CN201742423U - 一种多通道低频信号采集的隔离装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多通道低频信号采集的隔离装置，包括依次顺接的有N个采集通道输入的多路模拟差分放大电路(P1)、调制器(P3)、隔离变压器(P4)、解调器(P5)、低通滤波放大电路(P7)，以及电源隔离器(P10)，在多路模拟差分放大电路(P1)与调制器(P3)之间、解调器(P5)与低通滤波放大电路(P7)之间分别设置有多路选择器(P2)和多路分配器(P6)，还包括控制器(P8)，所述控制器(P8)用于为多路选择器(P2)、调制器(P3)、解调器(P5)和多路分配器(P6)提供控制信号。本实用新型公开的信号隔离装置使用的器件数量少，成本低，积小，故障点也大量减少。
Description
技术领域
本实用新型涉及多通道信号采集的隔离装置，尤其是一种用于心电类医疗仪器的多通道低频信号采集的隔离装置。
背景技术
心电类的医疗仪在临床上已经有广泛的应用，心电类医疗仪通过采集并分析人体的低频信号来判断和/或治疗人体的疾病。当医疗仪具有多个应用部分时，对于不同的应用部分，安全标准有不同的漏电流要求，同时人体的低频信号也比较多，在不同的应用场合采集的低频信号也不同，如果不对低频信号采取隔离措施，那么医疗仪的所有应用部分都必须按照最高标准的要求进行设计，这样使成本和设计难度增加很多。
目前的低频信号的隔离装置如图1所示，每个隔离通道包括依次顺接的差分放大器、调制器、变压器、解调器、低通滤波放大器，当有N个通道时，就需要N个这样隔离通道。这种对每一个通道单独进行隔离的装置能够实现信号之间的隔离，但是也存在系统的整个隔离装置尺寸臃肿，装置使用的器件多，生产成本高，易出故障等缺点。
实用新型内容
本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种利用时分复用技术，将多个信号对一条隔离信道进行时分复用，可以有效的减小电路所使用的器件数量，节约成本，使隔离装置体积小，故障点也大量减少的多通道低频信号采集的隔离装置。
本实用新型采用的技术方案是这样的：
一种多通道低频信号采集的隔离装置，包括依次顺接的有N（ 
）个采集通道输入的多路模拟差分放大电路P1、调制器P3、隔离变压器P4、解调器P5、低通滤波放大电路P7，以及电源隔离器P10，在多路模拟差分放大电路P1与调制器P3之间、解调器P5与低通滤波放大电路P7之间分别设置有多路选择器P2和多路分配器P6，还包括控制器P8，所述控制器P8用于为多路选择器P2、调制器P3、解调器P5和多路分配器P6提供控制信号。其中，还包括信号隔离器P9，信号隔离器P9用于所述控制器P8对多路选择器P2控制信号和多路分配器P6控制信号的隔离，以及对调制器P3控制信号和解调器P5控制信号的隔离。
本实用新型的多通道低频信号采集的隔离，是这样实现的：在有多个模拟信号通过采集通道输入多路模拟差分放大电路P1，经多路模拟差分放大电路P1对每一路的模拟信号进行差分放大（约放大10倍）后，在控制器P8的控制信号的操作下由多路选择器P2选择其中一个采集通道的信号输出到调制器P3，调制器P3把低频的信号调制到一个较高的频率上，通过隔离变压器P4把信号耦合到解调器P5上对信号进行解调，以还原采集的模拟信号，多路分配器P6在控制器P8的控制信号的操作下将还原的模拟线号输出到相应的通道中，最后由低通滤波放大电路P7将信号放大后进行低通滤波，低通滤波的目的是滤掉模拟开关切换时产生的高频干扰，获得较为纯净的采集信号。
附图说明
图1是现有技术的多通道低频信号采集的隔离装置原理图；
图2是本实用新型多通道低频信号采集的隔离的原理图。
图中标记：P1为多路模拟差分放大电路，P2为多路选择器，P3为调制器，P4为隔离变压器，P5为解调器，P6为多路分配器，P7为低通滤波放大电路，P8为控制器，P9为信号隔离器，P10为电源隔离器。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图2所示，一种多通道低频信号采集的隔离装置，包括依次顺接的有N（）个采集通道输入的多路模拟差分放大电路P1、调制器P3、隔离变压器P4、解调器P5、低通滤波放大电路P7，以及电源隔离器P10，在多路模拟差分放大电路P1与调制器P3之间、解调器P5与低通滤波放大电路P7之间分别设置有多路选择器P2和多路分配器P6，还包括控制器P8，所述控制器P8用于为多路选择器P2、调制器P3、解调器P5和多路分配器P6提供控制信号。其中，还包括信号隔离器P9，信号隔离器P9用于所述控制器P8对多路选择器P2控制信号和多路分配器P6控制信号的隔离，以及对调制器P3控制信号和解调器P5控制信号的隔离。
