CN104660236B - 通道间干扰和直流漂移自动扣除电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及分析仪器信号检测通道领域，特别是涉及一种有效扣除信号检测中的直流干扰和多通道测量时信号通道之间的相互干扰和直流漂流自动扣除电路，该电路是由三个运算放大器、信号发生器、逻辑组合单元以及积分电容和多个电阻组成，第一运算放大器的输入端与光谱仪器光电检测器的输出端连接，第二运算放大器与第三运算放大器之间串接有一个程控开关，积分电容并联在第三运算放大器上，第三运算放大器为积分器，当程控开关导通时，第二运算放大器的输出经第三运算放大器将信号保持在积分电容上，并施加到第一运算放大器的反向端，实现负反馈。本发明通道间干扰和直流漂流自动扣除电路的设计，不使用隔直电容，有效减少了信号失真。

Description

通道间干扰和直流漂移自动扣除电路
技术领域
本发明涉及分析仪器信号检测通道领域，特别是涉及一种通道间干扰和直流漂流自动扣除电路。
背景技术
在分析仪器中，为了提高工作效率，在设计上需要实现多元素同时检测，这样可以显著提高工作效率，但在信号检测电路的设计上，通常的做法是共用一个光电检测器和前置放大器，然后再通过解调信号将各元素的测量信号分开，依次进行模数转换，这种多通道测量技术存在一个问题，那就是当不同通道的信号强度差别很大时，大的信号会对小的信号存在影响，这就是道间干扰问题，尤其是在电路上使用隔直电容时，由于电容的充放电和保持作用，道间干扰明显加剧，会严重影响小信号的测量准确度；在原子光谱仪器的信号检测方面，光源、光电管、电子器件、原子化器及光学系统等受温度等环境影响，也存在本底信号和直流漂移，这些都会给测量带来极大影响，传统的扣除直流漂移和背景干扰的方式是采用隔直电容，但这样容易造成信号波形失真，也会造成信号衰减，同时给多通道测量带来更严重的道间干扰。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种通道间干扰和直流漂流自动扣除电路，解决了信号检测中的直流干扰和多通道测量时信号通道之间的相互干扰问题。
一种通道间干扰和直流漂流自动扣除电路，该电路是由三个运算放大器、信号发生器、逻辑组合单元以及积分电容和多个电阻组成，第一运算放大器的输入端与光谱仪器光电检测器的输出端连接，第二运算放大器与第三运算放大器之间串接有一个程控开关，积分电容并联在第三运算放大器上，第三运算放大器为积分器，当程控开关导通时，第二运算放大器的输出经第三运算放大器将信号保持在积分电容上，并施加到第一运算放大器的反向端，实现负反馈。
进一步的，所述程控开关受信号发生器控制，信号发生器输出的信号经逻辑组合单元组合后，控制程控开关的导通。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：电路中不使用隔直电容，有效减少了信号失真，第一运算放大器的输入端连接光电检测器的输出，将电流信号转换为电压信号，再由第二放大器进行放大，第二放大器的输出经第三放大器的积分将信号保持在积分电容上，并且施加到第一运算放大器的反相端，实现负反馈，这样就自动扣除了直流干扰和漂移；电路中加入了信号发生器，由信号发生器控制程控开关的导通状态，程控开关只在信号无效时闭合，此时施加在第一运算放大器反相端上的信号完全是直流干扰信号或上次信号的残余信号，通过负反馈，确保输出端维持“0”电位，从而自动扣除直流漂移以及上一次有效信号的残余影响，有效地解决了道间干扰问题，电路中的信号发生器能够保证信号的同步性；电路整体结构简单、安全可靠、无需过多调试。
附图说明
图1是本发明通道间干扰和直流漂流自动扣除电路的电路示意图；
图2是本发明实施例中的信号波形图。
1、第一运算放大器；2、第二运算放大器；3、第三运算放大器；4、程控开关；5、积分电容；6、逻辑组合单元；7、信号发生器；8、第一电阻；9、第二电阻；10、第三电阻；11、第四电阻。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
