CN112994680B - 多通道切换电路、切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种多通道切换电路、切换方法，包括：多路复用开关矩阵，多路复用开关矩阵的控制端连接控制器；多路复用开关矩阵包括多个多路复用开关，每个多路复用开关的每个输出通道分别连接一个传感器电路；每个多路复用开关的公共端分别连接信号检测电路的第一输入端；信号检测电路的输出端连接控制器，信号检测电路的第二输入端连接数模转换器DAC的输出端；数模转换器DAC的输入端连接控制器；控制器用于在多路复用开关切换输出通道时，控制数模转换器DAC，按照预设渐变函数调整加载于多路复用开关的输入通道的偏置电压。根据本发明实施例的切换电路，能够降低通道切换过程中产生的瞬时电流和电压，从而降低对相邻通道的影响。

Description

多通道切换电路、切换方法

技术领域

本发明属于基因测序领域，尤其涉及一种多通道切换电路、切换方法。

背景技术

纳米孔测序仪的纳米孔阵列有成百上千个纳米孔用于基因测序。然而并不是所有的纳米孔阵列中的纳米孔在生产出来后或者在测序过程中都保持可用。为了提高数据采集效率、降低成本及节省空间，信号采集系统往往将多个纳米孔分为一组，从多个纳米孔中挑选出质量最好的一个用于测序；因而在测序过程中，会实时根据孔的状态在多个孔中进行切换。

在通常电路设计中，多路复用开关经常会被用来从多个输入通道中选择一个目标通道并用于后续信号处理。但是多路复用开关的应用往往不会考虑当前通道的切换对邻近通道产生的串扰，而这种串扰在通道密集、微弱信号的测量中对结果影响很大。

发明内容

本发明实施例提供一种多通道切换电路、切换方法，能够降低当前通道的切换对邻近通道产生的串扰。

第一方面，本发明实施例提供一种多通道切换电路，切换电路包括：多路复用开关矩阵，多路复用开关矩阵的控制端连接控制器；多路复用开关矩阵包括多个多路复用开关，每个多路复用开关的每个输出通道分别连接一个传感器电路；多个多路复用开关中的每个多路复用开关的公共端分别连接信号检测电路的第一输入端；信号检测电路的输出端连接控制器，信号检测电路的第二输入端连接数模转换器DAC的输出端；数模转换器DAC的输入端连接控制器；控制器用于控制多个多路复用开关中每个多路复用开关切换输出通道，以使每个信号检测电路选择性地连接至输出通道对应的纳米孔传感器；控制器还用于在多路复用开关切换输出通道时，控制数模转换器DAC，按照预设渐变函数调整加载于多路复用开关的输入通道的偏置电压。

在一种可选的实施方式中，传感器电路采用纳米孔传感器；纳米孔传感器用于采集生物分子经过纳米孔时产生的电信号。

在一种可选的实施方式中，控制器还用于在多路复用开关切换输出通道时，控制数模转换器DAC，按照预设渐变函数调整加载于多路复用开关的输入通道的偏置电压，其中，偏置电压的电压变化率不大于第一预设阈值。

在一种可选的实施方式中，信号检测电路用于放大纳米孔传感器采集的电信号；信号检测电路包括AD转换电路和多个放大器电路；

多个放大器电路与多个多路复用开关一一对应；

放大器电路的第一输入端连接多路复用开关的公共端；放大器电路的第二输入端连接数模转换器DAC的输出端；放大器电路的输出端连接AD转换电路的输入端；

AD转换电路的输出端连接控制器，控制器基于AD转换电路的输出信号控制多个多路复用开关切换输出通道，选择性地连接输出通道对应的纳米孔传感器。

在一种可选的实施方式中，放大器电路为电压放大器电路、电荷放大器电路、跨阻放大器电路、电容跨阻放大器电路中的一种。

在一种可选的实施方式中，电容跨阻放大器电路包括运算放大器；

电容跨阻放大器电路的第一输入端对应运算放大器的反相输入端；电容跨阻放大器电路的第二输入端对应运算放大器的同相输入端；电容跨阻放大器电路的输出端对应运算放大器的输出端。

