一種醫(yī)用光電檢測前置放大電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及醫(yī)療電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種醫(yī)用光電前置放大電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在用于臨床檢驗(yàn)科室的醫(yī)用體外診斷設(shè)備中，大量應(yīng)用光學(xué)信號的變化來分析血液、尿液和腦脊液等體液成分，因此光電檢測電路設(shè)計被廣泛應(yīng)用于該類設(shè)備。
[0003]但因散射光信號的光功率通常是很低的，各種噪聲的干擾直接影響有用信號的測量，所以一般光電檢測器在所用光源的發(fā)射波長范圍內(nèi)具有響應(yīng)度低、附加噪聲大、相應(yīng)速率慢且能處理所需的數(shù)據(jù)率的帶寬較窄的缺點(diǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)形式簡單、噪聲性能良好、穩(wěn)定性高并且對帶寬實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)尼t(yī)用光電檢測前置放大電路。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種醫(yī)用光電檢測前置放大電路，其特征在于:它包括偏置及帶寬補(bǔ)償電路、I/V轉(zhuǎn)換電路和信號調(diào)理輸出電路；
[0007]所述偏置及帶寬補(bǔ)償電路將光信號轉(zhuǎn)換為電流信號并降低高頻時限流電阻的等效阻抗來保證電流信號無損的經(jīng)過所述Ι/v轉(zhuǎn)換電路；
[0008]所述I/V轉(zhuǎn)換電路采用FET型輸入的運(yùn)算放大器來實(shí)現(xiàn)將電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘柌鬏斨了鲂盘栒{(diào)理輸出電路；
[0009]所述信號調(diào)理輸出電路根據(jù)前置放大電路的增益需求采用單級將電壓信號進(jìn)行放大。
[0010]優(yōu)選地，所述偏置及帶寬補(bǔ)償電路包括一 S1223型光電二極管和第一運(yùn)算放大器;
[0011]所述S1223型光電二極管的正極通過第一限流電阻連接-12V電壓、正極還通過第一電容連接所述第一運(yùn)算放大器的反相輸入端、負(fù)極連接所述第一運(yùn)算放大器的同相輸入端;
[0012]所述第一運(yùn)算放大器的反相輸入端與輸入端相連、同相輸入端連接所述I/V轉(zhuǎn)換電路。
[0013]優(yōu)選地，所述I/V轉(zhuǎn)換電路包括第二運(yùn)算放大器；
[0014]所述第二運(yùn)算放大器的反相輸入端連接所述第一運(yùn)算放大器的同相輸入端并分別通過一反饋電容和一反饋電阻連接于第二運(yùn)算放大器的輸出端，所述第二運(yùn)算放大器的輸出端連接所述信號調(diào)理輸出電路。
[0015]優(yōu)選地，所述信號調(diào)理輸出電路包括第三運(yùn)算放大器與第四運(yùn)算放大器；
[0016]所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入端通過第三電阻分兩支路，一支路通過第二電容連接所述第二運(yùn)算放大器的輸入端、另一支路通過第二電阻接地，所述第三運(yùn)算放大器的同相輸入端接地、輸出端分別通過第三電阻和第四電容連接所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入端；
[0017]所述第四運(yùn)算放大器的同相輸入端依次通過第五電阻和第六電阻連接所述第四運(yùn)算放大器的輸出端、反相輸入端連接第四運(yùn)算放大器的輸出端并分別通過第五電容和第六電容連接在所述第五電阻和第六電阻之間、輸出端通過第七電阻連接Vout端。
[0018]優(yōu)選地，所述第一運(yùn)算放大器、第二運(yùn)算放大器、第三運(yùn)算放大器和第四運(yùn)算放大器均為AD8034型運(yùn)算放大器。
[0019]由于采用了上述方案，本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)包含偏置及帶寬補(bǔ)償電路、I/V轉(zhuǎn)換電路和信號調(diào)理輸出電路，將光信號轉(zhuǎn)換為電壓脈沖信號輸出給后續(xù)的儀器處理電路，該電路作為一個獨(dú)立PCB板設(shè)計，封裝為用于光電轉(zhuǎn)換的前置放大器，具有電路形式簡單、噪聲性能良好、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，滿足醫(yī)用儀器光電信號檢測需求。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路原理圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的帶寬補(bǔ)償電路結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的I/V轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的信號調(diào)理輸出電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0025]如圖1所示，本實(shí)施例的一種醫(yī)用光電檢測前置放大電路，它包括偏置及帶寬補(bǔ)償電路1、Ι/ν轉(zhuǎn)換電路2和信號調(diào)理輸出電路3。
