CN202505990U - 一种双极性恒流源电路及应用该电路的电刺激治疗仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双极性恒流源电路及应用该电路的电刺激治疗仪。所述双极性恒流源电路包括输入电路、恒流电路和负载电路。所述电刺激治疗仪包括单片机、电源模块、数模转换模块和双极性恒流源电路。本实用新型所述的双极性恒流源电路与现有技术相比，在输出电流相同的情况下，本实用新型所带的负载更大。本实用新型中的恒流源电路具有稳定性更好、恒流性能更高的优点；通过对输入差动电压的控制，即可控制电流的双极性，增加了控制的灵活性。所述应用该双极性恒流源电路的电刺激治疗仪，通过单片机编程控制差动电压，可以灵活的控制输出电流的大小及方向，确保输出电流可编程性和多样性，便于治疗各种病症。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电路结构，尤其涉及一种双极性恒流源电路及应用该电路的电刺激治疗仪。
背景技术
电刺激治疗是近年兴起的治疗方式，其通过体表电极将电流有效加载到体表对应部位，既保证对患者的电气安全，又不会对体表皮肤产生刺痛感，使患者在舒适的感觉中进行治疗。
所述电刺激治疗仪内部具有恒流源电路，该恒流源电路是一种能向负载提供恒定电流的电路。但是，由于人体阻抗差异较大，使得现有技术中的恒流源工作于不同负载时其负载调整率非常低。而且，由于采用固定的电路结构，因此，种类型的电刺激治疗仪只能针对性的治疗一种病症，无法根据病情而调整输出以适应不同的病症。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的弊端，提供一种双极性恒流源电路及应用该电路的电刺激治疗仪。
本实用新型所述的双极性恒流源电路，包括输入电路、恒流电路和负载电路，其中，
所述输入电路包括第一输入电压及第二输入电压，所述第一输入电压通过第一电阻接入恒流电路中第一集成运算放大器的反相端，所述第二输入电压通过第三电阻接入恒流电路中第一集成运算放大器的同相端；
所述恒流电路包括第一集成运算放大器和第二集成运算放大器；其中，所述第一集成运算放大器的反相端与输出端之间连接有第二电阻，该第一集成运算放大器的输出端还连接第八电阻的一端，该第八电阻的另一端连接第二集成运算放大器的同相端；所述第二集成运算放大器的输出端通过第四电阻接入第一集成运算放大器的同相端，该第二集成运算放大器的反相端与其输出端直接连接；
所述负载电路包括第三集成运算放大器，该第三集成运算放大器的输出端通过负载电阻连接于第八电阻的另一端，所述第三集成运算放大器的同相端通过第七电阻连接电平信号输入，该第三集成运算放大器的反相端通过第五电阻连接电源VDD输入，同时，该反相端还通过第六电阻接地；
所述第一集成运算放大器、第二集成运算放大器和第三集成运算放大器的两个电源输入引脚分别连接正电源VCC和负电源-VCC。
本实用新型还提供一种应用双极性恒流源电路的电刺激治疗仪，包括单片机、电源模块和数模转换模块，还包括双极性恒流源电路，所述双极性恒流源电路包括输入电路、恒流电路和负载电路；
其中，所述输入电路包括第一输入电压及第二输入电压，所述第一输入电压通过第一电阻接入恒流电路中第一集成运算放大器的反相端，所述第二输入电压通过第三电阻接入恒流电路中第集成运算放大器的同相端；
所述恒流电路包括第一集成运算放大器和第二集成运算放大器；其中，所述第一集成运算放大器的反相端与输出端之间连接有第二电阻，该第一集成运算放大器的输出端还连接第八电阻的一端，该第八电阻的另一端连接第二集成运算放大器的同相端；所述第二集成运算放大器的输出端通过第四电阻接入第一集成运算放大器的同相端，该第二集成运算放大器的反相端与其输出端直接连接；
所述负载电路包括第三集成运算放大器，该第三集成运算放大器的输出端通过负载电阻连接于第八电阻的另一端，所述第三集成运算放大器的同相端通过第七电阻连接电平信号输入，该第三集成运算放大器的反相端通过第五电阻连接电源VDD输入，同时，该反相端还通过第六电阻接地；
所述第一集成运算放大器、第二集成运算放大器和第三集成运算放大器的两个电源输入引脚分别连接正、负电源输入；
所述单片机通过数模转换模块为输入电路提供第一输入电压及第二输入电压，以及为第七电阻提供电平信号输入；
所述电源模块为第五电阻提供电源VDD输入，以及为第一集成运算放大器、第二集成运算放大器、第三集成运算放大器提供正负电源输入。
本实用新型所述的应用双极性恒流源电路的电刺激治疗仪中，还包括键盘，所述键盘与单片机连接并向单片机输出控制指令。