在一种可选的实施方式中，数模转换器DAC的输出端连接运算放大器的同相输入端，用于在多路复用开关切换输出通道时，调整运算放大器的同相输入端的电压以调整多路复用开关的输入通道的偏置电压。

第二方面，本发明实施例提供了一种多通道切换方法，切换方法包括：

在需要将多路复用开关的输入通道由第一通道切换至目标通道的情况下，控制器控制数模转换器DAC根据第一预设渐变函数调整第一通道的偏置电压；

在调整后的偏置电压不大于第二预设阈值的情况下，控制器控制多路复用开关将输入通道由第一通道切换至目标通道；

控制器控制数模转换器DAC根据第二预设渐变函数调整目标通道的偏置电压，直至目标通道的偏置电压不小于第三预设阈值，第三预设阈值为目标通道对应的工作电压。

本发明实施例的多通道切换电路、切换方法，控制器在控制多路复用开关切换通道前会按照预设渐变函数将偏置电压调整至0点附近，切换完成后，将偏置电压调整回工作电压。由于该变化过程中，电压是逐渐变化的，变化率低，降低了在通道切换过程中产生的瞬时电流和电压，从而降低对相邻通道电流测量的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种纳米孔技术反应池示意图。

图2是本发明实施例提供的一种多通道切换电路示意图一。

图3是本发明实施例提供的一种多通道切换电路示意图二。

图4是本发明实施例提供的一种多通道切换方法示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本发明，而不是限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

很多场景中，需要从多个输入通道中选择一个目标通道。例如，多路复用ADC数据采集电路，但是多路复用开关的应用往往不会考虑当前通道的切换对邻近通道产生的串扰，而这种串扰在通道密集、微弱信号的测量中对结果影响很大，在实际应用中需要降低其影响。下面以纳米孔测序场景下的具体示例进行说明，但本申请并不局限于纳米孔测序场景，还可以用于各种工业控制器、高精度仪表以及医疗产品等。

纳米孔测序仪的纳米孔阵列有成百上千个纳米孔用于基因测序。然而并不是所有的纳米孔阵列中的纳米孔在生产出来后或者在测序过程中都保持可用。为了提高数据采集效率、降低成本及节省空间，信号采集系统往往将多个纳米孔分为一组，从多个纳米孔中挑选出质量最好的一个用于测序；因而在测序过程中，会实时根据孔的状态在多个孔中进行切换。

纳米孔正常的测序电流通常在几十pA左右，极易受到相邻通道的干扰。如果多路复用开关在由当前通道直接切换到下一个通道时，当前通道的电流和纳米孔上的偏置电压会瞬间降为零，而新选择通道的电流和纳米孔上的偏置电压会瞬间上升。由于纳米孔通道间的寄生电容以及线路上的寄生电感，两个通道在切换过程中的产生的瞬时电流和电压会通过寄生电容和电感耦合到相邻的通道，从而造成相邻通道测量值的噪音污染。

基于上述问题，本申请提供了一种多通道切换电路、切换方法，在切换过程之前，逐步降低待切换通道的偏置电压（工作电压），在偏置电压接近0时（此时通路电流也接近0）进行通道切换。在通道切换完成后，再逐步提升偏置电压至目标电压，以降低在通道切换过程中产生的瞬时电流和电压，从而降低对相邻通道电流测量的影响。

为了更好理解本申请，在介绍本申请的具体实施方式之前，首先介绍纳米孔测序的基本原理。

在充满电解液的腔内，带有纳米级小孔的绝缘防渗膜将腔体分成2个小室，如图1，当电压作用于电解液室101，离子或其他小分子物质可穿过纳米孔102，形成稳定的可检测的离子电流。

由于组成脱氧核糖核酸（DeoxyriboNucleic Acid，DNA）的四种碱基腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)的分子结构及体积大小均不同，当单链DNA(ssDNA)在电场驱使下通过纳米孔102时，不同碱基的差异导致穿越纳米孔102时引起的电流的变化幅度不同，从而得到所测DNA的序列信息。