[0026]偏置及帶寬補(bǔ)償電路I將光信號轉(zhuǎn)換為電流信號并降低高頻時限流電阻的等效阻抗來保證電流信號無損的經(jīng)過后續(xù)Ι/v轉(zhuǎn)換電路2，實(shí)現(xiàn)帶寬補(bǔ)償；I/V轉(zhuǎn)換電路2采用FET型輸入的運(yùn)算放大器來實(shí)現(xiàn)將電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘柌鬏斨列盘栒{(diào)理輸出電路3，電流經(jīng)過I/V轉(zhuǎn)換后，可獲得較大的電壓幅度；后級的信號調(diào)理輸出電路3根據(jù)前置放大電路的增益需求采用單級將電壓信號進(jìn)行放大。
[0027]如圖2所示，本實(shí)施例的偏置及帶寬補(bǔ)償電路I包括一 S1223型光電二極管D和第一運(yùn)算放大器Ul。
[0028]S1223型光電二極管D的正極通過第一限流電阻Rl連接-12V電壓、正極還通過第一電容Cl連接第一運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端、負(fù)極連接第一運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端；第一運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端與輸入端相連、同相輸入端連接I/V轉(zhuǎn)換電路2。
[0029]其中，第一運(yùn)算放大器Ul選用AD8034型運(yùn)算放大器，S1223型光電二極管D與第一限流電阻Rl構(gòu)成偏置電路，S1223型光電二極管D使用-12V電壓偏置，為了防止電流過大損壞S1223型光電二極管D。由于引入第一限流電阻Rl將導(dǎo)致電路在高頻信號下造成信號帶寬下降，因此通過后續(xù)的帶寬補(bǔ)償電路降低高頻時第一限流電阻Rl的等效阻抗，保證電流信號基本無損的經(jīng)過后續(xù)I/V轉(zhuǎn)換電路2實(shí)現(xiàn)帶寬補(bǔ)償。
[0030]如圖3所示，本實(shí)施例的I/V轉(zhuǎn)換電路2包括第二運(yùn)算放大器U2 ;第二運(yùn)算放大器U2的反相輸入端連接第一運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端并分別通過一反饋電容Cf和一反饋電阻Rf連接于第二運(yùn)算放大器U2的輸出端，第二運(yùn)算放大器U2的輸出端連接信號調(diào)理輸出電路3。
[0031]其中，第二運(yùn)算放大器Ul選用AD8034型運(yùn)算放大器。由于S1223型光電二極管D輸出的電流信號難以被電路直接放大，因此要經(jīng)過Ι/v轉(zhuǎn)換電路2采用FET型輸入的第二運(yùn)算放大器U2來實(shí)現(xiàn)，另外在I/V轉(zhuǎn)換電路2中，為了使電路穩(wěn)定，在反饋電阻Rf上并聯(lián)一個反饋電容Cf，以減小電路的不穩(wěn)定性。
[0032]如圖4所示，本實(shí)施例的信號調(diào)理輸出電路3包括第三運(yùn)算放大器U3與第四運(yùn)算放大器U4。
[0033]第三運(yùn)算放大器U3的反相輸入端通過第三電阻R3分兩支路，一支路通過第二電容C2連接第二運(yùn)算放大器U2的輸入端、另一支路通過第二電阻R2接地，第三運(yùn)算放大器U3的同相輸入端接地、輸出端分別通過第三電阻R3和第四電容C4連接第三運(yùn)算放大器U3的反相輸入端。
[0034]第四運(yùn)算放大器U4的同相輸入端依次通過第五電阻R5和第六電阻R6連接第四運(yùn)算放大器U4的輸出端、反相輸入端連接第四運(yùn)算放大器U4的輸出端并分別通過第五電容C5和第六電容C6連接在第五電阻R5和第六電阻R6之間、輸出端通過第七電阻R7連接Vout 端。
[0035]其中，第三運(yùn)算放大器U3和第四運(yùn)算放大器U4均為AD8034型運(yùn)算放大器，該信號調(diào)理輸出電路3采用二階巴特沃茲低通濾波來消除信號帶寬以外的噪聲并將其放大輸出給后續(xù)儀器處理電路。
[0036]本實(shí)施例具有電路形式簡單、噪聲性能好、穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)，該電路作為一個獨(dú)立PCB板設(shè)計，封裝為用于光電轉(zhuǎn)換的前置放大器，滿足醫(yī)用儀器光電信號檢測需求，具有良好的應(yīng)用前景。
