CN103973236B - 输入保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于保护核磁共振前置放大器免受输入大信号影响的输入保护电路。该输入保护电路连接于输入端口和后续前置放大器之间，包括两级保护电路。第一保护电路由交叉二极管组成，当输入信号高于工作范围时，二极管导通，电流通过二极管迅速分流而不流入后续前置放大器。第二保护电路采用电阻、电容、稳压二极管、电压比较器和MOS晶体管组成，通过电压比较器输出高、低电平信号控制MOS晶体管的导通和截止，当输入信号高于工作范围时，MOS晶体管断开，输入信号不能进入后续前置放大器。从而通过两级电路保护核磁共振前置放大器免受输入大信号的干扰。
Description
技术领域
本发明涉及一种输入保护电路，尤其涉及一种用于保护核磁共振前置放大器免受输入大信号影响的电路。
背景技术
通常，核磁共振前置放大器会受到输入大信号的干扰而不能正常工作，瞬间输入的大幅度信号会对整个系统形成干扰甚至损坏电路。这种保护电路通常采用普通二极管并联或串联构成，它连接于输入信号与后续电路之间，虽简单而实用，但可靠性比较差。缺点一是普通二极管存在一定的响应时间，当二极管未能及时响应时，输入大信号进入后续前置放大器将损坏电路板。缺点二是二极管保护电路采用电流分流的方法，当输入信号远超出工作范围时，仍有较大电流信号进入后续前置放大器。
发明内容
因此，本发明被应用于解决存在现有技术中的上述问题，并且本发明的目的是提供一种用于保护核磁共振前置放大器免受输入大信号的影响而设计的一种输入保护电路。
本发明的基本构思是设计两级保护电路以克服大幅度输入信号对整个系统形成干扰。
电路由两级保护电路组成，第一保护电路连接在输入端口与第二保护电路输入端之间，关键设计在于该电路是由快速响应时间交叉二极管组成，二极管一端连接输入信号，另一端接地。二极管具有开启电压，输入信号高于二极管开启电压时，二极管导通，电流通过二极管迅速分流而不流入后续前置放大器。
第二保护电路由电压比较电路和开关电路组成，电压比较器同相输入端通过电阻网络形成参考电压，反相输入端通过稳压二极管、电阻、普通二极管后连接第一保护电路输出端，通过电压比较器输出高、低电平控制MOS晶体管的导通和截止，从而控制输入信号与后续前置放大器的连通与断开。
本发明的特点是第一保护电路利用交叉二极管对输入大信号分流，第二保护电路利用电压比较器控制MOS晶体管，当输入信号超出工作范围时，MOS晶体管断开，输入信号不能进入后续前置放大器。
如上所述，本发明通过两级保护电路对后续内部电路形成双重保护，电路简单、可靠。
下面结合附图进一步说明本发明的发明目的是如何实现的：
附图说明
图1示出了适用本发明的一种传统的保护电路。
图2示出了本发明的第一保护电路结构。
图3示出了本发明的第二保护电路结构。
图4示出了本发明保护电路结构。
具体实施方式
图1示出了适用本发明的一种传统的输入保护电路。如图所示，该保护电路中101为交叉二极管保护电路，102为受保护的电子器件。
图2示出了按照本发明实施例的输入保护电路的第一保护电路的结构。
结合附图2可以看出第一保护电路包括四个二极管D1、D2、D3、D4。图2中D1和D2、D3和D4分别组成两组交叉二极管。交叉二极管指彼此并联且具有相反极性的二极管。
二极管是一种具有单向导电特性的电子器件。正向偏置时，二极管导通，电流通过二极管，反向偏置时，二极管截止，阻断电流通过二极管。通常，二极管在正向偏置时具有一定的开启电压，本发明的第一保护电路采用多个二极管的开启电压可以相同的或不同的。
当输入信号高于二极管开启电压时，电流通过二极管迅速分流而不流入后续前置放大器。实际保护电路中，采用彼此并联设置且电流极性相反的二极管可以防止任何极性的大电流信号。
二极管可看作一个理想二极管和一个电阻串联，限制第一保护电路能力的一个方面在于二极管具有串联电阻，串联电阻值越高，二极管分流能力越弱，更多的电流将通过后续前置放大器。
第一保护电路中采用的二极管具有相同的特性。多个二极管并联组成第一保护电路可以降低整个电路的二极管串联电阻，图2中D1、D2、D3、D4等四个二极管彼此并联，可减小串联电阻。这样，多数电流将通过二极管电路。
此外，本发明采用的二极管具有快速的响应时间。理想地，响应时间小于10ns，以在输入信号高于二极管开启电压时快速分流。
图3出了按照本发明实施例的输入保护电路的第二护电路的结构。由电压比较电路301、302和开关电路303组成。
根据图3中所示的本实施例的电压比较电路同相输入端302包括：电阻5和电阻6组成电阻网络，一端连接-5V电源，另一端接地，为电压比较器提供参考电压，电容10并联在电阻5两端，滤除高频干扰脉冲。
