一种基于荧光分析仪的信号采集芯片及系统的制作方法

    专利2025-10-08  7


    本技术涉及信号检测,尤其涉及一种基于荧光分析仪的信号采集芯片及系统。


    背景技术:

    1、在医疗领域中,常常需要对血清、血浆、全血、尿液等样本进行采样,并通过荧光免疫法使用荧光分析仪来检测这些样本,以分析被检测目标的健康状况。然而,传统的荧光分析仪的信号采集系统所采用的adc芯片和外置放大器分别为不同的集成电路连接在pbc电路板上,通常需要两颗或更多的芯片,并且需要搭配外部电路以完成信号采集过程,使得信号采集系统的内部结构相对复杂,而若采用进口芯片则成本较高;同时,多个组件和复杂的电路设计导致了传统荧光分析仪的体积较大,不便于移动或适用在一些特殊场合,例如便携式荧光分析仪和手持荧光分析仪,传统仪器的尺寸和重量限制了其实际应用范围;

    2、因此,需要提供一种基于荧光分析仪的信号采集芯片及系统。


    技术实现思路

    1、针对现有技术中所存在的不足,本实用新型提供了一种基于荧光分析仪的信号采集芯片及系统,其解决了现有技术中存在的信号采集芯片硬件成本较高,内部结构复杂以及芯片尺寸较大的问题。

    2、一方面,本实用新型的实施例提供了一种基于荧光分析仪的信号采集芯片,其包括采集信号输入端、信号输出端、放大单元、基准电压采集端以及转换单元;

    3、采集信号输入端:用于外接信号采集模块,采集目标信号并输出目标电流信号给放大单元;

    4、基准电压采集端:用于外接基准电压产生模块,以产生基准电压信号并发送给放大单元;

    5、放大单元:所述放大单元的第一输入端与所述采集信号输入端连接,所述放大单元的第二输入端与所述基准电压采集端连接,用于将所述目标电流信号转换为目标电压信号,放大或倍数放大目标电压信号以及提供电气隔离;

    6、转换单元:所述转换单元的输入端与所述放大单元的输出端连接,所述转换单元的输出端与所述信号输出端连接,用于将放大单元发送的目标电压信号进行转换处理后,通过信号输出端进行输出。

    7、作为进一步的解决方案,所述放大单元包括第一放大模块、第二放大模块、第三放大模块和第四放大模块;

    8、所述第一放大模块的输入端与所述采集信号输入端连接,用于将所述目标电流信号转换为第一电压信号并进行初级放大,发送给第二放大模块;

    9、所述第二放大模块的输入端与所述第一放大模块的输出端连接,用于将所述第一电压信号根据预设放大倍数进行进一步放大,产生第二电压信号并发送给第三放大模块;

    10、所述第三放大模块的输入端与所述第二放大模块的输出端连接,用于将输入的第二电压信号复制为具有相同电压幅度的第三电压信号,并进行电气隔离,所述第三电压信号输出至第四放大模块;

    11、所述第四放大模块的输入端与所述第三放大模块的输出端连接,用于动态控制信号的放大倍数,并将所述第三电压信号进行放大得到第四电压信号,使得输出给所述转换单元的第四电压信号处于转换单元的输入范围内。

    12、作为进一步的解决方案,所述第一放大模块包括第一放大器和第一电阻;

    13、所述基准电压采集端与所述第一放大器的正相输入端连接,所述第一电阻的第一端和所述采集信号输入端相连后,与第一放大器的负相输入端连接,所述第一放大器的输出端与所述第一电阻的第二端相连后,与所述第二放大模块的输入端连接。

    14、作为进一步的解决方案,所述第二放大模块包括第二放大器、第二电阻和第三电阻;

    15、所述基准电压采集端与所述第二放大器的正相输入端连接,所述第二电阻的第一端与所述第一放大模块的输出端连接,所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端相连后,与所述第二放大器的负相输入端连接,所述第二放大器的输出端与所述第三放大模块的输入端连接。

    16、作为进一步的解决方案,所述第三放大模块包括第三放大器、第四电阻、第五电阻和第一电容;

    17、所述第三放大器的供电端与电源连接,所述第二放大模块的输出端与所述第三放大器的正相输入端连接,所述第四电阻的第一端与所述第三放大器的负相输入端连接,所述第三放大器的输出端与所述第四电阻的第二端相连后,与所述第五电阻的第一端连接,所述第五电阻的第二端与所述第一电容的第一端相连后,与所述第四放大模块的输入端连接,所述第一电容的第二端接地。

    18、作为进一步的解决方案,所述第四放大模块包括第四放大器、第六电阻、第七电阻、变阻器和第二电容;

    19、所述基准电压采集端与所述第四放大器的正相输入端连接,所述第六电阻的第一端与所述第三放大模块的输出端连接,所述第六电阻的第二端与所述变阻器的第一端相连后,与所述第四放大器的反相输入端连接,所述变阻器的第二端与所述第四放大器的输出端连接后,与第七电阻的第一端连接,所述第七电阻的第二端与所述第二电容第一端连接后,与所述转换单元的输入端连接;所述第二电容的第二端接地。

