CN204408278U - 一种医用光电检测前置放大电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及医疗电子技术领域，尤其是一种医用光电前置放大电路。它包括偏置及带宽补偿电路、I/V转换电路和信号调理输出电路；偏置及带宽补偿电路将光信号转换为电流信号并降低高频时限流电阻的等效阻抗来保证电流信号无损的经过I/V转换电路；I/V转换电路采用FET型输入的运算放大器来实现将电流信号转变为电压信号并传输至信号调理输出电路。本实用新型的电路结构包含偏置及带宽补偿电路、I/V转换电路和信号调理输出电路，将光信号转换为电压脉冲信号输出给后续的仪器处理电路，该电路作为一个独立PCB板设计，封装为用于光电转换的前置放大器，具有电路形式简单、噪声性能良好、稳定性高等优点，满足医用仪器光电信号检测需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗电子技术领域，尤其是一种医用光电前置放大电路。
背景技术
在用于临床检验科室的医用体外诊断设备中，大量应用光学信号的变化来分析血液、尿液和脑脊液等体液成分，因此光电检测电路设计被广泛应用于该类设备。
但因散射光信号的光功率通常是很低的，各种噪声的干扰直接影响有用信号的测量，所以一般光电检测器在所用光源的发射波长范围内具有响应度低、附加噪声大、相应速率慢且能处理所需的数据率的带宽较窄的缺点。
实用新型内容
针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构形式简单、噪声性能良好、稳定性高并且对带宽实现补偿的医用光电检测前置放大电路。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种医用光电检测前置放大电路，其特征在于：它包括偏置及带宽补偿电路、I/V转换电路和信号调理输出电路；
所述偏置及带宽补偿电路将光信号转换为电流信号并降低高频时限流电阻的等效阻抗来保证电流信号无损的经过所述I/V转换电路；
所述I/V转换电路采用FET型输入的运算放大器来实现将电流信号转变为电压信号并传输至所述信号调理输出电路；
所述信号调理输出电路根据前置放大电路的增益需求采用单级将电压信号进行放大。
优选地，所述偏置及带宽补偿电路包括一S1223型光电二极管和第一运算放大器；
所述S1223型光电二极管的正极通过第一限流电阻连接-12V电压、正极还通过第一电容连接所述第一运算放大器的反相输入端、负极连接所述第一运算放大器的同相输入端；
所述第一运算放大器的反相输入端与输入端相连、同相输入端连接所述I/V转换电路。
优选地，所述I/V转换电路包括第二运算放大器；
所述第二运算放大器的反相输入端连接所述第一运算放大器的同相输入端并分别通过一反馈电容和一反馈电阻连接于第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的输出端连接所述信号调理输出电路。
优选地，所述信号调理输出电路包括第三运算放大器与第四运算放大器；
所述第三运算放大器的反相输入端通过第三电阻分两支路，一支路通过第二电容连接所述第二运算放大器的输入端、另一支路通过第二电阻接地，所述第三运算放大器的同相输入端接地、输出端分别通过第三电阻和第四电容连接所述第三运算放大器的反相输入端；
所述第四运算放大器的同相输入端依次通过第五电阻和第六电阻连接所述第四运算放大器的输出端、反相输入端连接第四运算放大器的输出端并分别通过第五电容和第六电容连接在所述第五电阻和第六电阻之间、输出端通过第七电阻连接Vout端。
优选地，所述第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器和第四运算放大器均为AD8034型运算放大器。
由于采用了上述方案，本实用新型的电路结构包含偏置及带宽补偿电路、I/V转换电路和信号调理输出电路，将光信号转换为电压脉冲信号输出给后续的仪器处理电路，该电路作为一个独立PCB板设计，封装为用于光电转换的前置放大器，具有电路形式简单、噪声性能良好、稳定性高等优点，满足医用仪器光电信号检测需求。
附图说明
图1是本实用新型实施例的电路原理图；
图2是本实用新型实施例的带宽补偿电路结构图；
图3是本实用新型实施例的I/V转换电路结构图；
图4是本实用新型实施例的信号调理输出电路结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示，本实施例的一种医用光电检测前置放大电路，它包括偏置及带宽补偿电路1、I/V转换电路2和信号调理输出电路3。
偏置及带宽补偿电路1将光信号转换为电流信号并降低高频时限流电阻的等效阻抗来保证电流信号无损的经过后续I/V转换电路2，实现带宽补偿；I/V转换电路2采用FET型输入的运算放大器来实现将电流信号转变为电压信号并传输至信号调理输出电路3，电流经过I/V转换后，可获得较大的电压幅度；后级的信号调理输出电路3根据前置放大电路的增益需求采用单级将电压信号进行放大。