目前用于DNA测序的纳米孔有两类：生物纳米孔(由某种蛋白质分子镶嵌在磷脂膜上组成)和固态纳米孔（包括各种硅基材料、SiNx、碳纳米管、石墨烯、玻璃纳米管等）。

下面具体介绍本申请实施例提供的一种多通道切换电路，请参考附图2一种多通道切换电路示意图，该切换电路可以包括多路复用开关矩阵20、信号检测电路30、数模转换器DAC40、控制器50、传感器电路60。

传感器电路60，具体可以采用纳米孔传感器，采集生物分子经过纳米孔时产生的电信号。在一个示例中，电信号具体可以是电流信号，在纳米孔阵列中，将N个邻近的纳米孔分为一组。在任意一时刻，只有M（M<=N）个纳米孔的电流被采样。

在一个示例中，传感器电路60可以包括纳米孔的等效电阻和等效电容，等效电阻和等效电容并联后接地。

多路复用开关矩阵20，多路复用开关矩阵20的控制端连接控制器50；多路复用开关矩阵20包括多个多路复用开关，每个多路复用开关的每个输出通道分别连接一个传感器电路60；多个多路复用开关中的每个多路复用开关的公共端分别连接信号检测电路30的第一输入端。在一个示例中，该多路复用开关矩阵用于从一组纳米孔N个通道中选择M个通道连接到后续的信号检测电路30。

在一个示例中，多路复用开关可以采用CMOS多路复用器，多路复用器的通道数量与前文纳米孔测序时的分组有关。例如，在需要将四个纳米孔作为一组，从四个纳米孔中选出一个纳米孔时，多路复用器的通道数量就可以是四个。

信号检测电路30的输出端连接控制器50，信号检测电路30的第二输入端连接数模转换器DAC40的输出端。在一个示例中，信号检测电路30用来将传感器电路60采集的电流输出进行转换和放大。

数模转换器DAC40的输入端连接控制器50。数模转换器DAC40能实现输出电压实时可调。在一个示例中，为了降低DAC40输出电压的噪声，还可以连接一个调节电路，控制器50通过调节电路对DAC40的输出进行实时调节，以实现输出的精密调节。

此处的数模转换器DAC40的作用是精准控制输出的电压，以便实现本申请中控制多路复用开关输出通道偏置电压的目的。

控制器50用于控制多个多路复用开关中每个多路复用开关切换输出通道，以使每个信号检测电路30选择性地连接至输出通道对应的纳米孔传感器60；控制器50还用于在多路复用开关切换输出通道时，控制数模转换器DAC，按照预设渐变函数调整加载于多路复用开关的输入通道的偏置电压。

在一个示例中，控制器50还用于在多路复用开关切换输出通道时，控制数模转换器DAC40，按照预设渐变函数调整加载于多路复用开关的输入通道的偏置电压，其中，偏置电压的电压变化率不大于第一预设阈值。此处的预设渐变函数可以是线性函数或正弦函数。在实际中可以设置一个满足条件的变化量X，在升压或降压的过程中，DAC按照该变化量X进行升压或者降压，用以调控其电压变化。

在一个示例中，控制器50在控制多路复用开关切换通道前会按照预设渐变函数将偏置电压调整至第二预设阈值，第二预设阈值的数值接近0，切换完成后，将偏置电压调整至第三预设阈值，第三预设阈值可以等于切换前的偏置电压，为工作电压。在软切换过程中，DAC输出电压并不局限于按固定斜率的线性变化，比如可以按照正弦变化，只要DAC的输出电压变化率维持在允许的范围内即可。

本实施例提供的多通道切换电路，控制器在控制多路复用开关切换通道前会按照预设渐变函数将偏置电压调整至0点附近，切换完成后，将偏置电压调整回工作电压。由于该变化过程中，电压是逐渐变化的，变化率低，因此有效降低了切换时的串扰。

在一个实施例中，请参考图3，信号检测电路30用于放大纳米孔传感器采集的电信号，该电信号具体可以是微弱的电流信号；信号检测电路30可以包括AD转换电路302和多个放大器电路301。其中，多个放大器电路301与多个多路复用开关一一对应。

放大器电路301可以为电压放大器电路、电荷放大器电路、跨阻放大器电路、电容跨阻放大器电路中的任一种，也可以是其它类型的放大器电路。下文以放大器电路301采用电容跨阻放大器进行示例性说明。

