專(zhuān)利名稱：用于便攜式射線照相檢測(cè)器的電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及數(shù)字射線照相成像系統(tǒng)，并且尤其地涉及具 有板上開(kāi)關(guān)電源的數(shù)字射線照相接收器。
背景技術(shù)：
通常，對(duì)于多種類(lèi)型的電子檢測(cè)裝置來(lái)說(shuō)，尤其是對(duì)于便攜 式數(shù)字射線照相成像檢測(cè)器來(lái)說(shuō)，便攜式電池供電的無(wú)線性能正成 為期待的性能。對(duì)于醫(yī)用成像接收器設(shè)備來(lái)說(shuō)，便攜的無(wú)線操作提 供了改善病人護(hù)理的希望，具有包括改進(jìn)的工作流程和設(shè)備適應(yīng)性 的優(yōu)點(diǎn)。
數(shù)字射線照相(DR)檢測(cè)器，也被稱作平板檢測(cè)器(FPD)， 通過(guò)提供快速可視化和傳輸X射線圖像的能力，已掀起了通用射 線照相領(lǐng)域的革命。病人的X光片能有效地通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳送到 一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程機(jī)構(gòu)，以便放射科醫(yī)師分析和診斷，避免了通過(guò)郵 件或送信員送遞物理膠片至遠(yuǎn)處的放射科醫(yī)師帶來(lái)的延遲。
圖1顯示了常規(guī)FPD的基本成像器件的局部剖面圖。FPD — 般包括一個(gè)大面積的二維圖像傳感器陣列10，該二維圖像傳感器 器陣列IO具有上千個(gè)被配置成行列矩陣的放射敏感像素點(diǎn)14。每 個(gè)像素點(diǎn)14有一個(gè)或多個(gè)諸如PIN光電二極管的光電感應(yīng)器12 和一個(gè)或多個(gè)諸如薄膜晶體管(TFT)的開(kāi)關(guān)元件16。 一般理解 為，光電感應(yīng)器將X射線放射轉(zhuǎn)換成由開(kāi)關(guān)元件16讀出并被存儲(chǔ) 在與檢測(cè)器相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器內(nèi)的信號(hào)。這種傳統(tǒng)的DR配置通過(guò)使 用橫跨檢測(cè)器平板長(zhǎng)和寬延伸的導(dǎo)電金屬行和列，允許對(duì)每一個(gè)放 射敏感像素點(diǎn)14來(lái)單獨(dú)地被尋址和被讀出。
FPD的放射敏感像素點(diǎn)14通常使用諸如PIN光電二極管的光 電二極管，但是也可使用其他的光電感應(yīng)器技術(shù)。當(dāng)光電二極管用 于射線照相檢測(cè)時(shí)，X射線放射首先被轉(zhuǎn)換成適合于在每個(gè)放射點(diǎn)的光電二極管的波長(zhǎng)。這通常通過(guò)使用閃爍屏15完成，閃爍屏15 根據(jù)一個(gè)波長(zhǎng)的X射線放射的激勵(lì)發(fā)射在光電二極管敏感度內(nèi)的 第二波長(zhǎng)內(nèi)的光子。然后，每個(gè)光電二極管產(chǎn)生與其接收到的光子 數(shù)量成正比的電荷。以這種方式檢測(cè)X射線放射，將檢測(cè)到的射 線轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，以及內(nèi)部存儲(chǔ)數(shù)字信息的過(guò)程在這里被稱為圖 像采集。 一旦采集到X射線圖像，將該圖像從FPD傳送至操作員 控制臺(tái)，以便圖像評(píng)估，下游分發(fā)和/或長(zhǎng)期存儲(chǔ)。
傳統(tǒng)上，大型數(shù)字射線照相裝置，F(xiàn)PD被永久安裝在預(yù)定位 置用于對(duì)患者成像。這類(lèi)類(lèi)型的安裝一般設(shè)定為獲取大量病人常規(guī) 上需要的放射性圖像的標(biāo)準(zhǔn)集。然而，在需要非標(biāo)準(zhǔn)圖像的情況下， 病人相對(duì)于固定的DR檢測(cè)器定位。對(duì)一些病人來(lái)說(shuō)，這就產(chǎn)生了 數(shù)字射線照相不容易解決的問(wèn)題，甚至必須使用舊技術(shù)，例如熒光 體計(jì)算機(jī)射線照相(CR)X射線盒。這會(huì)導(dǎo)致增加的成本和低效， 也要求醫(yī)療機(jī)構(gòu)維護(hù)舊設(shè)備以便處理在DR系統(tǒng)上難以執(zhí)行的成 像類(lèi)型。
便攜式盒型FPD提供了定位問(wèn)題的替代方案，允許更小更便 攜的X射線成像系統(tǒng)。因?yàn)闄z測(cè)器能輕易地放置到病人身后，而 不要求病人采取不便的姿勢(shì)以便成像，便攜式FPD提高了操作員 工作流程的效率。4艮多情況下，由于同樣的檢測(cè)器可以用于墻壁固 定位置和水平工作臺(tái)位置，F(xiàn)PD能代替多種檢測(cè)器的需求。便攜 式FPD具有靈活性，簡(jiǎn)單快速地移動(dòng)至DR套裝的任意合適的位 置，還提供了即時(shí)存取所獲得的X射線圖像。
電子元件和封裝技術(shù)的進(jìn)步使便攜式盒型檢測(cè)器成為可能， 允許整體尺寸和重量的明顯減少。例如在美國(guó)專(zhuān)利No. 5， 844， 961 中描述了盒型FPD，其一般描述了其外部尺寸近似等于標(biāo)準(zhǔn)大小 的X射線膠片或者CR盒的尺寸的無(wú)膠片數(shù)字X射線盒。組合通 信和電源連接線或者電線用作從FPD傳輸數(shù)字圖像數(shù)據(jù)和給平板 裝置供應(yīng)電源的裝置。外部AC至DC電源也通過(guò)組合通信和電源 連接線連接到盒。諸如電池的電源可選擇地位于盒內(nèi)部以便克服需 要用于這個(gè)目的的直接的線連接的不便。美國(guó)專(zhuān)利7, 015， 478，題為"X-ray Imaging Apparatus" (Yamamoto)，描述了具有提供通信和電源的互聯(lián)電線的便攜式 電子盒型檢測(cè)器。該專(zhuān)利描述了將第二根電線連接至盒，以便當(dāng)檢 測(cè)器放置在病人下面時(shí)連接和分離該設(shè)備。電池和電源可以位于檢 測(cè)器機(jī)架內(nèi)。
諸如McEvoy等人和Yamamoto的專(zhuān)利中介紹的有線方案有 先天的缺點(diǎn)。需要在互聯(lián)電線的每一端都進(jìn)行連接并維持連接，當(dāng) 移動(dòng)FPD至病人周?chē)湍承┎课坏暮竺鏁r(shí)，這^艮難做到。當(dāng)試著 最優(yōu)化地在病人下面定位盒型FPD時(shí)，電線會(huì)成為明顯障礙。在 移動(dòng)FPD至新位置時(shí)可能會(huì)不小心抓到或絆到電線，因此電線也 是導(dǎo)致檢測(cè)設(shè)備損壞的潛在因素。電線也限制了檢測(cè)器能離開(kāi)控制 臺(tái)的距離。其他問(wèn)題涉及用于檢測(cè)和處理電路的不同部分的多個(gè) DC電平需求。因?yàn)檫@些原因，有線DR成像平板有特別的困難。
