單芯片傳感器解決方案：艾邁斯歐司朗為醫療和安防領域的計算機斷層掃描提供高分辨率圖像

2021-10-28 來源：華強電子網

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全球領先的光學解決方案供應商艾邁斯歐司朗（SIX: AMS）推出面向計算機斷層（CT）掃描儀的32層解決方案，擴大了其傳感器芯片產品組合。CT設備廣泛應用于醫療、工業或安防等眾多領域。在所有這些應用中，探測器是能否開發出經濟高效型CT掃描儀的決定因素。艾邁斯歐司朗醫療和CMOS部門主管Jose Vinau表示：“艾邁斯歐司朗的AS5951傳感器芯片可簡化探測器組件。它將高靈敏度光電二極管陣列和讀取電路整合在單個CMOS芯片中。與前代產品相比，AS5951可為相同的傳感區域提供分辨率更高的圖像。”

下一代傳感器芯片

與前一代AS5950相比，新一代產品主要是提高了相同探測器覆蓋范圍的空間分辨率。亞毫米級等方性像素間距可提高圖像的分辨率。AS5951的光電二極管陣列由間距為0.98 x 0.98 mm2的16 x 8像素組成，與前代產品的0.98 x 1.96 mm2間距相比實現了改進。因此可以使用兩個AS5951傳感器實現32層探測器，總尺寸為31.23 mm，同時空間分辨率翻一倍。為滿足更高像素密度要求，A/D轉換器（ADC）的通道數量從64增加到128。像素尺寸可在較短的開發周期內完成定制，以滿足客戶的需求。

影響圖像性能的另一個因素是最大1 pA的低暗電流，這可通過在光電二極管附近自動校準的零偏置電壓實現。這個參數比AS5950低90%，并可實現更出色的低劑量性能。輸入相關噪聲性能是影響圖像質量的關鍵因素。由于光電二極管和ADC通道之間的連接較短，因此AS5951的噪聲性能非常低，可以提高低劑量性能。

AS5951有兩種操作模式：高分辨率模式和低劑量模式。在高分辨率模式下，當輸入電流范圍為200 nA時，最大噪聲為0.30 fC。在低劑量模式下，當噪聲水平為0.43 fC時，兩個像素合并為一個更大的像素，從而可提高信噪比性能，并降低劑量水平。±600 ppm的高線性度（包括光電二極管）還可確保生成無偽影圖像。最短集成時間（200 μs）允許CT探測器快速旋轉。數字數據可通過SPI接口訪問讀取。

AS5951是適用于32層CT探測器的成本優化解決方案

艾邁斯歐司朗已獲專利的產品設計允許將128通道ADC以單芯片方式集成至單個器件中，而不是作為分立式器件置于光電二極管陣列旁。這可以簡化設計，降低CT探測器供應商的制造成本。組裝CT探測器的大型像素陣列時，可以將AS5951安裝在探測器的三個相鄰邊緣上。兩個AS5951 IC可放置在Z軸，有助于開發適用于價格敏感型CT探測器的32層探測器。提供內部參考電壓，因此無需使用外部元器件，降低了材料成本。集成溫度傳感器可監控芯片溫度。利用AS5951，客戶可獲得一種現成的傳感器芯片解決方案，簡化了系統與探測器的集成。

此外，在低劑量模式下，每個傳感器的最大功耗為67.2 mW，可減少自發熱效應，從而降低冷卻成本。生產CT模塊時，可使用焊接工藝將AS5951直接安裝在基板上。此外，AS5951采用低成本基板材料，成為一款適用于CT探測器的經濟高效的模塊解決方案。這對于在全球范圍內推廣CT成像診斷方法至關重要。