根据图3中所示的本实施例的电压比较电路同相输入端301包括：二极管1、电阻2、稳压二极管3、电阻4、电容8、电容9。
稳压二极管3是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的二极管，反向击穿时，在一定的电流范围内，端电压几乎不变。本发明电压比较电路采用稳压值为3.3V的稳压管。
第一保护电路的输出依次通过二极管1和电阻2后接地。二极管1与电阻2的节点与稳压管3的负极相连，稳压管3的正极与电压比较器7的反向输入端(-)连接。电阻4一端与稳压管3的正极连接，另一端与电源连接，电阻4用于为稳压管3的阳极提供端电压。电容8、电容9分别与电阻1、稳压管3并联，其用于滤除输入信号中的高频干扰脉冲。
根据图3中所示的本实施例的开关电路303由电阻11和MOS晶体管12组成。
保护电阻11与MOS晶体管12栅极G连接，用于保护MOS晶体管免于过电压等的损害。MOS晶体管12的源极S与第一保护电路输出端连接，漏极D连接后续前置放大器。
图4示出了按照本发明实施例的输入保护电路，包括第一保护电路401和第二保护电路402。
本发明采用的电压比较器7为AD8561，采用-5V电源供电。
根据图4所示的本发明第二保护电路结构，电压比较器7同相输入端(+)参考电压为V(+)约为-2.2V。
输入信号小于二极管1开启电压时，二极管1截止，稳压二极管3的阴极与阳极之间的端电压小于3.3V，稳压管截止，电压比较器反相输入端电压V(-)小于同相输入端电压V(+)，电压比较器输出高电平信号。
输入信号高于二极管1开启电压时，二极管1导通，稳压管3的阴极与阳极之间的电压大于3.3V，稳压管导通，电压比较器7反相端电压大于同相端电压，电压比较器7输出低电平信号。
MOS晶体管12的控制为：电压比较器7输出高电平信号，MOS晶体管12栅极电压为高电平，MOS晶体管12的源级S和漏极D之间导通，输入信号通过MOS晶体管进入后续前置放大器。
电压比较器7输出低电平信号，MOS晶体管12栅极电压为低电平，MOS晶体管12的源级S和漏极D之间断开，输入信号不能进入后续前置放大器。
Claims (7)
1.一种用于保护核磁共振前置放大器的输入保护电路，其特征在于，连接于输入端口与核磁共振前置放大器之间，包括：
第一保护电路，其连接于输入端口与第二保护电路输入端之间，用于当输入信号高于工作范围时，通过允许输入信号的输入电流流向地电势，来保护所述前置放大器；以及
第二保护电路，其连接于第一保护电路输出端与核磁共振前置放大器输入端之间，用于在所述第一保护电路不能完全分流所述输入信号时，通过断开输入信号与所述前置放大器之间的通路，来保护所述前置放大器；
其中，所述第一保护电路包括至少2个彼此并联且电流极性相反的二极管；二极管具有相同的特性，一端与输入端子相连，另一端接地。
2.根据权利要求1所述输入保护电路，其特征在于，当工作范围内的电压或电流通过所述第一保护电路时，二极管截止，电流通过所述前置放大器，当高于工作范围的电压或电流通过该第一保护电路时，二极管导通，电流通过二极管迅速分流。
3.根据权利要求1所述输入保护电路，其特征在于，所述第二保护电路由电压比较电路和开关电路组成；电压比较电路是由电阻、电容、普通二极管、稳压二极管、集成电压比较器构成；开关电路由MOS晶体管构成。
4.根据权利要求3所述输入保护电路，其特征在于，电压比较器U1具有同相端和反相端，其中，该同相端包括至少两个彼此串联的电阻用于提供参考电位；第一保护电路的输出端依次通过第一二极管和第一电阻后接地。
5.根据权利要求3所述输入保护电路，其特征在于，所述稳压二极管管包括阳极和阴极，所述阳极与电压比较器U1反相端相连，所述阴极与第一二极管和第一电阻之间的节点相连；第二电阻一端接电源，另一端与电压比较器反相端连接，第二电阻用于提供稳压二极管阳极端电压；第一电容与第一电阻并联，第二电容与稳压二极管并联，用于滤除高频脉冲干扰。
6.根据权利要求3所述输入保护电路，其特征在于，所述MOS晶体管的栅极与电压比较器UI输出端连接，源极与所述第一保护电路输出端连接，漏极连接所述前置放大器。
7.根据权利要求3所述输入保护电路，其特征在于，所述第二保护电路的工作特性为：当工作范围内的电流或电压通过所述第二保护电路时，电压比较器UI同向输入端电压大于反向输入端Vin(+)>Vin(-)，输出高电平信号，当高于工作范围内的电流或电压通过该第二保护电路时，电压比较器UI同向输入端电压小于反向输入端Vin(+)<Vin(-)，输出低电平信号；和
开关电路，在上述比较电路输出上述高电平信号时导通，使更多电流通过所述前置放大器，在上述比较电路输出上述低电平信号时截止，断开输入信号与前置放大器之间的通路。
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