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Title:
THRESHOLD CORRECTION METHOD FOR MULTI-VOLTAGE THRESHOLD SAMPLING DIGITIZATION DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/121530
Kind Code:
A1
Abstract:
A threshold correction method for a multi-voltage threshold sampling digitization device, comprising: generating a triangular wave, and measuring the slope k1 of the rising edge part and the slope k2 of the falling edge part of the waveform of the triangular wave and the peak value amplitude Vpeak thereof, the width DOT of the part of the pulse higher than an actual working threshold Vt being represented as DOT(Vt) = (Vpeak - Vt)/k1 - (Vpeak - Vt)/k2; setting n groups of threshold pairs; calculating a threshold under an actual working state using the measured pulse width DOT according to a formula; and establishing a threshold correction function according to a corresponding relationship between actual working state thresholds and reference voltages set practically, and then correcting a set threshold according to the function. The method can effectively solve the problem of decreasing sampling precision caused by a comparator due to inconsistency of a set reference voltage set practically and an actual working state threshold under an actual working state. By applying this method, the use of a high-precision comparator can be omitted in an MVT device, thereby effectively reducing the cost of the MVT device.

Inventors:
XI, Daoming (M3-101, Microsystem ParkNo.2 Peiyuan Road, SN, Suzhou Jiangsu 3, 215163, CN)
XIE, Qingguo (M3-101, Microsystem ParkNo.2 Peiyuan Road, SN, Suzhou Jiangsu 3, 215163, CN)
LIU, Wei (M3-101, Microsystem ParkNo.2 Peiyuan Road, SN, Suzhou Jiangsu 3, 215163, CN)
Application Number:
CN2013/072006
Publication Date:
August 14, 2014
Filing Date:
February 28, 2013
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Assignee:
SU ZHOU RAYCAN TECHNOLOGY CO., LTD. (M3-101, Microsystem ParkNo. 2 Peiyuan Road, SN, Suzhou Jiangsu 3, 215163, CN)
International Classes:
A61B5/00
Foreign References:
US20040049120A12004-03-11
US7477301B22009-01-13
US20090103361A12009-04-23
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
UNITALEN ATTORNEYS AT LAW (7th Floor, Scitech PlaceNo.22, Jian Guo Men Wai Ave., Chao Yang District, Beijing 4, 100004, CN)
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Claims:
权 利 要 求

1、 一种多阔值釆样数字化器件的阔值校正方法, 其特征在于: 步骤如下: S1 : 生成一用于多阔值釆样数字化器件的阔值校正的三角波, 测量该三角 波波形的 kl、 k2以及 Vpeak, 该三角波波形的 DOT表示为:

DO T(Vf\ - VPeak _ Vt vPeak _ Vt

^ ~k\ kl ^

其中, kl为三角波波形的上升沿部分的斜率, k2为三角波波形的下降沿 部分的斜率, Vpeak为三角波波形的峰值幅度, Vt为实际工作阔值, DOT(Vt) 为脉冲高于实际工作阔值部分的宽度;

S2: 配置多阔值釆样数字化器件中各个比较器的参考电压,并利用该数字 化器件对 S1中的所述三角波的脉冲进行数字化釆样获取脉冲的釆样点;

S3: 根据 S2中获得的釆样点, 计算出每一个比较器在设定的参考电压下 的 DOT, 并根据 SI中所给出的公式计算出每一个比较器的实际工作阔值, 将 计算出的每个实际工作阔值与设定的参考电压相对应;

S4: 重新设定数字化器件中各个比较器的参考电压并重复 S2和 S3m次, 针对多阔值釆样数字化器件中的每一个比较器获得 n组实际工作阔值与设定 参考电压的对应关系, 其中 n为大于等于 1的正整数, m为大于等于 0的正整 数;