為了有效地去除有線電源，需要緊湊的、輕的、能連續(xù)工作 數(shù)小時(shí)的便攜式板上電源。例如， 一般具有兩個(gè)或多個(gè)串聯(lián)連接的 電池的高能鋰聚合物電池，能為便攜式FPD上的復(fù)合通信、控制 和成像電路提供足夠的能源。開(kāi)關(guān)模式電源(SMPS)是一種DC 到DC轉(zhuǎn)換器，它使用電池并且能產(chǎn)生低于或高于電池所提供的電 壓的輸出電壓。 一般有多種類(lèi)型的DC到DC轉(zhuǎn)換器的拓樸結(jié)構(gòu)用 于SMPS設(shè)備，并且被電子領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。 一些這些拓 樸結(jié)構(gòu)的例子是降壓、升壓、SEPIC、 CIJK、逆向和正向轉(zhuǎn)換器。
SMPS通過(guò)周期性切換進(jìn)入到用作能量存儲(chǔ)元件的感應(yīng)器和 電容器的電流來(lái)工作。因?yàn)樗鼈兊哪芰看鎯?chǔ)和開(kāi)關(guān)元件可以相對(duì)較 小，SMPS設(shè)備相比而言緊湊和重量輕。同時(shí)，SMPS設(shè)備的電能 轉(zhuǎn)換效率高能達(dá)到95%。
盡管SMPS有這些優(yōu)點(diǎn)，它也有顯著的缺點(diǎn)。相比于線性電 源調(diào)節(jié)器和其他電源類(lèi)型，自身的高噪聲電平是這些缺點(diǎn)之一。由
SMPS開(kāi)關(guān)所產(chǎn)生的噪聲可以被傳導(dǎo)和放射，產(chǎn)生明顯的干擾和偽 影，降低周邊裝置、子系統(tǒng)或電路的性能，特別是在信噪比(SNR) 方面。該影響對(duì)諸如具有DR檢測(cè)器，高阻抗檢測(cè)器電路封裝在非 ?？拷黃MPS上的電感器的敏感性設(shè)備尤為明顯。來(lái)自開(kāi)關(guān)電源的電磁感應(yīng)(EMI)的主要類(lèi)型是產(chǎn)生在靠近 于開(kāi)關(guān)器件的放射電磁場(chǎng)。已經(jīng)使用許多傳統(tǒng)方法來(lái)最小化SMPS 的EMI效應(yīng)。對(duì)導(dǎo)電式EMI模式，需要使用額外的濾波器器件， 沿著靠近電源輸入和輸出線的導(dǎo)電路徑串聯(lián)增加。這些濾波器器件 一般包括電容器和串聯(lián)的鐵氧體電感器，用于在高頻能量傳導(dǎo)至周 邊電路之前分流或者吸收該高頻能量。
一般與噪聲濾波器器件組合使用的另 一種減小導(dǎo)電式EMI方 法是使一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)模式電源的開(kāi)關(guān)頻率與其他已用于電子設(shè) 備的時(shí)序波形或主內(nèi)部時(shí)鐘同步。例如，時(shí)序波形會(huì)是用于采樣保 持測(cè)量、電荷轉(zhuǎn)移和小信號(hào)模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換的觸發(fā)敏感操作。當(dāng) 裝置中所有的開(kāi)關(guān)模式電源與公共時(shí)鐘同步或者在公共時(shí)鐘上運(yùn) 行，由于干擾噪聲被限制到一個(gè)公共頻率段，可以筒化濾波器的實(shí) 現(xiàn)。使用同步于主系統(tǒng)時(shí)鐘的開(kāi)關(guān)模式電源，可以調(diào)節(jié)來(lái)自開(kāi)關(guān)模 式PWM波形的瞬態(tài)噪聲的時(shí)序以防止在敏感裝置操作的過(guò)程中 產(chǎn)生瞬變。作為一個(gè)時(shí)序同步技術(shù)的例子，美國(guó)專(zhuān)利No.4， 034， 232描述了同步多個(gè)電源和位置上相移各自的時(shí)鐘來(lái)最小化破壞 性瞬變的方法。
因?yàn)榉派湓肼暱赡軄?lái)自于EMI敏感電路或子系統(tǒng)附近的多個(gè) 不同的源，放射性EMI傳播的抑制技術(shù)是比較困難和昂貴的。傳 統(tǒng)的減少放射EMI的方案包括通過(guò)屏蔽保護(hù)敏感電路器件。由于 放射EMI有電性器件和磁性器件，需使用兩種類(lèi)型的屏蔽。地平 面和法拉第罩已經(jīng)被用于E場(chǎng)屏蔽，有效地分流并明顯地減少E 場(chǎng)。對(duì)磁H場(chǎng)器件，已經(jīng)使用諸如Mu金屬、鐵鎳合金的具有高 滲透性的厚鐵磁材料來(lái)分流雜散磁通和使其避免耦合進(jìn)入周邊電 路的敏感導(dǎo)線。
盡管SMPS能被封裝成符合便攜式DR檢測(cè)器窄的限制，在 檢測(cè)器機(jī)架里集成這些噪聲電源而不引入干擾尤其是個(gè)挑戰(zhàn)。避免 SMPS產(chǎn)生的導(dǎo)電性和放射性EMI的需求顯著增加了無(wú)線DR檢 測(cè)器的尺寸和重量要求。增加的用于傳導(dǎo)噪聲補(bǔ)償?shù)臑V波器器件增 加了 SMPS的總體成本、尺寸和復(fù)雜性。傳統(tǒng)的用于解決放射噪 聲的H場(chǎng)屏蔽方案，包括Mu金屬，并且在所使用的高開(kāi)關(guān)頻率處是無(wú)效的。即使能夠找到合適的屏蔽材料，屏蔽會(huì)明顯地增加設(shè) 備尺寸和重量。
因此，需要改良的數(shù)字成像檢測(cè)器，該數(shù)字成像檢測(cè)器包括
板上SMPS電源，但不會(huì)受到EMI影響而產(chǎn)生圖像劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，解決具有減小的EMI的開(kāi)關(guān)模式電源的 需要。根據(jù)這個(gè)目的，本發(fā)明的一個(gè)方面提供了包括以行和列配置 的二維光電感應(yīng)器陣列、多個(gè)信號(hào)線和開(kāi)關(guān)電源的數(shù)字射線照相檢 測(cè)器。多個(gè)信號(hào)線被連接至光電感應(yīng)器并沿著二維陣列的第一方向 延伸。開(kāi)關(guān)電源連接至電源并包括第一和笫二儲(chǔ)存電感器，該第一 和第二儲(chǔ)存電感器基本上匹配并串聯(lián)連接，包括相位相反的磁通 場(chǎng)，并且基本上沿著信號(hào)線的第一方向?qū)R。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種數(shù)字射線照相檢測(cè)器，包括 按行和列放置的二維光電感應(yīng)器陣列；多條信號(hào)導(dǎo)線，連接所述光 電感應(yīng)器并且沿著所述二維陣列在第一方向延伸；以及開(kāi)關(guān)電源， 連接到電源并且包括第一和第二存儲(chǔ)電感器，其中所述第一和第二 存儲(chǔ)電感器基本匹配，電性串聯(lián)，包括相位相反的磁通場(chǎng)，并基本 上沿著所迷信號(hào)導(dǎo)線的所迷第一方向?qū)R。
本發(fā)明的特征在于，上述的數(shù)字射線照相檢測(cè)器進(jìn)一步包括 連接到所迷電源的第二開(kāi)關(guān)電源，并包括第三和第四存儲(chǔ)電感器， 其中所述第三和第四存儲(chǔ)電感器基本上匹配，電性串聯(lián)，包括相位 相反的磁通場(chǎng)，并且基本上沿著所述信號(hào)導(dǎo)線的所述第一方向?qū)R
本發(fā)明的特征在于，上述的數(shù)字射線照相檢測(cè)器中第一和第 二存儲(chǔ)電感器與該第三和第四存儲(chǔ)電感器交錯(cuò)。
