CN106953599A - 输出级电路及调幅理疗电刺激信号发生电路 - Google Patents

输出级电路及调幅理疗电刺激信号发生电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种输出级电路及调幅理疗电刺激信号发生电路，输出级电路包括对输入信号进行微处理，将方波信号转换为微分信号的微分模块；将微分模块输出的微分信号进行幅值放大的放大模块；将放大模块输出的负向信号转变为正向信号的半波整流模块；对半波整流模块输出的信号进行电气隔离的隔离模块；使得隔离模块输出的隔离信号按照载波频率进行翻转的换向模块。本发明降低了输出级电路和调幅理疗电刺激信号发生电路的成本，稳定性高，控制精度高，可以有效消除机体适应性，能满足不同的使用需求，且生产容易，硬件调试简单。

Description

输出级电路及调幅理疗电刺激信号发生电路
技术领域
本发明涉及电刺激信号发生领域，具体为一种输出级电路及调幅理疗电刺激信号发生电路。
背景技术
目前的输出级电路中，隔离部分和整流部分是相对独立的，其结构复杂，成本高。
现有调幅理疗发生电路一般采用模拟乘法器实现，即首先通过震荡电路得到周期信号，该周期信号经过信号处理电路得到所需要的载波信号与调制信号；其次将两信号接入模拟乘法器的输入端，通过模拟乘法器运算后得到载波信号振幅随着调制信号特征变化而变化的调幅理疗电刺激信号。该方法成本高，稳定性差，控制精度低，输出波形频率单一，功能单一，硬件调试困难，生产难度大，且该信号容易产生机体适应性，治疗效果差。
发明内容
本发明旨在提供一种输出级电路及调幅理疗电刺激信号发生电路，降低电路复杂度和成本，提高电路稳定性和控制精度，方便调试。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种输出级电路，包括：
对输入信号进行微处理，将方波信号转换为微分信号的微分模块；
将微分模块输出的微分信号进行幅值放大的放大模块；
将放大模块输出的负向信号转变为正向信号的半波整流模块；
对半波整流模块输出的信号进行电气隔离的隔离模块；
使得隔离模块输出的隔离信号按照载波频率进行翻转的换向模块。
作为一种具体的实现手段，本发明的微分模块包括第一运算放大器；所述第一运算放大器负输入端接微分单元；所述微分单元接所述第一运算放大器输出端；所述第一运算放大器正输入端通过匹配模块接地；所述放大模块包括第二运算放大器，所述第二运算放大器负输入端通过放大倍数调节单元接所述第二运算放大器输出端；所述第二运算放大器正输入端接所述微分模块输出端。
本发明中，半波整流模块包括第三运算放大器；所述第三运算放大器负输入端与所述隔离模块的第一控制端口连接；所述第三运算放大器正输入端接地；所述第三运算放大器输出端与所述隔离模块的第二控制端口连接；所述隔离模块第一输出端通过功率放大模块与所述换向模块连接；所述隔离模块第二输出端接地；所述换向模块包括两个并联的、结构相同的桥臂；其中一个桥臂包括两个隔离开关，第一隔离开关的第一输出端与第一三极管的集电极连接；第一隔离开关的第二输出端与所述第一三极管的基极、第二隔离开关的第一输出端连接；所述第一三极管发射极与第二三极管集电极连接；所述第二三极管基极与所述第二隔离开关的第二输出端连接。
相应地，本发明还提高了一种调幅理疗电刺激信号发生电路，包括：
用于输出调制信号的第一信号调理模块；
用于输出载波信号的第二信号调理模块；
用于对所述调制信号和所述载波信号调幅调制的信号调制模块；以及上述输出级电路，信号调理模块输出端的调幅调制信号输入给所述微分模块。
作为优选方案，本发明还包括控制器，用于输出数字信号，控制器包括与所述数模转换模块连接的第一控制单元和与所述第二信号调理模块连接的第二控制单元，且第一控制单元为微处理器，第二控制单元为载波发生模块。载波发生模块既可以产生高频信号，也可以产生低频信号，适用场合更广。且处理速度可控，控制范围更大，精度更高。且载波发生模块输出的波形频率可以很容易地调整，从而可以有效消除被测对象的机体适应性。微处理器内可以存储大量的非周期信号，因此使得本发明的电路功能更加强大，刺激波形多样化，满足不同的使用需求。
所述第三信号调理模块通过功率放大模块接输出电极，输出电极可以与体表（被测量对象体表）接触，降低体表电阻，让被测对象感觉到电刺激。
本发明中，信号调制模块包括电阻分压模块；该电阻分压模块中点输入所述调制信号；所述电阻分压模块中点接开漏非门的电源端；所述开漏非门的输入端输入所述载波信号；所述开漏非门输出端输出调幅调制后的信号。使用开漏非门产生调幅调制信号，成本低廉，易于实现，稳定性高。
所述电阻分压模块的至少一个电阻与滤波模块并联，滤波模块可以消除数模转换模块调理过程中产生高频杂波。