    20、另一方面,本实用新型的实施例还提供了一种基于荧光分析仪的信号采集系统,基于上述技术方案任一项所述的一种基于荧光分析仪的信号采集芯片,所述信号采集系统包括:

    21、信号采集模块:所述信号采集模块通过所述采集信号输入端与所述放大单元的第一输入端连接,用于采集目标信号;

    22、基准电压产生模块:所述基准电压产生模块通过所述基准电压采集端与所述放大单元的第二输入端连接,用于产生预设的基准电压信号,提供所需参考电压;

    23、mcu:通过所述信号输出端与adc芯片连接,用于接收和处理所述adc芯片转换后输出的数字信号,并经过处理分析检测出所述目标信号的状态;

    24、显示模块:与所述mcu连接,用于实时显示所述mcu检测出的目标信号的信息。

    25、作为进一步的解决方案,所述信号采集模块为光电传感器,所述光电传感器采集目标信号,并通过光电效应转换为电流信号发送给放大单元。

    26、作为进一步的解决方案,所述基准电压产生模块选用型号为ref3125的电压基准芯片进行设置。

    27、相比于现有技术,本实用新型具有如下有益效果:

    28、1、将多个功能放大器和adc芯片集成到一颗芯片内部,减少了布线的复杂性以简化电路设计,相比于现有技术将adc芯片和外置放大器集成电路分别连接在pcb电路板上的设计,通过集成为一颗芯片以完成信号采集可以降低硬件成本、减小内部结构的复杂性且降低功耗。

    29、2、优化了pcb电路板的面积,将传统技术方案的pcb面积缩小至原本的1/4,使得设备可以更加紧凑,适应小型仪器的需求;同时可以更容易地适应不同型号和种类的设备,提高了产品的通用性。

    30、3、传统的技术方案在信号采集模块采集到目标电流信号后,通常直接在信号采集模块后连接一个1mω的电阻将电流转换为电压;而本申请方案通过采用阻抗放大器代替了大阻值电阻进行信号的转换和初步放大,可以更好地匹配输入信号的阻抗,减少信号传输过程中的干扰从而提高信号的质量,相较于传统的电阻方案可以提高信号的稳定性和精度。



    技术特征:

    1.一种基于荧光分析仪的信号采集芯片,其特征在于,包括:采集信号输入端、信号输出端、放大单元、基准电压采集端以及转换单元;

    2.根据权利要求1所述的一种基于荧光分析仪的信号采集芯片,其特征在于,所述放大单元包括第一放大模块、第二放大模块、第三放大模块和第四放大模块;

    3.根据权利要求2所述的一种基于荧光分析仪的信号采集芯片,其特征在于,所述第一放大模块包括第一放大器和第一电阻;

    4.根据权利要求2所述的一种基于荧光分析仪的信号采集芯片,其特征在于,所述第二放大模块包括第二放大器、第二电阻和第三电阻;

    5.根据权利要求2所述的一种基于荧光分析仪的信号采集芯片,其特征在于,所述第三放大模块包括第三放大器、第四电阻、第五电阻和第一电容;

    6.根据权利要求2所述的一种基于荧光分析仪的信号采集芯片,其特征在于,所述第四放大模块包括第四放大器、第六电阻、第七电阻、变阻器和第二电容;

    7.根据权利要求1所述的一种基于荧光分析仪的信号采集芯片,其特征在于,所述转换单元为adc芯片,用于信号的转换处理,将模拟信号转换为数字信号进行输出。

    8.一种基于荧光分析仪的信号采集系统,基于权利要求1-7任一项所述的一种基于荧光分析仪的信号采集芯片,其特征在于,所述信号采集系统包括:

    9.根据权利要求8所述的一种基于荧光分析仪的信号采集系统,其特征在于,所述信号采集模块为光电传感器,所述光电传感器采集目标信号,并通过光电效应转换为电流信号发送给放大单元。

    10.根据权利要求8所述的一种基于荧光分析仪的信号采集系统,其特征在于,所述基准电压产生模块选用型号为ref3125的电压基准芯片进行设置。


    技术总结
    本技术提供了一种基于荧光分析仪的信号采集芯片及系统,芯片包括采集信号输入端、信号输出端、放大单元、基准电压采集端以及转换单元;系统包括信号采集模块、基准电压产生模块、MCU以及显示模块;信号采集模块和基准电压产生模块分别与信号采集芯片连接,信号采集芯片、MCU及显示模块依次连接。其中,信号采集模块用于采集目标信号并输出为目标电流信号,基准电压产生模块用于产生预设基准电压信号,由信号采集芯片接收并处理基准电压信号和目标电流信号,以供MCU检测出目标信号的状态,最后由显示模块实时显示目标信号的信息。本技术解决了现有技术存在的信号采集芯片硬件成本较高,内部结构复杂以及芯片尺寸较大的问题。

    技术研发人员:曾繁勋
    受保护的技术使用者:重庆东微电子股份有限公司
    技术研发日:20230918
    技术公布日:2024/4/29
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