本發(fā)明的特征在于，上述的數(shù)字射線照相檢測(cè)器中第一和第 二存儲(chǔ)電感器與該第三和第四存儲(chǔ)電感器充分地分開(kāi)，使得該第一 和第二存儲(chǔ)電感器的該磁場(chǎng)與該第三和第四存儲(chǔ)電感器的該磁場(chǎng)
不相互干擾。本發(fā)明的特征在于，上述的數(shù)字射線照相檢測(cè)器中第一和第 二存儲(chǔ)電感器位于該多條信號(hào)導(dǎo)線的第一部分上，該第三和第四存 儲(chǔ)電感器位于該多條信號(hào)導(dǎo)線的第二部分上。
本發(fā)明的特征在于，上述的數(shù)字射線照相檢測(cè)器中所述電源 是放置在所述數(shù)字射線照相檢測(cè)器上的可充電電池。
本發(fā)明的特征在于，上述的數(shù)字射線照相檢測(cè)器中所述電源 通過(guò)電纜有線連接到所述檢測(cè)器。
本發(fā)明的特征在于，上述的數(shù)字射線照相檢測(cè)器中該電纜進(jìn) 一步地在數(shù)字射線照相檢測(cè)器和外部源之間傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)。
本發(fā)明的特征在于，上述的數(shù)字射線照相檢測(cè)器進(jìn)一步包括 無(wú)線數(shù)據(jù)接口。
本發(fā)明的特征在于，上述的數(shù)字射線照相檢測(cè)器進(jìn)一步包括 處理器，所述處理器被配置來(lái)為所述光電感應(yīng)器陣列提供開(kāi)關(guān)電源 驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的可調(diào)整的時(shí)序偏移和采樣信號(hào)的時(shí)序。
本發(fā)明的特征在于，上述的數(shù)字射線照相檢測(cè)器中所述開(kāi)關(guān) 電源是降壓、升壓、反向、斬波電路或者推拉型電源中的一個(gè)。
本發(fā)明的特征在于，上述的數(shù)字射線照相檢測(cè)器中所述開(kāi)關(guān) 電源同步于讀出電路的主時(shí)鐘。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種向數(shù)字射線照相檢測(cè)器提供電 源的方法，其中所述數(shù)字射線照相檢測(cè)器包括按行和列放置的二維 光電感應(yīng)器陣列和連接到所述光電感應(yīng)器并沿著所述二維陣列在
第一方向上延伸的多條信號(hào)導(dǎo)線，所述方法包括提供DC電源； 將開(kāi)關(guān)電源連接到所迷電源，所述開(kāi)關(guān)電源包括第 一和第二存儲(chǔ)電 感器，其中所迷第一和第二存儲(chǔ)電感器基本匹配，電性串聯(lián)，并且 包括相位相反的磁通場(chǎng)，以及沿著與所述數(shù)字射線照相檢測(cè)器的所 述多條信號(hào)導(dǎo)線相平行的方向基本上對(duì)齊；以及偏移用于感應(yīng)所述 檢測(cè)器的設(shè)備的采樣控制信號(hào)的信號(hào)跳變和所述開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān) 跳變。
本發(fā)明的特征在于，上述的方法中所述DC電源是放置在所述 射線照相檢測(cè)器上的電池。
本發(fā)明的特征在于，上述的方法進(jìn)一步包括調(diào)整該偏移。本發(fā)明的特征在于，提供使用成對(duì)電感抵消相互的漏磁通場(chǎng) 的開(kāi)關(guān)電源。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，提供一種開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)，允許緊湊封
裝并且可以用于有減少emf屏蔽要求的電子裝置。
通過(guò)參考下面的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)il明和所附的權(quán)利要求， 將更清晰地理解和認(rèn)識(shí)本發(fā)明的這些和其他方面、目的、特征和優(yōu) 點(diǎn)。


說(shuō)明書(shū)以具體指明和明確保護(hù)本發(fā)明主題的權(quán)利要求結(jié)尾， 相信結(jié)合附圖和下面的說(shuō)明書(shū)，將更好地理解本發(fā)明。
圖1是傳統(tǒng)DR成像平板的成像感應(yīng)元件的局部剖面圖。 圖2是傳統(tǒng)地用于DR射線照相的圖像感應(yīng)器陣列的局部的 示意方框圖。
圖3是示出從每個(gè)像素獲取信號(hào)的信號(hào)路徑的示意方框圖。
圖4是傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)模式電源的示意方框圖。
圖5A是傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)模式電源共用的鐵氧體電感器器的透視圖。
圖5B是圖5A中電感器的局部剖面圖。
圖6A顯示了圖5A的電感器周?chē)拇艌?chǎng)
圖6B顯示了圖6A的沿電路導(dǎo)線向外放射的磁場(chǎng)。
圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的使用匹配且反向的
電感器的開(kāi)關(guān)電源的示意方框圖。
圖8是雙電感器對(duì)齊和相應(yīng)磁極的透視圖。
圖9是示出了互反EMF信號(hào)自抵消效應(yīng)的時(shí)序波形圖。
圖IO是與電路導(dǎo)線相關(guān)的雙電感器對(duì)齊平面圖。
圖ll是示出了成對(duì)雙電感器對(duì)齊的平面圖， 一對(duì)用于每個(gè)開(kāi)
關(guān)電源。
圖12是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的DR檢測(cè)器透視剖面圖。 圖13是示出了用于每行像素的圖像信號(hào)采集的控制信號(hào)之間 關(guān)系的時(shí)序圖。圖14是示出了無(wú)輕微相移的對(duì)開(kāi)關(guān)瞬態(tài)的可能敏感度的時(shí)序 圖。以及
圖15是示出了減少對(duì)開(kāi)關(guān)瞬態(tài)的敏感度的開(kāi)關(guān)電源相移的時(shí) 序圖。
具體實(shí)施例方式
應(yīng)理解為未特別示出或說(shuō)明的元件可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員 公知的各種形式。
本發(fā)明的裝置和方法提供了一種具有開(kāi)關(guān)模式電源(SMPS) 的數(shù)字射線照相(DR)檢測(cè)器，其有助于減少周邊電路的EMI。 本發(fā)明的SMPS配置于DR檢測(cè)器機(jī)架內(nèi)以提供EMI效應(yīng)自抵消 的一些方法，否則EMI效應(yīng)會(huì)被引入到數(shù)字檢測(cè)器的耦合信號(hào)導(dǎo)線內(nèi)。
DR檢測(cè)器電路結(jié)構(gòu)
