專利名稱：一種閃爍脈沖數(shù)字化的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及正電子發(fā)射斷層成像設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種正電子發(fā)射斷層成像設(shè)備中閃爍脈沖采集與處理的方法及裝置。
背景技術(shù)：
正電子發(fā)射斷層成像(Positron Emission Tomography,全文均簡稱PET)通過捕捉人體內(nèi)因正子湮滅而發(fā)出的gamma光子獲取以正電子核素為標(biāo)記的示蹤劑在人體內(nèi)的分布情況，進而獲取臟器功能，代謝等病理生理特征。獲取gamma光子所攜帶的能量、位置以及時間信息的準(zhǔn)確性直接影響到系統(tǒng)成像的性能。閃爍脈沖采集與處理單元是PET系統(tǒng) 中的關(guān)鍵核心部件，主要功能為處理前端探測器形成的閃爍脈沖，獲取ga_a光子所攜帶的能量、位置以及時間信息。為了保證PET系統(tǒng)的性能，希望所使用的閃爍脈沖采集與處理單元，具有精度高，性能穩(wěn)定，便于實時校正、集成度高等特點。現(xiàn)有的閃爍脈沖采集與處理單元多由模擬電路和數(shù)字電路構(gòu)成的混合系統(tǒng)，閃爍脈沖信息的提取多為模擬電路，數(shù)字電路主要用來對相應(yīng)信息的采集、存儲與傳輸。以這種閃爍脈沖采集與處理單元實現(xiàn)的PET系統(tǒng)難以進行實時校正，對工作環(huán)境要求嚴(yán)格。設(shè)計實現(xiàn)全數(shù)字化的PET系統(tǒng)，可以有效的解決上述問題。要實現(xiàn)全數(shù)字化PET系統(tǒng)，首先需要實現(xiàn)閃爍脈沖采集與處理單元的全數(shù)字化。在全數(shù)字化閃爍脈沖采集與處理單元的設(shè)計與實現(xiàn)方面，Qingguo Xie等人提出了一種基于先驗知識的閃爍脈沖數(shù)字化方法與裝置(Xie, Q. and Kao, C. M. and Wang, X. and Guo, N. and Zhu, C. and Frisch, H. andMoses, ff. ff. and Chen, C. T. , ^Potentials of digitally sampling scintillation pulsesin timing determination in PET，，，IEEE Transactions on Nuclear Science,vol.56pp. 2607-2613 2009)。該方法通過閾值比較器與時間數(shù)字化器件獲取脈沖越過設(shè)定閾值時的時間實現(xiàn)閃爍脈沖時間軸上的稀疏采樣，利用獲取的采樣數(shù)據(jù)，根據(jù)閃爍脈沖的模型對閃爍脈沖進行重建，通過重建后的閃爍脈沖提取其所攜帶的信息。這種方法為閃爍脈沖數(shù)字化的實現(xiàn)提供了一種低成本的解決方案。增加閾值數(shù)可以獲得更多的采樣數(shù)據(jù)，提升脈沖重建的準(zhǔn)確性，提高相關(guān)信息提取的精度。但閾值數(shù)的增加同樣意味著系統(tǒng)中需要更多的閾值比較器，將會極大的增加系統(tǒng)功耗，降低系統(tǒng)集成度，提高系統(tǒng)成本。因此，針對現(xiàn)有的閃爍脈沖采集與處理技術(shù)中存在的問題，有必要提供一種新的數(shù)字化閃爍脈沖采集與處理的方法與裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)中閃爍脈沖采集與處理單元的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種能避免使用比較器、提高裝置集成度、降低系統(tǒng)功耗的閃爍脈沖數(shù)字化的方法與裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種閃爍脈沖數(shù)字化的方法，其步驟如下
