CN111294013A - 一种提高脉冲信号信噪比的电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高脉冲信号信噪比的电路及方法。脉冲信号的输入端分别连接运放U1的同相端和比较器U2的同相端，运放U1的输出引脚连接二极管D1的正极，二极管D1的负极连接运放U1的反相端，二极管D1的负极还连接电容C1，电容C1另一端接地；比较器U2的反相端输入阈值电压Vref，比较器U2的输出引脚连接电容C1的非接地端并作为脉冲信号的输出端。本发明采用了简易电路来直接提高了脉冲信号的信噪比，无需将其转换为数字信号进行处理，可使信号更容易被提取和识别，以较低的成本和较快的速度实现信噪比提高，这使其更适合应用于要求高速和低成本的场合，更有利于广泛应用。

Description

一种提高脉冲信号信噪比的电路及方法
技术领域
本发明涉及医疗器械信号处理技术，尤其涉及一种提高脉冲信号信噪比的电路及方法。
背景技术
随着IVD技术的发展，特别是像流式细胞分析仪，血液细胞分析仪等设备对脉冲信号的采集和分析要求越来越高。高信噪比、高速采集等成为了其发展的一个瓶颈。脉冲信号，特别是阻抗信号转换而成的脉冲信号通常比较微弱，有用信号和本底噪声之间区分不明显，造成信号不容易被提取和识别。
目前市面上提高脉冲信噪比的方式主要是将其采样后数字化，通过计算机进行处理，但是这种方法依赖于高采样率和高分辨率的模拟数字转换芯片，使其成本居高不下，亟待改进。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷，而提供一种提高脉冲信号信噪比的电路及方法，能够以较低的成本实现提高脉冲信号的信噪比。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种提高脉冲信号信噪比的电路，脉冲信号的输入端分别连接运放U1的同相端和比较器U2的同相端，运放U1的输出引脚连接二极管D1的正极，二极管D1的负极连接运放U1的反相端，二极管D1的负极还连接电容C1，电容C1另一端接地；比较器U2的反相端输入阈值电压Vref，比较器U2的输出引脚连接电容C1的非接地端并作为脉冲信号的输出端。
进一步地，脉冲信号的输入端通过一个电阻R1连接运放U1的同相端。
进一步地，二极管D1的负极通过一个电阻R2连接电容C1。
进一步地，脉冲信号的输入端通过一个电阻R3连接比较器U2的同相端。
进一步地，运放U1的引脚4连接电压VEE，运放U1的引脚8连接电压VCC。
进一步地，比较器U2的引脚4连接电压VEE，比较器U2的引脚7连接电压VCC。
进一步地，阈值电压Vref的电压值需要大于脉冲信号的底噪幅度，并小于脉冲信号的幅度。
本发明还公开了一种提高脉冲信号信噪比的方法，其包括以下步骤：
将脉冲信号的输入端与输出端之间通过并联的两路连通；
其中一路通过与阈值电压比较，如果低于阈值电压，则拉低脉冲信号的输出端电平；
另一路通过运放将脉冲信号的信号幅度提高。
进一步地，阈值电压的电压值需要大于脉冲信号的底噪幅度，并小于脉冲信号的幅度。
本发明与现有技术相比的有益效果是：采用了简易电路来直接提高了脉冲信号的信噪比，无需将其转换为数字信号进行处理，可使信号更容易被提取和识别，以较低的成本和较快的速度实现信噪比提高，这使其更适合应用于要求高速和低成本的场合，更有利于广泛应用。
附图说明
图1为本发明提高脉冲信号信噪比的电路示意图。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。
本发明的电路能够快速提高脉冲信号的信噪比，其主要通过一路放大信号幅度，另一路通过比较电压大小而拉低带有噪声的输出电平，从而实现减少信号噪声，提高信噪比的目的。
如图1所示，脉冲信号的输入端分别连接运放U1的同相端和比较器U2的同相端，运放U1的输出引脚连接二极管D1的正极，二极管D1的负极连接运放U1的反相端，二极管D1的负极还连接电容C1，电容C1另一端接地。而比较器U2的反相端输入阈值电压Vref，比较器U2的输出引脚连接电容C1的非接地端并作为脉冲信号的输出端。
在第一实施例中，脉冲信号的输入端通过一个电阻R1连接运放U1的同相端，并且脉冲信号的输入端通过一个电阻R3连接比较器U2的同相端。二极管D1的负极通过一个电阻R2连接电容C1。运放U1的引脚4连接电压VEE，运放U1的引脚8连接电压VCC。比较器U2的引脚4连接电压VEE，比较器U2的引脚7连接电压VCC。
要注意的是，阈值电压Vref的电压值需要大于脉冲信号的底噪幅度，并小于脉冲信号的幅度，这样低于阈值电压Vref的噪音便可以准确识别出来并被抹掉。
在其他实施例中，可以选取不同延时的运放U1(高速或者低速)，可以使脉冲信号幅度得到不同程度的提高，从而使信噪比得到不同程度的提高。
第一实施例的电路中，脉冲信号输入后被分为了两路，其中第一路进入图1中比较器U2，用来将信号幅度和阈值进行比较，来判断当前输入是信号还是噪声。判断的标准是信号的幅度，当信号的幅度大于阈值电压Vref时，比较器U2输出高阻态，即对输出信号没有影响。但当信号的幅度小于阈值电压Vref时，比较器U2输出低电平，即拉低了输出信号。这一路完成的功能是在有用信号到来的时候不对信号进行处理，在没有有用信号到来的时候，或者脉冲信号已经通过的时候将输出信号拉低。
第二路进入图1中运放U1，用来提高脉冲信号幅度。脉冲信号进入运放U1的同相端瞬间，运放U1需要建立时间来使输出信号和输入信号幅度相同，在信号建立起来之前，运放U1处于开环状态，运放U1的输出引脚输出电流通过电阻R2给电容C1充电，使运放U1反相端电压升高，当反相端电压和同相端电压相同的时候，运放U1由于反馈延时，会继续通过电阻R2给电容C1充电，使输出信号高于输入信号。此时，由于二极管D1的单向导通性能，输出信号会保持当前状态，即输出信号高于输入信号，因此脉冲信号幅度得到提高。脉冲信号经过图1两路电路后，脉冲信号的幅度得到提高而底噪则变为零，从而提高了脉冲信号的信噪比。
本发明采用了简易电路来直接提高了脉冲信号的信噪比，无需将其转换为数字信号进行处理，可使信号更容易被提取和识别，以较低的成本和较快的速度实现信噪比提高，这使其更适合应用于要求高速和低成本的场合，更有利于广泛应用。
本发明第二实施例为一种提高脉冲信号信噪比的方法，包括了以下步骤：将脉冲信号的输入端与输出端之间通过并联的两路连通；其中一路通过与阈值电压比较，如果低于阈值电压，则拉低脉冲信号的输出端电平；另一路通过运放将脉冲信号的信号幅度提高。要注意的是，阈值电压的电压值需要大于脉冲信号的底噪幅度，并小于脉冲信号的幅度。第二实施例的提高脉冲信号信噪比的方法可采用第一实施例的电路来实现。
以上陈述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。