S5: 将 S4所获得的实际工作阔值及其对应的设定参考电压按其相关的比 较器分为 k组, k为正整数, k表示多阔值釆样数字化器件中比较器的个数; S6:釆用线性拟合的方式获得每组数据实际工作阔值与设定参考电压之间 的函数关系, 具体如下:

y(a, ί) = k(a) χ χ( , /) + offset a) ,

其中, y(a,i)表示多阔值釆样数字化器件中第 a个比较器对应的第 i对的实 际工作阔值, x(a,i)表示多阔值釆样数字化器件中第 a个比较器对应的第 i对的 设定的参考电压, k(a)与 offset(a)表示与第 a个比较器对应的数据组内的实际 工作阔值与设定参考电压经过线性拟和得到的系数;

S7: 根据 S6中获得的阔值校正函数获得每个比较器在设定的参考电压下 的实际阔值电压, 达成阀值的校正。 2、 根据权利要求 1所述的多阔值釆样数字化器件的阔值校正方法, 其特 征在于: 所述 S3中所述 DOT的具体计算方式为:从所获取的脉冲釆样点中将 经由同一个比较器获得的两个釆样点提取出来,计算两个釆样点之间的时间间 隔,该时间间隔的时间数值即为该比较器在该次釆样时与其设置参考电压所对 应的实际工作阔值电压下的 DOT。

3、 根据权利要求 1所述的多阔值釆样数字化器件的阔值校正方法, 其特 征在于: 所述 S3中所述 DOT为在相同条件下多次测量后的平均值。

4、 根据权利要求 1所述的多阔值釆样数字化器件的阔值校正方法, 其特 征在于: 所述 S6中的阔值校正函数的另一种表达式为:

y(a, ί) = χ( , /) + offset a) ,

当 S4中的 n等于 1时, offset(a)为与第 a个比较器对应的工作阔值与设定的参 考电压之间的差值; 当 S4中的 n大于 1时, offset(a)为与第 a个比较器对应的 多组工作阔值与设定的参考电压之间差值的平均值。

5、 根据权利要求 1所述的多阔值釆样数字化器件的阔值校正方法, 其特 征在于: 所述 S4中 n的值大于 2时, S6中的校正函数对 S4中获得与该比较 器对应的多组工作阔值与设定的参考电压进行样条拟合或样条插值获得实际 工作阔值与实际设定参考电压之间的关系。

6、 根据权利要求 1所述的多阔值釆样数字化器件的阔值校正方法, 其特 征在于: 所述 S4中 n的值大于 2时, S6中的校正函数可以对 S4中获得与该 比较器对应的多组工作阔值与设定的参考电压进行线性插值的方式获得实际 工作阔值与实际设定参考电压之间的关系。

7、 根据权利要求 1所述的多阔值釆样数字化器件的阔值校正方法, 其特 征在于: 所述 S7中利用阔值校正函数或查找表根据每个比较器欲设定的阔值 电压设置对应的参考电压。

8、 根据权利要求 1所述的多阔值釆样数字化器件的阔值校正方法, 其特 征在于: 所述 S1中的三角波可用正弦波替换, 该正弦波的公式如下:

y = k sin(^x + -0.25Γ < t < 0.75Γ; 测量该正弦波的峰值为 2k, 周期 T和 均值电压 b , 则正弦波高于电压 Vt的 DOT可以表示为:

21

[ ], uis——

900Z.0/CT0ZN3/X3d OCSTZl/MOZ OAV

LY

Description:
一种多阈值采样数字化器件的阈值校正方法

本申请要求于 2013 年 02 月 05 日提交中国专利局、 申请号为 201310045681.9、 发明名称为"一种多阔值釆样数字化器件的阔 校正方法"的 中国专利申请的优先权, 其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及正电子发射断层成像设备领域,尤 其涉及一种多阔值釆样数字 化器件的阔值校正方法。

背景技术

正电子发射断层成像(PET, Positron Emission Tomography )通过捕捉人 体内因正子湮灭而发出的 gamma光子获取以正电子核素为标记的示踪剂在 体内的分布情况, 进而获取脏器功能, 代谢等病理生理特征。

获取 gamma光子所携带的能量、 位置以及时间信息的准确性直接影响到 系统成像的性能。 闪烁脉冲釆集与处理单元是 PET 系统中的关键核心部件, 主要功能为处理前端探测器形成的闪烁脉冲, 获取 gamma光子所携带的能量、 位置以及时间信息。 为了保证 PET 系统的性能, 希望所使用的闪烁脉冲釆集 与处理单元, 具有精度高, 性能稳定, 便于实时校正、 集成度高等特点。