(I)根據(jù)閃爍脈沖特點設(shè)置η個閾值電壓V_th，其中，η為大于I小于512的整數(shù)；(2)由η個低壓差分信號接收端口構(gòu)成電壓比較單元，當(dāng)待采樣脈沖越過步驟(I)中設(shè)置的任意一個閾值時，該電壓比較單元將會輸出一狀態(tài)跳變以及該狀態(tài)跳變所對應(yīng)的閾值電壓；其中所述低壓差分信號接收端口用于實現(xiàn)閃爍脈沖與閾值電壓的比較；(3)利用時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器對步驟(2)中的狀態(tài)跳變的時間進行數(shù)字化采樣；同時識別該狀態(tài)跳變對應(yīng)的閾值電壓，獲得閃爍脈沖電壓時間對，完成閃爍脈沖的數(shù)字化。優(yōu)選的，在上述閃爍脈沖數(shù)字化的方法中，所述步驟(I)中閾值電壓V_th的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)為確定待采樣閃爍脈沖幅值范圍，根據(jù)待采樣脈沖的幅值選擇閾值電壓，使得閾值電壓均位于待采樣閃爍脈沖的幅值范圍之內(nèi)。優(yōu)選的，在上述閃爍脈沖數(shù)字化的方法中，所述步驟(I)中閾值電壓V_th的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)為確定待采樣閃爍脈沖幅值范圍，根據(jù)待采樣脈沖的幅值選擇閾值電壓，使得所設(shè)置的閾值電壓中至少有一個閾值位于待采樣閃爍脈沖的幅值范圍之內(nèi)。
優(yōu)選的，在上述閃爍脈沖數(shù)字化的方法中，所述步驟(2)中低壓差分信號接收端口也可為正極性射極耦合邏輯信號接收端口或射極耦合邏輯信號接收端口或電流模式邏輯信號接受端口或微型低電壓差分信號接受端口或低擺幅差分信號接受端口或總線型低壓差分信號接受端口。優(yōu)選的，在上述閃爍脈沖數(shù)字化的方法中，所述步驟(2)中低壓差分信號接收端口也可為具有正負(fù)輸入端并通過正負(fù)輸入端電壓差判斷信號邏輯狀態(tài)的數(shù)字信號接受端口。優(yōu)選的，在上述閃爍脈沖數(shù)字化的方法中，所述步驟(2)中電壓比較單元也可由電壓比較器構(gòu)成。優(yōu)選的，在上述閃爍脈沖數(shù)字化的方法中，所述步驟(2)中由低壓差分信號接收端口構(gòu)成電壓比較單元的具體實現(xiàn)方法為該電壓比較單元由m個低壓差分信號接收端口構(gòu)成；待采樣閃爍脈沖未分路直接經(jīng)過直流偏置電路獲得一直流偏置電壓V_bias后再分為m路，每路分別接入低壓差分信號接收端口的一端；低壓差分信號接收端口的另一端接入?yún)⒖茧妷篤_reference ;其中，m為大于I小于512的整數(shù),所述直流偏置電壓V_bias、參考電壓 V_reference 以及閾值電壓 V_th 之間的關(guān)系為V_reference=V_th+V_bais。優(yōu)選的，在上述閃爍脈沖數(shù)字化的方法中，所述步驟(2)中由低壓差分信號接收端口構(gòu)成電壓比較單元的具體實現(xiàn)方法為該電壓比較單元由m個低壓差分信號接收端口構(gòu)成；待采樣閃爍脈沖分為m路，每路脈沖均經(jīng)過直流偏置電路獲得一直流偏置電壓V_bias后分別接入低壓差分信號接收端口的一端；低壓差分信號接收端口的另一端接入?yún)⒖茧妷篤_reference ;其中，m為大于I小于512的整數(shù)，所述直流偏置電壓V_bias、參考電壓V_reference 以及閾值電壓 V_th 之間的關(guān)系為V_reference=V_th+V_bais。優(yōu)選的，在上述閃爍脈沖數(shù)字化的方法中，所述步驟(2)中由低壓差分信號接收端口構(gòu)成電壓比較單元的具體實現(xiàn)方法為該電壓比較單元由m個低壓差分信號接收端口構(gòu)成；待采樣閃爍脈沖分為m路后分別接入低壓差分信號接收端口的一端；低壓差分信號接收端口的另一端接入?yún)⒖茧妷篤_ref erence ;其中，m為大于I小于512的整數(shù)，所述參考電壓V_reference以及閾值電壓V_th之間的關(guān)系為V_reference=V_th。優(yōu)選的，在上述閃爍脈沖數(shù)字化的方法中，所述步驟(2)中低壓差分信號接收端口為現(xiàn)場可編程門陣列中支持?jǐn)?shù)字差分信號協(xié)議的可編程輸入輸出管腳配置構(gòu)成或為專用集成芯片。一種閃爍脈沖數(shù)字化的裝置，其包括閃爍脈沖轉(zhuǎn)換單元，用以實現(xiàn)閃爍脈沖的直流偏置電&V_bias輸出，所述閃爍脈沖轉(zhuǎn)換單元包括直流偏置電路，所述待采樣脈沖經(jīng)過所述直流偏置電路獲得分為m路的直流偏置電壓V_bias之后接入現(xiàn)場可編程門陣列中支持低壓差分信號傳輸協(xié)議的可編程輸入輸出管腳的一端，其中，m為大于I小于512的整數(shù)；閾值比較單元，用以在閃爍脈沖越過所設(shè)任意一閾值電壓時輸出一狀態(tài)跳變以及該狀態(tài)跳變對應(yīng)的閾值電壓；該閾值比較單元由m個低壓差分信號輸入端口構(gòu)成，該低壓差分信號輸入端口用于實現(xiàn)待采樣脈沖與閾值電SV_th的比較，在待采樣脈沖的幅值越過閾值電壓時輸出一狀態(tài)的跳變以及該狀態(tài)跳變所對應(yīng)的閾值電壓；