Claims (9)

1.一种提高脉冲信号信噪比的电路，其特征在于，脉冲信号的输入端分别连接运放U1的同相端和比较器U2的同相端，所述运放U1的输出引脚连接二极管D1的正极，所述二极管D1的负极连接所述运放U1的反相端，所述二极管D1的负极还连接电容C1，所述电容C1另一端接地；所述比较器U2的反相端输入阈值电压Vref，所述比较器U2的输出引脚连接所述电容C1的非接地端并作为脉冲信号的输出端。
2.如权利要求1所述的提高脉冲信号信噪比的电路，其特征在于，所述脉冲信号的输入端通过一个电阻R1连接所述运放U1的同相端。
3.如权利要求1所述的提高脉冲信号信噪比的电路，其特征在于，所述二极管D1的负极通过一个电阻R2连接所述电容C1。
4.如权利要求1所述的提高脉冲信号信噪比的电路，其特征在于，所述脉冲信号的输入端通过一个电阻R3连接所述比较器U2的同相端。
5.如权利要求1所述的提高脉冲信号信噪比的电路，其特征在于，所述运放U1的引脚4连接电压VEE，所述运放U1的引脚8连接电压VCC。
6.如权利要求1所述的提高脉冲信号信噪比的电路，其特征在于，所述比较器U2的引脚4连接电压VEE，所述比较器U2的引脚7连接电压VCC。
7.如权利要求1所述的提高脉冲信号信噪比的电路，其特征在于，所述阈值电压Vref的电压值需要大于脉冲信号的底噪幅度，并小于脉冲信号的幅度。
8.一种提高脉冲信号信噪比的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
将脉冲信号的输入端与输出端之间通过并联的两路连通；
其中一路通过与阈值电压比较，如果低于阈值电压，则拉低脉冲信号的输出端电平；
另一路通过运放将脉冲信号的信号幅度提高。
9.如权利要求8所述的提高脉冲信号信噪比的方法，其特征在于，所述阈值电压的电压值需要大于脉冲信号的底噪幅度，并小于脉冲信号的幅度。
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