用于生物医学成像的多通道高精度TDC芯片设计

王雷; 魏廷存; 郑然

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用于生物医学成像的多通道高精度TDC芯片设计

更新时间：2026-09-04

- 用于生物医学成像的多通道高精度TDC芯片设计
- A Multi-Channel High Time-Resolution TDC Chip for Biomedical Imaging Application
- 微电子学与计算机 2010年27卷第5期页码：57-60
- 作者机构：
  
  西北工业大学教育部嵌入式系统集成工程研究中心,陕西,西安,710072
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：
  中图分类号：
- 纸质出版：2010
- 稿件说明：
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王雷, 魏廷存, 郑然. 用于生物医学成像的多通道高精度TDC芯片设计[J]. 微电子学与计算机, 2010, 27(5): 57-60,65.

WANG Lei, WEI Ting-cun, ZHENG Ran. A Multi-Channel High Time-Resolution TDC Chip for Biomedical Imaging Application[J]. 2010, 27(5): 57-60.
王雷, 魏廷存, 郑然. 用于生物医学成像的多通道高精度TDC芯片设计[J]. 微电子学与计算机, 2010, 27(5): 57-60,65. DOI：

WANG Lei, WEI Ting-cun, ZHENG Ran. A Multi-Channel High Time-Resolution TDC Chip for Biomedical Imaging Application[J]. 2010, 27(5): 57-60. DOI：

摘要

针对生物医学成像设备的高分辨率、高采样率、低功耗、抗噪声等要求

设计了一种64通道

高精度

具有自校准功能的时间数字转换(TDC)电路.双Gray码计数器实现10bit"粗"计数

基于延迟锁相环(DLL)阵列的多采样技术实现8bit"细"时间的精确测量.64个通道共用一个深度为32字的异步先进先出(FIFO)单元存储时间信息.采用SMIC0.18μmCMOS低压工艺实现电路.时间精度范围是71~143ps

动态范围是10~20μs

微分非线性误差DNL=0.8LSB

积分非线性误差INL=0.3LSB.该电路适用于生物医学成像

尤其是小动物PET成像系统.

Abstract

Present a design of a 64-channel

high time resolution

self-calibrating Time to Digital Converter (TDC) for biomedical imaging

especially the small animal PET imaging applications. Double 10-bit gray counters are designed for coarse conversion while a multiphase sampling technology based on array of Delay Locked Loops (DLLs) is proposed for fine conversion. 64 channels use a asynchronous First In First Out unit to store the timing data commonly. Fabricated in SMIC 0.18μm CMOS low voltage technology. The simulations indicate the resolution range is achieved from 71 ps to 143 ps and the dynamic range is 10~20μs. The differential nonlinearity is 0.8 LSB. The integral nonlinearity is 0.3 LSB.

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