時間數(shù)字化單元，用以對狀態(tài)跳變的時刻進行數(shù)字化，所述時間數(shù)字化單元在現(xiàn)場可編程門陣列中實現(xiàn)P個時間數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，對上述狀態(tài)的跳變時刻進行數(shù)字化并識別該狀態(tài)跳變對應(yīng)的閾值電壓，獲取待采樣閃爍脈沖越過閾值電壓的時間，其中P為大于I小于512的整數(shù)；數(shù)據(jù)處理與傳輸單元，用以整合與傳輸由閾值比較單元與時間數(shù)字單元獲得的待采樣脈沖的電壓時間對，完成閃爍脈沖的數(shù)字化。優(yōu)選的，在上述閃爍脈沖數(shù)字化的裝置中，所述閾值比較單元中低壓差分信號接收端口由現(xiàn)場可編程門陣列中的可編程輸入輸出管腳配置而成，其中待采樣脈沖未分路直接經(jīng)過直流偏置電路獲得一直流偏置電SV_bias后再分為m路，每路分別接入低壓差分信號接收端口的一端，管腳另一端接入?yún)⒖茧妷篈Lreference ;其中，所述直流偏置電壓V_bias、參考電壓V_reference以及閾值電壓V_th之間的關(guān)系為V_reference=V_th+V_bais0優(yōu)選的，在上述閃爍脈沖數(shù)字化的裝置中，所述閾值比較單元中低壓差分信號接收端口由現(xiàn)場可編程門陣列中的可編程輸入輸出管腳配置而成，其中待采樣脈沖先分為m路，然后每路分別經(jīng)過直流偏置電路獲得一直流偏置電壓V_bias后接入低壓差分信號接收端口的一端，管腳另一端接入?yún)⒖茧妷篤_reference ;其中，所述直流偏置電壓V_bias、參考電壓V_reference以及閾值電壓V_th之間的關(guān)系為V_reference=V_th+V_bais。優(yōu)選的，在上述閃爍脈沖數(shù)字化的裝置中，所述閾值比較單元中低壓差分信號接收端口由現(xiàn)場可編程門陣列中的可編程輸入輸出管腳配置而成，其中待采樣脈沖分為m路后接入低壓差分信號接收端口的一端，管腳另一端接入?yún)⒖茧妷篤_referenCe;其中，所述參考電壓V_reference以及閾值電壓V_th之間的關(guān)系為V_reference=V_th。優(yōu)選的，在上述閃爍脈沖數(shù)字化的裝置中，所述閾值比較單元中低壓差分信號接收端口也可為正極性射極耦合邏輯信號接收端口或射極耦合邏輯信號接收端口或電流模式邏輯信號接受端口或微型低電壓差分信號接受端口或低擺幅差分信號接受端口或總線型低壓差分信號接受端口。優(yōu)選的，在上述閃爍脈沖數(shù)字化的裝置中，所述閾值比較單元中低壓差分信號接收端口也可為具有正負(fù)輸入端并通過正負(fù)輸入端電壓差判斷信號邏輯狀態(tài)的數(shù)字信號接受端口。 優(yōu)選的，在上述閃爍脈沖數(shù)字化的裝置中，所述閾值比較單元中的閾值比較電路所使用的數(shù)字差分信號接收端口由專用集成芯片構(gòu)成。從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明利用現(xiàn)場可編程門陣列中數(shù)字差分接口實現(xiàn)閾值比較，獲取閃爍脈沖的電壓時間對，從而實現(xiàn)閃爍脈沖的數(shù)字化，極大的簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提聞了系統(tǒng)的集成度，降低了系統(tǒng)功耗。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(I)避免使用比較器，節(jié)約了成本，提高了裝置集成度，降低了系統(tǒng)功耗。(2)利用現(xiàn)場可編程門陣列中數(shù)字差分接口實現(xiàn)閾值比較，獲取閃爍脈沖的電壓時間對，從而實現(xiàn)閃爍脈沖的數(shù)字化，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關(guān)本發(fā)明的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明閃爍脈沖數(shù)字化的方法的流程圖；圖2為本發(fā)明閃爍脈沖數(shù)字化的方法中采用現(xiàn)場可編程門陣列中數(shù)字差分接口實現(xiàn)閾值比較的實際測試結(jié)果；圖3為本發(fā)明閃爍脈沖數(shù)字化的裝置的組成部分的方框圖。
