專利名稱：用于x射線下獲得的ccd圖像信號(hào)的預(yù)放大處理電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種預(yù)放大處理電路，特別涉及一種用于放大X射線下獲得的CCD (電荷耦合器件)圖像信號(hào)的預(yù)放大處理電路。
背景技術(shù)：
CXD芯片在可見光下的輸出飽和幅值較大，約為2V峰峰值。但是當(dāng)在X射線環(huán)境下進(jìn)行拍攝時(shí)，由于人體可承受的最大劑量X射線的限制，CCD圖像信號(hào)的輸出僅有O. 5V峰峰值，因此圖像整體照度低，圖像質(zhì)量不高。另外，由于后端AD(模數(shù))轉(zhuǎn)換器采樣芯片的輸入范圍也為O 2V，因此浪費(fèi)了 AD轉(zhuǎn)換器的大部分動(dòng)態(tài)范圍，導(dǎo)致圖像整體質(zhì)量不高
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一。為達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出了一種用于放大X射線下CXD圖像信號(hào)的預(yù)放大處理電路，其特征在于，包括低通濾波器，所述低通濾波器用于對(duì)X射線下獲得的CCD圖像信號(hào)的輸入進(jìn)行低通濾波以生成第一信號(hào)；放大器，所述放大器與所述低通濾波器相連，用于對(duì)所述第一信號(hào)進(jìn)行放大以生成第二信號(hào)；以及上限幅器，所述上限幅器與所述放大器相連，用于對(duì)所述第二信號(hào)進(jìn)行上限幅以生成低于預(yù)定值的第三信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述X射線下獲得的CXD圖像信號(hào)的輸入電壓在O
O.5V之間。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述放大器的放大倍數(shù)是3 5倍。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述預(yù)定值在O 2V之間。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述低通濾波器包括第一電阻和第一電容，其中所述第一電阻的一端與X射線下獲得的CCD圖像信號(hào)的輸入相連，所述第一電阻的另一端作為輸出；和所述第一電容的一端與所述第一電阻的另一端相連，所述第一電容的另一端接地。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述放大器由第二電阻、第三電阻和放大單元組成，所述放大單元具有正接收端、負(fù)接收端和輸出端，其中所述放大單元與第二電阻并聯(lián)，所述放大單元的正接收端與所述第一信號(hào)相連，所述放大器的負(fù)接收端與第三電阻相連，所述放大單元的輸出端輸出所述第二信號(hào)，和所述第三電阻接地。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述上限幅器由第四電阻、第五電阻、二極管和恒壓電源組成，其中第四電阻的第一端與所述放大單元的輸出端相連以接收所述第二信號(hào)，第四電阻的第二端與第五電阻的第一端以及二極管的正極相連以輸出第三信號(hào)，第五電阻的第二端接地，二極管的負(fù)極與恒壓電源的正極相連。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第三電阻和第四電阻的比值在2 4之間。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述恒壓電源的電壓在I 3V之間。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種包括預(yù)放大處理電路的信號(hào)處理裝置。通過該預(yù)放大處理電路，將X射線下獲得的CXD圖像信號(hào)放大，從而滿足后端AD轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍并且提高圖像質(zhì)量，具體地，預(yù)放大處理電路將X射線下獲得的CCD圖像信號(hào)放大到低于2V的峰峰值范圍，保證了輸入到AD轉(zhuǎn)換器的CXD圖像信號(hào)范圍為O 2V，從而有效利用了 AD轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍并提高了圖像質(zhì)量。同時(shí)，保證在可見光下，不超出AD轉(zhuǎn)換器的輸入范圍，從而達(dá)到保護(hù)AD轉(zhuǎn)換器芯片的目的。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于X射線下獲得的CCD圖像信號(hào)的預(yù)放大處理電路示意框圖；
