一種快電容補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，特別是設(shè)計(jì)了一種快電容補(bǔ)償電路。
【背景技術(shù)】
[0002]納米孔核酸測(cè)序技術(shù)作為第三代基因測(cè)序技術(shù)，克服了現(xiàn)有核酸測(cè)序技術(shù)測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)、價(jià)格昂貴、測(cè)序工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)，是一種讀取速度快、成本低、操作簡(jiǎn)單的基因測(cè)序技術(shù)。其基本原理是通過測(cè)量單鏈DNA通過加有偏置電壓的納米孔時(shí)引起的電流變化，來(lái)區(qū)分不同的DNA堿基，進(jìn)而完成測(cè)序。當(dāng)DNA與納米孔接觸時(shí)，所測(cè)得的電流會(huì)出現(xiàn)一個(gè)表現(xiàn)為容性主導(dǎo)、持續(xù)時(shí)間極短的尖峰干擾信號(hào)，引起該信號(hào)的干擾源一般被稱為快電容，其主要來(lái)源是納米孔與DNA的接觸電容和電極電容等，該尖峰信號(hào)的存在會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)極大的干擾，影響系統(tǒng)測(cè)量的準(zhǔn)確性。為了消除該影響，一般需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的補(bǔ)償通道和補(bǔ)償算法，即快電容補(bǔ)償技術(shù)。
[0003]膜片鉗技術(shù)是一種先進(jìn)的電生理技術(shù)，通過測(cè)量PA級(jí)微弱的細(xì)胞離子通道電流來(lái)研究細(xì)胞離子通道及其調(diào)控機(jī)制。當(dāng)測(cè)量電極與細(xì)胞膜形成高阻封裝時(shí)，由于探頭端和測(cè)量電極電容的存在，同樣需要快電容補(bǔ)償。
[0004]中國(guó)發(fā)明專利“一種用于固態(tài)納米孔核酸測(cè)序電信號(hào)的檢測(cè)”(專利號(hào):201310158083.2)提供了一種用于固態(tài)納米孔核酸測(cè)序電信號(hào)的檢測(cè)和采集系統(tǒng)，針對(duì)四種不同的堿基，采用彼此相互獨(dú)立的檢測(cè)通道和不同的增益，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)核酸序列的快速檢測(cè)，但未能給出具體針對(duì)快電容干擾的補(bǔ)償機(jī)制。
[0005]中國(guó)實(shí)用新型專利“用于膜片鉗儀的前置放大器”(專利號(hào):CN02279113.2)提供了一種體積小、調(diào)試方便、成本低的膜片鉗系統(tǒng)前置放大器，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)PA級(jí)細(xì)胞電流的檢測(cè)，但未能給出對(duì)于檢測(cè)過程中產(chǎn)生的快電容干擾的處理機(jī)制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種快電容補(bǔ)償電路，旨在解決納米孔核酸測(cè)序技術(shù)和膜片鉗技術(shù)等在測(cè)量過程中產(chǎn)生的快電容干擾，針對(duì)快電容干擾中的有時(shí)間延遲分量和無(wú)時(shí)間延遲分量分別進(jìn)行補(bǔ)償?shù)目祀娙菅a(bǔ)償電路。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種快電容補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)，其特征在于，包括通過增益為I的加法器連接的補(bǔ)償通路I和補(bǔ)償通道2，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)于快電容干擾中無(wú)時(shí)間延遲分量和有時(shí)間延遲分量的補(bǔ)償。其中所述補(bǔ)償通道I實(shí)現(xiàn)對(duì)快電容干擾中的無(wú)時(shí)間延遲分量的補(bǔ)償，根據(jù)不同的無(wú)時(shí)間延遲分量，所述補(bǔ)償通道I通過選擇不同的增益可編程放大器的放大倍數(shù)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。所述補(bǔ)償通道2實(shí)現(xiàn)對(duì)快電容干擾中的有時(shí)間延遲分量進(jìn)行補(bǔ)償，根據(jù)不同的時(shí)間延遲，所述補(bǔ)償通道2通過選擇可編程電容的不同電容值和增益可編程放大器的不同放大倍數(shù)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。通過加法器得到的能夠補(bǔ)償快電容干擾中有時(shí)間延遲分量和無(wú)時(shí)間延遲分量的最終輸出在通過注入電容后得到最終的快電容補(bǔ)償電流。
[0008]一種快電容補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)，由于采用了增益可編程放大器，使得對(duì)于系統(tǒng)補(bǔ)償通路I和補(bǔ)償通路2的放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)更加方便快捷，同時(shí)簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)。
