CN112953408A - 一种微生物荧光检测器用运算放大器的供电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微生物荧光检测器用运算放大器的供电方法，属于微生物检测用设备技术领域，所述运算放大器为低温漂型运算放大器，所述低温漂型运算放大器所用电源为单电源。本发明的微生物荧光检测器用运算放大器的供电方法，通过利用单电源代替现有的DC‑DC电源，并配合使用线性稳压器，既符合了设备的低功耗要求又保障了信号放大线性度的要求；所述电源输出电压对低温漂型运放供电，并采用闭环PID控制，使得在达到设备检测所需温度时保持恒温。
Description
技术领域
本发明涉及环境评价技术，尤其是一种微生物荧光检测器用运算放大器的供电方法，属于微生物荧光检测用设备技术领域。
背景技术
在无菌室等洁净室中，通常使用微生物检测装置检测并记录飞散的微生物。根据微生物的检测结果，能够掌握洁净室的空调设备的劣化状况。又，有时也在洁净室制造的产品上附上洁净室内的微生物的检测记录作为参考资料。光学式微生物检测装置例如吸引洁净室中的气体并将光照射至吸引到的气体上。若气体中包含有微生物，则照射了光的微生物就会发出荧光，因此就能够检测出气体中包含的微生物的数量或大小等。
现有的针对微生物检测的仪器有微生物荧光检测器，微生物荧光检测器的一般结构包括显示装置、补偿装置、检测装置与检测系统和信号处理与信号检测系统，各部分结构排线连接，其中检测过程信号通过集成运算放大器进行处理。
集成运算放大器是一种高放大倍数的直接耦合放大器，在该集成电路的输入与输出之间接入不同的反馈网络，可实现不同用途的电路，例如利用集成运算放大器可非常方便的完成信号放大、信号运算、信号处理以及波形的产生和变换；集成运算放大器的种类非常多，可适用于不同的场合，集成运算放大器的种类包括通用型运算放大器、高阻型运算放大器、低温漂型运算放大器和高速型运算放大器等，其中低温漂型运算放大器是为在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变换而变换(即对温度不那么敏感)而设计的，目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。低温漂型运放作为微生物荧光检测器的补偿装置，作用是抑制环境温度变化时会引起晶体管参数的变化，会造成静态工作点的不稳定,使电路动态参数不稳定,甚至使电路无法正常工作的情况的发生。
现有的微生物荧光检测器中所用低温漂型运算放大器出于保障信号放大线性度的要求，最开始运放都是双电源供电，一个正电源一个负电源且绝对值相同；后来为了应变便携设备低功耗的需求，不少厂家就推出了单电源供电的运放来适应这种减少电源个数降低电源电压的节能需求，原有的双电源供电功能仍然保留，将双电源改为单电源后虽满足了低功耗的要求，但不能保障信号放大线性度的要求；此外，单纯改为单电源后，低温漂运放电源不易保持恒温。现有技术中荧光检测器实际应用中还采用DC-DC电源，该电源转化效率很高，能够转化的功率很高，但DC-DC电源的噪声比较严重，电源纹波大，对微机及数字电路极易产生干扰。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种微生物荧光检测器用运算放大器的供电方法，既符合设备的低功耗要求且保障信号放大线性度的要求，同时还能保证低温漂运放的恒温。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种微生物荧光检测器用运算放大器的供电方法，所述运算放大器为低温漂型运算放大器，所述低温漂型运算放大器所用电源为单电源。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述单电源供电时配合线性稳压器使用。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述单电源使用时采用闭环PID控制。
PID是比例(Proportion)积分,(Integral)微分,(Differential coefficient)的缩写，分别代表了三种控制算法。通过这三个算法的组合可有效地纠正被控制对象的偏差，从而使其达到一个稳定的状态。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述低温漂型运算放大器为轨至轨的运放。