多阔值釆样(MVT, Multi-Voltage Threshold )方法为 PET等核医学设备 中闪烁脉冲的数字化提供了一套低廉而高效的 解决方案。该方法根据闪烁脉冲 的特征合理的设置多个电压阔值,通过对闪烁 脉冲越过电压阔值的时间的数字 化最终实现闪烁脉冲的数字化釆样。 根据该方法, 发展出的 MVT数字化器件 已经开始应用于 PET系统中,这些 MVT数字化器件多由比较器和时间数字转 换器构成。 其中, 比较器用于实现闪烁脉冲与电压阔值间的比较 , 在闪烁脉冲 跃过电压阔值的时刻输出跳变信号,时间数字 转换器用于对比较器输出的跳变 信号的时间进行数字化釆样。

现有的这些 MVT数字化器件为避免因比较器精度所带来的比 较电压与实 际电压阔值之间的偏差而引起的釆样误差, 多釆用高精密的比较器。这种高精 度比较器的应用虽然在一定程度上解决了上述 问题,但也使得整个数字化器件 的成本急剧上升。 同时这种高精度比较器对工作环境要求苛刻, 器件的功耗极 高, 使得整个 MVT数字化器件的成本过于昂贵, 通道密度较低。

因此,针对现有技术中存在的问题,有必要提 供一种新的多阔值釆样数字 化器件的阔值校正方法, 以降低 MVT数字化器件在实现过程中对比较器精度 的要求。 发明内容 有鉴于此,本发明的目的在于提供一种多阔值 釆样数字化器件的阔值校正 方法,利用该方法可以获取多阔值釆样数字化 器件中比较器设置的比较电压与 实际工作时比较电压之间的关系,利用该关系 可以有效的提高多阔值釆样数字 化器件的釆样精度, 降低其对比较器精度的要求。

为实现上述目的, 本发明提供如下技术方案:

一种多阔值釆样数字化器件的阔值校正方法, 其步骤如下:

S1 : 生成一用于多阔值釆样数字化器件的阔值校正 的三角波, 测量该三角 波波形的 kl、 k2以及 Vpeak, 该三角波波形的 DOT表示为:

DQT(Vt) = Vpeak _ Vt Vpeak _ Vt

k\ kl

其中, kl为三角波波形的上升沿部分的斜率, k2为三角波波形的下降沿 部分的斜率, Vpeak为三角波波形的峰值幅度, Vt为实际工作阔值, DOT(Vt) 为脉冲高于实际工作阔值部分的宽度;

S2: 配置多阔值釆样数字化器件中各个比较器的参 考电压,并利用该数字 化器件对 S1中的脉冲进行数字化釆样获取脉冲的釆样点

S3: 根据 S2中获得的釆样点, 计算出每一个比较器在设定的参考电压下 的 DOT, 并根据 SI中所给出的公式计算出每一个比较器的实际 作阔值, 将 计算出的每个实际工作阔值与设定的参考电压 相对应;

S4: 重新设定数字化器件中各个比较器的参考电压 并重复 S2和 S3m次, 针对多阔值釆样数字化器件中的每一个比较器 获得 n组实际工作阔值与设定 参考电压的对应关系, 其中 n为大于等于 1的正整数, m为大于等于 0的正整 数;

S5: 将 S4所获得的实际工作阔值及其对应的设定参考 压按其相关的比 较器分为 k组, k为正整数, k表示多阔值釆样数字化器件中比较器的个数

S6:釆用线性拟合的方式获得每组数据实际工 作阔值与设定参考电压之间 的函数关系, 具体如下:

y(a, ί) = k(a) χ χ( , /) + offset a) ,

其中, y(a,i)表示多阔值釆样数字化器件中第 a个比较器对应的第 i对的实 际工作阔值, x (a,i)表示多阔值釆样数字化器件中第 a个比较器对应的第 i对的 设定的参考电压, k(a)与 offset(a)表示与第 a个比较器对应的数据组内的实际 工作阔值与设定参考电压经过线性拟和得到的 系数;