本实用新型所述的应用双极性恒流源电路的电刺激治疗仪中，还包括显示器，所述显示器与单片机连接。
本实用新型所述的双极性恒流源电路与现有技术相比，在输出电流相同的情况下，本实用新型所带的负载更大；同时，由于温度对集成运放参数的影响不如对晶体管或场效应管参数的影响显著，因此，本实用新型中的恒流源电路具有稳定性更好、恒流性能更高的优点；通过对输入差动电压的控制，即可控制电流的双极性，增加了控制的灵活性。所述应用该双极性恒流源电路的电刺激治疗仪，通过单片机编程控制差动电压，可以灵活的控制输出电流的大小及方向，确保输出电流可编程性和多样性，便于治疗各类病症。
附图说明
图1为本实用新型所述双极性恒流源电路的结构示意图；
图2为本实用新型所述应用双极性恒流源电路的电刺激治疗仪的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本实用新型所述的双极性恒流源电路，包括输入电路、恒流电路和负载电路三部分。
如图1所示，所述输入电路包括第一输入电压Uoa及第二输入电压Uob，所述第输入电压Uoa通过第一电阻R1接入恒流电路中第一集成运算放大器U1的反相端，所述第二输入电压Uob通过第三电阻R3接入恒流电路中第一集成运算放大器U1的同相端。
所述恒流电路则包括第集成运算放大器U1和第二集成运算放大器U2。其中，所述第一集成运算放大器U1的反相端与输出端之间连接有第二电阻R2，该第一集成运算放大器U1的输出端还连接有第八电阻R8，该第八电阻R8的另一端连接第二集成运算放大器U2的同相端。所述第二集成运算放大器U2的输出端通过第四电阻R4接入第一集成运算放大器U1的同相端，该第二集成运算放大器U2的反相端与其输出端直接连接。
所述负载电路包括第三集成运算放大器U3，该第三集成运算放大器U3的输出端通过负载电阻RL连接于第八电阻R8的另一端，所述第三集成运算放大器U3的同相端通过第七电阻R7连接电平信号输入TORTX(实际应用中，该电平信号输入TORTX可连接单片机的I/O接口，以从单片机中获取电平信号)，该第三集成运算放大器U3的反相端通过第五电阻R5连接VDD电源输入，该VDD电源输入为+5V；同时，该反相端还通过第六电阻R6接地。
所述第一集成运算放大器U1、第二集成运算放大器U2和第三集成运算放大器U3的两个电源输入引脚分别连接正电源+VCC和负电源-VCC。
下面对本实用新型所述的双极性恒流源电路的恒流调节及带大负载的情况进行分析说明：
Uo2为第二集成运算放大器U2的输出端电压，Up1为第二集成运算放大器U2的同相端电压，Uo1为第一集成运算放大器U1的输出端电压，Up2为第一集成运算放大器U1的同相端电压，Io为流过负载电阻RL的电流，方向以图1中参考方向为例。
根据U1虚短虚断，则：
(Uo1-Uoa)/(R1+R2)＝(Up2-Uoa)/R1；
(Uo2-Uob)/(R3+R4)＝(Up2-Uob)/R3；
根据U2虚短虚断，则：
Uo2＝Up1；
Io＝(Uo1-Up1)/R8＝(Uo1-Uo2)/R8＝(R2/R1-R4/R3)Up2/R8+(Uob-Uoa)(R2/R1)/R8；
当R2/R1＝R4/R3时，Io＝(Uob-Uoa)*R2/(R1*R8)；
由于R8、R1、R2为固定值，所以Io的大小取决于(Uob-Uoa)所得数值的大小，而方向则取决于(Uob-Uoa)所得数值的正负；即通过控制Uob及Uoa，可控制电流具有双极性，且可保持RL的负载电流为恒定值。
下面对输出带载能力强进行说明。
其中，TORTX为输入的电平信号，Uo3为第三集成运算放大器U3的输出端电压。
当R5＝R6时，
TORTX为高电平5V时，Uo3输出高电平，接近于VCC。
TORTX为低电平0V时，Uo3输出低电平，接近于-VCC。
当Uob＞Uoa，TORTX为低电平OV时，Io为正方向，
当Uob＜Uoa，TORTX为高电平5V时，Io为负方向，
Uo1最大电压+VCC，Uo1最小电压-VCC，
当设定电流输出电流I1，则最大带负载RL＝2VCC/I1-R8，而现有技术中则为只能为VCC/I1-R8，可见，其所带负载能力得到了加强，在相同输出电流时本实用新型带负载能力更强。
本实用新型还提供一种应用上述双极性恒流源电路的电刺激治疗仪。如图2所示，所述电刺激治疗仪包括单片机、电源模块和数模转换模块，还包括双极性恒流源电路，所述双极性恒流源电路包括输入电路、恒流电路和负载电路。鉴于前面已对双极性恒流源电路进行了详细描述，在此就不赘叙，仅就该电路涉及到单片机、电源模块和数模转换模块等部分做重点描述。