為了理解使用用于DR檢測(cè)器平板的板上電源的問(wèn)題難度，首 先詳細(xì)了解檢測(cè)器電路是如何配置的是有益的。圖2顯示了在傳統(tǒng) 的DR檢測(cè)器中圖像傳感器陣列IO的小部分的示意圖，其中圖像 傳感器陣列IO形成為在圖1中描述的像素點(diǎn)14的矩陣。一個(gè)像素 點(diǎn)14指示在虛線框內(nèi)。每個(gè)像素點(diǎn)14包括諸如光電二極管的光電 感應(yīng)器12,與諸如TFT的開(kāi)關(guān)元件16成對(duì)。每個(gè)光電感應(yīng)器12 可以選擇性地由其相關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)元件16連接至列讀出線22。圖2 中，像素點(diǎn)14有光電二極管作為光電感應(yīng)器12和TFT作為開(kāi)關(guān) 元件16;光電二極管陰極通過(guò)TFT切換至列讀出線22。 TFT柵 極通過(guò)柵極驅(qū)動(dòng)器陣列18中相應(yīng)的柵極驅(qū)動(dòng)器^L控制在行線20 上。光電二極管陽(yáng)極通過(guò)導(dǎo)線24連接至公共偏壓源34。當(dāng)沿某一 個(gè)行線20驅(qū)動(dòng)特定行時(shí)，該行內(nèi)的所有光電二極管通過(guò)相關(guān)聯(lián)的 TFT或其他開(kāi)關(guān)元件16連接至相應(yīng)的導(dǎo)電列讀出線。然后，每個(gè) 光電二極管的電荷被送至一組充電放大器26中的一個(gè)。每個(gè)光電 二極管的電荷與來(lái)自DR接收器閃爍屏15的(圖1)撞擊到特定 光電二極管的光線數(shù)量成比例。光線數(shù)量依次與在成像檢測(cè)器特定 區(qū)域上接收到的X射線數(shù)量成正比。因此，當(dāng)傳感器陣列內(nèi)的所有光電二極管都被處理，形成了表示病人X射線圖像的兩維模擬圖像。
每個(gè)充電放大器26對(duì)來(lái)自相應(yīng)的光電二極管或其他光電感應(yīng) 器12的電荷進(jìn)行積分，提供與電荷成正比的電壓。該電壓通過(guò)信 號(hào)總線30被作為A/D轉(zhuǎn)換器28的多路轉(zhuǎn)換器(MUX) 32的輸入 而傳送。A/D轉(zhuǎn)換器28將每個(gè)充電放大器26的輸出處的電壓轉(zhuǎn)換 成相應(yīng)數(shù)字?jǐn)?shù)值，然后存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器(未示出)。 一旦使用這個(gè)方 法讀出所有像素點(diǎn)14，例如，產(chǎn)生的X射線圖像數(shù)據(jù)可以暫時(shí)存 入DR檢測(cè)器的本地存儲(chǔ)器單元。在該點(diǎn)，產(chǎn)生的二維圖像數(shù)據(jù)被 從檢測(cè)器傳送到外部處理器或者操作控制臺(tái)來(lái)進(jìn)行初步評(píng)估。從那 兒，圖像數(shù)據(jù)可以根據(jù)需要進(jìn)一步地被下行傳輸以便診斷和長(zhǎng)期歸 檔存儲(chǔ)，
圖3的示意方框圖顯示了應(yīng)用于來(lái)自每個(gè)像素的圖像信號(hào)采 集的信號(hào)路徑，仍使用光電二極管作為接收光線人的光電感應(yīng)器 12的例子。將光電二極管的陰極連接至作為開(kāi)關(guān)元件16的與其相 關(guān)聯(lián)的TFT晶體管的漏極。TFT源極端子通過(guò)列讀出線22連接 至相應(yīng)的充電放大器26的輸入。每根列讀出線22都有一個(gè)相應(yīng)的 分布電容和電阻54。 TFT柵極通過(guò)柵極驅(qū)動(dòng)器線52連接至柵極驅(qū) 動(dòng)器陣列18 (圖2 )的柵極驅(qū)動(dòng)器50。柵極驅(qū)動(dòng)器線52也有沿其 長(zhǎng)度分布的電容和電阻。然而，由于它的低阻抗和數(shù)字特性，該線 一般不像像模擬信號(hào)線一樣對(duì)電磁干擾那么敏感。充電放大器26 包括跨接積分電容器58的相關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)56。當(dāng)開(kāi)關(guān)56在低阻狀 態(tài)下(關(guān)閉)，其有效地對(duì)電容器58進(jìn)行短路，并使充電放大器 26的輸出置零或重啟充電放大器26的輸出。由于充電放大器電路 固有的偏移電壓，重啟時(shí)的電壓將不會(huì)嚴(yán)格為零，當(dāng)開(kāi)關(guān)56在高 阻狀態(tài)下(打開(kāi))，充電放大器26對(duì)來(lái)自光電二極管的電荷積分 并轉(zhuǎn)換成電壓，該電壓被施加到相關(guān)雙采樣(CDS)電路60。充 電放大器26的電壓與撞擊到光電二極管的光線數(shù)量成正比，該光 線數(shù)量又與在此位置上的X射線放射密度成比例，加上充電放大 器26固有的偏移誤差電壓。CDS電路60對(duì)電壓放大器26的輸出進(jìn)行采樣，并在兩種不 同條件下將該采樣傳送至MUX32。 CDS電路60有兩個(gè)采樣電容 器62、 64，每個(gè)具有相應(yīng)的開(kāi)關(guān)66、 68。當(dāng)開(kāi)關(guān)56關(guān)閉時(shí)，短路 積分電容器58，在充電放大器26重啟的時(shí)候進(jìn)行感應(yīng)信號(hào)偏移誤 差的第一采樣。包含同樣的加上像素信號(hào)的偏移的第二次采樣在開(kāi) 關(guān)56打開(kāi)和充電放大器26通過(guò)儲(chǔ)能電容器58從光電感應(yīng)器12 加速充電之后進(jìn)行。關(guān)閉開(kāi)關(guān)68允許電荷儲(chǔ)存，提供了橫跨電容 器64的電壓信號(hào)。來(lái)自CDS電路60的兩個(gè)電壓信號(hào)由MUX 32 選擇，相減，并傳送至A/D轉(zhuǎn)換器28，在A/D轉(zhuǎn)換器28中電壓 差被轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。在積分之前的相減去除了充電放大器26中存 在的偏移電壓。然后結(jié)果可以存儲(chǔ)至成傳教測(cè)器電子器件的數(shù)字存 儲(chǔ)器(未示出)中。
圖2和圖3中顯示的整體電路結(jié)構(gòu)和圖像采集信號(hào)路徑表明 了 DR檢測(cè)器為什么極易受到噪聲影響。一些最明顯的噪聲考慮如 下
(i) 由列導(dǎo)線24上的光電二極管產(chǎn)生的并切換到讀出線22 的電流是微安級(jí)，因此輕微噪聲也是不宜的。
(ii) 讀出線22有高阻特性。擴(kuò)展成像傳感器陣列IO的全長(zhǎng) (寬)并連接至充電放大器26，根據(jù)現(xiàn)有的DR平板設(shè)計(jì)上千個(gè)
列讀出線22中的每一個(gè)長(zhǎng)度高達(dá)43厘米或者更長(zhǎng)。高阻抗和較長(zhǎng) 長(zhǎng)度的組合使列讀出線22尤其容易受到時(shí)變磁場(chǎng)的外部噪聲干 擾，其中該時(shí)變磁場(chǎng)靠近像素點(diǎn)14或靠近導(dǎo)電讀出線22放射的。
(iii) 諸如導(dǎo)電導(dǎo)線24的偏壓源34導(dǎo)線具有高阻抗特性，易 受雜散時(shí)變磁場(chǎng)影響。