S7根据 S6中获得的阔值校正函数获得每个比较器在设 的参考电压下的 实际阔值电压, 达成阀值的校正。

优选的, 在上述多阔值釆样数字化器件的阔值校正方法 中, 所述 S3中所 述 DOT的具体计算方式为: 从所获取的脉冲釆样点中将经由同一个比较器 获 得的两个釆样点提取出来,计算两个釆样点之 间的时间间隔, 该时间间隔的时 间数值即为该比较器在该次釆样时与其设置参 考电压所对应的实际工作阔值 电压下的 DOT。

优选的, 在上述多阔值釆样数字化器件的阔值校正方法 中, 所述 S3中所 述 DOT为在相同条件下多次测量后的平均值。

优选的, 在上述多阔值釆样数字化器件的阔值校正方法 中, 所述 S6中的 阔值校正函数的另一种表达式为:

y(a, ί) = χ( , /) + offset a)

当 S4中的 n等于 1时, offset(a)为与第 a个比较器对应的工作阔值与设定 的参考电压之间的差值; 当 S4中的 n大于 1时, offset(a)为与第 a个比较器对 优选的, 在上述多阔值釆样数字化器件的阔值校正方法 中, S4中 n的值 大于 2时, S6中的校正函数对 S4中获得与该比较器对应的多组工作阔值与设 定的参考电压进行样条拟合或样条插值获得实 际工作阔值与实际设定参考电 压之间的关系。

优选的, 在上述多阔值釆样数字化器件的阔值校正方法 中, 所述 S4中 n 的值大于 2时, S6中的校正函数可以对 S4中获得与该比较器对应的多组工作 阔值与设定的参考电压进行线性插值的方式获 得实际工作阔值与实际设定参 考电压之间的关系。

优选的, 在上述多阔值釆样数字化器件的阔值校正方法 中, 所述 S7中利 用阔值校正函数或查找表根据每个比较器欲设 定的阔值电压设置对应的参考 电压。

优选的, 在上述多阔值釆样数字化器件的阔值校正方法 中, 所述 S1中的 三角波可用正弦波替换, 该正弦波的公式如下:

y = k x sin(^x2^-) + b -0.25T < t < 0.75Γ 测量该正弦波的峰值为 2k, 周期 T和均值电压 b, 则正弦波高于电压 Vt 的 DOT可以表示为:

—— sin [ ]

DOT(Vt) = ^ ^ ~ xT

π

优选的, 在上述多阔值釆样数字化器件的阔值校正方法 中, 所述 S1中的 三角波形可替换为任意波形, 该波形在 t时刻其电压值可以由确定的数学表达 式描述:

< y = Vpeak; t = t0

y = g(t)- t < t0 其中, tO为该波形中峰值电压 Vpeak所对应的时间; 则对于电压 Vt所对 应的 DOT可以表示为:

优选的, 在上述多阔值釆样数字化器件的阔值校正方法 中, 所述 S1中的 三角波形可替换为任意波形,针对该任意波形 其 Vt和 DOT之间的关系是通过 测量该脉冲多个电压下的 DOT后建立查找表的方式获得。

从上述技术方案可以看出,本发明的多阔值釆 样数字化器件的阔值校正方 法可以有效的解决比较器在实际工作状态下因 实际设定的设定参考电压与实 际工作状态阔值不一致带来的釆样精度下降的 问题, 由于本方法的运用, 可以 避免 MVT器件中使用高精度的比较器,从而有效的降 低了 MVT器件的成本; 同时由于比较器的精度的降低, 整个器件的功耗将会得到有效的改善, 高密度 的集成也变为可能。

与现有技术相比, 本发明的有益效果是:

本发明提供的多阈值釆样数字化器件的阈值校 正方法通过获取比较器设 置阔值与实际工作阔值之间的关系进行阔值校 正, 避免高精度 MVT器件中使 用高精度的比较器。通过利用三角波等特殊波 形的脉冲高于实际工作阔值部分 的宽度 DOT与实际阔值之间的关系完成校正函数的获取 。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中 的技术方案,下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单 地介绍,显而易见地, 下面描述 中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实 施例 ,对于本领域普通技术人员 来讲, 在不付出创造性劳动的前提下, 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1为本发明多阔值釆样数字化器件的阔值校正 法的流程图; 图 2为 MVT釆样方法的基本原理图。 具体实施方式 本发明公开了一种能有效的提高多阔值釆样数 字化器件的釆样精度,降低 其对比较器精度的要求的多阔值釆样数字化器 件的阔值校正方法。

下面将结合本发明实施例中的附图 ,对本发明实施例中的技术方案进行详 细地描述, 显然, 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例, 而不是全部的 实施例。基于本发明中的实施例, 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动 的前提下所获得的所有其他实施例, 都属于本发明保护的范围。

如图 2所示,图 2为 MVT釆样方法的基本原理图。图中 A表示闪烁脉冲。 图中设置了 4个阔值(也可以为其他大于 1的值,如无说明下文中所述情况均 针对该值为 4 的情况)分别为 VI、 V2、 V3、 V4。 脉冲越过这些阔值的时间 将会被识别并转换为数字信号。比较器将会被 用来识别脉冲越过这些阔值的时 刻, 时间数字转换器将会被用来将相应得时刻数字 化。 釆用 4个阔值的 MVT 将会产生 8个釆样点其中 4个在脉冲的上升沿, 4个在脉冲的下降沿。 通常情 况下这样的 MVT器件需要 4个比较器实现, 每个比较器对应一个阔值用来识 别脉冲超过或低于该阔值的时刻,因此一个比 较器将会对应一个阔值同时会涉 及到 2个釆样点, 一个在脉冲的上升沿一个在脉冲的下降沿。 图中 B表示了 与阔值 V3所对应的比较器识别出的脉冲低于该阔值的 刻。

根据 MVT釆样原理, 对于一个脉冲, 由一个比较器决定的两个釆样点的 时间间隔就表示了这个脉冲在超过该比较器实 际工作阔值下的脉冲宽度 ( Duration over threshold, 以下简称 DOT ) 。 实际的脉冲都是连续而光滑的, 因此上文所说的 DOT与比较器实际工作阔值将会是——对应的关 系。 当我们 确切的知道输入脉冲的形状特点的时候就可以 通过 MVT器件中每个比较器测 量出的 DOT计算出该比较器的实际工作阔值, 从而建立该比较器的设置的参 考电压与实际工作的阔值电压之间的关系, 进而达到校正的目的。

如图 1所示,根据上述原理, 本发明公开的多阔值釆样数字化器件的阔值 校正方法, 其步骤如下:

一种多阔值釆样数字化器件的阔值校正方法, 其步骤如下:

S1 : 生成一用于多阔值釆样数字化器件的阔值校正 的三角波, 测量该三角 波波形的 kl、 k2以及 Vpeak, 该三角波波形的 DOT表示为:

DOT(Vt、 - v P eak ~ Vt _ Vpeak -Vt

^ ~k\ kl ^

其中, kl为三角波波形的上升沿部分的斜率, k2为三角波波形的下降沿 部分的斜率, Vpeak为三角波波形的峰值幅度, Vt为实际工作阔值, DOT(Vt) 为脉冲高于实际工作阔值部分的宽度;

S2: 配置多阔值釆样数字化器件中各个比较器的参 考电压,并利用该数字 化器件对 S1中的所述三角波的脉冲进行数字化釆样获取 冲的釆样点;

S3: 根据 S2中获得的釆样点, 计算出每一个比较器在设定的参考电压下 的 DOT, 并根据 SI中所给出的公式计算出每一个比较器的实际 作阔值, 将 计算出的每个实际工作阔值与设定的参考电压 相对应;

S4: 重新设定数字化器件中各个比较器的参考电压 并重复 S2和 S3m次, 针对多阔值釆样数字化器件中的每一个比较器 获得 n组实际工作阔值与设定 参考电压的对应关系, 其中 n为大于等于 1的正整数, m为大于等于 0的正整 数;