参见图1所示，通道间干扰和直流漂流自动扣除电路，该电路是由三个运算放大器、信号发生器、逻辑组合单元以及积分电容和四个电阻组成，三个运算放大器分别为第一运算放大器1、第二运算放大器2和第三运算放大器3，第一运算放大器1、第二运算放大器2和第三运算放大器3依次串联连接，四个电阻分别为第一电阻8、第二电阻9、第三电阻10和第四电阻11，第一电阻8串联于第一运算放大器1和第二运算放大器2之间，第二电阻9与第二运算放大器2并联，第三电阻10串联于第三运算放大器3和第一运算放大器1之间，第四电阻11与第一运算放大器1并联，积分电容5并联在第三运算放大器3上；第二运算放大器2与第三运算放大器3之间串联有程控开关4，程控开关4的输入端设有逻辑组合单元6，逻辑组合单元6的输入端设有信号发生器7，程控开关4的导通状态通过信号发生器7控制；当程控开关导通时，第二运算放大器的输出经第三运算放大器将信号保持在积分电容上，并施加到第一运算放大器的反向端，实现负反馈。
所述程控开关受信号发生器控制，信号发生器输出的信号经逻辑组合单元组合后，控制程控开关的导通。
第一运算放大器1的输入端连接光电检测器的输出，第一运算放大器1将电流信号转换为电压信号，再由第二放大器2进行放大，第二放大器2的输出经第三放大器3的积分将信号保持在积分电容5上，并且施加到第一运算放大器1的反相端，实现负反馈，这样就自动扣除了直流干扰和漂移；电路中加入了信号发生器7，由信号发生器7控制程控开关4的导通状态，程控开关4只在信号无效时闭合，此时施加在第一运算放大器1反相端上的信号完全是直流干扰信号或上次信号的残余信号，通过负反馈，确保输出端维持“0”电位，从而自动扣除直流漂移以及上一次有效信号的残余影响，有效地解决了道间干扰问题，电路中的信号发生器7能够保证信号的同步性；电路中不使用隔直电容，有效减少了信号失真；电路整体结构简单、安全可靠、无需过多调试。
在有效信号周期内，程控开关处于断开状态，信号正常输出。信号消失后，程控开关在信号发生器的控制下处于导通状态，此时各种部件尤其是光电检测器的暗电流输出以及原子化器和各种杂散光的背景信号经OP1输出后有OP2采样放大，再经积分器OP3保持在积分电容C上，并施加到OP1的反相端，实现负反馈，从而使OP1的输出在没有有效信号时始终处于“0”电位。在下一次有效信号到来时，保持电容C上的信号始终施加在OP1的反相端，从而实现了在有效信号中自动扣除了直流背景干扰。
另外在多通道测量中，这一设计从根本上消除了上一通道信号的残留，从根本上解决了信号通道之间的相互干扰。
信号波形图如图2所示，以双通道测量为例，A道光源信号和B道光源信号分别是A道元素和B道元素的激发光源信号，程控开关K的信号波形只在A道和B道信号都无效时生效，Vout输出的是A道和B道的信号输出波形，可见通过本电路设计，保证了信号波形不失真，且相互之间没有干扰。
包括以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.通道间干扰和直流漂流自动扣除电路，其特征在于，该电路是由三个运算放大器、信号发生器、逻辑组合单元以及积分电容和四个电阻组成，第一运算放大器的输入端与光谱仪器光电检测器的输出端连接，三个运算放大器分别为第一运算放大器(1)、第二运算放大器(2)和第三运算放大器(3)，第一运算放大器(1)、第二运算放大器(2)和第三运算放大器(3)依次串联连接，四个电阻分别为第一电阻(8)、第二电阻(9)、第三电阻(10)和第四电阻(11)，第一电阻(8)串联于第一运算放大器(1)和第二运算放大器(2)之间，第二电阻(9)与第二运算放大器(2)并联，第三电阻(10)串联于第三运算放大器(3)和第一运算放大器(1)之间，第四电阻(11)与第一运算放大器(1)并联，积分电容(5)并联在第三运算放大器(3)上，第三运算放大器为积分器；第二运算放大器(2)与第三运算放大器(3)之间串联有程控开关(4)，程控开关(4)的输入端设有逻辑组合单元(6)，逻辑组合单元(6)的输入端设有信号发生器(7)，程控开关(4)的导通状态通过信号发生器(7)控制；当程控开关导通时，第二运算放大器的输出经第三运算放大器将信号保持在积分电容上，并施加到第一运算放大器的反向端，实现负反馈；
所述程控开关受信号发生器控制，信号发生器输出的信号经逻辑组合单元组合后，控制程控开关的导通；双通道测量，A道光源信号和B道光源信号分别是A道元素和B道元素的激发光源信号，程控开关(4)的信号波形只在A道和B道信号都无效时生效，第一运算放大器(1)的输出端为该电路的输出端Vout，输出端Vout输出的是A道和B道的信号输出波形。
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