如图2所示，本实施例的偏置及带宽补偿电路1包括一S1223型光电二极管D和第一运算放大器U1。
S1223型光电二极管D的正极通过第一限流电阻R1连接-12V电压、正极还通过第一电容C1连接第一运算放大器U1的反相输入端、负极连接第一运算放大器U1的同相输入端；第一运算放大器U1的反相输入端与输入端相连、同相输入端连接I/V转换电路2。
其中，第一运算放大器U1选用AD8034型运算放大器，S1223型光电二极管D与第一限流电阻R1构成偏置电路，S1223型光电二极管D使用-12V电压偏置，为了防止电流过大损坏S1223型光电二极管D。由于引入第一限流电阻R1将导致电路在高频信号下造成信号带宽下降，因此通过后续的带宽补偿电路降低高频时第一限流电阻R1的等效阻抗，保证电流信号基本无损的经过后续I/V转换电路2实现带宽补偿。
如图3所示，本实施例的I/V转换电路2包括第二运算放大器U2；第二运算放大器U2的反相输入端连接第一运算放大器U1的同相输入端并分别通过一反馈电容Cf和一反馈电阻Rf连接于第二运算放大器U2的输出端，第二运算放大器U2的输出端连接信号调理输出电路3。
其中，第二运算放大器U1选用AD8034型运算放大器。由于S1223型光电二极管D输出的电流信号难以被电路直接放大，因此要经过I/V转换电路2采用FET型输入的第二运算放大器U2来实现，另外在I/V转换电路2中，为了使电路稳定，在反馈电阻Rf上并联一个反馈电容Cf，以减小电路的不稳定性。
如图4所示，本实施例的信号调理输出电路3包括第三运算放大器U3与第四运算放大器U4。
第三运算放大器U3的反相输入端通过第三电阻R3分两支路，一支路通过第二电容C2连接第二运算放大器U2的输入端、另一支路通过第二电阻R2接地，第三运算放大器U3的同相输入端接地、输出端分别通过第三电阻R3和第四电容C4连接第三运算放大器U3的反相输入端。
第四运算放大器U4的同相输入端依次通过第五电阻R5和第六电阻R6连接第四运算放大器U4的输出端、反相输入端连接第四运算放大器U4的输出端并分别通过第五电容C5和第六电容C6连接在第五电阻R5和第六电阻R6之间、输出端通过第七电阻R7连接Vout端。
其中，第三运算放大器U3和第四运算放大器U4均为AD8034型运算放大器，该信号调理输出电路3采用二阶巴特沃兹低通滤波来消除信号带宽以外的噪声并将其放大输出给后续仪器处理电路。
本实施例具有电路形式简单、噪声性能好、稳定性高的优点，该电路作为一个独立PCB板设计，封装为用于光电转换的前置放大器，满足医用仪器光电信号检测需求，具有良好的应用前景。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种医用光电检测前置放大电路，其特征在于：它包括偏置及带宽补偿电路、I/V转换电路和信号调理输出电路；
所述偏置及带宽补偿电路将光信号转换为电流信号并降低高频时限流电阻的等效阻抗来保证电流信号无损的经过所述I/V转换电路；
所述I/V转换电路采用FET型输入的运算放大器来实现将电流信号转变为电压信号并传输至所述信号调理输出电路；
所述信号调理输出电路根据前置放大电路的增益需求采用单级将电压信号进行放大。
2.如权利要求1所述的一种医用光电检测前置放大电路，其特征在于：所述偏置及带宽补偿电路包括一S1223型光电二极管和第一运算放大器；
所述S1223型光电二极管的正极通过第一限流电阻连接-12V电压、正极还通过第一电容连接所述第一运算放大器的反相输入端、负极连接所述第一运算放大器的同相输入端；
所述第一运算放大器的反相输入端与输入端相连、同相输入端连接所述I/V转换电路。
3.如权利要求2所述的一种医用光电检测前置放大电路，其特征在于：所述I/V转换电路包括第二运算放大器；
所述第二运算放大器的反相输入端连接所述第一运算放大器的同相输入端并分别通过一反馈电容和一反馈电阻连接于第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的输出端连接所述信号调理输出电路。
4.如权利要求3所述的一种医用光电检测前置放大电路，其特征在于：所述信号调理输出电路包括第三运算放大器与第四运算放大器；
所述第三运算放大器的反相输入端通过第三电阻分两支路，一支路通过第二电容连接所述第二运算放大器的输入端、另一支路通过第二电阻接地，所述第三运算放大器的同相输入端接地、输出端分别通过第三电阻和第四电容连接所述第三运算放大器的反相输入端；
所述第四运算放大器的同相输入端依次通过第五电阻和第六电阻连接所述第四运算放大器的输出端、反相输入端连接第四运算放大器的输出端并分别通过第五电容和第六电容连接在所述第五电阻和第六电阻之间、输出端通过第七电阻连接Vout端。
5.如权利要求4所述的一种医用光电检测前置放大电路，其特征在于：所述第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器和第四运算放大器均为AD8034型运算放大器。
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