(iv) 行導(dǎo)線，行線20，也受到這些同樣的時(shí)變磁場(chǎng)的影響。 然而，行導(dǎo)線被連接至柵極驅(qū)動(dòng)器陣列18的柵極驅(qū)動(dòng)器，相比于 列導(dǎo)體的阻抗電路，它通常是更低的阻抗電路。另夕卜，行柵極信號(hào) 是閾值數(shù)字信號(hào)，因此相比于列導(dǎo)電讀出線22的信號(hào)來(lái)說(shuō)對(duì)是對(duì) 外部噪聲低敏感的數(shù)量級(jí)。
(v) 將充電放大器26的輸出傳送至MUX32和A/D轉(zhuǎn)換器 的信號(hào)總線30的導(dǎo)線對(duì)噪聲更加敏感，因?yàn)檫@些線是模擬信號(hào)線。這些都容易受到放射磁場(chǎng)的干擾，但因?yàn)槌潆姺糯笃?6本身的低 輸出阻抗，相比于列讀出線22往往更不敏感。
(vi)在上述的兩種采樣工作過(guò)程中，到把信號(hào)切換到采樣電 容器62、 64所需要的時(shí)序和信號(hào)采樣工作使得相關(guān)雙采樣操作對(duì) 噪聲敏感。也就是說(shuō)，即使相關(guān)雙采樣本身能減少感應(yīng)噪聲信號(hào)的 影響，在開(kāi)關(guān)瞬態(tài)過(guò)程中，仍然存在一些噪聲干擾的風(fēng)險(xiǎn)。
總而言之，大面積高阻抗圖像檢測(cè)器的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)使其易受 EMI影響。值得期待的是，減少來(lái)自射線照相檢測(cè)器內(nèi)的其他電 路，尤其是臨近信號(hào)線并將這些信號(hào)傳輸以便存儲(chǔ)和測(cè)量的電路， 的工作的外部噪聲。采取屏蔽和其他方法來(lái)盡可能地減少來(lái)自附近
源的EMI,以便降低噪聲電平和提供診斷成像需要的信噪比。
因?yàn)橹疤岬降碾娫幢旧砭哂懈逧MI水平，在DR檢測(cè)器內(nèi) 使用的板上開(kāi)關(guān)電源與這些要求正好相反。當(dāng)考慮到DR接收器的 輕重量和緊湊結(jié)構(gòu)的要求，這些問(wèn)題變得更加尖銳。
為了理解本發(fā)明的設(shè)備是如何解決這些噪聲問(wèn)題的，描述 DC-DC開(kāi)關(guān)電源的整體結(jié)構(gòu)和工作是有幫助的。圖4中SMPSIOO 的筒化示意圖顯示了通常用在這些電源中的整體電路拓樸結(jié)構(gòu)，顯 示了在這類(lèi)電路中使用的元件和一些示例性信號(hào)波形。電池84經(jīng) 過(guò)濾波電容器86提供電源。開(kāi)關(guān)控制電路80選擇性地切換兩個(gè)固 態(tài)開(kāi)關(guān)，在圖4中示為MOSFET功率晶體管82a、 82b，提供通過(guò) 二極管88的電壓波形94并控制電感器70的電流98。通過(guò)電感器 70的電流是類(lèi)似于圖4所示的三角斜波96。電感器70中出現(xiàn)的切 換電流產(chǎn)生在電源的開(kāi)關(guān)頻率處隨時(shí)間(t)在幅值上變化的磁通。 在各種開(kāi)關(guān)模式的設(shè)計(jì)中這個(gè)頻率數(shù)值范圍從幾百赫茲至1兆赫 茲以上。如波形94所示的ON對(duì)OFF時(shí)間的占空比決定或調(diào)節(jié)濾 波電容器90和負(fù)栽92的輸出電壓。開(kāi)關(guān)模式控制電路80通過(guò)由 反饋線(未示出)來(lái)監(jiān)測(cè)電感器70的輸出電壓從而來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載92 上存在的電壓。
一般地，用作SMPS100中使用的能源存儲(chǔ)元件的能量存儲(chǔ)元 件是鐵氧體電感器。圖5A顯示了通常怎樣封裝電感器70。若用于 開(kāi)關(guān)模式電源，電感器70通常如此構(gòu)造以減少漏入電感器線圈周?chē)鷧^(qū)域的磁通量。圖5B的局部剖面圖顯示了電感器線圏72環(huán)繞 鐵氧體材料的中心的配置，
考慮到設(shè)計(jì)和封裝技術(shù)，電感器70會(huì)放射出導(dǎo)致周?chē)娐沸?號(hào)干擾的磁場(chǎng)。圖6A顯示了分布由于磁通泄漏而在電感器70周 圍的一般的環(huán)形磁場(chǎng)74。圖6A中磁場(chǎng)74的描述類(lèi)型是粗略近似 的，而不是精確描述，用于下面討論的說(shuō)明的目的。
磁場(chǎng)74的方向或是北極(表示為N),或是南極(S)，形 成于電感器的端部。圖6B描述了同樣的電感器70和沿著導(dǎo)線78 向外放射的磁場(chǎng)74，其中導(dǎo)線78沿著導(dǎo)線附近的路徑延伸。導(dǎo)線 78，工作在開(kāi)關(guān)模式電源電感器70附近，穿過(guò)或者連接電感器70 的磁場(chǎng)74的線。如此，導(dǎo)線78由于磁場(chǎng)74的變化的磁通容易受 到感應(yīng)電壓的影響，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定量，通常表達(dá)如下
—--
此處，s是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(emf)，單位伏特，d)是磁通量，單 位韋伯。導(dǎo)線78應(yīng)是讀出線22。這種情況下，磁通泄漏可能將噪 聲增加到信號(hào)內(nèi)容。
從這個(gè)等式中注意到具有時(shí)變磁場(chǎng)的電感器的感應(yīng)電壓與連 接電感器的磁通的時(shí)間變化率成正比。磁通量(|)與電感器70中線 圈72的安培匝數(shù)乘以常數(shù)的積成比例。常量的具體值由鐵氧體電 感器70的具體結(jié)構(gòu)和與鐵氧體材料具體類(lèi)型和氣隙尺寸相關(guān)的各 種參數(shù)決定。
返回至圖6B，線團(tuán)72中電流波形的變化率dl/dt由于電感器 70周?chē)拇磐ㄐ孤┊a(chǎn)生了 d4)/dt或者時(shí)變磁場(chǎng)74。這個(gè)時(shí)變磁場(chǎng) 在連接這個(gè)磁場(chǎng)的導(dǎo)線78內(nèi)感應(yīng)出相應(yīng)的emf電壓。
如圖4的電流圖96所示，對(duì)一些類(lèi)型的DC至DC轉(zhuǎn)換器拓 樸結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，感應(yīng)場(chǎng)幅值除了包括被稱為DC偏壓的DC分量，還 包括AC分量。AC分量被稱為是"騎在，，DC偏壓電平上。正是 磁場(chǎng)的AC分量感應(yīng)引起了在周?chē)舾袑?dǎo)電電路的噪聲電壓。
因此，如前述的圖2至6B討論，在信號(hào)導(dǎo)線附件使用開(kāi)關(guān)模 式電源有明顯的缺點(diǎn)。例如，由流過(guò)電感器線圈的電流產(chǎn)生的磁通量變化產(chǎn)生了相應(yīng)的emf電壓，該emf電壓被引入處于電感器周 圍的導(dǎo)線。進(jìn)一步沿信號(hào)處理路徑下行(參考圖3所示)，該感應(yīng) emf電壓與在列讀出導(dǎo)線內(nèi)存在的任何檢測(cè)器信號(hào)電壓相加。該額 外的emf電壓是一種可能最終將人為干擾引入至檢測(cè)器輸出圖像 的噪聲源。
