CN101344521B - 全自动三分群血细胞分析仪多级全反馈放大电路 - Google Patents
全自动三分群血细胞分析仪多级全反馈放大电路 Download PDFInfo
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Abstract
一种全自动三分群血细胞分析仪多级全反馈放大电路，包括信号输入电路、放大电路，其放大电路为三级运算放大电路，还包括比较控制电路及积分反馈电路，信号输入电路获取传感器的微小信号，并将信号输出到第一级运算放大电路，经放大后进入第二级运算放大电路，放大后的红细胞RBC信号一路经分压电路后输出，另一路再经过第三级运算放大电路，放大后的血小板信号PLT一路经分压电路后输出，同时输入到比较控制电路，由比较控制电路产生控制信号来控制积分反馈电路的积分时间，另一路经过积分反馈电路反馈到三级运算放大电路的第一级运算放大器的输入处，形成一个三级全反馈放大电路，本发明充分地利用放大电路的放大倍数，同时减小了噪声干扰。
Description
所属技术领域
本发明属于医疗设备的多级全反馈放大电路，涉及全自动三分群血细胞分析仪驱动电路板。
背景技术
血细胞的计数原理是以血细胞通过宝石微传感器的过程中产生的阻抗变化为基础的。当混有稀释液的血细胞通过宝石微孔时，使小孔周围的电阻发生变化，在放置在微孔两边的两个电极上形成与细胞大小成正比的非常微小的电压脉冲信号。然后经过仪器放大电路的处理，将电压信号放大并除去背景噪音，得到可以进行分析的信号，最后将放大后的信号经过A/D采样到主板内部进行处理。在整个过程中，由于通过微小孔的血细胞形成的电压非常小(约1mV大小)，怎样将得到的微小电压信号进行放大、去噪处理，是整个血细胞计数的关键技术之一。
目前，大部分全自动三分群血细胞分析仪微小信号的放大是通过交流放大器进行放大。一般的交流放大器只是基于0线的正负等幅放大，由于全自动三分群血细胞分析仪将很微小的信号进行高倍数放大，而且如果放大倍数太高，又会引入很强的干扰，所以基于0线的正负等幅放大的交流放大器不能充分地利用其放大倍数，因此一般的交流放大器不适用于全自动三分群血细胞分析仪的微小信号的放大。这就是目前全自动三分群血细胞分析仪在微小信号的放大领域存在的主要问题。
发明内容
本发明提供一种适用于全自动三分群血细胞分析仪的全反馈放大电路。以克服现有技术中存在的问题。
本发明的思路是：充分利用交流放大器0线以下的放大倍数作用，即将交流放大电路中的负幅值通过一个多级外部全反馈，将负幅值部分提升到0线以上，充分地利用整个交流放大电路的放大倍数，也相应地减小了系统的噪声干扰。
本发明由信号输入电路、三级运算放大电路、比较控制电路及积分反馈电路组成。信号输入电路通过电极插头获取传感器的微小信号，并将获取的信号输出到第一级运算放大电路，经放大后进入第二级运算放大电路，放大后的红细胞RBC信号一路经分压电路A后输出，另一路再经过第三级运算放大电路，放大后的血小板信号PLT一路经分压电路B后输出，同时输入到比较控制电路，由比较控制电路产生控制信号来控制积分反馈电路的积分时间(系数)，另一路经过积分反馈电路反馈到三级运算放大电路的第一级运算放大器的输入处，形成一个三级全反馈放大电路。
更进一步说，本发明的技术方案是：信号输入电路通过电极插头获取传感器的微小信号，并将获取的信号输出到主要由运放芯片U7、电阻R26、R25、电容C22组成的第一级运算放大电路，经放大后进入主要由运放芯片U8、电阻R31、R30、电容C27组成的第二级运算放大电路，放大后的红细胞信号RBC一路经由电阻R37、R38、R39、电容C34组成的分压电路后输出，另一路再经过主要由运放芯片U9、电阻R33、R32、电容C28组成第三级运算放大电路，放大后的血小板信号PLT一路经由电阻R40、R41、R42、电容C35组成的分压电路后输出，同时输入到主要由选通差分比较器芯片U11、触发正与非门芯片U12、模拟开关芯片U13、电阻R45、R47组成的比较控制电路，由比较控制电路产生控制信号来控制积分反馈电路的积分时间(系数)，另一路经过主要由运放芯片U10、电阻R34、R35、R36、电容C29组成的积分反馈电路反馈到三级运算放大电路的第一级运算放大器的输入处，形成一个三级全反馈放大电路。
本发明的有益效果是在一般多级交流放大电路的基础上增加一个外部反馈电路，将交流放大电路中的负幅值部分提升到0线以上，这样就充分地利用整个交流放大电路的放大倍数，同时，应用此方法也就相当于减小了噪声干扰。
附图说明
图1为本发明的电路结构框图。其中In为细胞通过微小孔形成的待放大微小信号输入端口，A1为第一级运算放大电路，A2为第二级运算放大电路，A3为第三级运算放大电路，M为积分电路，Ki1为积分常数1，Ki2为积分常数2，M至In的箭头连线为反馈通路，C为比较器控制电路，RBC为经过放大后输出的红细胞信号，PLT为经过放大后输出的血小板信号。
