• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

一款适用于单光子飞行时间正电子发射断层扫描(PET)应用的2.5毫瓦/通道、50兆码片每秒、10通道、具有自适应偏置的读出前端集成电路,在90纳米互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺中具有低固有定时分辨率,并进行了时变噪声分析 。

A 2.5 mW/ch, 50 Mcps, 10-Analog Channel, Adaptively Biased Read-Out Front-End IC With Low Intrinsic Timing Resolution for Single-Photon Time-of-Flight PET Applications With Time-Dependent Noise Analysis in 90 nm CMOS.

作者信息

Cruz Hugo, Huang Hong-Yi, Luo Ching-Hsing, Lee Shuenn-Yuh

出版信息

IEEE Trans Biomed Circuits Syst. 2017 Apr;11(2):287-299. doi: 10.1109/TBCAS.2016.2623738. Epub 2017 Feb 13.

DOI:10.1109/TBCAS.2016.2623738
PMID:28212098
Abstract

This paper presents a 10-channel time-of-flight application-specific integrated circuit (ASIC) for positron emission tomography in a 90 nm standard CMOS process. To overcome variations in channel-to-channel timing resolution caused by mismatch and process variations, adaptive biases and a digital-to-analog converter (DAC) are utilized. The main contributions of this work are as follows. First, multistage architectures reduce the total power consumption, and detection bandwidths of analog preamplifiers and comparators are increased to 1 and 1.5 GHz, respectively, relative to those in previous studies. Second, a total intrinsic electronic timing resolution of 9.71 ps root-mean-square (RMS) is achieved (13.88 ps peak and 11.8 ps average of the 10 channels in 5 ASICs). Third, the proposed architecture reduces variations in channel-to-channel timing resolution to 2.6 bits (equivalent to 4.17 ps RMS) by calibrating analog comparator threshold levels. A 181.5 ps full-width-at-half-maximum timing resolution is measured with an avalanche photo diode and a laser setup. The power consumption is 2.5 mW using 0.5 and 1.2 V power supplies. The proposed ASIC is implemented in a 90 nm TSMC CMOS process with a total area of 3.3 mm × 2.7 mm.

摘要

本文介绍了一款采用90纳米标准互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺制造的用于正电子发射断层扫描的10通道飞行时间专用集成电路(ASIC)。为克服由失配和工艺变化导致的通道间定时分辨率差异,采用了自适应偏置和数模转换器(DAC)。这项工作的主要贡献如下。首先,多级架构降低了总功耗,与先前研究相比,模拟前置放大器和比较器的检测带宽分别提高到了1吉赫兹和1.5吉赫兹。其次,实现了9.71皮秒均方根(RMS)的总固有电子定时分辨率(5个ASIC中10个通道的峰值为13.88皮秒,平均值为11.8皮秒)。第三,通过校准模拟比较器阈值电平,所提出的架构将通道间定时分辨率的差异降低到了2.6比特(相当于4.17皮秒RMS)。使用雪崩光电二极管和激光装置测量得到181.5皮秒半高宽定时分辨率。使用0.5伏和1.2伏电源时功耗为2.5毫瓦。所提出的ASIC采用台积电90纳米CMOS工艺实现,总面积为3.3毫米×2.7毫米。

相似文献

1
A 2.5 mW/ch, 50 Mcps, 10-Analog Channel, Adaptively Biased Read-Out Front-End IC With Low Intrinsic Timing Resolution for Single-Photon Time-of-Flight PET Applications With Time-Dependent Noise Analysis in 90 nm CMOS.一款适用于单光子飞行时间正电子发射断层扫描(PET)应用的2.5毫瓦/通道、50兆码片每秒、10通道、具有自适应偏置的读出前端集成电路,在90纳米互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺中具有低固有定时分辨率,并进行了时变噪声分析 。
IEEE Trans Biomed Circuits Syst. 2017 Apr;11(2):287-299. doi: 10.1109/TBCAS.2016.2623738. Epub 2017 Feb 13.
2
Custom single-photon avalanche diode with integrated front-end for parallel photon timing applications.用于并行光子计时应用的集成前端定制单光子雪崩二极管。
Rev Sci Instrum. 2012 Mar;83(3):033104. doi: 10.1063/1.3692737.
3
A 2D 4×4 Channel Readout ASIC for Pixelated CdTe Detectors for Medical Imaging Applications.用于医学成像应用的像素化碲化镉探测器的二维4×4通道读出专用集成电路。
IEEE Trans Nucl Sci. 2015 Oct 1;62(5 Pt 2):2327-2333. doi: 10.1109/TNS.2015.2465377.
4
A Power Adaptive, 1.22-pW/Hz, 10-MHz Read-Out Front-End for Bio-Impedance Measurement.一种用于生物阻抗测量的功率自适应、1.22 皮瓦/赫兹、10MHz 读出前端。
IEEE Trans Biomed Circuits Syst. 2019 Aug;13(4):725-734. doi: 10.1109/TBCAS.2019.2918262. Epub 2019 May 22.
5
Design and Characteristics of a Multichannel Front-End ASIC Using Current-Mode CSA for Small-Animal PET Imaging.用于小动物 PET 成像的采用电流模式 CSA 的多通道前端 ASIC 的设计与特点。
IEEE Trans Biomed Circuits Syst. 2011 Feb;5(1):90-9. doi: 10.1109/TBCAS.2010.2095847.
6
Feasibility Study of a Time-of-Flight Brain Positron Emission Tomography Employing Individual Channel Readout Electronics.采用个体通道读出电子技术的飞行时间脑正电子发射断层成像可行性研究。
Sensors (Basel). 2021 Aug 18;21(16):5566. doi: 10.3390/s21165566.
7
High-performance electronics for time-of-flight PET systems.用于飞行时间正电子发射断层扫描(PET)系统的高性能电子设备。
J Instrum. 2013 Jan 1;8(1):T01006. doi: 10.1088/1748-0221/8/01/T01006.
8
Low-power transceiver analog front-end circuits for bidirectional high data rate wireless telemetry in medical endoscopy applications.用于医疗内窥镜应用中双向高数据速率无线遥测的低功耗收发器模拟前端电路。
IEEE Trans Biomed Eng. 2007 Jul;54(7):1291-9. doi: 10.1109/TBME.2006.889768.
9
Development of an Eight-Channel Time-Based Readout ASIC for PET Applications.用于正电子发射断层扫描(PET)应用的八通道基于时间的读出专用集成电路的开发。
IEEE Trans Nucl Sci. 2011 Dec;58(6):3212-3218. doi: 10.1109/TNS.2011.2165557. Epub 2011 Oct 10.
10
Multi-Channel Gating Chip in 0.18 µm High-Voltage CMOS for Quantum Applications.用于量子应用的0.18微米高压互补金属氧化物半导体(CMOS)中的多通道门控芯片
Sensors (Basel). 2023 Dec 6;23(24):9644. doi: 10.3390/s23249644.

引用本文的文献

1
Investigation of Electronic Signal Processing Chains for a Prototype TOF-PET System With 100-ps Coincidence Time Resolution.用于具有100皮秒符合时间分辨率的原型飞行时间正电子发射断层扫描(TOF-PET)系统的电子信号处理链研究。
IEEE Trans Radiat Plasma Med Sci. 2022 Jul;6(6):690-696. doi: 10.1109/trpms.2021.3124756. Epub 2021 Nov 2.