S5将 S4所获得的实际工作阔值及其对应的设定参考 压按其相关的比较 器分为 k组, k为正整数, k表示多阔值釆样数字化器件中比较器的个数

S6 釆用线性拟合的方式获得每组数据实际工作阔 值与设定参考电压之间 的函数关系, 具体如下:

y(a, ί) = k(a) χ χ( , /) + offset a) ,

其中, y(a,i)表示多阔值釆样数字化器件中第 a个比较器对应的第 i对的实 际工作阔值, x(a,i)表示多阔值釆样数字化器件中第 a个比较器对应的第 i对的 设定的参考电压, k(a)与 offset(a)表示与第 a个比较器对应的数据组内的实际 工作阔值与设定参考电压经过线性拟和得到的 系数;

S7根据步骤 S6中获得的阔值校正函数获得每个比较器在设 的参考电压 下的实际阔值电压, 达成阀值的校正。

所述 S3中所述 DOT的具体计算方式为:从所获取的脉冲釆样点 中将经由 同一个比较器获得的两个釆样点提取出来, 计算两个釆样点之间的时间间隔, 该时间间隔的时间数值即为该比较器在该次釆 样时与其设置参考电压所对应 的实际工作阔值电压下的 DOT。

所述 S3中所述 DOT为在相同条件下多次测量后的平均值。

所述 S6中的阔值校正函数可以表示为:

y(a, i) = x(a, i) + offset a) ,

当 S4中的 n等于 1时, offset(a)为与第 a个比较器对应的工作阔值与设定 的参考电压之间的差值; 当 S4中的 n大于 1时, offset(a)为与第 a个比较器对 所述 S4中 n的值大于 2时, S6中的校正函数对 S4中获得与该比较器对 应的多组工作阔值与设定的参考电压进行样条 拟合或样条插值获得实际工作 阔值与实际设定参考电压之间的关系。插值和 拟合是两个不同的概念。 拟合是 得到一组数据的函数关系 y =f(x),插值是根据该组数据利用一定的模型和假 设 获得该数据中不存在的数据对的数值。

所述 S4中 n的值大于 2时, S6中的校正函数可以对 S4中获得与该比较 器对应的多组工作阔值与设定的参考电压进行 线性插值的方式获得实际工作 阔值与实际设定参考电压之间的关系。

所述 S7中利用阔值校正函数或查找表根据每个比较 欲设定的阔值电压 设置对应的参考电压。

所述 S1中的三角波可用正弦波替换, 该正弦波的公式如下:

y = kx sin(^x2^-) + b;-0.25T <t < 0.75Γ 测量该正弦波的峰值为 2k,周期 T和均值电压 b,则正弦波高于电压 Vt的 DOT 可以表示为:

π . - ΐΓ ¥ί-δ Ί

—— sin [ ]

DOT(Vt) = ^ ^ ~ xT

π

所述 SI 中的三角波形可替换为任意波形, 该波形在 t时刻其电压值可以 由确定的数学表达式描述:

< y = Vpeak., t = t0

y = g(t)-t<t0 其中, tO为该波形中峰值电压 Vpeak所对应的时间; 则对于电压 Vt所对应的 DOT可以表示为:

所述 S1中的三角波形可替换为任意波形, 针对该任意波形其 Vt和 DOT 之间的关系是通过测量该脉冲多个电压下的 DOT后建立查找表的方式获得。 实施例一: 三角波

S11: 利用任意波形发生器产生一三角波, 该三角波的上升沿部分的斜率 kl = 10mV/ns, 下降沿部分的斜率 k2 = -10mV/ns, 峰值幅度为 500mV。 则该 波形的 DOT可以表示为:

Vpeak -Vt Vpeak -Vt _ 500 -Vt 500-Ft _ 1QQ Vt

~k\ ^ kl ^ _ ~ 10 ~ -10 T S12: 利用多阔值釆样数字化器件对该三角波重复釆 样 100次, 其中, 比 较器 1、 2、 3和 4的参考电压均设置为 40mV。 则对于一次釆样我们将会获得 8个釆样时间点, 每个比较器对应 2个釆样点, 一个在脉冲的上升沿部分, 一 个在脉冲的下降沿部分。 为方便表述对于第 n次釆样时比较器 i在上升沿获得 的釆样时间点记录为 Tr(n,i), 在下降沿获得的釆样时间点记录为 Tf(n,i),