具體實施例方式本發(fā)明公開了一種能避免使用比較器、提高裝置集成度、降低系統(tǒng)功耗的閃爍脈沖數(shù)字化的方法與裝置。下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行詳細(xì)地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。如圖I所示，本發(fā)明公開的閃爍脈沖數(shù)字化的方法，其步驟如下(I)根據(jù)閃爍脈沖特點設(shè)置η個閾值電壓V_th，其中，η為大于I小于512的整數(shù)；其中，所述閾值電&V_th的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)為確定待采樣閃爍脈沖幅值范圍，根據(jù)待采樣脈沖的幅值選擇閾值電壓，使得閾值電壓均位于待采樣閃爍脈沖的幅值范圍之內(nèi)。所述閾值電壓V_th的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)還可以為確定待采樣閃爍脈沖幅值范圍，根據(jù)待采樣脈沖的幅值選擇閾值電壓，使得所設(shè)置的閾值電壓中至少有一個閾值位于待采樣閃爍脈沖的幅值范圍之內(nèi)。(2 )由η個低壓差分信號接收端口構(gòu)成電壓比較單元，當(dāng)待采樣脈沖越過步驟(I)中設(shè)置的任意一個閾值時，該電壓比較單元將會輸出一狀態(tài)跳變以及該狀態(tài)跳變所對應(yīng)的閾值電壓；其中所述低壓差分信號接收端口用于實現(xiàn)閃爍脈沖與閾值電壓的比較；其中，所述低壓差分信號接收端口也可以為正極性射極耦合邏輯信號接收端口或射極耦合邏輯信號接收端口或電流模式邏輯信號接受端口或微型低電壓差分信號接受端口或低擺幅差分信號接受端口或總線型低壓差分信號接受端口。
其中，所述低壓差分信號接收端口還可以為具有正負(fù)輸入端并通過正負(fù)輸入端電壓差判斷信號邏輯狀態(tài)的數(shù)字信號接受端口。其中，所述電壓比較單元也可以由電壓比較器構(gòu)成。其中，所述由低壓差分信號接收端口構(gòu)成電壓比較單元的具體實現(xiàn)方法為該電壓比較單元由m個低壓差分信號接收端口構(gòu)成；待采樣閃爍脈沖未分路直接經(jīng)過直流偏置電路獲得一直流偏置電壓V_bias后再分為m路，每路分別接入低壓差分信號接收端口的一端；低壓差分信號接收端口的另一端接 入?yún)⒖茧妷篤_reference ;其中為大于I小于512的整數(shù)，所述直流偏置電壓V_bias、參考電壓V_reference以及閾值電壓V_th之間的關(guān)系為V_reference=V_th+V_bais0其中，所述由低壓差分信號接收端口構(gòu)成電壓比較單元的具體實現(xiàn)方法還可以為該電壓比較單元由m個低壓差分信號接收端口構(gòu)成；待采樣閃爍脈沖分為m路，每路脈沖均經(jīng)過直流偏置電路獲得一直流偏置電壓V_bias后分別接入低壓差分信號接收端口的一端；低壓差分信號接收端口的另一端接入?yún)⒖茧妷篤_reference ;其中，m為大于I小于512的整數(shù)，所述直流偏置電壓V_bias、參考電壓V_reference以及閾值電壓V_th之間的關(guān)系為V_reference=V_th+V_bais。其中，所述由低壓差分信號接收端口構(gòu)成電壓比較單元的具體實現(xiàn)方法還可以為該電壓比較單元由m個低壓差分信號接收端口構(gòu)成；待采樣閃爍脈沖分為m路后分別接入低壓差分信號接收端口的一端；低壓差分信號接收端口的另一端接入?yún)⒖茧妷篒reference ;其中，m為大于I小于512的整數(shù),所述參考電壓V_reference以及閾值電壓V_th 之間的關(guān)系為V_reference=V_th。其中，所述低壓差分信號接收端口為現(xiàn)場可編程門陣列中支持?jǐn)?shù)字差分信號協(xié)議的可編程輸入輸出管腳配置構(gòu)成或為專用集成芯片。(3)利用時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器對步驟(2)中的狀態(tài)跳變的時間進行數(shù)字化采樣；同時識別該狀態(tài)跳變對應(yīng)的閾值電壓，獲得閃爍脈沖電壓時間對，完成閃爍脈沖的數(shù)字化。