[发明专利]一种具有基线保持功能的辐射探测器读出电路

说明书

本发明请求保护一种具有基线保持功能的辐射探测器读出电路，包括电荷敏感放大器，滤波成形器，零极点消除电路，基线保持电路。其中，电荷敏感放大器输出来自于辐射探测器收集的电荷信号，电荷放大器的输出端连接零极点消除电路的输入端，零极点消除的输出端和基线保持电路的输入端连接滤波成形器的输入端，滤波成形器的输出端和基线保持的输出端都连接到输出。本发明包括的电荷敏感放大器用于将探测器收集到的电荷信号积分为指数下降的电压信号，零极点消除电路用于消除电路中产生的极点，滤波成形电路的作用是将零极点消除电路的脉冲信号整形为准高斯波形并滤除噪声，基线保持电路负责在高频事件输入时基线稳定不变。

技术领域

本发明属于模拟集成电路设计技术领域，具体涉及一种探测器前端读出电路，特别涉及一种辐射探测器读出电路。

背景技术

辐射现象一经发现便应用于生活的各种领域，比如空间探测、高能物理、安检、核医学成像等，如何对辐射能量进行快速且准确的测量也就成为这些领域中最为关键的问题。辐射探测系统主要包括辐射探测器、前端读出电路以及PC端的图像重建。

经典的辐射探测读出电路如图1所示，电荷敏感放大器将辐射探测器收集到的电荷量转化为电压信号，再经过滤波成形器整形滤波之后输出到后端。但是随着应用场景越来越复杂。如在医学成像中的正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography，PET)，对入射辐射事件的频率要求越来越高，上述经典的前端读出电路由于没有基线保持或者基线恢复电路对CSA与SHAPER输出基线的稳定作用，在高频时会导致基线漂移，进而导致成形器输出基线和峰值改变，典型值为输入电荷为1fC，频率为200KHz时基线漂移为20mV-30mV。严重影响检测精度。基线恢复电路能有效的抑制基线的漂移，但是由于辐射信号的随机性，需要引入庞大的逻辑控制电路，增加芯片面积的同时也会增加更多的噪声。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种具有基线保持功能的辐射探测器读出电路。本发明的技术方案如下：

一种具有基线保持功能的辐射探测器读出电路，其包括电荷敏感放大器、零极点消除电路、滤波成形器及基线保持电路，电荷敏感放大器的输入来自于辐射探测器收集的电荷信号，电荷敏感放大器的输出端连接零极点消除电路的输入端，零极点消除电路的输出端分别和基线保持电路的输入端、滤波成形器的输入端相连接，滤波成形器的输出端和基线保持的输出端都连接到辐射探测器读出电路的输出端，电荷敏感放大器用于将辐射探测器采集到的电荷信号放大为电流信号，MN1为放大管，MP1、MP2、MP3、MP4、MP5、MP6为MN1提供所需要的电流，Cf为积分电容，对电荷信号进行积分，MN2为等效的泄放电阻，用于及时泄放积分电容上的电荷，零极点消除电路通过MRF引入一个零点，该零点能抵消电荷敏感放大器与滤波成形器之间的极点，滤波成形器的功能为滤除低频和高频噪声并将电荷敏感放大器的输出波形转换为近高斯波形，通过R_SH1、C_SH1、R_SH2、C_SH2构成CR、RC滤波成形器执行滤波和整形的作用。及基线保持电路通过MP18和C_NL构成非线性回路以及NM12和CLP构成低通滤波回路，两者同时对导致基线漂移的低频直流信号进行限制，而对有用的高频辐射信号具有免疫作用，达到保持基线的作用。