多电压阈值数字化方法

模数转换器将物理量随时间变化的模拟信号转换为易于储存和处理的数字信号,是自然科学和信息科学的桥梁,也是现代工业与科研中不可或缺的核心基础器件。20世纪20年代以来,随着均匀时域采样的电子学实现和数学理论陆续建立,均匀时域采样成为模数转换领域的基石。此后数十年,正电子发射断层成像、核聚变中子能谱和中微子探测等需要对大量通道高速信号进行采样的应用不断涌现。在这些应用中,基于均匀时域采样的模数转换方案存在功耗大、成本高等缺点,以至于不得不在数字化前进行预处理,从而损失了信号的原始信息。基于值域采样的多电压阈值数字化方法通过若干电压阈值对信号进行采样,再在后端结合先验信息重建信号,使得大量通道高速信号的精确数字化成为可能。目前,多电压阈值数字化方法已被运用在正电子发射断层成像、X射线安检、中子石油测井和质子治疗监测等领域中。本文概述多电压阈值数字化方法的原理,介绍近年来多电压阈值数字化电子学的研究进展,展望多电压阈值数字化方法领域的研究趋势。