图2为本发明的一个实施例的电路结构图。按结构可以将整个电路分为信号输入电路、三级运算放大电路、比较控制电路及积分反馈电路。
图3为本发明图2所述的电路结构图中的信号输入电路的电路原理图。其中JP2为电极插头，TP0为信号输出端点。
图4为本发明图2所述的电路结构图中的三级运算放大电路原理图。其中TP1为第一级运算放大电路的信号输入点，U7、U8、U9为运放芯片，RBC为经过放大后输出的红细胞信号，PLT为经过放大后输出的血小板信号。
图5为本发明图2所述的电路结构图中的比较控制电路及积分反馈电路原理图。U11为选通差分比较器芯片，U12为触发正与非门芯片，U13为模拟开关芯片，U10为运放芯片，U11、U12、U13、R45、R47组成比较控制电路，U10、R34、R35、R36、C29组成积分反馈电路。
具体实施方式
本发明将结合附图，通过以下实施例作进一步说明。
实施例。
附图1为本发明的电路结构框图。In为通过宝石微小孔后形成的待放大的微小信号；A1、A2、A3为三个由运放组成的放大器；Ki1、Ki2为积分系数，与积分器M组成一个有两个积分系数的积分器，积分器积分系数的选择由比较器控制电路C来完成。RBCOUT、PLTOUT分别为经过放大后输出的红细胞信号和血小板信号。
附图2为本实施例的电路原理图。
(1)信号输入电路原理图(如图3)。该电路由外部电源提供+60V直流电源，电路主要由R22、R23、C19、C20、C101、JP2组成信号输入的直流部分，其中R22、C19、C20组成滤波电路，经R23同时与C101、JP2连接，C101、JP2的另一端再分别接地。信号输入电路通过电极插头JP2获取宝石微传感器的微小信号，并将获取的信号输出到第一级运算放大器的输入端，也即由输入端JP2，到达输出端TP0。C101为滤波电容。其中R22为4.7KΩ、R23为56KΩ，C19为10uF的电解电容、C20为100nF电容、C101为50pF电容、JP2为输入信号的电极插头。
(2)三级运算放大电路原理图(如图4)。此部分电路图主要由三个OP37GS的运放芯片和相应的反馈电阻组成。
第一级运放：主要由C21、U7、R26、R25、R24、C22组成，放大倍数约267，R26、C22组成约53kH的滤波电路，连接在U7的第2、6脚之间，C21连接在信号输入电路的输出端与第一级运放的输入端，R28、C25、C26组成-12V滤波电路，R27、C23、C24组成+12V滤波电路，分别连接在U7的第4脚、第7脚，R24为平衡电阻，一端通过经TP1与U7的第3脚相连，另一端接地后通过R25与U7的第2脚相连，R25连接在U7的第2脚与地之间。其中R25为56Ω、R26为15KΩ、R27为100Ω、R28为4.7KΩ、R24为100Ω的电阻，C25、C23为10uF的电解电容，C21、C24、C26为100nF的电容、C22为300pnF的电容。
第二级运放：主要由U8、R29、R31、R30、C27组成，放大倍数约31，其中R31、C27组成约57kHz的滤波电路，连接在U8的第2、6脚之间。R29为第一级运放的输出与第二级运放的输入的连接电阻，连接在U7的第6脚与U8的第3脚，其阻值为220Ω，R30连接在U8的第2脚与地之间，U8的第7、4脚分别连接到+12V、-12V电源，R30为180Ω、R31为5.6KΩ的电阻，C27为500pF的电容。
经过U8放大后的信号经过R37与C34组成的低通滤波电路后，再由R38与R39的分压电路，输出放大后的血细胞信号RBC。其中R37为1KΩ、R38为5.6KΩ、R39为4.7KΩ的电阻，C34为3.3nF的电容。
第三级运放：主要由U9、R200、R32、R33、C28组成，放大倍数约6，其中R33、C28组成约40kHz的滤波电路，连接在U9的第2、6脚之间；R200为第二级运放的输出与第三级运放的输入的连接电阻，连接在U8的第6脚与U9的第3脚，其阻值为300Ω；R32连接在U9的第2脚与地之间，U9的第7、4脚分别连接到+12V、-12V电源，R32为300Ω、R33为1.8KΩ的电阻，C28为2.2nF的电容。经过U9放大后的信号经过R41与C35组成的低通滤波电路，再由R40与R42的分压电路，输出放大后的血细胞信号PLT，同时将该信号输入到比较控制电路。其中R41为1KΩ、R40为5.6KΩ、R42为4.7KΩ的电阻，C35为3.3nF的电容。
(3)比较控制电路及积分反馈电路原理图(如图5)。