在現(xiàn)場可編程門陣列等邏輯器件中擁有數(shù)量眾多的差分輸入管腳，本發(fā)明公開的閃爍脈沖數(shù)字化的方法通過利用現(xiàn)場可編程門陣列中差分管腳可以判斷正負(fù)輸入端電壓大小的特點，閃爍脈沖通過多個數(shù)字差分輸入管腳輸入到現(xiàn)場可編程門陣列等邏輯器件中，利用這種管腳實現(xiàn)了閾值比較器，然后針對閃爍脈沖的特點，采用這種閾值比較器設(shè)置多個閾值，并通過時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以獲取閃爍脈沖越過閾值時的時間，達到獲取閃爍脈沖電壓時間對的目的，完成閃爍脈沖的數(shù)字化。由于采用差分輸入管腳實現(xiàn)了閾值電壓比較，極大的簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；同時，提高了系統(tǒng)的集成度，降低了系統(tǒng)功耗。如圖2所示，圖2中給出了采用現(xiàn)場可編程門陣列中數(shù)字差分接口實現(xiàn)閾值比較的實際測試結(jié)果。圖2中，100代表閥值電壓，200代表待采樣閃爍脈沖，300代表差分接口輸出狀態(tài)。如圖3所示，本發(fā)明還公開了一種閃爍脈沖數(shù)字化的裝置，其包括閃爍脈沖轉(zhuǎn)換單元，用以實現(xiàn)閃爍脈沖的直流偏置電&V_bias輸出，所述閃爍脈沖轉(zhuǎn)換單元包括直流偏置電路，所述待采樣脈沖經(jīng)過所述直流偏置電路獲得分為m路的直流偏置電壓V_bias之后接入現(xiàn)場可編程門陣列中支持低壓差分信號傳輸協(xié)議的可編程輸入輸出管腳的一端，其中，m為大于I小于512的整數(shù)；
閾值比較單元，用以在閃爍脈沖越過所設(shè)任意一閾值電壓時輸出一狀態(tài)跳變以及該狀態(tài)跳變對應(yīng)的閾值電壓；該閾值比較單元由m個低壓差分信號輸入端口構(gòu)成，該低壓差分信號輸入端口用于實現(xiàn)待采樣脈沖與閾值電SV_th的比較，在待采樣脈沖的幅值越過閾值電壓時輸出一狀態(tài)的跳變以及該狀態(tài)跳變所對應(yīng)的閾值電壓；時間數(shù)字化單元，用以對狀態(tài)跳變的時刻進行數(shù)字化，所述時間數(shù)字化單元在現(xiàn)場可編程門陣列中實現(xiàn)P個時間數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，對上述狀態(tài)的跳變時刻進行數(shù)字化并識別該狀態(tài)跳變對應(yīng)的閾值電壓，獲取待采樣閃爍脈沖越過閾值電壓的時間，其中P為大于I小于512的整數(shù)；數(shù)據(jù)處理與傳輸單元，用以整合與傳輸由閾值比較單元與時間數(shù)字單元獲得的待采樣脈沖的電壓時間對，完成閃爍脈沖的數(shù)字化。
其中，所述閾值比較單元中低壓差分信號接收端口也可為正極性射極耦合邏輯信號接收端口或射極耦合邏輯信號接收端口或電流模式邏輯信號接受端口。其中，所述閾值比較單元中低壓差分信號接收端口也可為具有正負(fù)輸入端并通過正負(fù)輸入端電壓差判斷信號邏輯狀態(tài)的數(shù)字信號接受端口或微型低電壓差分信號接受端口或低擺幅差分信號接受端口或總線型低壓差分信號接受端口。其中，所述閾值比較單元中的閾值比較電路所使用的數(shù)字差分信號接收端口由專用集成芯片構(gòu)成。其中，所述閾值比較單元中低壓差分信號接收端口由現(xiàn)場可編程門陣列中的可編程輸入輸出管腳配置而成。使用低壓差分信號接受端口構(gòu)成閾值比較單元實現(xiàn)待采樣脈沖與閾值電壓的比較的目的可以通過如下三種方法一待采樣脈沖未分路直接經(jīng)過直流偏置電路獲得一直流偏置電壓V_bias后再分為m路，每路分別接入低壓差分信號接收端口的一端，管腳另一端接入?yún)⒖茧妷篤_reference ;其中，所述直流偏置電壓V_bias、參考電壓V_reference以及閾值電壓V_th之間的關(guān)系為V_reference=V_th+V_bais。方法二 待采樣脈沖先分為m路，然后每路分別經(jīng)過直流偏置電路獲得一直流偏置電壓V_bias后接入低壓差分信號接收端口的一端，管腳另一端接入?yún)⒖茧妷篤_reference ;其中，所述直流偏置電壓V_bias、參考電壓V_reference以及閾值電壓V_th之間的關(guān)系為V_reference=V_th+V_bais。方法三待采樣脈沖分為m路后接入低壓差分信號接收端口的一端，管腳另一端接入?yún)⒖茧妷篤_reference ;其中，所述參考電壓V_reference以及閾值電壓V_th之間的關(guān)系為V_reference=V_th。所述時間數(shù)字化單元及數(shù)據(jù)處理與傳輸單元全部在現(xiàn)場可編程門陣列中實現(xiàn)，所述時間數(shù)字化單元的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器由現(xiàn)場可編程門陣列中延時鏈構(gòu)成，所述閾值比較單元中的閾值比較電路所使用的由數(shù)字差分信號接收端口專用集成芯片構(gòu)成。