所述开漏非门输出端接限流模块，避免调幅调制信号产生振铃信号，提高控制精度。
所述限流模块接隔离模块，隔除调幅调制信号的直流成分，消除被测对象体表的极化现象。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明降低了输出级电路和调幅理疗电刺激信号发生电路的成本，稳定性高，控制精度高，可以有效消除机体适应性，能满足不同的使用需求，且生产容易，硬件调试简单。
附图说明
图1（a）为发明本输出级电路微分模块、放大模块原理图；
图1（b）为发明本输出级电路半波整流模块、换向模块原理图；
图2为本发明信号发生电路结构框图；
图3为本发明信号调制模块原理图。
具体实施方式
如图1（a）和图1（b），微分模块包括第一运算放大器U4A负输入端接微分单元，该微分单元包括微分电阻R9和微分电容C5，微分电阻R9、微分电容C5并联；微分单元接第一运算放大器U4A输出端；第一运算放大器U4A正输入端通过匹配电阻R16接地。
放大模块主要包括第二运算放大器U4B，第二运算放大器U4B负输入端接放大倍数调整模块，该放大倍数调整模块包括电阻R6、R7，电阻R6、电阻R7串联；电阻R7一端接第二运算放大器U4B输出端；第二运算放大器U4B负输入端接电阻R10，电阻R10接地；第二运算放大器U4B正输入端通过电阻R14接第一运算放大器输出端。
如图1（b），半波整流模块包括第三运算放大器U10A；第三运算放大器U10A负输入端接第二运算放大器输出端；第三运算放大器U10A负输入端还与隔离模块U5（光电隔离模块）的第一控制端口连接；第三运算放大器正输入端接地；第三运算放大器输出端与隔离模块U5的第二控制端口连接。
隔离模块第一输出端通过功率放大模块与换向模块连接；所述隔离模块第二输出端接地。
本实施例中，换向模块包括两个并联的、结构相同的桥臂；其中一个桥臂包括两个隔离开关，第一隔离开关U6的第一输出端与第一三极管Q4的集电极连接；第一隔离开关的第二输出端与第一三极管的基极、第二隔离开关U8的第一输出端连接；第一三极管发射极与第二三极管Q6集电极连接；第二三极管基极与第二隔离开关的第二输出端连接。第一隔离开关的第二输出端与第二隔离开关的第一输出端之间接电阻R28，以调节静态工作点。第一隔离开关的第二输出端与第二隔离开关的第一输出端的中点引出输出线，方便与输出电极连接。
如图2，本发明中，信号发生电路各个模块功能如下：
载波发生模块，产生载波信号，本发明中，载波发生模块可以采用CPLD。
微处理器，根据人机接口的参数设置，调整载波发生模块的参数和数模转换模块的参数，控制输出时间。
数模转换模块，将微处理器输出的数字信号转换为模拟信号，即调制信号。
第一信号调理模块A，对数模转换模块输出的调制信号进行I/V转换，或者幅值调整，然后输出可供信号调制模块使用的调制信号。
第二信号调理模块B，对载波发生模块（CPLD）输出的载波信号进行幅值调整和信号筛选等，然后输出可供信号调制模块使用的载波信号；
信号调制模块，对第一信号调理模块A输出的调制信号和第二信号调理模块B输出的载波信号进行调幅调制，得到调幅理疗电刺激信号。
第三信号调理模块C，对信号调制模块输出的调幅理疗电刺激信号进行微处理，使信号形态满足使用（理疗）需求。
功率放大模块，对第三信号调理模块C输出的信号进行功率放大，增强信号的驱动能力。
输出电极，与被测对象体表接触，减小体表电阻，让被测对象更好地感觉到电刺激。
如图3，本发明所采用的信号调制模块包括电阻分压模块，电阻分压模块包括电阻R3和电阻R5，电阻R3和电阻R5串联，电阻R3一端接电源VCC，电阻R5一端接地，电阻R3和电阻R5的连接点接数模转换模块，即输入数模转换模块输出的调制信号，该连接点与开漏非门U1电源端连接，开漏非门输入端接载波发生模块，即该输入端输入载波发生模块输出的载波信号；开漏非门U1的输出端接限流电阻R6，限流电阻R6接隔离电容C4。隔离电容C4接第三信号调理模块C。
为了消除数模转换模块调理过程中产生高频杂波，电阻R5与滤波电容C3并联。
本发明工作过程如下：微处理器模块通过人机接口接受外部控制，并按照用户设定功能控制数模转换模块与载波发生器模块。数模转换模块可以将微处理器模块内存储的数字信号转换为模拟信号，该模拟信号经过第一信号调理模块A转换为能够直接进行调制的调制信号；载波发生模块按照微处理器要求产生载波信号，该载波信号经过第二信号调理模块B转换为能够直接进行调制的载波信号。可以进行调制的载波信号与调制信号在信号调制模块内进行调幅调制，得到调幅理疗电刺激信号。该理疗电刺激信号经过第三信号调理模块C进行微处理，使信号形态满足治疗需求。微调后的理疗电刺激信号经过功率放大模块增强驱动能力后接输出电极进行治疗。

