数据转换器

<strong>作者：Anton Patyuchenko</strong>

Wilhelm Conrad Rötgen于1895年发现了X射线，让他获得了第一个诺贝尔物理学奖，也为医疗成像领域奠定了基础。自那以后，X射线技术已经发展成为一门广泛的科学学科，从最广泛的意义上说，它是指众多用于人体内部的无创可视化技术。

本文讨论一些主要的现代医疗成像系统，这些系统虽然运用完全不同的物理原理和处理技术，但都有一个共同点：采用模拟数据采集前端进行信号调理，并将原始成像数据转换到数字域。这个微小的前端功能模块虽然深藏于复杂机器内部，但其性能却会对整个系统的最终图像质量产生至关重要的影响。它的信号链包括一个检测元件、一个低噪声放大器(LNA)、一个滤波器和一个模数转换器(ADC)，而后者为本文讨论的主题。在医疗成像领域的电子设计中，数据转换器的动态范围、分辨率、精度、线性度和噪声要求带来了最严苛的挑战。本文讨论在不同成像模式环境中的这些设计挑战，并概述了能够实现最佳工作性能的高级数据转换器和集成解决方案。

<strong>数字射线照相</strong>

<strong>作者：Walt Kester</strong>

<strong>简介</strong>

上世纪50、60年代，积分非线性度、差分非线性度、单调性、无失码、增益误差、失调误差、漂移等直流性能规格主要用于表示数据转换器的性能特性。在当时，这些规格数据就足够了，因为多数早期应用（PCM和雷达除外）都仅涉及工业测量和过程控制等应用中的直流或低频信号。到了70、80年代，随着微处理器和数字信号处理(DSP)技术的出现，为了满足更加复杂的信号处理应用的需要，转换器需要测定信噪比(SNR)、无杂散动态范围(SFDR)等动态性能规格。

现代的数据转换器应用覆盖从低频工业测量到宽带无线电接收器的整个频谱。虽然直流特性的重要性随着信号频率的增加而降低，但在许多应用中仍然占有重要地位。例如，在IF采样应用中，较大的增益和/或失调误差可能导致信号削波，从而降低SNR和SFDR性能。在要求匹配转换器的应用中，如交错、同步采样、I/Q信号处理等，各转换器之间的相对增益和失调相匹配显得至关重要。

本文旨在说明数据转换器的各项直流性能特性，便于读者了解ADC或DAC数据手册中相应部分的重要性。