現(xiàn)在結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明(I)根據(jù)閃爍脈沖特點，選擇四個閾值電壓，分別為20mV，30mV，40mV，50mV。(2)閃爍脈沖分為四路，每路通過分立元件獲得一直流偏置電壓V_bais=1.25V。具有直流偏置電壓的四路閃爍脈沖即Chl、Ch2、Ch3、Ch4，分別接入現(xiàn)場可編程門陣列的差分管腳的正輸入端。該管腳配置為低壓差分信號(Low-Voltage Differential Signaling,簡稱LVDS )接受端口。(3)根據(jù)選擇的閾值電壓以及使用的偏置電壓計算出差分管腳負(fù)端接入的參考電壓幅值。在本例中幅值分別為I. 27mV, I. 28mV, I. 29mV, I. 30mV。(4)以在現(xiàn)場可編程門陣列中進位鏈為核心實現(xiàn)的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器，并對每路差分輸入管腳狀態(tài)發(fā)生跳變時的時間進行識別同時識別該狀態(tài)跳變所對應(yīng)的閾值電壓，獲取閃爍脈沖的電壓時間對。(5)將所獲取的閃爍脈沖電壓時間對通過現(xiàn)場可編程門陣列的數(shù)字接口傳出，完成閃爍脈沖的數(shù)字化。本發(fā)明利用現(xiàn)場可編程門陣列中數(shù)字差分接口實現(xiàn)閾值比較，獲取閃爍脈沖的電 壓時間對，從而實現(xiàn)閃爍脈沖的數(shù)字化，極大的簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的集成度，降低了系統(tǒng)功耗。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(I)避免使用比較器，節(jié)約了成本，提高了裝置集成度，降低了系統(tǒng)功耗。(2)利用現(xiàn)場可編程門陣列中數(shù)字差分接口實現(xiàn)閾值比較，獲取閃爍脈沖的電壓時間對，從而實現(xiàn)閃爍脈沖的數(shù)字化，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
權(quán)利要求
1.一種閃爍脈沖數(shù)字化的方法，其特征在于步驟如下 (I)根據(jù)閃爍脈沖特點設(shè)置η個閾值電壓V_th，其中，η為大于I小于512的整數(shù)； (2 )由η個低壓差分信號接收端口構(gòu)成電壓比較單元，當(dāng)待采樣脈沖越過步驟(I)中設(shè)置的任意一個閾值時，該電壓比較單元將會輸出一狀態(tài)跳變以及該狀態(tài)跳變所對應(yīng)的閾值電壓；其中所述低壓差分信號接收端口用于實現(xiàn)閃爍脈沖與閾值電壓的比較； (3)利用時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器對步驟(2)中的狀態(tài)跳變的時間進行數(shù)字化采樣；同時識別該狀態(tài)跳變對應(yīng)的閾值電壓，獲得閃爍脈沖電壓時間對，完成閃爍脈沖的數(shù)字化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閃爍脈沖數(shù)字化的方法，其特征在于所述步驟(I)中閾值電SV_th的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)為確定待采樣閃爍脈沖幅值范圍，根據(jù)待采樣脈沖的幅值選擇閾值電壓，使得閾值電壓均位于待采樣閃爍脈沖的幅值范圍之內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閃爍脈沖數(shù)字化的方法，其特征在于所述步驟(I)中閾值電&v_th的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)為確定待采樣閃爍脈沖幅值范圍，根據(jù)待采樣脈沖的幅值選擇閾值電壓，使得所設(shè)置的閾值電壓中至少有一個閾值位于待采樣閃爍脈沖的幅值范圍之內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閃爍脈沖數(shù)字化的方法，其特征在于所述步驟(2)中低壓差分信號接收端口也可為正極性射極耦合邏輯信號接收端口或射極耦合邏輯信號接收端口或電流模式邏輯信號接受端口或微型低電壓差分信號接受端口或低擺幅差分信號接受端口或總線型低壓差分信號接受端口。