Claims (10)

1.一种输出级电路，其特征在于，包括：
对输入信号进行微处理，将方波信号转换为微分信号的微分模块；
将微分模块输出的微分信号进行幅值放大的放大模块；
将放大模块输出的负向信号转变为正向信号的半波整流模块；
对半波整流模块输出的信号进行电气隔离的隔离模块；
使得隔离模块输出的隔离信号按照载波频率进行翻转的换向模块。
2.根据权利要求1所述的输出级电路，其特征在于，所述微分模块包括第一运算放大器；所述第一运算放大器负输入端接微分单元；所述微分单元接所述第一运算放大器输出端；所述第一运算放大器正输入端通过匹配模块接地。
3.根据权利要求1所述的输出级电路，其特征在于，所述放大模块包括第二运算放大器，所述第二运算放大器负输入端通过放大倍数调节单元接所述第二运算放大器输出端；所述第二运算放大器正输入端接所述微分模块输出端。
4.根据权利要求1所述的输出级电路，其特征在于，所述半波整流模块包括第三运算放大器；所述第三运算放大器负输入端与所述隔离模块的第一控制端口连接；所述第三运算放大器正输入端接地；所述第三运算放大器输出端与所述隔离模块的第二控制端口连接。
5.根据权利要求4所述的输出级电路，其特征在于，所述隔离模块第一输出端通过功率放大模块与所述换向模块连接；所述隔离模块第二输出端接地。
6.根据权利要求1所述的输出级电路，其特征在于，所述换向模块包括两个并联的、结构相同的桥臂；其中一个桥臂包括两个隔离开关，第一隔离开关的第一输出端与第一三极管的集电极连接；第一隔离开关的第二输出端与所述第一三极管的基极、第二隔离开关的第一输出端连接；所述第一三极管发射极与第二三极管集电极连接；所述第二三极管基极与所述第二隔离开关的第二输出端连接。
7.一种调幅理疗电刺激信号发生电路，其特征在于，包括：
用于输出调制信号的第一信号调理模块；
用于输出载波信号的第二信号调理模块；
用于对所述调制信号和所述载波信号调幅调制的信号调制模块；以及
权利要求1～6之一所述的输出级电路，信号调理模块输出端的调幅调制信号输入给所述微分模块。
8.根据权利要求7所述的调幅理疗电刺激信号发生电路，其特征在于，还包括控制器，用于输出数字信号。
9.根据权利要求8所述的调幅理疗电刺激信号发生电路，其特征在于，所述控制器输出的数字信号经数模转换模块转换为模拟信号后，再输送至所述第一信号调理模块；所述控制器将输出的数字信号输入至第二信号调理模块。
10.根据权利要求9所述的调幅理疗电刺激信号发生电路，其特征在于，所述控制器包括与所述数模转换模块连接的第一控制单元和与所述第二信号调理模块连接的第二控制单元，且所述第一控制单元与所述第二控制单元连接；所述第一控制单元为微处理器，第二控制单元为载波发生模块。
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