【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及檢測設(shè)備，具體涉及一種采用移位寄存器對多個通道的跨阻同時切換的電路及方法。
技術(shù)介紹
1、流式細(xì)胞儀電子系統(tǒng)中，各通道通過光電傳感器把光信號轉(zhuǎn)換成微弱電流信號后，需要通過tia（跨阻放大器）把微弱電流信號進(jìn)一步放大并轉(zhuǎn)換成電壓信號，tia（跨阻放大器）輸出的模擬電壓信號再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，供后端的現(xiàn)場可編程門陣列模塊模塊進(jìn)行底層數(shù)據(jù)處理；在這整個從信號產(chǎn)生到放大轉(zhuǎn)換以及后期處理的信號流程中，tia（跨阻放大器）是很關(guān)鍵的一環(huán)，它對信號能夠放大的范圍即流式細(xì)胞儀的動態(tài)輸出范圍有著決定性的作用，通俗來說，流式細(xì)胞儀的動態(tài)輸出范圍就是儀器的量程；而在目前的流程細(xì)胞儀中，tia（跨阻放大器）放大電路均采用單個固定跨阻增益的電路形式。
2、常規(guī)技術(shù)的缺點/不足：
3、第一、常規(guī)的單個固定跨阻的tia（跨阻放大器）放大電路如圖1，放大增益是固定的，其輸出信號最大幅值受限于tia（跨阻放大器）運放本身的最大輸出擺幅，因此想要對輸入信號進(jìn)行不失真的線性放大，必然要求其輸入信號不能過大;同時由于tia（跨阻放大器）輸出要給到模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，而模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入信號范圍受限于本身的最大輸入模擬電壓，因此模數(shù)轉(zhuǎn)換器的最大輸入模擬電壓也是制約tia輸入信號不能過大的另一個重要因素，綜上兩個原因，在光電傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器選型確定的情況下，單個固定跨阻的tia（跨阻放大器），對其輸入信號的幅值上限有一定的限制，致使流式細(xì)胞儀可以檢測的輸入信號范圍上限不夠大。
4、第二、流式細(xì)胞儀應(yīng)用中，有
5、綜上所述，在流式細(xì)胞儀應(yīng)用中，單個固定跨阻的tia（跨阻放大器）放大電路，會出現(xiàn)小信號時分辨率不夠、大信號時超出了元器件的上限，致使儀器可檢測的信號的動態(tài)范圍不夠?qū)挕?/p>
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種采用移位寄存器對多個通道的跨阻同時切換的電路及方法，使得儀器在信號采集的過程中，能根據(jù)信號的大小判斷并利用移位寄存器同時切換跨阻放大器的跨阻增益，擴展了輸入信號的范圍、提高了分辨率，而且通過移位寄存器的串并轉(zhuǎn)換節(jié)省了io資源降低了成本。
2、為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：一種采用移位寄存器對多個通道的跨阻同時切換的電路，包括：現(xiàn)場可編程門陣列模塊，所述現(xiàn)場可編程門陣列模塊通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器和時鐘產(chǎn)生分配模塊與信號采集轉(zhuǎn)換電路模塊連接；
3、所述信號采集轉(zhuǎn)換電路模塊包括偏置電壓設(shè)置模塊，所述偏置電壓設(shè)置模塊的一端與所述現(xiàn)場可編程門陣列模塊連接，所述偏置電壓設(shè)置模塊的另一端通過π型濾波器和光電傳感器與跨阻放大模塊中的跨阻放大器的其中一個輸入端連接，跨阻放大器的另一輸入端通過電阻分壓偏置電路接地，所述跨阻放大器的輸出端通過單端輸入轉(zhuǎn)差分輸出模塊以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器與現(xiàn)場可編程門陣列模塊連接，且所述現(xiàn)場可編程門陣列模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別與時鐘產(chǎn)生分配模塊連接；
4、所述跨阻放大器的輸入端連接有若干組跨阻增益接入電路，且所述跨阻增益接入電路通過模擬開關(guān)與所述跨阻放大器的輸出端連接，且所述模擬開關(guān)的控制端通過移位寄存器與所述現(xiàn)場可編程門陣列模塊連接。