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閃爍脈沖數(shù)字化的方法，其特征在于所述步驟(2)中低壓差分信號接收端口也可為具有正負(fù)輸入端并通過正負(fù)輸入端電壓差判斷信號邏輯狀態(tài)的數(shù)字信號接受端口。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閃爍脈沖數(shù)字化的方法，其特征在于所述步驟(2)中電壓比較單元也可由電壓比較器構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閃爍脈沖數(shù)字化的方法，其特征在于所述步驟(2)中由低壓差分信號接收端口構(gòu)成電壓比較單元的具體實現(xiàn)方法為該電壓比較單元由m個低壓差分信號接收端口構(gòu)成；待采樣閃爍脈沖未分路直接經(jīng)過直流偏置電路獲得一直流偏置電壓V_bias后再分為m路，每路分別接入低壓差分信號接收端口的一端；低壓差分信號接收端口的另一端接入?yún)⒖茧妷篤_reference ;其中，m為大于I小于512的整數(shù)，所述直流偏置電壓V_bias、參考電壓V_reference以及閾值電壓V_th之間的關(guān)系為V_reference=V_th+V—bais0
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閃爍脈沖數(shù)字化的方法，其特征在于所述步驟(2)中由低壓差分信號接收端口構(gòu)成電壓比較單元的具體實現(xiàn)方法為該電壓比較單元由m個低壓差分信號接收端口構(gòu)成；待采樣閃爍脈沖分為m路，每路脈沖均經(jīng)過直流偏置電路獲得一直流偏置電壓V_bias后分別接入低壓差分信號接收端口的一端；低壓差分信號接收端口的另一端接入?yún)⒖茧妷篈Lreference ;其中，m為大于I小于512的整數(shù)，所述直流偏置電壓V_bias、參考電壓V_reference以及閾值電壓V_th之間的關(guān)系為V_reference=V_th+V_bais0
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閃爍脈沖數(shù)字化的方法，其特征在于所述步驟(2)中由低壓差分信號接收端口構(gòu)成電壓比較單元的具體實現(xiàn)方法為該電壓比較單元由m個低壓差分信號接收端口構(gòu)成；待采樣閃爍脈沖分為m路后分別接入低壓差分信號接收端口的一端；低壓差分信號接收端口的另一端接入?yún)⒖茧妷篤_referenCe ;其中，m為大于I小于512的整數(shù)，所述參考電壓V_reference以及閾值電壓V_th之間的關(guān)系為V_reference=V_th。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的閃爍脈沖數(shù)字化的方法，其特征在于所述步驟(2)中低壓差分信號接收端口為現(xiàn)場可編程門陣列中支持?jǐn)?shù)字差分信號協(xié)議的可編程輸入輸出管腳配置構(gòu)成或為專用集成芯片。
11.一種閃爍脈沖數(shù)字化的裝置，其特征在于其包括 閃爍脈沖轉(zhuǎn)換單元，用以實現(xiàn)閃爍脈沖的直流偏置電壓v_bias輸出，所述閃爍脈沖轉(zhuǎn)換單元包括直流偏置電路，所述待采樣脈沖經(jīng)過所述直流偏置電路獲得分為m路的直流偏置電壓V_bias之后接入現(xiàn)場可編程門陣列中支持低壓差分信號傳輸協(xié)議的可編程輸入輸出管腳的一端，其中，m為大于I小于512的整數(shù)； 閾值比較單元，用以在閃爍脈沖越過所設(shè)任意一閾值電壓時輸出一狀態(tài)跳變以及該狀態(tài)跳變對應(yīng)的閾值電壓；該閾值比較單元由m個低壓差分信號輸入端口構(gòu)成，該低壓差分信號輸入端口用于實現(xiàn)待采樣脈沖與閾值電壓V_th的比較，在待采樣脈沖的幅值越過閾值電壓時輸出一狀態(tài)的跳變以及該狀態(tài)跳變所對應(yīng)的閾值電壓； 時間數(shù)字化單元，用以對狀態(tài)跳變的時刻進行數(shù)字化，所述時間數(shù)字化單元在現(xiàn)場可編程門陣列中實現(xiàn)P個時間數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，對上述狀態(tài)的跳變時刻進行數(shù)字化并識別該狀態(tài)跳變對應(yīng)的閾值電壓，獲取待采樣閃爍脈沖越過閾值電壓的時間，其中P為大于I小于512的整數(shù)； 數(shù)據(jù)處理與傳輸單元，用以整合與傳輸由閾值比較單元與時間數(shù)字單元獲得的待采樣脈沖的電壓時間對，完成閃爍脈沖的數(shù)字化。