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于X射線下獲得的CCD圖像信號(hào)的預(yù)放大處理電路的結(jié)構(gòu)圖；圖3是圖I的用于X射線下獲得的CXD圖像信號(hào)的預(yù)放大處理電路的低通濾波器的結(jié)構(gòu)圖；圖4是圖I的用于X射線下獲得的CXD圖像信號(hào)的預(yù)放大處理電路的放大器的結(jié)構(gòu)圖；和圖5是圖I的用于X射線下獲得的CXD圖像信號(hào)的預(yù)放大處理電路的上限幅器的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將X射線下獲得的C⑶圖像信號(hào)進(jìn)行放大，既可以滿足后端AD轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍還可以提高圖像質(zhì)量。下面將結(jié)合附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的用于X射線下獲得的CCD圖像信號(hào)的預(yù)放大處理電路和具有其的信號(hào)處理裝置。圖I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于X射線下獲得的CCD圖像信號(hào)的預(yù)放大處理電路100的示意框圖。如圖I所示，預(yù)放大處理電路100包括低通濾波器110、放大器120和上限幅器130。通常X射線下獲得的CXD圖像信號(hào)輸入在O O. 5V左右。低通濾波器110對(duì)CCD圖像信號(hào)輸入的頻率進(jìn)行相應(yīng)匹配，通過剔除短期波動(dòng)、保留長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)而提供了 CXD圖像信號(hào)輸入的平滑形式。放大器120通過設(shè)定放大器放大倍數(shù)，將經(jīng)過低通濾波器110濾波之后的X射線下獲得的CCD圖像信號(hào)放大器放大。在本發(fā)明實(shí)施例中，放大器120的放大倍數(shù)是3-5倍，優(yōu)選地是4倍。經(jīng)放大器120放大后的X射線下獲得的CXD圖像信號(hào)被輸入到上限幅器130中，上限幅器130確保在任何光線條件下，X射線下獲得的CCD圖像信號(hào)輸出均不會(huì)高于預(yù)定的峰峰值，從而保護(hù)后端AD轉(zhuǎn)換器200的芯片不受損害。在本發(fā)明實(shí)施例中，預(yù)定的峰峰值在0-2V之間，優(yōu)選地為2V。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，預(yù)放大處理電路將X射線下獲得的CCD圖像信號(hào)放大到低于2V的峰峰值范圍，保證了輸入到AD轉(zhuǎn)換器的CXD圖像信號(hào)范圍為O 2V，從而有效利用了 AD轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍并提高了圖像質(zhì)量。同時(shí)，保證在可見光下，不超出AD轉(zhuǎn)換器的輸入范圍，從而達(dá)到保護(hù)AD轉(zhuǎn)換器芯片的目的。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于X射線下獲得的CCD圖像信號(hào)的預(yù)放大處理電路的結(jié)構(gòu)圖。在圖2所示實(shí)施例中，示出了該預(yù)放大處理電路的主要組成部分的電路圖，包括三個(gè)主要組成部分低通濾波器110、放大器120和上限幅器130。下面將結(jié)合圖3至圖5詳細(xì)描述每個(gè)部分的結(jié)構(gòu)。圖3是圖I的用于X射線下獲得的CXD圖像信號(hào)的預(yù)放大處理電路的低通濾波器110的結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，低通濾波器110由電阻Rl和電容Cl組成。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)過低通濾波器110處理的CXD圖像信號(hào)的電壓是O. 5V。低通濾波器110的輸出電壓Vl作為放大器120的輸入電壓。圖4是圖I的用于X射線下獲得的CXD圖像信號(hào)的預(yù)放大處理電路的放大器120 的結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，放大器120由電阻R2、電阻R3和放大單元123組成，其中輸入電壓的放大倍數(shù)由電阻R2和電阻R3的比值決定，放大單元123根據(jù)放大倍數(shù)對(duì)輸入電壓進(jìn)行放大。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，放大倍數(shù)是(1+R3/R2)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，放大單元123是AD 8051。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，R2的電阻為I千歐，R3的電阻為3千歐，放大器120的放大倍數(shù)為4倍；經(jīng)過放大器120放大后的CXD圖像信號(hào)的電壓是2V (O. 5V*4=2V)。放大器120將放大后的電壓V2輸入到上限幅器130。圖5是圖I的用于X射線下獲得的C⑶圖像信號(hào)的預(yù)放大處理電路的上限幅器130的結(jié)構(gòu)圖。如圖5所示，上限幅器130由電阻R4、電阻R5、二極管D和恒壓電源E組成，其中將二極管D與恒壓電源E串聯(lián)后與電阻R5并聯(lián)，并聯(lián)后的電路與電阻R4串聯(lián)。恒壓電源E的電壓是I 3V。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，恒壓電源E的電壓是2V ;電阻R5是2. 