调节设备(10)的输出端的模拟-数字转换器(4)，所述转换器以转换频率执行模拟数字转换。流调节设备(10)包括容量K的缓冲存储器，K为大于等于1的整数，该设备的存储器存储对应于每个接收脉冲的的电压信息，以转换频率执行缓冲存储器的读取。
【专利说明】用于在模拟-数字转换器的输入端调节随机电压脉冲流的设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于在成像系统的模拟-数字转换器的输入端调节随机电压脉冲流的设备。
【背景技术】
[0002]成像系统由对电磁辐射范围敏感的像素矩阵组成。光电探测器和微型电子电路与每一个像素相关联。
[0003]当光电探测器受到其敏感的能量为hv的外来光子流时，与所述外来的光子流成比例的生成电荷。然后，所产生的电流被所述像素的电子电路放大和处理。所述电子电路通过测量由检测器收到的所述光子的能量来提供为了重建可见影像所需要的信号。
[0004]成像系统的两个特性必须被考虑:空间分辨率和能量分辨率。
[0005]空间分辨率取决于光电探测器的尺寸，其被假定为对于所有的像素相同，限定所述图像的基本点的尺寸。
[0006]就其本身而言，所述能量分辨率取决于所述电子电路测量由所述关联的光电探测器收到光子的能量的能力。应当理解，实际上接收的特定光子的能量损耗可能会损害所述重构图像的分辨率。
[0007]尽管易于控制空间分辨率，能量分辨率的增加是通过电子电路规范和与它们相关的限制来限制的。实际上，像素的电子电路从属于重要技术限制:尤其是必须具有低消耗和闻动态。
[0008]在图1中示出由与像素相关联的光电探测器和微型电子电路组成的组件的框图。光电探测器I接收入射光子ph，并且所述电子电路由测量通过检测器I传递的信号的前置放大器2，处理通过前置放大器2传递的信号的头部放大设备3，以及数字化由头部放大设备3传递的信号获得所述入射光子的能量柱状图的能量量化电路4组成。可以从该柱状图中获得所接收的入射光子Ph的能谱。
[0009]成像系统必须能够测量以高速率到达的入射光子的能量。所述现行标准是1%的检测分辨率以及入射光子流的数量级为IO7.s'mm2。
[0010]为了达到此目标，为了尽可能的限制当信号从检测器I路由至模拟-数字转换器4时的信号损耗，每一个像素、前置放大器2、头部放大设备3和变换器4必须具有高信噪比。
[0011]大多数的高效低噪声前置放大器使用电流积分器。图2示出这样一个与检测器I有关的组件。
[0012]检测器I包括由对光子流敏感的材料M制造的元件，以及连接元件M到高电压HT的电阻器R。电流积分电路包括电容器Cl、放大器Al、电容器Cint和电阻器Rp。电容器Cl安装在放大器Al的非倒相输入端，以及电容器Cint和电阻器Rp并行安装在放大器Al的倒相输入端和输出端之间。
[0013]示意性地，当光子以足够的能量进入材料M时，其可以互相影响并在该材料中创建电荷，其电荷被施加到所述检测器的电场影响分开。元件M然后在光子ph被检测的过程中生成检测电流i (t)。更具体地说，电流脉冲为在所述材料中交互的各个光子ph生成。
[0014]在检测器I的输出端安装，前置放大器2接收以脉冲的形式的电流i(t)，并且以脉冲的形式生成Vimp (t):
【权利要求】
1.一种用于将随机电压脉冲(Vimp)流转换为调节后的数字数据流的设备(100)，其特征在于，所述设备(100)包括:流调节设备(10)和位于所述流调节设备(10)的输出端的模拟-数字转换器(4)，其中，所述转换器以转换频率进行模拟-数字转换，所述流调节设备(10)包括由K个模拟存储单元组成的缓冲存储器(13)，其中，K为整数且KS 1，在写入阶段，将每个所接收的脉冲的电压信号存储在所述缓冲存储器中，并且其中，以所述转换频率调节所述缓冲存储器的读取并且以相对所述写入异步的方式来进行所述缓冲存储器的所述读取。
2.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，所述调节设备(10)包括: 振幅检测单元(12)，在输入端接收所述脉冲(Vimp)，并且产生用于所接收的每个脉冲的模拟信号(Vin)，所述模拟信号的振幅与所述脉冲的最大振幅成比例，并且其中，所述模拟信号(Vin)被提供给所述缓冲存储器(13)； 脉冲检测单元(11)，在输出端接收所述脉冲(Vimp)，并且在输出端产生第一二进制信号(Vevt)，所述第一二进制信号在脉冲检测期间改变为高电平，其中，所述第一二进制信号(Vevt)被发送至控制装置(14)，以写入所述缓冲存储器(13)中。
3.根据权利要求1或2所述的设备(100)，其特征在于，所述存储单元在K^ I时是并联设置的。
4.根据权利要求3所述的设备(100)，其特征在于，每个存储单元包括: ?第一开关(Ia)和第二开关(Ib)，被串联连接在所述存储单元(单元)的输入端与输出端之间，其中，所述第一开关被连接至所述振幅检测单元(12)的输出端，并且所述第二开关被连接至所述转换器(4)的输入端； ?电容器(Ce)，放置在两个开关共同的节点与参考电位(Vref)之间。
5.根据权利要求4所述的设备(100)，其特征在于，所述缓冲存储器(13)还包括控制装置(14)，以在所述第一二进制信号(Vevt)改变为高电平时将所述第一开关(la，2a，…，Ka)改变为接通状态，并且在以第二转换频率的第二二进制信号(Ck)改为高电平时将所述第二开关(lb,2b, -,Kb)改变为接通状态。
6.一种与像素相关联的光电检测器和电子电路，其中，所述光电检测器能够接收入射光子(Ph)，并且在输出端发出电流脉冲(i)，其中，所述电子电路包括:积分电路(2)，所述积分电路(2)包括在运算放大器(Al)的输出端和反相输入端之间并联放置的第一电容器(Cint)和第一电阻器(Rp)，其中，所述运算放大器(Al)的所述反相输入端接收所述电流脉冲(i)，其中，所述积分电路在输出端发出电压脉冲(Vimp)，其中所述电子电路的特征在于，所述电子电路包括根据前述权利要求中任一项所述的转换设备(100)，所述转换设备 (100)在输入端接收所述积分电路(2)的输出(Vimp)，并且所述转换设备(100)以所述转换频率在输出端发出调节数字信号。
【文档编号】G01T1/17GK103975527SQ201280059409
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2012年11月29日 优先权日:2011年12月2日
【发明者】让-皮埃尔·罗斯坦 申请人:法国原子能及替代能源委员会