比较控制电路主要由U11、U12、U13芯片和部分电阻、电容组成。其中C37、C38组成+5V滤波电路，与R44连接，由R44、R43串联组成分压电路产生约0.9V的比较电压，C36连接在R43两端；R45的一端连接在R44和R43的中间，另一端连接在U11的第2脚，同时通过R47与U12的第2脚连接，PLT信号由U11的第3脚输入，U11第8、4脚分别接+12V、-12V电源，U11的第7脚与U12的第1脚连接，同时通过R46连接到+5V电源，U12的第1、2脚并接在一起；U12的第3脚连接到U13的第6脚，U13的第4、7脚分别连接至+12V、-12V电源，第5、3脚分别连接+5V和地端，U13的第1脚连接U9的第6脚，并与积分反馈电路中的R34连接，U13的第8脚与R34的另一端相连，U11、R47、R45组成稳定性好的迟滞比较器，通过与非门U12形成周期的方波信号，此方波输入至控制路由选择器U13的第6脚，通过此路控制，可以周期性控制积分电路的积分系数。其中U11为LM311D芯片、U12为SN74HC132D芯片、U13为DG417DY芯片，R45为100KΩ、R44为5.6KΩ、R43为100Ω、R33为100KΩ、R46为4.7KΩ、R47为4.7MΩ的电阻，C37为10uF的电解电容、C38、C36为100nF的电容。
积分反馈电路部分主要由U10、R34、R35、R36、C29组成，C30、C31组成的+12V滤波电路和C32、C33组成的-12V滤波电路，分别连接在U10的第4脚和第7脚，R34、R35串接后连接在U9的第6脚与U10的第2脚之间，C29连接在U10的第2脚与第6脚之间，R34与U9的第6脚的连接端再与U13的第1脚连接，其与R35的连接端又与U13的第8脚连接，R36连接在U10的第6脚并与第一级运放的输入端PT1端连接。
此积分电容的积分系数可以由比较控制电路控制，它是通过短路和通路R34电阻过程完成的。当接通R34时，由R34、R35、C29及U10组成的积分电路。此时积分时间常数为0.102s；当短路R34时，由R35、C29及U10组成的积分电路，此时积分时间常数为0.0015s。通过比较控制电路中对U13中路由的不断选择来达到周期性控制积分系数的过程。通过这样不断的积分过程，形成一个直流信号由R36反馈到信号的输入处TP1，即第一级运算放大器的输入处。通过这样的手段，可以达到将交流放大信号负幅值提到0线以上的目的。其中U10为OP07CS芯片、R34为1MΩ、R35为15KΩ、R36为1MΩ的电阻，C30、C32为10uF的电解电容、C29、C31、C33为100nF的电容。
Claims (4)
1.一种全自动三分群血细胞分析仪多级全反馈放大电路，包括信号输入电路、放大电路，其特征是放大电路为三级运算放大电路，还包括比较控制电路及积分反馈电路，信号输入电路通过电极插头获取传感器的微小信号，并将信号输出到第一级运算放大电路，经放大后进入第二级运算放大电路，放大后的红细胞RBC信号一路经分压电路A后输出，另一路再经过第三级运算放大电路，放大后的血小板信号PLT一路经分压电路B后输出，同时输入到比较控制电路，由比较控制电路产生控制信号来控制积分反馈电路的积分时间，另一路经过积分反馈电路反馈到三级运算放大电路的第一级运算放大器的输入处，形成一个三级全反馈放大电路。
2.根据权利要求1所述的多级全反馈放大电路，其特征是信号输入电路通过电极插头获取传感器的微小信号，并将信号输出到主要由运放芯片U7、电阻R26、R25、电容C22组成的第一级运算放大电路，经放大后进入主要由运放芯片U8、电阻R31、R30、电容C27组成的第二级运算放大电路，放大后的红细胞信号RBC一路经由电阻R37、R38、R39、电容C34组成的分压电路后输出，另一路再经过主要由运放芯片U9、电阻R33、R32、电容C28组成第三级运算放大电路，放大后的血小板信号PLT一路经由电阻R40、R41、R42、电容C35组成的分压电路后输出，同时输入到主要由选通差分比较器芯片U11、触发正与非门芯片U12、模拟开关芯片U13、电阻R45、R47组成的比较控制电路，由比较控制电路产生控制信号来控制积分反馈电路的积分时间，另一路经过主要由运放芯片U10、电阻R34、R35、R36、电容C29组成的积分反馈电路反馈到三级运算放大电路的第一级运算放大器的输入处，形成一个三级全反馈放大电路。
3.根据权利要求2所述的多级全反馈放大电路，其特征是所述的运放芯片U7、U8、U9、U10为OP37GS，芯片U11、U12、U13分别为LM311D、SN74HC132D、DG417DY。
4.根据权利要求2所述的多级全反馈放大电路，其特征是R25为56Ω、R26为15KΩ、C22为300pnF、R30为180Ω、R31为5.6KΩ、C27为500pF、R37为1KΩ、R38为5.6KΩ、R39为4.7KΩ、C34为3.3nF、R32为300Ω、R33为1.8KΩ、C28为2.2nF、R34为1MΩ、R35为15KΩ、R36为1MΩ、C29为100nF、R41为1KΩ、R40为5.6KΩ、R42为4.7KΩ、C35为3.3nF、R45为100KΩ、R47为4.7MΩ。
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