恒比定時(shí)甄別器（CFD）電路具體實(shí)現(xiàn)探討

　　介紹PET系統(tǒng)中定時(shí)方法時(shí)有介紹到目前大部分使用到的是CFD方法，CFD是Constant Fraction Discriminator的縮寫。

　　這里對CFD具體方法概念，不再贅述，本文筆者個(gè)人帶著學(xué)習(xí)的態(tài)度來給大家介紹下該方法電路的具體實(shí)現(xiàn)。為了介紹方便，我們還是將CFD的實(shí)現(xiàn)框圖擺出來，如圖1所示。

　　圖1：CFD原理框圖

　　因?yàn)樾枰_定時(shí)，所以在前面博文中，筆者詳細(xì)介紹了，當(dāng)圖1中的輸入信號的幅度不同時(shí)，如果采用雙閾值檢測，那么會出現(xiàn)時(shí)間晃動，在上述鏈接博文的圖2和圖3有非常形象的展示。

　　而上述圖1就可以非常理想的避免這個(gè)問題，我們看到不管輸入信號的幅度怎么變化，圖1右側(cè)的tz時(shí)刻(即過零時(shí)刻)都會保持固定，這就是我們所需要的，即每次hit我們都能進(jìn)行精確的定時(shí)。(這里，大家一定要看懂右側(cè)圖，首先輸入信號為黑線，上面紅線表示經(jīng)過延遲后的輸入，下面紅線是經(jīng)過衰減并倒相的輸入，最后藍(lán)線就是上述二者相加得到的結(jié)果，藍(lán)線和橫軸相交產(chǎn)生了過零點(diǎn))

　　有了這原理框圖，那么剩下的就是具體實(shí)現(xiàn)，圖1左側(cè)中，分別有衰減、倒相、延遲、加法器以及過零檢測等主要電路模塊，后面我們將對它們一一進(jìn)行詳細(xì)的具體實(shí)現(xiàn)介紹。

　　雙極性信號成形方法

　　如圖2所示，輸入信號Vi直接連到比較器的同相輸入端，比較器的反相輸入端信號Vc是Vi的低通濾波輸出，它在時(shí)間上比輸入信號滯后。比較器的同相、反相輸入端之間的電壓差為：

　　Vr(t)=Vi(t)-Vc(t)=R*i(t)=RCdVc(t)/dt

　　圖2：雙極性成形電路

　　在電容器上的電壓達(dá)到峰值之后，積分電阻上的電流方向改變，引起比較器輸出翻轉(zhuǎn)。由于電阻電容組成的是一個(gè)線性網(wǎng)絡(luò)，Vr(t)的過零與輸入信號的幅度無關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)了恒比定時(shí)功能。

　　圖3：CFD輸出

　　注：圖1中反相可以通過圖2中的放大器實(shí)現(xiàn)一個(gè)減法器來實(shí)現(xiàn);而RC濾波器來實(shí)現(xiàn)一個(gè)延時(shí)，這樣在整個(gè)CFD電路中就實(shí)現(xiàn)了所謂的無延遲線的CFD。