5、本專利技術(shù)一個優(yōu)選的實施方案中，電阻分壓偏置電路包括與跨阻放大器的輸入端連接的電容三接地；所述電容三的兩端并聯(lián)有電阻二，所述電阻二和電容三的連接端通過電阻三與跨阻放大器的供電電壓端連接。
6、本專利技術(shù)一個優(yōu)選的實施方案中，跨阻放大器的供電電壓端通過濾波電路七接地；所述跨阻放大器的負(fù)電源電壓信號端通過濾波電路六接地。
7、本專利技術(shù)一個優(yōu)選的實施方案中，若干組跨阻增益接入電路包括兩組不同跨阻增益參數(shù)的跨阻增益接入電路一和跨阻增益接入電路二；
8、所述跨阻增益接入電路一包括并聯(lián)設(shè)置在所述跨阻放大器的輸入端和模擬開關(guān)之間的電阻四和電容四；
9、所述跨阻增益接入電路二包括并聯(lián)設(shè)置在所述跨阻放大器的輸入端和模擬開關(guān)之間的電阻五和電容五；
10、且跨阻增益接入電路一和跨阻增益接入電路二分別與模擬開關(guān)的不同開關(guān)接入端鏈接，現(xiàn)場可編程門陣列模塊通過移位寄存器控制模擬開關(guān)的控制端，進(jìn)而控制跨阻增益接入電路一或跨阻增益接入電路二的通斷接入。
11、本專利技術(shù)一個優(yōu)選的實施方案中，跨阻放大器的反饋電阻為跨阻，與跨阻并聯(lián)的電容為反饋電容，所述反饋電容的參數(shù)值通過電容參數(shù)式獲取，所述電容參數(shù)式為：
12、；
13、其中，gbp為跨阻放大模塊中所使用的跨阻放大器的增益帶寬積；為運算放大器的跨阻；為運算放大器的反饋電容；為光電傳感器的寄生電容+跨阻放大器的輸入共模電容與輸入差模電容之和+跨阻放大器輸入端附近的pcb走線電容。
14、本專利技術(shù)一個優(yōu)選的實施方案中，π型濾波器包括連接所述偏置電壓設(shè)置模塊和光電傳感器的電阻一，所述電阻一的兩端分別通過電容一和電容二共點接地。
15、本專利技術(shù)一個優(yōu)選的實施方案中，模擬開關(guān)選用cmos單刀雙擲開關(guān)；所述光電傳感器選用雪崩型光電二極管；所述時鐘產(chǎn)生分配模塊中采用的時鐘扇出緩沖器；所述跨阻放大器采用的是場效應(yīng)管輸入運算放大器。
16、本專利技術(shù)一個優(yōu)選的實施方案中，一種采用移位寄存器對多個通道的跨阻同時切換的電路的跨阻同時切換方法，包括以下步驟：
17、通過現(xiàn)場可編程門陣列模塊發(fā)出初始化指令至模數(shù)轉(zhuǎn)換器、時鐘產(chǎn)生分配模塊、串入并出移位寄存器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器和時鐘產(chǎn)生分配模塊以及串入并出移位寄存器接收到初始化指令，并對模數(shù)轉(zhuǎn)換器和時鐘產(chǎn)生分配模塊以及串入并出移位寄存器完成初始化；
18、在完成所述初始化操作后，進(jìn)行上電后的默認(rèn)狀態(tài)操作；所述上電后的默認(rèn)狀態(tài)操作的步驟包括：通過現(xiàn)場可編程門陣列模塊發(fā)出切換至大電阻增益指令給對應(yīng)通道的模擬開關(guān)，對應(yīng)通道的模擬開關(guān)切換選擇接通跨阻增益接入電路一和跨阻增益接入電路二中大電阻增益的一端；
19、完成上電后的默認(rèn)狀態(tài)操作后，通過現(xiàn)場可編程門陣列模塊發(fā)出對多個通道的跨阻同時切換的電路的跨阻同時切換操作指令，實現(xiàn)對多個通道的跨阻同時切換的操作。
20、本專利技術(shù)一個優(yōu)選的實施方案中，所述偏置電壓設(shè)置模塊用于設(shè)置光電傳感器的偏置電壓，調(diào)節(jié)偏置電壓的大小，能改變光電傳感器輸出電流的大小；?所述π型濾波器用來濾除由偏置電壓設(shè)置模塊的偏置電壓引入的部分噪聲；
21、本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種采用移位寄存器對多個通道的跨阻同時切換的電路，其特征在于，包括：現(xiàn)場可編程門陣列模塊，所述現(xiàn)場可編程門陣列模塊通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器和時鐘產(chǎn)生分配模塊與信號采集轉(zhuǎn)換電路模塊連接；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用移位寄存器對多個通道的跨阻同時切換的電路，其特征在于：所述電阻分壓偏置電路包括與跨阻放大器的輸入端連接的電容三接地；所述電容三的兩端并聯(lián)有電阻二，所述電阻二和電容三的連接端通過電阻三與跨阻放大器的供電