2千歐，電阻R4是100歐；當(dāng)V3的電壓高于恒壓電源E時(shí)，D導(dǎo)通，要輸出到AD轉(zhuǎn)換器200的電壓等于恒壓電源E ;當(dāng)V3低于E時(shí)，D截止，要輸出到AD轉(zhuǎn)換器200的電壓等于V3。從而保證了 CXD圖像信號(hào)的輸出電壓總是低于2V。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，使得X射線下獲得的CXD圖像信號(hào)輸出的經(jīng)放大器處理達(dá)到O 2V的峰峰值范圍，以滿足后端AD轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍，同時(shí)通過上限幅器保證在任何光線條件下，CCD圖像信號(hào)的輸出經(jīng)放大器處理均不會(huì)高于最高2V的峰峰值，從而保護(hù)后端AD轉(zhuǎn)換器的芯片不受損害。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種用于X射線下獲得的CCD圖像信號(hào)的預(yù)放大處理電路，其特征在于，包括 低通濾波器，所述低通濾波器用于對(duì)X射線下獲得的CXD圖像信號(hào)的輸入進(jìn)行低通濾波以生成第一信號(hào)； 放大器，所述放大器與所述低通濾波器相連，用于對(duì)所述第一信號(hào)進(jìn)行放大以生成第二信號(hào)；以及 上限幅器，所述上限幅器與所述放大器相連，用于對(duì)所述第二信號(hào)進(jìn)行上限幅以生成低于預(yù)定值的第三信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的預(yù)放大處理電路，其特征在于， 所述X射線下獲得的CXD圖像信號(hào)的輸入電壓在O O. 5V之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)放大處理電路，其特征在于， 所述放大器的放大倍數(shù)是3 5倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的預(yù)放大處理電路，其特征在于， 所述預(yù)定值在O 2V之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的預(yù)放大處理電路，其特征在于，所述低通濾波器包括第一電阻和第一電容，其中 所述第一電阻的一端與X射線下獲得的CCD圖像信號(hào)的輸入相連，所述第一電阻的另一端作為輸出；和 所述第一電容的一端與所述第一電阻的另一端相連，所述第一電容的另一端接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的預(yù)放大處理電路，其特征在于，所述放大器由第二電阻、第三電阻和放大單元組成，所述放大單元具有正接收端、負(fù)接收端和輸出端，其中 所述放大單元與第二電阻并聯(lián)， 所述放大單元的正接收端與所述第一信號(hào)相連，所述放大器的負(fù)接收端與第三電阻相連，所述放大單元的輸出端輸出所述第二信號(hào)，和所述第三電阻接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的預(yù)放大處理電路，其特征在于， 所述上限幅器由第四電阻、第五電阻、二極管和恒壓電源組成，其中 第四電阻的第一端與所述放大單元的輸出端相連以接收所述第二信號(hào)，第四電阻的第二端與第五電阻的第一端以及二極管的正極相連以輸出第三信號(hào)， 第五電阻的第二端接地， 二極管的負(fù)極與恒壓電源的正極相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)放大處理電路，其特征在于， 第三電阻和第四電阻的比值在2 4之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的預(yù)放大處理電路，其特征在于， 所述恒壓電源的電壓在I 3V之間。
10.一種信號(hào)處理裝置，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的預(yù)放大處理電路。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于X射線下獲得的CCD圖像信號(hào)的預(yù)放大處理電路，其特征在于，包括低通濾波器，所述低通濾波器用于對(duì)X射線下獲得的CCD圖像信號(hào)的輸入進(jìn)行低通濾波以生成第一信號(hào)；放大器，所述放大器與所述低通濾波器相連，用于對(duì)所述第一信號(hào)進(jìn)行放大以生成第二信號(hào)；以及上限幅器，所述上限幅器與所述放大器相連，用于對(duì)所述第二信號(hào)進(jìn)行上限幅以生成低于預(yù)定值的第三信號(hào)。通過本發(fā)明實(shí)施例的用于X射線下獲得的CCD圖像信號(hào)的預(yù)放大處理電路，將X射線下獲得的CCD圖像信號(hào)放大，從而滿足后端AD轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍并且提高圖像質(zhì)量。
文檔編號(hào)H04N5/378GK102821254SQ20111020547
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者劉軍, 付彬 申請(qǐng)人:北京中科美倫科技有限公司