轨至轨是指运放(运算放大器)的输入端信号电压能够达到电源的两个轨，并保持不失真。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述低温漂型运算放大器工作时温度变化<0.5℃。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述微生物荧光检测器工作时功耗<10.7mW。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明的微生物荧光检测器用运算放大器的供电方法，通过利用单电源代替现有的DC-DC电源，并配合使用线性稳压器，既符合了设备的低功耗要求又保障了信号放大线性度的要求；所述电源输出电压对低温漂运放供电，采用闭环PID控制，在达到设备检测所需温度时保持恒温。
附图说明
图1是本发明实施例中微生物荧光检测用运算放大器电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例
如图1所示，一种微生物荧光检测器用运算放大器的供电方法，其中微生物荧光检测器的结构包括显示装置、补偿装置、检测装置与检测系统和信号处理与信号检测系统，各部分结构的连接方式为排线连接；该微生物荧光检测器的工作过程为：传感器采集到的光信号转换为电信号通过一系列的控制与转换在LED屏上输出显示。其中该微生物荧光检测器所用运算放大器为低温漂型运算放大器，所述低温漂型运算放大器所用电源为单电源，供电电压为5V或3V；单电源供电时配合线性稳压器使用，且采用闭环PID控制。上述低温漂型运算放大器为轨至轨的运放。
采用上述供电方法，所述低温漂型运算放大器工作时温度变化<0.5℃、所述微生物荧光检测器工作时功耗<10.7mW；信号放大线性度良好(线性度是描述传感器静态特性的一个重要指标，以被测输入量处于稳定状态为前提。在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间的最大偏差(ΔYmax)与满量程输出(Y)的百分比，称为线性度(线性度又称为“非线性误差”)，该值越小，表明线性特性越好)，线性度值为3％；该实施例供电过程噪声小，噪声系数为18.9db(噪声系数NF＝输入端信噪比/输出端信噪比，单位常用“dB”。该系数表征放大器的噪声性能恶化程度的一个参量，并不是越大越好，它的值越大，说明在传输过程中掺入的噪声也就越大，反映了器件或者信道特性的不理想。)。
对比例1
该对比例1为实施例的对比试验，区别在于对比例1中采用现有技术中的双电源供电方式(DC-DC电源供电)，供电电压为3.7V，且不加入线性稳压器，采用闭环PID控制，采用上述供电方法低温漂型运算放大器工作时温度变化为0.9℃、微生物荧光检测器工作时功耗为15.4mW，且该供电方式噪声比较严重，对微机及数字电路极易产生干扰，噪声系数为34.5db；该电源供电方式信号放大线性度较差，线性度值为5％。
对比例2
该对比例2为实施例的对比试验，区别在于对比例2中采用单电源供电方式，但不加入线性稳压器，其余与实施例相同，采用上述供电方法低温漂型运算放大器工作时温度变化为1.2℃、微生物荧光检测器工作时功耗为17.4mW，且该供电方式噪声比较严重，对微机及数字电路极易产生干扰，噪声系数为28.4db，噪声系数为；该电源供电方式信号放大线性度较差，线性度值为6％。
Claims (6)
1.一种微生物荧光检测器用运算放大器的供电方法，所述运算放大器为低温漂型运算放大器，其特征在于：所述低温漂型运算放大器所用电源为单电源。
2.根据权利要求1所述的一种微生物荧光检测器用运算放大器的供电方法，其特征在于：所述单电源供电时配合线性稳压器使用。
3.根据权利要求1所述的一种微生物荧光检测器用运算放大器的供电方法，其特征在于：所述单电源使用时采用闭环PID控制。
4.根据权利要求1所述的一种微生物荧光检测器用运算放大器的供电方法，其特征在于：所述低温漂型运算放大器为轨至轨的运放。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种微生物荧光检测器用运算放大器的供电方法，其特征在于：所述低温漂型运算放大器工作时温度变化<0.5℃。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种微生物荧光检测器用运算放大器的供电方法，其特征在于：所述微生物荧光检测器工作时功耗<10.7mW。
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