傳統(tǒng)的屏蔽或抑制的方法難以應(yīng)用或者不足以滿足需求，尤 其是緊湊和輕重量設(shè)計(jì)的需求。增加電感器和導(dǎo)線之間的距離是一 種與緊湊設(shè)計(jì)相反的方案。類(lèi)似地，為信號(hào)導(dǎo)線提供充分的屏蔽是 不切實(shí)際的。盡管使用了一些屏蔽,額外的屏蔽會(huì)增加尺寸和重量； 而且，高開(kāi)關(guān)頻率不允許使用多種傳統(tǒng)屏蔽材料。
本發(fā)明的實(shí)施例通過(guò)引入反emf來(lái)解決感應(yīng)的emf的問(wèn)題， 這抵消了至少部分在開(kāi)關(guān)模式電源電路的信號(hào)線上產(chǎn)生的磁通場(chǎng)。 圖7中DR檢測(cè)器l卯的示意框圖描述了這如何在SMPS200中通 過(guò)使用串聯(lián)的電感器對(duì)70a、 70b而實(shí)現(xiàn)的第一實(shí)施例。這種方案 中，電感器70a、 70b是基本匹配的，那就是說(shuō)，有基本相同的感 應(yīng)系數(shù)，但配置成對(duì)同 一開(kāi)關(guān)電流提供反向相位的關(guān)系。SMPS 200 的開(kāi)關(guān)模式工作符合參考圖4中的SMPS100描述的同樣的通用模 式，例如，能和板上電池84—起使用，也可選擇性地通過(guò)有線與 外部DC源44的電源一起使用。開(kāi)關(guān)控制電路80驅(qū)動(dòng)功率晶體管 82a、 82b、或其他類(lèi)型的開(kāi)關(guān)元件將電流傳導(dǎo)通過(guò)儲(chǔ)電感應(yīng)元件， 這里該儲(chǔ)電感應(yīng)元件由串聯(lián)的兩個(gè)電感器70a、 70b組成。(負(fù)載 92表示從SMPS200功能角度看過(guò)來(lái)的負(fù)載，因?yàn)楸粡碾奼供電 源的實(shí)際元件會(huì)包括陣列10中的至少一部分或者圖示的一部分邏 輯器件)如圖7和隨后的時(shí)序圖所示，控制邏輯處理器120協(xié)調(diào)來(lái) 自開(kāi)關(guān)控制電路80的開(kāi)關(guān)信號(hào)的時(shí)序和由主時(shí)鐘230控制的來(lái)自 成像傳感器陣列10的采樣信號(hào)。
但是，在圖7的實(shí)施例和圖4中舉例的傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)模式電源實(shí) 施例之間存在明顯不同。下面將是比較明顯的區(qū)別
(a)電感器70a、 70b是串聯(lián)的，但連接成使通過(guò)電感器70a 的用于電流切換的電流98a與通過(guò)電感器70b的電流98b反向。電感器70a、 70b近似匹配，使得每一個(gè)電感器為開(kāi)關(guān)電源所需的 總體感應(yīng)系數(shù)的一半。
(b)由于通過(guò)電感器70a、 70b的電流是反向的，電感器70a 產(chǎn)生漏磁通場(chǎng)104a，其與電感器70b產(chǎn)生的漏磁通場(chǎng)104b成180 度反相。磁通場(chǎng)104a、 104b幅值相同，相位相反。這也在各自的 波形96a (對(duì)應(yīng)于電感器70a)和波形96b (對(duì)應(yīng)于電感器70b ) 中示出。凈效應(yīng)是指一些量的感應(yīng)emf ,皮抵消，尤其是沿著附近 的導(dǎo)線78的路徑，其中一個(gè)凈皮表示為通過(guò)磁通場(chǎng)104a， 104b。
(c )電感器70a、 70b沿導(dǎo)線78的路徑被排成直線。也就是 說(shuō)，為了最有效地抵消感應(yīng)emf的影響，兩個(gè)電感器70a、 70b應(yīng) 在與沿著最近的感應(yīng)耦合信號(hào)線，這里是導(dǎo)線78，的方向相同的
方向上對(duì)齊。參考圖8的透視圖，導(dǎo)線78在電感器70a、 70b對(duì)齊 的方向即D方向延伸，以便為周邊導(dǎo)線78提供最有效的emf抵消。 在此處，電感器70a、 70b基本上與導(dǎo)線78同等耦合。
(d)相互匹配的電感器70a、 70b應(yīng)當(dāng)足夠的近使得它們的 部分磁場(chǎng)重疊。電感器70a、 70b之間過(guò)大的距離會(huì)減少自抵消效 應(yīng)的好處。
圖9中時(shí)序波形示出了分離的相位(cK，d)2)和emf (emfb emf2)信號(hào)，它們被組合以便提供用于emf補(bǔ)償?shù)暮铣傻膃mf信 號(hào)(emfres)。波形106a、 106b顯示了各自的電感器70a、 70b的 變化的磁通場(chǎng)。Emf波形108a、 108b顯示了由這種磁通變化產(chǎn)生 的并且分別與電感器70a、 70b的導(dǎo)電信號(hào)導(dǎo)線78耦合的感應(yīng)emf 信號(hào)。任一個(gè)在導(dǎo)線78中感應(yīng)的感應(yīng)emf電壓都是噪聲誤差源， 這個(gè)誤差容易導(dǎo)致在射線照相檢測(cè)器的偽影，但當(dāng)兩個(gè)感應(yīng)emf 電壓在同樣的鄰近區(qū)域同時(shí)存在，并沿同一信號(hào)線對(duì)齊，則凈和提 供需要的抵消，只得到殘差emfres波形信號(hào)108c,該殘差emfres 波形信號(hào)108c比單獨(dú)的emf波形108a或emf波形108b小很多。
圖10的平面圖是顯示電感器70a、70b在導(dǎo)線78上精確對(duì)齊 的俯視圖。示出了三條導(dǎo)線78?？梢钥吹皆趯?shí)際的圖像檢測(cè)器裝 置中，每個(gè)電感器下面或周?chē)裳由煊袔装贄l導(dǎo)線。因此，優(yōu)選地使電感器對(duì)的每一個(gè)電感器相等地位于接近同一組導(dǎo)線，也就是 說(shuō)，沿著數(shù)字成傳教測(cè)器的信號(hào)線的主要方向?qū)R。
如圖7-10所示，單個(gè)電感器對(duì)70a、 70b用于每一個(gè)開(kāi)關(guān)模式 電源。應(yīng)當(dāng)注意到，為了提供各種邏輯、處理和感應(yīng)電路需要的電 源，諸如射線照相檢測(cè)器的復(fù)雜裝置可能需要許多不同電壓。因此， 單個(gè)DR檢測(cè)器中會(huì)包含多個(gè)開(kāi)關(guān)模式電源，每個(gè)電源有自己的電 感器對(duì)。在這種情況下，最好隔離開(kāi)電感器對(duì)使它們以合適的距離 彼此交錯(cuò)分開(kāi)，這樣不會(huì)干擾附近的電感器對(duì)的場(chǎng)抵消效應(yīng)。圖 11的俯視圖顯示了可能的電感器對(duì)放置示例。在此處顯示了兩個(gè) 電感器對(duì)110a、 110b。為了取得合適的性能，放置第一和第二電 感器對(duì)110a、 110b使它們不會(huì)處于同樣的導(dǎo)線78上?？赡艿脑挘?目的是防止耦合到同一導(dǎo)線組的兩個(gè)或多個(gè)電感器對(duì)具有兩個(gè)殘 差電壓，因?yàn)檫@會(huì)使導(dǎo)線上所產(chǎn)生的誤差電壓加倍，并增加由于更 大的殘差電壓引起的圖形偽影。