本实用新型的多通道低频信号采集的隔离，是这样实现的：在有多个模拟信号通过采集通道输入多路模拟差分放大电路P1，经多路模拟差分放大电路P1对每一路的模拟信号进行差分放大（约放大10倍）后，在控制器P8的控制信号的操作下由多路选择器P2选择其中一个采集通道输入的信号输出到调制器P3，调制器P3把低频的信号调制到一个较高的频率上，通过隔离变压器P4把信号耦合到解调器P5上对信号进行解调，以还原采集的模拟信号，多路分配器P6在控制器P8的控制信号的操作下将还原的模拟线号输出到相应的通道中，最后由低通滤波放大电路P7将信号放大后进行低通滤波，低通滤波的目的是滤掉模拟开关切换时产生的高频干扰，获得较为纯净的采集信号。
前述的多路选择器P2可选用多选一的模拟开关，多路分配器P6可选用单个输入可在多个输出分配的模拟开关，控制器P8产生多路选择器P2和多路分配器P6需要的地址信号，以实现多通道低频信号的轮换选择。调制器P3和解调器P5可选用模拟开关，由控制器P8提供时钟信号（包括模拟开关的地址信号和对模拟开关的控制，也可称为控制信号）实现低频信号的调制与解调。隔离器P9可选用光耦或磁耦芯片对控制器P8产生的控制信号进行隔离。电源隔离器P10可选用DC/DC模块。控制器P8可以选用逻辑芯片、单片机、MCU等实现控制信号的产生。
为了使多路选择器P2、调制器P3、解调器P5、多路分配器P6中的信号是同一信道的模拟信号，多路选择器P2和调制器P3的控制信号要比解调器P5和多路分配器P6的控制信号早起用，其原因是模拟的低频信号的流动有顺序，是由多路选择器P2开始，经过调制器P3、隔离变压器P4、解调器P5，最后流过多路分配器P6结束，因此控制信号应有相应的顺序。如果控制信号由单片机或MCU产生，可通过软件调整控制信号的产生时间；如果控制信号由逻辑芯片硬件产生，可用硬件对控制信号进行相应的延时。
本实用新型中，为了减少信道间的干扰，在每两个相邻的采集通道输入之间分别加入1个冗余通道，加入的每个冗余通道输入均接地，在进行通道切换时，加入的接地的冗余通道可以消除隔离信道中的上一次切换信道的残余信号。例如，本来有N个（N不小于2）低频的信号采集通道，在这N个通道的每两个相邻的采集通道输入之间分别加入1个冗余通道，组成2N个通道，并且将加入的N个冗余通道均接地，可以有效的消除信号的信道干扰，提高采集信号的质量；同时，加入冗余通道后，也有利于实现控制信号的同步，降低对同步准确性的要求。
本实用新型利用时分复用技术，将多个信号对一条隔离信道进行时分复用，可以有效的减小电路的所使用的器件数量，节约成本，使隔离装置体积小，故障点也大量减少。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种多通道低频信号采集的隔离装置，包括依次顺接的有N个采集通道输入的多路模拟差分放大电路（P1）、调制器（P3）、隔离变压器（P4）、解调器（P5）、低通滤波放大电路（P7），以及电源隔离器（P10），其特征在于，在多路模拟差分放大电路（P1）与调制器（P3）之间、解调器（P5）与低通滤波放大电路（P7）之间分别设置有多路选择器（P2）和多路分配器（P6），还包括控制器（P8），所述控制器（P8）用于为多路选择器（P2）、调制器（P3）、解调器（P5）和多路分配器（P6）提供控制信号。
2.根据权利要求1所述的多通道低频信号采集的隔离装置，其特征在于，还包括信号隔离器（9），信号隔离器（9）用于所述控制器（P8）对多路选择器（P2）控制信号和多路分配器（P6）控制信号的隔离，以及对调制器（P3）控制信号和解调器（P5）控制信号的隔离。
3.根据权利要求1所述的多通道低频信号采集的隔离装置，其特征在于， 
。
4.根据权利要求1所述的多通道低频信号采集的隔离装置，其特征在于，在每两个相邻的采集通道输入之间分别加入1个冗余通道，加入的每个冗余通道输入均接地。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104269041A (zh) * | 2014-08-29 | 2015-01-07 | 中国运载火箭技术研究院 | 一种基于星型拓扑架构的高码率数据采集传输系统 |
| CN107085401A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-08-22 | 中广核达胜加速器技术有限公司 | 一种多功能信号隔离保护器 |
| CN117850326A (zh) * | 2024-03-08 | 2024-04-09 | 安吉泰心(天津)健康产业有限公司 | 一种针对多路微小模拟信号的采集方法和装置 |
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