电容跨阻放大器电路301的第一输入端连接多路复用开关的公共端；电容跨阻放大器电路301的第二输入端连接数模转换器DAC40的输出端；电容跨阻放大器电路301的输出端连接AD转换电路302的输入端。采用电容跨阻放大器电路，每个测量周期先在电容上对要测量的电流信号进行积分，产生电压信号，然后通过电容上并联的开关，将电容放电，恢复初始状态,，如此重复。

AD转换电路302的输出端连接控制器，控制器50基于AD转换电路302的输出信号控制多个多路复用开关切换输出通道，选择性地连接输出通道对应的纳米孔传感器。

在一个具体示例中，控制器可以采用微控制单元（Microcontroller Unit，MCU），或现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA），该控制器的作用如下：

a)控制多路复用开关矩阵，从N个纳米孔通道中选择M个通道并将其连接到信号检测电路；

b)控制DAC的输出。在多路复用开关开始切换之前，将DAC的输出缓慢降至0点附近。切换通道，待通道切换完成，将DAC的输出缓慢升至第二预设阈值Vbias；

c)控制AD转换电路，并读出AD转换电路输出的采样数据。

在一个示例中，请参考图3，电容跨阻放大器电路301包括运算放大器AMP。

电容跨阻放大器电路301的第一输入端对应运算放大器AMP的反相输入端；电容跨阻放大器电路301的第二输入端对应运算放大器AMP的同相输入端；电容跨阻放大器电路301的输出端对应运算放大器AMP的输出端。

数模转换器DAC40的输出端连接运算放大器AMP的同相输入端，用于在多路复用开关切换输出通道时，调整运算放大器AMP的同相输入端的电压以调整多路复用开关的输入通道的偏置电压。

为了便于理解，下面以一个具体的实施例对纳米孔测序场景下的多通道切换的过程进行说明。

对DNA测序本质上就是识别ATCG四种碱基，但是一方面四种碱基实在太小了，属于纳米级别，另一方面嘌呤和嘌呤，嘧啶和嘧啶之间化学结构非常相似，不容易区分。目前主流的方法包括将四种碱基转换为光信号，溶液PH值，以及转换为电信号，通过放大后的信号来区分四种碱基。

纳米孔测序，顾名思义，核心就是利用一个纳米孔，将一个纳米孔蛋白固定在膜上，然后使DNA双链解链成单链，再利用一个马达蛋白牵引DNA单链穿过纳米孔，因为不同碱基属于生物大分子，本身还有不同电荷，因此通过纳米孔的时候会引起穿过纳米孔的电流的变化，通过捕获电流变化来识别碱基，也就是前文介绍过的纳米孔传感器获取电流变化，检测电路转换和放大该电流变化，并将转换结果传输至控制器。

在一个示例中，请参考图1，可以将人工合成的一种多聚合物的膜浸在离子溶液中，多聚合物膜上布满了经改造的跨膜通道蛋白（纳米孔），也就是Reader蛋白，图1中作为示例仅展示了一个纳米孔102。在膜两侧施加不同的电压产生电压差，DNA链在马达蛋白的牵引下，解螺旋通过纳米孔蛋白，不同的碱基会形成特征性离子电流变化信号。该膜具有非常高的电阻。通过对浸在电化学溶液中的膜上施加电势，可以通过纳米孔产生离子电流，如图3所示的纳米孔传感器可以采集此电流信号。进入纳米孔的单分子引起特征性的电流变化，这被称为纳米孔信号。

纳米孔阵列有成百上千个纳米孔用于基因测序。然而并不是所有的纳米孔阵列中的纳米孔在生产出来后或者在测序过程中都保持可用。为了提高数据采集效率、降低成本及节省空间，往往将多个纳米孔分为一组，本实施例中以四个纳米孔为一组，进行示例性说明。

四个纳米孔为一组，从其中挑选出质量最好的一个用于测序，因而在测序过程中，会实时根据孔的状态在四个孔中进行切换。请参考图3，在切换四个孔的过程中需要用到多路复用开关矩阵20，在本实施例中，多路复用开关矩阵20包括多个多路复用开关，每个多路复用开关具有四个输出通道，对应前文的一组纳米孔。每个多路复用开关在使用中只有一个输出通道处于工作状态，其对应的纳米孔的电流变化可以被该通道连接的纳米孔传感器60采集。