[0009]一種快電容補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)，由于采用了基于變?nèi)荻O管的可編程電容器，使得補(bǔ)償通路2能夠補(bǔ)償更大范圍的快電容干擾的有時(shí)間延遲分量，在提高了可編程電容器的調(diào)節(jié)精度和調(diào)節(jié)范圍的同時(shí)減小了可編程電容器的體積。
[0010]本發(fā)明的快電容補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于快電容干擾的準(zhǔn)確快速的補(bǔ)償，同時(shí)整體電路設(shè)計(jì)體積更小，更易于調(diào)節(jié)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]附圖1本發(fā)明的原理框圖
[0012]附圖2本發(fā)明具體實(shí)施方案
[0013]附圖3可編程電容具體實(shí)施方案
[0014]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0015]1:補(bǔ)償通道I ; 2:補(bǔ)償通道2 ；
[0016]3:放大器2; 4:電容；
[0017]5:放大器I; 6:加法器；
[0018]7:電阻O; 8:注入電容
【具體實(shí)施方式】
[0019]一種快電容補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)，包括通過增益為I的加法器連接的補(bǔ)償通路I和補(bǔ)償通道2，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)于快電容干擾中無(wú)時(shí)間延遲分量和有時(shí)間延遲分量的補(bǔ)償，補(bǔ)償通道I和補(bǔ)償通道2通過增益為I的加法器連接并經(jīng)過注入電容得到最終的快電容補(bǔ)償電流。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做出詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]如圖1所示，本系統(tǒng)主要由補(bǔ)償通道1、補(bǔ)償通道2、加法器和注入電容四部分構(gòu)成。其中補(bǔ)償通道I如圖2所示，由增益可編程放大器I組成，其目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)于補(bǔ)償通道I的放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)，通過不同的放大倍數(shù)的選擇，實(shí)現(xiàn)對(duì)于快電容干擾中無(wú)時(shí)間延遲分量的補(bǔ)償。
[0021]補(bǔ)償通道2如圖2所示，由電阻2、增益可編程放大器3、可編程電容4構(gòu)成。其中，電阻2和可編程電容4針對(duì)快電容干擾中有時(shí)間延遲分量的時(shí)間延遲參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)；針對(duì)不同的時(shí)間延遲參數(shù)，系統(tǒng)通過選擇不同的可編程電容的容值，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，再根據(jù)補(bǔ)償?shù)男Чㄟ^增益可編程放大器3實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的調(diào)節(jié)。
[0022]可編程電容器4如圖3所示，由固定容值電容Cl?C4、可控開關(guān)Pl?P8、變?nèi)荻O管Dl?D4構(gòu)成。其功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)電容容值的可編程調(diào)節(jié)，具體工作方式為:通過可控開關(guān)Pl?P4選擇連入電路的電容的個(gè)數(shù)，通過對(duì)連入電路中電容個(gè)數(shù)的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)可編程電容容值的調(diào)節(jié)。同時(shí)，電容容值可以通過變?nèi)荻O管Dl?D4進(jìn)行更精確的調(diào)節(jié)，具體為:變?nèi)荻O管Dl?D4可以通過可控開關(guān)P5?P8選擇是否連入可編程電容器中，若選擇將變?nèi)荻O管連入電路，則變?nèi)荻O管Dl?D4的容值可通過VCl?VC4端所施加的模擬電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。可編程電容器4的容值可以通過可控開關(guān)Pl?P8和變?nèi)荻O管Dl?D4進(jìn)行容值的調(diào)節(jié)。
[0023]加法器如圖2所示，由三個(gè)等值電阻和一個(gè)高輸入阻抗、低偏置電流的運(yùn)放構(gòu)成，將補(bǔ)償通道I和補(bǔ)償通道2的輸出相加形成最終的快電容補(bǔ)償?shù)妮敵觥?br>[0024]注入電容8如圖2所示，其作用是將最終的快電容補(bǔ)償輸出轉(zhuǎn)化為快電容補(bǔ)償所需的注入電流完成最終的快電容補(bǔ)償過程。