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的閃爍脈沖數(shù)字化的裝置，其特征在于所述閾值比較單元中低壓差分信號接收端口由現(xiàn)場可編程門陣列中的可編程輸入輸出管腳配置而成，其中待采樣脈沖未分路直接經(jīng)過直流偏置電路獲得一直流偏置電壓V_bias后再分為m路，每路分別接入低壓差分信號接收端口的一端，管腳另一端接入?yún)⒖茧妷篤_referenCe;其中，所述直流偏置電壓V_bias、參考電壓V_reference以及閾值電壓V_th之間的關(guān)系為V_reference=V_th+V_bai s。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的閃爍脈沖數(shù)字化的裝置，其特征在于所述閾值比較單元中低壓差分信號接收端口由現(xiàn)場可編程門陣列中的可編程輸入輸出管腳配置而成，其中待采樣脈沖先分為m路，然后每路分別經(jīng)過直流偏置電路獲得一直流偏置電壓V_bias后接入低壓差分信號接收端口的一端，管腳另一端接入?yún)⒖茧妷篤_referenCe ;其中，所述直流偏置電壓V_bias、參考電壓V_reference以及閾值電壓V_th之間的關(guān)系為V_reference=V_th+V_bais。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的閃爍脈沖數(shù)字化的裝置，其特征在于所述閾值比較單元中低壓差分信號接收端口由現(xiàn)場可編程門陣列中的可編程輸入輸出管腳配置而成，其中待采樣脈沖分為m路后接入低壓差分信號接收端口的一端，管腳另一端接入?yún)⒖茧妷篤_reference ;其中，所述參考電壓V_reference以及閾值電壓V_th之間的關(guān)系為V_reference=V_th0
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的閃爍脈沖數(shù)字化的裝置，其特征在于所述閾值比較單元中低壓差分信號接收端口也可為正極性射極耦合邏輯信號接收端口或射極耦合邏輯信號接收端口或電流模式邏輯信號接受端口或微型低電壓差分信號接受端口或低擺幅差分信號接受端口或總線型低壓差分信號接受端口。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的閃爍脈沖數(shù)字化的裝置，其特征在于所述閾值比較單元中低壓差分信號接收端口也可為具有正負(fù)輸入端并通過正負(fù)輸入端電壓差判斷信號邏輯狀態(tài)的數(shù)字信號接受端口。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的閃爍脈沖數(shù)字化的裝置，其特征在于所述閾值比較單元中的閾值比較電路所使用的數(shù)字差分信號接收端口由專用集成芯片構(gòu)成。
全文摘要
一種閃爍脈沖數(shù)字化的方法，根據(jù)閃爍脈沖特點設(shè)置n個閾值電壓V_th；由n個低壓差分信號接收端口構(gòu)成電壓比較單元，當(dāng)待采樣脈沖越過任意一個閾值時，該電壓比較單元輸出一狀態(tài)跳變以及該狀態(tài)跳變所對應(yīng)的閾值電壓；利用時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器對狀態(tài)跳變的時間進行數(shù)字化采樣；同時識別該狀態(tài)跳變對應(yīng)的閾值電壓，獲得閃爍脈沖電壓時間對，完成閃爍脈沖的數(shù)字化。一種閃爍脈沖數(shù)字化的裝置，其包括閃爍脈沖轉(zhuǎn)換單元、閾值比較單元、時間數(shù)字化單元及數(shù)據(jù)處理與傳輸單元。本發(fā)明利用現(xiàn)場可編程門陣列中數(shù)字差分接口實現(xiàn)閾值比較，獲取閃爍脈沖的電壓時間對，從而實現(xiàn)閃爍脈沖的數(shù)字化，極大的簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的集成度，降低了系統(tǒng)功耗。
文檔編號H03M1/12GK102843139SQ20121035079
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
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