圖12顯示了便攜式DR檢測(cè)器1卯的實(shí)施例。此處， 一系列 導(dǎo)電信號(hào)導(dǎo)線78在方向V (與DR檢測(cè)器l卯的傳統(tǒng)定位垂直的 方向)上延伸了 DR檢測(cè)器l卯的長(zhǎng)度。與垂直方向V正交的是 水平方向H。 DR檢測(cè)器190的整個(gè)感應(yīng)表面有兩維^f象素點(diǎn)14的 陣列；圖12的透視圖示出了少量像素點(diǎn)14，但不翻見(jiàn)定比例。還 提供無(wú)線接口 40，以使DR檢測(cè)器190是完全便攜式成像平板。
在獨(dú)立的實(shí)施例中，DR檢測(cè)器190包含至少一個(gè)提供電源的 板上電池84。這個(gè)實(shí)施例使用多個(gè)開(kāi)關(guān)電源200，每個(gè)開(kāi)關(guān)電源都 有兩個(gè)的對(duì)齊的電感器70a、 70b，電感器70a、 70b^皮配置成直線， 在V方向上延伸并沿附近的信號(hào)導(dǎo)線78對(duì)齊。應(yīng)注意到，用于不 同電源200的電感器70a、70b并不沿與主導(dǎo)線方向V正交的H方 向?qū)R。反而如之前參照?qǐng)D11所述，每對(duì)電感器70a、 70b與鄰 近電感器對(duì)交錯(cuò)，使得各電感器對(duì)彼此不對(duì)齊。這有助于最小化當(dāng) 使用多個(gè)電源200時(shí)在相鄰的成對(duì)電感器之間發(fā)生地任何可能的 交叉耦合。
如圖9所示，鄰近電感器70a和70b的導(dǎo)線上仍存在一定量 的殘余感應(yīng)噪聲emfres108c。甚至根據(jù)降低的噪聲，會(huì)有一些對(duì)開(kāi)關(guān)瞬態(tài)特別敏感的圖像采集操作。為了幫助減輕信號(hào)感應(yīng)電路上的 電源開(kāi)關(guān)瞬態(tài)效應(yīng)，可以相對(duì)于信號(hào)采集時(shí)序調(diào)整電源開(kāi)關(guān)的時(shí)序 而移相。
圖13的時(shí)序圖顯示了與用于每個(gè)像素行的相關(guān)雙采樣圖像采 集有關(guān)的波形。元件標(biāo)記是圖3的框圖。脈沖210定義了讀出一行 中所有列的讀出間隔212。在開(kāi)關(guān)66被關(guān)閉和采樣電容器62充電 的時(shí)間中產(chǎn)生箝位脈沖214。在積分間隔222之后，產(chǎn)生充電脈沖 224和采樣電容器64充電，存儲(chǔ)來(lái)自充電放大器的積分信號(hào)。ADC 時(shí)鐘226用于A/D轉(zhuǎn)換器28的時(shí)序。時(shí)鐘226與主時(shí)鐘230 (圖 7)同步。圖13的波形表示了一個(gè)光電二極管點(diǎn)是如何工作的。但 是應(yīng)當(dāng)理解圖13所示的操作在讀出操作期間對(duì)給定行的所有光電 二極管點(diǎn)同步地發(fā)生。
圖14和15看起來(lái)更接近圖13中積分間隔222的時(shí)序，示出 了相移如何相對(duì)于電源時(shí)序和電流波形94、 96工作。圖14示出了 不使用相移的傳統(tǒng)時(shí)序。跳變223、 225表示電容器58 (圖3)充 電至用于像素點(diǎn)的信號(hào)電平的有限積分時(shí)間。跳變223、 225指出 信號(hào)采集處理尤其易受開(kāi)關(guān)瞬態(tài)影響的兩個(gè)瞬間時(shí)間。波形96、 94分別顯示了用于電源200的電感器電流和開(kāi)關(guān)時(shí)鐘。圖14顯示 了電源200開(kāi)關(guān)時(shí)間與跳變223、 225相一致的的配置。由于這個(gè) 時(shí)序，感應(yīng)噪聲信號(hào)傾向于在圖像數(shù)據(jù)中產(chǎn)生偽影。
微小的時(shí)序調(diào)整有助于補(bǔ)償這個(gè)困難。圖15顯示了優(yōu)選實(shí)施 例中的相位調(diào)整的結(jié)果及其優(yōu)點(diǎn)。此處，開(kāi)關(guān)波形94偏離采樣跳 變，它的開(kāi)關(guān)信號(hào)充分偏移足以移動(dòng)其跳變通過(guò)跳變223， 225。 參考圖7的示意圖，通過(guò)操作者命令入口把時(shí)序相位校正提供到控 制邏輯處理器120。
通過(guò)在制造時(shí)檢查來(lái)自射線照相圖像檢測(cè)器的圖像數(shù)據(jù)，可 以操作上地確定最優(yōu)位置相位位置。用于射線照相檢測(cè)器的所有開(kāi) 關(guān)模式電源的時(shí)鐘與主時(shí)鐘230同步，該主時(shí)鐘230控制行讀出電 路并使行讀出電路同步。然而，每個(gè)開(kāi)關(guān)模式電源的位置相位關(guān)系 可各自調(diào)整至唯一的相位偏差位置。為了最小化目標(biāo)圖像偽影，這個(gè)特征與可編程調(diào)整相位位置的能力提供了高度靈活性以調(diào)整射 線照相檢測(cè)器中每個(gè)開(kāi)關(guān)電源的操作。
本發(fā)明的方法有助于減少開(kāi)關(guān)電源帶來(lái)的在射線照相檢測(cè)器 中的噪聲影響，尤其是當(dāng)開(kāi)關(guān)電感器用作儲(chǔ)能元件時(shí)由于磁場(chǎng)波動(dòng) 產(chǎn)生的噪聲。通過(guò)使用串聯(lián)的兩個(gè)電感器，并且位置上與列讀出線 對(duì)齊和反極性連接，使得開(kāi)關(guān)電流在任意時(shí)刻在每個(gè)電感器內(nèi)反向 流過(guò)，本發(fā)明的裝置和方法提供了相反的電磁場(chǎng)使之沿著鄰近信號(hào) 線的路徑相互抵消。使用本發(fā)明的方法和裝置，可以最小化開(kāi)關(guān)電
感器帶來(lái)的感應(yīng)emf效應(yīng)，降低了屏蔽要求。射線照相圖像檢測(cè) 器的信號(hào)線和一些圖像采集元件能靠近電源元件放置或分布。
本發(fā)明的裝置和方法提供了便攜式DR檢測(cè)器平板，不需任何 類(lèi)型的線或纜連接來(lái)工作。無(wú)線接口 40 (圖12)可使用許多不同 的無(wú)線協(xié)議和機(jī)制中的任一種，包括IEEE 802.11g或IEEE 802.11n和其他接口工具。電池84可反復(fù)充電，例如鋰離子電池或 其他源，使得DR檢測(cè)器在需要重新充電或更換電池前能工作數(shù)小 時(shí)?？蛇x地，參考圖7所述，電源可由外部DC源44提供，例如 使用有線電纜。在其他實(shí)施例中，可選擇地使用有線連接或者無(wú)線 配置，斷開(kāi)與有線電纜的連接以工作在電池上。帶線或無(wú)線配置是 可選擇的，以適應(yīng)獲取具體類(lèi)型的射線照相圖像的電源要求。有線 電纜方法也允許傳輸電壓的同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，消除了或補(bǔ)充了無(wú) 線通信的要求。例如在有線電纜方法中提供標(biāo)準(zhǔn)USB或以太網(wǎng)數(shù) 據(jù)連接以及DC電源。
參考圖7和13-15所示，本發(fā)明的實(shí)施例允許相對(duì)于數(shù)據(jù)采集 功能時(shí)序來(lái)控制開(kāi)關(guān)電源時(shí)序的各種選擇。這種控制是可編程的、 可動(dòng)態(tài)調(diào)整的、或者操作者可控制或可校正。例如，如參考圖15 的討論，校正序列可用于調(diào)整時(shí)序偏移以獲得最低的測(cè)量噪聲水 平。校正調(diào)整可以使用熟悉電子領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的方法手動(dòng)地 或通過(guò)軟件指令實(shí)現(xiàn)。