S13: 对于比较器 i在参考电压设置为 40mV时, 其对应的 DOT可以表示 为:

∑(Τ/(η, ί) - ΤΓ(η, ί)) / \ 00 根据实际测量结果如下表 1 ;

根据 S 11中所给公式可以计算出 4个比较器各自的实际工作阔值,如上表。 S14: 将比较器 1、 2、 3和 4的参考电压均设置为 200mV并重复 S12和 S13得到各个比较器在该参考电压下测量出的 DOT以及其对应的实际工作阔 值, 结果如下表 2;

S15: 对于各个比较器其参考电压与实际工作阔值电 压如下表 3;

表 3

比较器 1 比较器 2 比较器 3 比较器 4 参考电 200mV 40mV 200mV 40mV 200mV 40mV 200mV 40mV 压

工作阈 184mV 24mV 194mV 34mV 177mV 17mV 217mV 57mV 值

S16: 根据 S15中得到的数据釆用线性拟合的方式得到各个 参考电压与工 作阔值之间的函数关系如下:

y(a, ί) = k(a) χ χ( , /) + offset a)

其中 k(l) , k(2), k(3), k(4)均为 1, offset(l)、 offset(2)、 offset(3)、 offset(4) 分别为 16mV, 6mV, 23mV, -17mV。

S17: 当多阔值釆样数字化器件中比较器 1、 2、 3和 4的参考电压分别设 置为 40mV, 80 mV, 120 mV, 160 mV的时候根据 S16中的公式可以知道该 多阔值釆样数字化器件实际工作的阔值电压为 24mV、 74mV、 97mV、 177mV。

实施例二: 锯齿波(锯齿波是三角波的一种特殊情况)

S21: 利用任意波形发生器产生一锯齿波, 该锯齿波的上升沿部分的斜率 kl = lmV/ns,下降沿部分的斜率 k2 = -500mV/ns,峰值幅度为 200mV。 则该波形 的 DOT可以表示为:

Vpeak-Vt Vpeak-Vt 200 -Ft 200

DOT(Vt) 200.4_l.0xFt

k\ kl 1 -500

S22: 利用多阔值釆样数字化器件对该三角波重复釆 样 100次, 其中比较 器 1、 2、 3和 4的参考电压均设置为 40mV。 则对于一次釆样我们将会获得 8 个釆样时间点,每个比较器对应 2个釆样点一个在脉冲的上升沿部分, 一个在 脉冲的下降沿部分。 为方便表述对于第 n次釆样时比较器 i在上升沿获得的釆 样时间点记录为 Tr(n,i), 在下降沿获得的釆样时间点记录为 Tf(n,i),

Vpeak-Vt Vpeak-Vt 200 - t 200

DOT(Vt) = = 200.4-1.0x t

k\ kl 1 -500

S23: 对于比较器 i在参考电压设置为 40mV时, 其对应的 DOT可以表示 为:

∑(Tf(n )-Tr(n ))/ 100

根据实际测量结果如下表 4;

表 4 比较器 1 比较器 2 比较器 3 比较器 4 参考电压 40mV 40mV 40mV 40mV

DOT 176.2ns 166.1ns 183.4ns 143.6ns

实际工作阈值 24.2mV 34.3mV 17.0mV 56.8mV

根据 S21中所给公式可以计算出 4个比较器各自的实际工作阔值 ,如上表。 S24: 将比较器 1、 2、 3和 4的参考电压均设置为 200mV并重复 S22和 S23得到各个比较器在该参考电压下测量出的 DOT以及其对应的实际工作阔 值, 结果如下表 5;

S25: 对于各个比较器其参考电压与实际工作阔值电 压如下表 6;

表 6

S26: 根据 S25中得到的数据釆用线性拟合的方式得到各个 参考电压与工 作阔值之间的函数关系如下:

y(a, ί) = k(a) χ χ( , /) + offset a)

其中 k(l), k(2), k(3)和 k(4)均为 1 , offset(l)、 offset(2)、 offset(3)、 offset(4)分 别为 16mV, 6m V, 23mV, -17mV。

