[實(shí)用新型]一種低噪聲高動態(tài)范圍光電轉(zhuǎn)換裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202020103362.4
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN212013138U
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董峰;趙大隆
• 申請（專利權(quán)）人: 中生（蘇州）醫(yī)療科技有限公司
• 主分類號: H05B47/10
• 分類號: H05B47/10;G01N15/14
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董成

本實(shí)用新型公開了一種低噪聲高動態(tài)范圍光電轉(zhuǎn)換裝置，設(shè)置跨阻放大電路、差分放大電路和輸出偏置調(diào)節(jié)電路，通過調(diào)整輸出偏置電路，將有用信號的范圍擴(kuò)大，這樣后級的差分電路就要進(jìn)行壓縮。確保輸出到AD采樣電路的幅值不變，這樣就會把噪音信號進(jìn)行衰減，調(diào)整后的電路信號動態(tài)范圍更大，信噪比更高。提高了信號的放大比例，原先4V的輸出信號，如果將直流電平平移到2.5V，則信號的范圍就變?yōu)?.5V。就能夠?qū)崿F(xiàn)小信號也可以識別出來，大信號也不會飽和，提高了動態(tài)范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于流式光電轉(zhuǎn)換電子電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低噪聲高動態(tài)范圍光電轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術(shù)

流式細(xì)胞儀（Flow cytometer）是對細(xì)胞進(jìn)行自動分析和分選的裝置。它可以快速測量、存貯、顯示懸浮在液體中的分散細(xì)胞的一系列重要的生物物理、生物化學(xué)方面的特征參量，并可以根據(jù)預(yù)選的參量范圍把指定的細(xì)胞亞群從中分選出來。多數(shù)流式細(xì)胞計(jì)是一種零分辨率的儀器，它只能測量一個(gè)細(xì)胞的諸如總核酸量，總蛋白量等指標(biāo)，而不能鑒別和測出某一特定部位的核酸或蛋白的多少。也就是說，它的細(xì)節(jié)分辨率為零。

流式細(xì)胞儀主要由四部分組成。它們是：流動室和液流系統(tǒng)；激光源和光學(xué)系統(tǒng)；光電管和檢測系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)和分析系統(tǒng)。

光電管和檢測系統(tǒng)

經(jīng)熒光染色的細(xì)胞受合適的光激發(fā)后所產(chǎn)生的熒光是通過光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成電信號而進(jìn)行測量的。光電倍增管（PMT）最為常用。PMT的響應(yīng)時(shí)間短，僅為ns數(shù)量級；光譜響應(yīng)特性好，在200～900nm的光譜區(qū)，光量子產(chǎn)額都比較高。光電倍增管的增益從10到10可連續(xù)調(diào)節(jié)，因此對弱光測量十分有利。光電管運(yùn)行時(shí)特別要注意穩(wěn)定性問題，工作電壓要十分穩(wěn)定，工作電流及功率不能太大。一般功耗低于0.5W；最大陽極電流在幾個(gè)毫安。此外要注意對光電管進(jìn)行暗適應(yīng)處理，并注意良好的磁屏蔽。在使用中還要注意安裝位置不同的PMT，因?yàn)楣庾V響應(yīng)特性不同，不宜互換。也有用硅光電二極管的，它在強(qiáng)光下穩(wěn)定性比PMT好。

從PMT輸出的電信號仍然較弱，需要經(jīng)過放大后才能輸入分析儀器。流式細(xì)胞計(jì)中一般備有兩類放大器。一類是輸出信號輻度與輸入信號成線性關(guān)系，稱為線性放大器。線性放大器適用于在較小范圍內(nèi)變化的信號以及代表生物學(xué)線性過程的信號，例DNA測量等。另一類是對數(shù)放大器，輸出信號和輸入信號之間成常用對數(shù)關(guān)系。在免疫學(xué)測量中常使用對數(shù)放大器。因?yàn)樵诿庖叻治鰰r(shí)常要同時(shí)顯示陰性、陽性和強(qiáng)陽性三個(gè)亞群，它們的熒光強(qiáng)度相差1～2個(gè)數(shù)量級；而且在多色免疫熒光測量中，用對數(shù)放大器采集數(shù)據(jù)易于解釋。此外還有調(diào)節(jié)便利、細(xì)胞群體分布形狀不易受外界工作條件影響等優(yōu)點(diǎn)。

在傳統(tǒng)的流式光電轉(zhuǎn)換電路中電壓利用不足，電路信號動態(tài)范圍更小，信噪比低。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中流式光電轉(zhuǎn)換電路中電壓利用不足，電路信號動態(tài)范圍更小，信噪比低的不足，提供一種低噪聲高動態(tài)范圍光電轉(zhuǎn)換裝置，電壓利用率高，電路信號動態(tài)范圍更大，信噪比更高。

為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本實(shí)用新型公開了一種低噪聲高動態(tài)范圍光電轉(zhuǎn)換裝置，包括跨阻放大電路、差分放大電路、輸出偏置調(diào)節(jié)電路和傳感器PD1，所述傳感器PD1連接所述跨阻放大電路，所述輸出偏置調(diào)節(jié)電路連接所述跨阻放大電路，所述跨阻放大電路連接所述差分放大電路，所述跨阻放大電路包括跨阻放大器U1，所述差分放大電路包括差分放大器U2，所述輸出偏置調(diào)節(jié)電路包括電阻R10和電阻R11，所述跨阻放大器U1的反向輸入端連接傳感器PD1，所述電阻R10一端連接電壓輸入端，另一端連接跨阻放大器U1的正向輸入端，所述電阻R11一端連接電阻R10，另一端接地，所述跨阻放大器U1的輸出端連接所述差分放大器U2的反向輸入端，所述差分放大器U2的正向輸入端接地，所述差分放大器U2的輸出端連接電壓輸出端。

進(jìn)一步地，所述跨阻放大電路還包括電容C1和電阻R1，所述電阻R1一端連接跨阻放大器U1的反向輸入端，另一端連接跨阻放大器U1的輸出端，所述電容C1連接所述電阻R1。