在处于工作状态的输出通道对应的纳米孔质量不佳时，就需要切换输出通道，选择其他的输出通道作为工作状态的输出通道。由于，纳米孔正常的测序电流通常在几十pA左右，极易受到相邻通道的干扰。如果多路复用开关在由当前通道直接切换到下一个通道时，当前通道的电流和纳米孔上的偏置电压会瞬间降为零，而新选择通道的电流和纳米孔上的偏置电压会瞬间上升。由于纳米孔通道间的寄生电容以及线路上的寄生电感，两个通道在切换过程中的产生的瞬时电流和电压会通过寄生电容和电感耦合到相邻的通道，从而造成相邻通道测量值的噪音污染。本申请要解决的技术问题之一就是输出通道切换时的串扰问题。

为解决上述切换过程中的串扰问题，本实施例提供的多通道切换电路，采用了可以精准控制电压输出的电源模块，该电源模块包括数模转换器DAC，以及其连接的调节电路和控制器，使得控制器可以根据纳米孔传感器采集的电信号分析判断是否需要切换输出通道。控制器50可以精准控制数模转换器DAC40的输出，进而控制加载于多路复用开关的偏置电压。基于上述控制功能，本申请采用控制器控制多路复用开关切换通道前按照预设渐变函数将偏置电压调整至0点附近，切换完成后，按照预设渐变函数将偏置电压调整回工作电压。上述渐变函数控制的变化过程中，电压是逐渐变化的，变化率低，因此有效降低了切换时的串扰。

基于上述实施例提供的多通道切换电路，相应地，本申请实施例还提供一种多通道切换方法，应用于上述任一实施例提供的切换电路，请参考图4，该方法可以包括步骤S101-S103。

步骤S101，在需要将多路复用开关的输入通道由第一通道切换至目标通道的情况下，控制器控制数模转换器DAC根据第一预设渐变函数调整第一通道的偏置电压。

在一个示例中，控制器控制数模转换器DAC根据第一预设渐变函数调整第一通道的偏置电压，其中偏置电压的电压变化率不大于第一预设阈值。第一预设渐变函数可以为线性函数或正弦函数。在软切换过程中，DAC输出电压并不局限于按线性函数或正弦函数变化，只要DAC的输出电压变化率维持在允许的范围内即可，其对应的电压变化率允许范围可以是不大于第一预设阈值，在此种情况下，电压变化产生的串扰较小。

步骤S102，在调整后的偏置电压不大于第二预设阈值的情况下，控制器控制多路复用开关将输入通道由第一通道切换至目标通道。

其中，第二预设阈值的数值接近0，即在调整后的偏置电压接近0时，控制器控制多路复用开关将输入通道由第一通道切换至目标通道。

步骤S103，控制器控制数模转换器DAC根据第二预设渐变函数调整目标通道的偏置电压，直至目标通道的偏置电压不小于第三预设阈值，第三预设阈值为目标通道对应的工作电压。

在一个示例中，控制器控制数模转换器DAC根据第二预设渐变函数调整目标通道的偏置电压，其中，偏置电压的电压变化率不大于第一预设阈值。第二预设渐变函数为线性函数或正弦函数。与第一预设渐变函数对应，第二预设渐变函数不局限于按线性函数或正弦函数变化，只要DAC的输出电压变化率维持在允许的范围内即可。

在一个示例中，控制器控制数模转换器DAC根据第一预设渐变函数调整第一通道的偏置电压前加载于第一通道的偏置电压，为第一通道的工作电压；第一通道的工作电压与第三预设阈值相同。

本实施例提供的多通道切换方法，在多路复用开关切换通道前后，控制器控制数模转换器DAC按照预设渐变函数调整偏置电压，电压变化率维持在允许的范围内，降低了通道切换过程中产生的瞬时电流和电压，从而降低了对相邻通道电流测量的影响。