S27: 当多阔值釆样数字化器件中比较器 1、 2、 3和 4的参考电压分别设 置为 40mV, 80 mV, 120 mV, 160 mV的时候根据 S26中的公式可以知道该 多阔值釆样数字化器件实际工作的阔值电压为 24mV、 74mV、 97mV、 177mV。 实施例三: 正弦波

S31 : 利用任意波形发生器产生正弦波, 该正弦波的周期 T= 200ns,均值电 b= 200mV, 峰峰值为 400mV即 k=200mV。 则该波形的 DOT可以表示为:

S32: 利用多阔值釆样数字化器件对该三角波重复釆 样 100次, 其中比较 器 1、 2、 3和 4的参考电压均设置为 40mV。 则对于一次釆样我们将会获得 8 个釆样时间点,每个比较器对应 2个釆样点一个在脉冲的上升沿部分, 一个在 脉冲的下降沿部分。 为方便表述对于第 n次釆样时比较器 i在上升沿获得的釆 样时间点记录为 Tr(n,i), 在下降沿获得的釆样时间点记录为 Tf(n,i),

S33: 对于比较器 i在参考电压设置为 40mV时, 其对应的 DOT可以表示 为:

∑(Τ/(η, ί) - ΤΓ(η, ί)) / \ 00

根据实际测量结果如下表 ; 1

表 7

根据 S31中所给公式可以计算出 4个比较器各自的实际工作阔值,如上表。 S34: 将比较器 1、 2、 3和 4的参考电压均设置为 200mV并重复 S32和 S33得到各个比较器在该参考电压下测量出的 DOT以及其对应的实际工作阔 值, 结果如下表 8; 比较器 1 比较器 2 比较器 3 比较器 4 参考电压 140mV 140mV 140mV 140mV

DOT 124.8mV 121.3mV 127.2mV 113.8mV 实际工作阔值 124.0mV 134.2mV 117.0mV 157. lmV S35: 对于各个比较器其参考电压与实际工作阔值电 压如下表 9;

表 9

S36: 根据 S35中得到的数据釆用线性拟合的方式得到各个 参考电压与工 作阔值之间的函数关系如下:

y(a, ί) = k(a) χ χ( , /) + offset a)

其中 k(l), k(2), k(3), k(4)均为 1 , offset(l)、 offset(2)、 offset(3)、 offset(4)分 别为 16mV, 6m V, 23mV, -17mV。

S37: 当多阔值釆样数字化器件中比较器 1、 2、 3和 4的参考电压分别设 置为 40mV, 80 mV, 120 mV, 160 mV的时候根据 S36中的公式可以知道该 多阔值釆样数字化器件实际工作的阔值电压为 24mV、 74mV、 97mV、 177mV。

本发明实施例的多阔值釆样数字化器件的阔值 校正方法可以有效的解决 比较器在实际工作状态下因实际设定的设定参 考电压与实际工作状态阔值不 一致带来的釆样精度下降的问题, 由于本方法的运用, 可以避免 MVT器件中 使用高精度的比较器, 从而有效的降低了 MVT器件的成本。 同时由于比较器 的精度的降低整个器件的功耗将会得到有效的 改善, 高密度的集成也变为可 能。

本发明提供的多阈值釆样数字化器件的阈值校 正方法通过获取比较器设 置阔值与实际工作阔值之间的关系进行阔值校 正, 避免高精度 MVT器件中使 用高精度的比较器。 通过利用三角波等特殊波形的 DOT与实际阔值之间的关 系完成校正函数的获取。

以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已, 并非对本发明作任何形式上的 限制。 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上, 然而并非用以限定本发明。 任何 熟悉本领域的技术人员, 在不脱离本发明技术方案范围情况下, 都可利用上述 揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出 许多可能的变动和修饰 ,或修改 为等同变化的等效实施例。 因此, 凡是未脱离本发明技术方案的内容, 依据本 发明的技术实质对以上实施例所做的任何筒单 修改、等同变化及修饰, 均仍属 于本发明技术方案保护的范围内。