電壓端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用移位寄存器對多個通道的跨阻同時切換的電路，其特征在于：所述跨阻放大器的供電電壓端通過濾波電路七接地；所述跨阻放大器的負(fù)電源電壓信號端通過濾波電路六接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用移位寄存器對多個通道的跨阻同時切換的電路，其特征在于：若干組跨阻增益接入電路包括兩組不同跨阻增益參數(shù)的跨阻增益接入電路一和跨阻增益接入電路二；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采用移位寄存器對多個通道的跨阻同時切換的電路，其特征在于：所述跨阻放大器的反饋電阻為跨阻，與跨阻并聯(lián)的電容為反饋電容，所述反饋電容的參數(shù)值通過電容
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用移位寄存器對多個通道的跨阻同時切換的電路，其特征在于：所述π型濾波器包括連接所述偏置電壓設(shè)置模塊和光電傳感器的電阻一，所述電阻一的兩端分別通過電容一和電容二共點接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用移位寄存器對多個通道的跨阻同時切換的電路，其特征在于：所述模擬開關(guān)選用CMOS單刀雙擲開關(guān)；所述光電傳感器選用雪崩型光電二極管；所述時鐘產(chǎn)生分配模塊中采用的時鐘扇出緩沖器；所述跨阻放大器采用的是場效應(yīng)管輸入運算放大器。
8.一種采用移位寄存器對多個通道的跨阻同時切換的電路的跨阻同時切換方法，其特征在于：采用權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述的采用移位寄存器對多個通道的跨阻同時切換的電路實現(xiàn)，包括以下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的采用移位寄存器對多個通道的跨阻同時切換的電路的跨阻同時切換方法，其特征在于：所述偏置電壓設(shè)置模塊用于設(shè)置光電傳感器的偏置電壓，調(diào)節(jié)偏置電壓的大小，能改變光電傳感器輸出電流的大小；?所述π型濾波器用來濾除由偏置電壓設(shè)置模塊的偏置電壓引入的部分噪聲；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種采用移位寄存器對多個通道的跨阻同時切換的電路，其特征在于，包括：現(xiàn)場可編程門陣列模塊，所述現(xiàn)場可編程門陣列模塊通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器和時鐘產(chǎn)生分配模塊與信號采集轉(zhuǎn)換電路模塊連接；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用移位寄存器對多個通道的跨阻同時切換的電路，其特征在于：所述電阻分壓偏置電路包括與跨阻放大器的輸入端連接的電容三接地；所述電容三的兩端并聯(lián)有電阻二，所述電阻二和電容三的連接端通過電阻三與跨阻放大器的供電電壓端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用移位寄存器對多個通道的跨阻同時切換的電路，其特征在于：所述跨阻放大器的供電電壓端通過濾波電路七接地；所述跨阻放大器的負(fù)電源電壓信號端通過濾波電路六接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用移位寄存器對多個通道的跨阻同時切換的電路，其特征在于：若干組跨阻增益接入電路包括兩組不同跨阻增益參數(shù)的跨阻增益接入電路一和跨阻增益接入電路二；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采用移位寄存器對多個通道的跨阻同時切換的電路，其特征在于：所述跨阻放大器的反饋電阻為跨阻，與跨阻并聯(lián)的電容為反饋電容，所述反饋電容的參數(shù)值通...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：董峰，朱考，馬強，
申請(專利權(quán))人：中生醫(yī)療科技合肥有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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