在一个实施例中，传感器电路具体可以是纳米孔传感器，纳米孔传感器用于采集生物分子经过纳米孔时产生的电信号，步骤S101之前，切换方法还包括步骤S104-S105。

步骤S104，控制器根据纳米孔传感器采集的电信号，确定纳米孔传感器对应的纳米孔的质量。

步骤S105，控制器在纳米孔的质量不满足预设条件的情况下，确定纳米孔传感器连接的多路复用开关输入通道需要由第一通道切换至目标通道，第一通道为纳米孔传感器连接的输入通道。

在该实施例中，纳米孔的切换保证了纳米孔的质量，同时也使得纳米孔测序的结果更为准确。

在一个示例中，步骤S104，可以包括步骤S1041-S1043。

步骤S1041，信号检测电路接收纳米孔传感器采集的电信号。

碱基在电场驱使下通过纳米级的小孔时，引起的电流的变化，纳米孔传感器采集的电信号，具体可以是纳米孔对应的实时电流值。

步骤S1042，信号检测电路处理纳米孔传感器采集的电信号，并将处理后的电信号传输至控制器。

步骤S1043，控制器基于信号检测电路处理后的电信号，确定纳米孔传感器对应的纳米孔的质量。

在一个示例中，信号检测电路包括AD转换电路和放大器电路；放大器电路可以为电压放大器电路、电荷放大器电路、跨阻放大器电路、电容跨阻放大器电路中的任一种，也可以是其它类型的放大器电路。下文以放大器电路采用电容跨阻放大器进行示例性说明，此时步骤S1042，包括：

电容跨阻放大器电路放大纳米孔传感器采集的电信号，并将放大后的电信号传输至AD转换电路；

AD转换电路将放大后的电信号转换为数字信号，并将数字信号传输至控制器。

由于，碱基在电场驱使下通过纳米级的小孔时，引起的电流的变化的值比较微小，因此采用了电容跨阻放大器电路将电信号放大，然后采用了AD转换电路将模拟信号即电信号，转换为数字信号并传输至控制器。

本申请实施例提供的多通道切换电路、切换方法，在多路复用开关连接的传感器不同的情况下，可以用于采用多路复用ADC数据采集电路，尤其适用于密集型多路微弱电流或电压信号的采集。此外，该电路还可用于各种工业控制器、高精度仪表以及医疗产品等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种多通道切换电路，其特征在于，包括：

多路复用开关矩阵，所述多路复用开关矩阵的控制端连接控制器；所述多路复用开关矩阵包括多个多路复用开关，每个所述多路复用开关的每个输出通道分别连接一个传感器电路；所述多个多路复用开关中的每个多路复用开关的公共端分别连接信号检测电路的第一输入端；

所述信号检测电路的输出端连接所述控制器，所述信号检测电路的第二输入端连接数模转换器DAC的输出端；

所述数模转换器DAC的输入端连接所述控制器；

所述控制器用于控制所述多个多路复用开关中每个所述多路复用开关切换输出通道，以使每个信号检测电路选择性地连接至所述输出通道对应的纳米孔传感器；所述控制器还用于在所述多路复用开关切换输出通道时，控制所述数模转换器DAC，按照预设渐变函数调整加载于所述多路复用开关的输入通道的偏置电压；

其中，所述偏置电压的电压变化率不大于第一预设阈值，所述多路复用开关的输入通道的电压为所述传感器电路的偏置电压。

2.根据权利要求1所述的多通道切换电路，其特征在于，所述传感器电路采用纳米孔传感器；所述纳米孔传感器用于采集生物分子经过纳米孔时产生的电信号。

3.根据权利要求2所述的多通道切换电路，其特征在于，所述信号检测电路用于放大所述纳米孔传感器采集的电信号；所述信号检测电路包括AD转换电路和多个放大器电路；

所述多个放大器电路与所述多个多路复用开关一一对应；

所述多个放大器电路中的每个放大器电路的第一输入端连接多路复用开关的公共端；所述多个放大器电路中的每个放大器电路的第二输入端连接数模转换器DAC的输出端；所述多个放大器电路中的每个放大器电路的输出端连接AD转换电路的输入端；

所述AD转换电路的输出端连接所述控制器，所述控制器基于所述AD转换电路的输出信号控制所述多个多路复用开关切换输出通道，选择性地连接所述输出通道对应的纳米孔传感器。