[0037]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種醫(yī)用光電檢測前置放大電路，其特征在于:它包括偏置及帶寬補(bǔ)償電路、Ι/v轉(zhuǎn)換電路和信號調(diào)理輸出電路； 所述偏置及帶寬補(bǔ)償電路將光信號轉(zhuǎn)換為電流信號并降低高頻時限流電阻的等效阻抗來保證電流信號無損的經(jīng)過所述Ι/v轉(zhuǎn)換電路； 所述Ι/ν轉(zhuǎn)換電路采用FET型輸入的運(yùn)算放大器來實(shí)現(xiàn)將電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘柌鬏斨了鲂盘栒{(diào)理輸出電路； 所述信號調(diào)理輸出電路根據(jù)前置放大電路的增益需求采用單級將電壓信號進(jìn)行放大。
2.如權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)用光電檢測前置放大電路，其特征在于:所述偏置及帶寬補(bǔ)償電路包括一 S1223型光電二極管和第一運(yùn)算放大器； 所述S1223型光電二極管的正極通過第一限流電阻連接-12V電壓、正極還通過第一電容連接所述第一運(yùn)算放大器的反相輸入端、負(fù)極連接所述第一運(yùn)算放大器的同相輸入端； 所述第一運(yùn)算放大器的反相輸入端與輸入端相連、同相輸入端連接所述I/V轉(zhuǎn)換電路。
3.如權(quán)利要求2所述的一種醫(yī)用光電檢測前置放大電路，其特征在于:所述I/V轉(zhuǎn)換電路包括第二運(yùn)算放大器； 所述第二運(yùn)算放大器的反相輸入端連接所述第一運(yùn)算放大器的同相輸入端并分別通過一反饋電容和一反饋電阻連接于第二運(yùn)算放大器的輸出端，所述第二運(yùn)算放大器的輸出端連接所述信號調(diào)理輸出電路。
4.如權(quán)利要求3所述的一種醫(yī)用光電檢測前置放大電路，其特征在于:所述信號調(diào)理輸出電路包括第三運(yùn)算放大器與第四運(yùn)算放大器； 所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入端通過第三電阻分兩支路，一支路通過第二電容連接所述第二運(yùn)算放大器的輸入端、另一支路通過第二電阻接地，所述第三運(yùn)算放大器的同相輸入端接地、輸出端分別通過第三電阻和第四電容連接所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入端; 所述第四運(yùn)算放大器的同相輸入端依次通過第五電阻和第六電阻連接所述第四運(yùn)算放大器的輸出端、反相輸入端連接第四運(yùn)算放大器的輸出端并分別通過第五電容和第六電容連接在所述第五電阻和第六電阻之間、輸出端通過第七電阻連接Vout端。
5.如權(quán)利要求4所述的一種醫(yī)用光電檢測前置放大電路，其特征在于:所述第一運(yùn)算放大器、第二運(yùn)算放大器、第三運(yùn)算放大器和第四運(yùn)算放大器均為AD8034型運(yùn)算放大器。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及醫(yī)療電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種醫(yī)用光電前置放大電路。它包括偏置及帶寬補(bǔ)償電路、I/V轉(zhuǎn)換電路和信號調(diào)理輸出電路；偏置及帶寬補(bǔ)償電路將光信號轉(zhuǎn)換為電流信號并降低高頻時限流電阻的等效阻抗來保證電流信號無損的經(jīng)過I/V轉(zhuǎn)換電路；I/V轉(zhuǎn)換電路采用FET型輸入的運(yùn)算放大器來實(shí)現(xiàn)將電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘柌鬏斨列盘栒{(diào)理輸出電路。本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)包含偏置及帶寬補(bǔ)償電路、I/V轉(zhuǎn)換電路和信號調(diào)理輸出電路，將光信號轉(zhuǎn)換為電壓脈沖信號輸出給后續(xù)的儀器處理電路，該電路作為一個獨(dú)立PCB板設(shè)計，封裝為用于光電轉(zhuǎn)換的前置放大器，具有電路形式簡單、噪聲性能良好、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，滿足醫(yī)用儀器光電信號檢測需求。
【IPC分類】H03F1-42, H03F3-20
【公開號】CN204408278
【申請?zhí)枴緾N201520114143
【發(fā)明人】王玲
【申請人】王玲
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年2月17日