[0025]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
[0026]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種快電容補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)，其特征在于，包括并行連接的補(bǔ)償通路I和補(bǔ)償通道2，其中所述補(bǔ)償通道I實(shí)現(xiàn)對(duì)快電容干擾中的無(wú)時(shí)間延遲分量的補(bǔ)償，其補(bǔ)償效果可以通道增益可編程放大器進(jìn)行調(diào)節(jié)；所述補(bǔ)償通道2對(duì)快電容干擾中的有時(shí)間延遲分量進(jìn)行補(bǔ)償，其補(bǔ)償效果可以通過增益可編程放大器和可編程電容進(jìn)行調(diào)節(jié)； 所述補(bǔ)償通道I包括放大器1，通過對(duì)所述放大器I的放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)快電容干擾中無(wú)時(shí)間延遲分量的補(bǔ)償； 所述補(bǔ)償通道2包括電阻、電容、放大器2，通過對(duì)所述電容容值的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)快電容干擾中有時(shí)間延遲分量的時(shí)間延遲參數(shù)的調(diào)節(jié)，通過對(duì)所述放大器2的放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)快電容干擾中有時(shí)間延遲分量的補(bǔ)償； 所述補(bǔ)償通道I的輸出和補(bǔ)償通道2的輸出通過加法器得到最終的快電容補(bǔ)償?shù)妮敵觯? 所述的最終快電容補(bǔ)償?shù)妮敵鲈谕ㄟ^注入電容8后得到最終快電容補(bǔ)償所需的補(bǔ)償電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快電容補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)，其特征是，所述放大器I為增益可編程放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快電容補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)，其特征是，所述放大器2為增益可編程放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快電容補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)，其特征是，所述電容為容值可編程的可編程電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快電容補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)，其特征是，所述可編程電容由普通容值電容和變?nèi)荻O管組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快電容補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)，其特征是，所述加法器增益應(yīng)為I。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快電容補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)，其特征是，所述注入電容為固定容值電容。
【專利摘要】本發(fā)明適用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，提供了一種快電容補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)方法，所述快電容補(bǔ)償電路包括補(bǔ)償通道1和補(bǔ)償通道2，補(bǔ)償通道1對(duì)快電容干擾中的無(wú)時(shí)間延遲分量進(jìn)行補(bǔ)償；補(bǔ)償通道2對(duì)快電容干擾中的有時(shí)間延遲分量進(jìn)行補(bǔ)償。補(bǔ)償通道1由增益可編程放大器1構(gòu)成，通過調(diào)節(jié)增益可編程放大器的放大倍數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的快電容干擾的無(wú)時(shí)間延遲分量進(jìn)行補(bǔ)償。補(bǔ)償通道2由電阻、增益可編程放大器2、可編程電容構(gòu)成，通過調(diào)節(jié)可編程電容的容值和增益可編程放大器2的放大倍數(shù)對(duì)不同的快電容干擾的有時(shí)間延遲分量的補(bǔ)償。補(bǔ)償通道1和補(bǔ)償通道2的輸出通過一個(gè)增益為1的加法器后得到最終的快電容補(bǔ)償?shù)妮敵?，并通過注入電容8得到最終的快電容補(bǔ)償電流。
【IPC分類】H03K19-003
【公開號(hào)】CN104579301
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510053362
【發(fā)明人】熊慧, 董錕, 劉近貞
【申請(qǐng)人】天津工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年2月2日