4.根据权利要求3所述的多通道切换电路，其特征在于，所述多个放大器电路中每个放大器电路为电压放大器电路、电荷放大器电路、跨阻放大器电路、电容跨阻放大器电路中的任一种。

5.根据权利要求4所述的多通道切换电路，其特征在于，所述电容跨阻放大器电路包括运算放大器；

所述电容跨阻放大器电路的第一输入端对应所述运算放大器的反相输入端；所述电容跨阻放大器电路的第二输入端对应所述运算放大器的同相输入端；所述电容跨阻放大器电路的输出端对应所述运算放大器的输出端。

6.根据权利要求5所述的多通道切换电路，其特征在于，所述数模转换器DAC的输出端连接所述运算放大器的同相输入端，用于在所述多路复用开关切换输出通道时，调整所述运算放大器的同相输入端的电压以调整所述多路复用开关的输入通道的偏置电压。

7.一种多通道切换方法，应用于权利要求1所述的切换电路，其特征在于，所述方法包括：

在需要将多路复用开关的输入通道由第一通道切换至目标通道的情况下，控制器控制数模转换器DAC根据第一预设渐变函数调整所述第一通道的偏置电压；

在调整后的所述偏置电压不大于第二预设阈值的情况下，所述控制器控制所述多路复用开关将输入通道由所述第一通道切换至所述目标通道；

所述控制器控制所述数模转换器DAC根据第二预设渐变函数调整所述目标通道的偏置电压，直至所述目标通道的偏置电压不小于第三预设阈值，所述第三预设阈值为所述目标通道对应的工作电压；

所述控制器控制数模转换器DAC根据第一预设渐变函数调整所述第一通道的偏置电压，其中所述偏置电压的电压变化率不大于第一预设阈值；

所述控制器控制数模转换器DAC根据第二预设渐变函数调整所述目标通道的偏置电压，其中，所述偏置电压的电压变化率不大于第一预设阈值。

8.根据权利要求7所述的多通道切换方法，其特征在于，所述切换电路中的传感器电路采用纳米孔传感器；所述纳米孔传感器用于采集生物分子经过纳米孔时产生的电信号；所述控制器控制数模转换器DAC根据第一预设渐变函数调整所述第一通道的偏置电压之前，所述切换方法还包括：

所述控制器根据纳米孔传感器采集的电信号，确定所述纳米孔传感器对应的纳米孔的质量；

所述控制器在所述纳米孔的质量不满足预设条件的情况下，确定所述纳米孔传感器连接的多路复用开关输入通道需要由第一通道切换至目标通道，所述第一通道为所述纳米孔传感器连接的输入通道。

9.根据权利要求8所述的多通道切换方法，其特征在于，所述控制器根据纳米孔传感器采集的电信号，确定所述纳米孔传感器对应的纳米孔的质量，包括：

信号检测电路接收所述纳米孔传感器采集的电信号；

所述信号检测电路处理所述纳米孔传感器采集的电信号，并将处理后的所述电信号传输至所述控制器；

所述控制器基于信号检测电路处理后的所述电信号，确定所述纳米孔传感器对应的纳米孔的质量。

10.根据权利要求9所述的多通道切换方法，其特征在于，所述信号检测电路包括AD转换电路和放大器电路；所述信号检测电路处理所述纳米孔传感器采集的电信号，并将处理后的所述电信号传输至所述控制器，包括：

放大器电路放大所述纳米孔传感器采集的电信号，并将放大后的所述电信号传输至AD转换电路；

所述AD转换电路将放大后的所述电信号转换为数字信号，并将所述数字信号传输至所述控制器。

11.根据权利要求7所述的多通道切换方法，其特征在于，所述第一预设渐变函数为线性函数或正弦函数；所述第二预设渐变函数为线性函数或正弦函数。

12.根据权利要求7所述的多通道切换方法，其特征在于，所述控制器控制数模转换器DAC根据第一预设渐变函数调整所述第一通道的偏置电压前加载于所述第一通道的偏置电压，为所述第一通道的工作电压；所述第一通道的工作电压与所述第三预设阈值相同。

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