具體參照其中某些優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng) 理解，在上述的本發(fā)明的精神內(nèi)和在所附的權(quán)利要求表明的范圍的 變化和修改仍是有效果的，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，這些變化
20和修改沒(méi)有脫離本發(fā)明范圍。例如，可以使用與圖5A-6B所示的 配置不同的電感器封裝配置。盡管本說(shuō)明書(shū)主要闡述了在DR檢測(cè) 器內(nèi)的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)和使用，本發(fā)明的裝置可以和容易地與其他類(lèi) 型的使用板上開(kāi)關(guān)電源的信號(hào)感應(yīng)或處理裝置一起使用。開(kāi)關(guān)電源 本身可以是包括降壓、升壓、反向、推拉、斬波電路(Cuk)和其 他的許多類(lèi)型中的任一個(gè)。
因此，本文提供了一種用于配置成用于數(shù)字成像檢測(cè)器或其 他感應(yīng)電子裝置的開(kāi)關(guān)電源裝置和方法。元件列表
10.圖像傳感器陣列 12.光電感應(yīng)器
14. 像素點(diǎn)
15. 閃爍屏
16. 開(kāi)關(guān)元件
18.柵極驅(qū)動(dòng)器陣列
20.行線
22.讀出線
24.導(dǎo)線
26.放大器
28. A/D轉(zhuǎn)換器
30.總線
32.多路轉(zhuǎn)換器
34.偏壓源
40.無(wú)線接口
44. DC源
50.柵極驅(qū)動(dòng)器
52.驅(qū)動(dòng)器線
54.分布電容和電阻
56.開(kāi)關(guān)
58.電容器
60. CDS電路
62、 64.電容器
66、 68.開(kāi)關(guān)
70、 70a、 70b.電感器
72.線圏
74.磁場(chǎng)
78.導(dǎo)線
80.開(kāi)關(guān)控制電路 82a、 82b.功率晶體管84.電池 86.電容器 88. 二極管 90.電容器 92.負(fù)栽
94、 96、 96a 、 96b.波形 98、 98a 、 98b.電流 100.電源 102a、 102b.電流 104a、 104b.磁通場(chǎng) 106a、 106b.波形 108a、 108b、 108c.波形 110a、 110b.電感器對(duì) 120.控制邏輯處理器 l卯.DR檢測(cè)器 200.電源 210.脈沖 212.間隔 214.脈沖
222. 間隔
223. 225.跳變
224. 脈沖 226.時(shí)鐘
230.波形，主時(shí)鐘 E.放大剖面 H.水平 V.垂直
權(quán)利要求
1.數(shù)字射線照相檢測(cè)器包括按行和列放置的二維光電感應(yīng)器陣列；多條信號(hào)導(dǎo)線，連接所述光電感應(yīng)器并且沿著所述二維陣列在第一方向延伸；以及開(kāi)關(guān)電源，連接到電源并且包括第一和第二存儲(chǔ)電感器，其中所述第一和第二存儲(chǔ)電感器基本匹配，電性串聯(lián)，包括相位相反的磁通場(chǎng)，并基本上沿著所述信號(hào)導(dǎo)線的所述第一方向?qū)R。
2. 如權(quán)利要求l所迷的數(shù)字射線照相檢測(cè)器，進(jìn)一步包括連接到所 述電源的第二開(kāi)關(guān)電源，并包括第三和第四存儲(chǔ)電感器，其中所述第三和 第四存儲(chǔ)電感器基本上匹配，電性串聯(lián)，包括相位相反的磁通場(chǎng)，并且基 本上沿著所述信號(hào)導(dǎo)線的所述第一方向?qū)R。
3. 如權(quán)利要求l所述的數(shù)字射線照相檢測(cè)器，其中所述電源是放置 在所述數(shù)字射線照相檢測(cè)器上的可充電電池。
4. 如權(quán)利要求l所述的數(shù)字射線照相檢測(cè)器，其中所述電源通過(guò)電 纜有線連接到所述檢測(cè)器。
5. 如權(quán)利要求l所述的數(shù)字射線照相檢測(cè)器，進(jìn)一步包括無(wú)線數(shù)據(jù) 接口。
6. 如權(quán)利要求l所述的數(shù)字射線照相檢測(cè)器，進(jìn)一步包括處理器， 所述處理器被配置來(lái)為所述光電感應(yīng)器陣列提供開(kāi)關(guān)電源驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間 的可調(diào)整的時(shí)序偏移和采樣信號(hào)的時(shí)序。
7. 如權(quán)利要求l所述的數(shù)字射線照相檢測(cè)器，其中所述開(kāi)關(guān)電源是 降壓、升壓、反向、斬波或者推拉型電源中的一個(gè)。
8. 如權(quán)利要求l所述的數(shù)字射線照相檢測(cè)器，其中所述開(kāi)關(guān)電源同 步于用于讀出電路的主時(shí)鐘。
9. 向數(shù)字射線照相檢測(cè)器提供電源的方法，其中所述數(shù)字射線照相 檢測(cè)器包括按行和列放置的二維光電感應(yīng)器陣列和連接到所述光電感應(yīng) 器并沿著所述二維陣列在第一方向上延伸的多條信號(hào)導(dǎo)線，所述方法包 括提供DC電源；將開(kāi)關(guān)電源連接到所述電源，所述開(kāi)關(guān)電源包括第一和第二存儲(chǔ)電 感器，其中所述第一和第二存儲(chǔ)電感器基本匹配，電性串聯(lián)，并且包括相位相反的磁通場(chǎng)，以及沿著與所述數(shù)字射線照相檢測(cè)器的所述多條信號(hào)導(dǎo)線相平行的方向基本上對(duì)齊；以及偏移所述開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)跳變和采樣控制信號(hào)的信號(hào)跳變用于感應(yīng) 所述檢測(cè)器的設(shè)備。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述DC電源是放置在所述射線照相檢測(cè)器上的電池。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于便攜式射線照相檢測(cè)器的電源。數(shù)字射線照相檢測(cè)器包括以行和列放置的二維光電感應(yīng)器陣列。多條信號(hào)導(dǎo)線連接到該光電感應(yīng)器并沿著該二維陣列在第一方向上延伸。開(kāi)關(guān)電源被連接到電源并且具有第一和第二存儲(chǔ)電感器，其中該第一和第二存儲(chǔ)電感器基本匹配，電性串聯(lián)，并且包括相位相反磁通場(chǎng)，以及基本上沿著信號(hào)導(dǎo)線的第一方向?qū)R。
文檔編號(hào)G01T1/24GK101556330SQ20091012783
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月8日
發(fā)明者I·莫洛夫, J·R·豪弗 申請(qǐng)人:卡爾斯特里姆保健公司;瓦里安醫(yī)療系統(tǒng)公司