所述单片机通过数模转换模块为输入电路提供第一输入电压Uoa及第二输入电压Uob，以及为第七电阻R7提供电平信号输入TORTX，该电平信号输入TORTX可自单片机的I/O接口获得。通过控制Uoa、Uob的大小和TORTX的高低电平，即可控制电流的波形。
所述电源模块为第五电阻R5提供VDD电源输入，该电源为+5V，以及为第一集成运算放大器U1、第二集成运算放大器U2、第三集成运算放大器U3提供正电源+VCC和负电源-VCC输入，该电源为±9V～±15V。
进一步的，还可设置键盘，所述键盘与单片机连接，并可向单片机输出控制指令，以控制输出电流的大小和正负。或者，还可进一步设置显示器，该显示器与单片机连接，从而对单片机的数据处理结果进行显示。
本实用新型所述的双极性恒流源电路与现有技术相比，在输出电流相同的情况下，本实用新型所带的负载更大；同时，由于温度对集成运放参数的影响不如对晶体管或场效应管参数的影响显著，因此，本实用新型中的恒流源电路具有稳定性更好、恒流性能更高的优点；通过对输入差动电压的控制，即可控制电流的双极性，增加了控制的灵活性。所述应用该双极性恒流源电路的电刺激治疗仪，通过单片机编程控制差动电压，可以灵活的控制输出电流的大小和方向，确保输出电流可编程性和多样性，不仅便于治疗失眠、抑郁、焦虑等病症，还可通过控制单片机的输出波形而治疗其他病症。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (4)
1.一种双极性恒流源电路，包括输入电路、恒流电路和负载电路，其特征在于：
所述输入电路包括第一输入电压及第二输入电压，所述第一输入电压通过第一电阻接入恒流电路中第一集成运算放大器的反相端，所述第二输入电压通过第三电阻接入恒流电路中第一集成运算放大器的同相端；
所述恒流电路包括第一集成运算放大器和第二集成运算放大器；其中，所述第一集成运算放大器的反相端与输出端之间连接有第二电阻，该第一集成运算放大器的输出端还连接第八电阻的一端，该第八电阻的另一端连接第二集成运算放大器的同相端；所述第二集成运算放大器的输出端通过第四电阻接入第一集成运算放大器的同相端，该第二集成运算放大器的反相端与其输出端直接连接；
所述负载电路包括第三集成运算放大器，该第三集成运算放大器的输出端通过负载电阻连接于第八电阻的另一端，所述第三集成运算放大器的同相端通过第七电阻连接电平信号输入，该第三集成运算放大器的反相端通过第五电阻连接电源VDD输入，同时，该反相端还通过第六电阻接地；
所述第一集成运算放大器、第二集成运算放大器和第三集成运算放大器的两个电源输入引脚分别连接正电源VCC和负电源-VCC。
2.一种应用双极性恒流源电路的电刺激治疗仪，包括单片机、电源模块和数模转换模块，其特征在于：还包括双极性恒流源电路，所述双极性恒流源电路包括输入电路、恒流电路和负载电路；
其中，所述输入电路包括第一输入电压及第二输入电压，所述第一输入电压通过第一电阻接入恒流电路中第一集成运算放大器的反相端，所述第二输入电压通过第三电阻接入恒流电路中第集成运算放大器的同相端；
所述恒流电路包括第一集成运算放大器和第二集成运算放大器；其中，所述第一集成运算放大器的反相端与输出端之间连接有第二电阻，该第一集成运算放大器的输出端还连接第八电阻的一端，该第八电阻的另一端连接第二集成运算放大器的同相端；所述第二集成运算放大器的输出端通过第四电阻接入第一集成运算放大器的同相端，该第二集成运算放大器的反相端与其输出端直接连接；
所述负载电路包括第三集成运算放大器，该第三集成运算放大器的输出端通过负载电阻连接于第八电阻的另一端，所述第三集成运算放大器的同相端通过第七电阻连接电平信号输入，该第三集成运算放大器的反相端通过第五电阻连接电源VDD输入，同时，该反相端还通过第六电阻接地；
所述第一集成运算放大器、第二集成运算放大器和第三集成运算放大器的两个电源输入引脚分别连接正电源VCC和负电源-VCC输入；
所述单片机通过数模转换模块为输入电路提供第输入电压及第二输入电压，以及为第七电阻提供电平信号输入；
所述电源模块为第五电阻提供电源VDD输入，以及为第一集成运算放大器、第二集成运算放大器、第三集成运算放大器提供正负电源输入。
3.如权利要求2所述的电刺激治疗仪，其特征在于：还包括键盘，所述键盘与单片机连接并向单片机输出控制指令。
4.如权利要求2所述的电刺激治疗仪，其特征在于：还包括显示器，所述显示器与单片机连接。
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