微电极放大器回零电路及其实现快速回零的方法技术

微电极放大器回零电路及其实现快速回零的方法，包括信号跟随器，用于对输入的微电极信号进行阻抗变换；加法器，将信号跟随器的输出信号与数模转换器的输出信号相加，并输出回零的微电极电位信号；数模转换器，将处理器输出的数字回零补偿值转换成模拟量；处理器，根据加法器的输出，计算回零补偿值；模数转换器，将加法器输出的模拟信号转换成数字信号至处理器。避免回零过程程序进入死循环，使电平信号的直流成分经过加法器消除，实现快速回零，提高测试结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】
微电极放大器回零电路及其实现快速回零的方法
本专利技术属于仪器仪表
，尤其涉及微电极放大器回零电路及其实现快速回零的方法。
技术介绍
随着生命科学技术的发展，人们对脑细胞、心肌细胞等各类细胞组织的研究日益广泛，这就需要能插入生物细胞内的微电极对细胞内的信号进行采样。微电极是指尖端很细的电极探针。它可以用于胞内测量，也可以用于胞外测量。对于细胞内测量，通常采用玻璃微电极，内部灌注盐溶液（如饱和的KCL或NaCL），与电极夹持器的金属接触点之间构成盐桥，从而构成电路的一部分。玻璃微电极尖端用特制仪器拉制得非常细（直径一般不超过1µm），这样细的针尖刺入植物细胞膜后，质膜很快就能够在针尖刺入处愈合，从而避免细胞膜受到破坏，且容易获得一个比较稳定的膜电势差。最简单的玻璃微电极可用来测量细胞膜内外的电势差。这时需要两个电极，一个是测量电极（该测量电极的电阻简称“极阻”），尖端细小，插入细胞内，另一个是参比电极，尖端稍大，安放在细胞外。两电极间的电势差由静电计测量，经放大器放大后由记录仪记录。由于其功能上的复杂性，因此此类的品的系统结构复杂，操作复杂，且性能不稳定，生产工艺繁多且对电子器件的要求高价格高，存在较大由于电子器件的误及温漂引入的测量误差。由于外部干扰的存在，会造成二分法求解的过程会进入到死循环分支，造成程序假死的情况。极阻测试激励高波与低波非对称，未回零的极阻激励测试波将会影响测试结果的准确性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出微电极放大器回零电路及其实现快速回零的方法。微电极放大器回零电路，包括：信号跟随器，用于对输入的微电极信号进行阻抗变换；加法器，将信号跟随器的输出信号与数模转换器的输出信号相加，并输出回零的微电极电位信号；数模转换器，将处理器输出的数字回零补偿值转换成模拟量；处理器，根据加法器的输出，计算回零补偿值；模数转换器，将加法器输出的模拟信号转换成数字信号至处理器。进一步的，还包括信号调理器A，所述信号调理器A的输入与数模转换器的输出连接，信号调理器A的输出与加法器的一个输入连接。进一步的，还包括信号调理器B，所述信号调理器B的输入与加法器的输出连接，信号调理器B的输出与处理器的一个输入端口连接。进一步的，所述处理器为微控制单元MCU或数字信号处理器DSP。进一步的，还包括异常计数器，用于控制回零补偿次数。6.基于所述微电极放大器回零电路的实现快速回零的方法，包括以下步骤：S1：初始化回零补偿最大值、初始化回零补偿最小值；S2：初始化异常计数器值；S3：计算回零补偿最大值与回零补偿最小值的均值，S4：均值作为回零补偿值与输入信号在加法器中合成后回零输出；S5：处理器延时，通过数模转换器采样获取回零补偿后的回零输出信号；S6：判断回零输出信号是否低于零电平值，若是则更新回零补偿最小值为当前回零补偿值；若否则更新回零补偿最大值为当前回零补偿值；S7：异常计数器计数减一；S8：判断异常计数器是否为零，若是，则转S10；否则，转S9；S9：判断回零补偿最大值是否小于或等于零，若是则转S10；否则转S3；S10：计算回零补偿最大值与回零补偿最小值的平均值并作为回零补偿值输出。进一步的，所述初始化回零补偿值最小值为0。进一步的，所述异常计数器取值范围为介于数模转换器位数的一倍和二倍之间。进一步的，所述回零补偿最大值为数模转换器位数左移减一。本专利技术的有益效果在于：由于外部干扰的存在，加入“异常计数器”避免出现二分法求解的过程进入死循环，根据选择进行求解，使电平信号的直流成分经过加法器消除，实现快速回零，提高测试结果的准确性。附图说明图1是微电极放大器回零电路原理图；图2是微电极放大器回零电路实现快速回零的方法的流程图。具体实施方式为使专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本实施例提供微电极放大器回零电路，如图1所示，包括：信号跟随器，用于对输入的微电极信号进行阻抗变换；加法器，将信号跟随器的输出信号与数模转换器的输出信号相加，并输出回零的微电极电位信号；数模转换器，将处理器输出的数字回零补偿值转换成模拟量；处理器，根据加法器的输出，计算回零补偿值；模数转换器，将加法器输出的模拟信号转换成数字信号至处理器。输入信号经过信号跟随器的阻抗变换与信号调理器的输出信号在加法器中合成后作为回零输出信号，处理器通过数模转换器将数字信号转换为模拟信号至信号调理器A，回零输出信号依次经过信号调理器B、模数转换器，进行信号放大、采样、模数转换，实现反馈调节。基于所述微电极放大器回零电路的实现快速回零的方法，包括以下步骤：S1：初始化回零补偿最大值为数模转换器位数的二进制数左移减一、初始化回零补偿最小值为0；S2：初始化异常计数器值为数模转换器位数的1.5倍；S3：计算回零补偿最大值与回零补偿最小值的均值；S4：均值作为回零补偿值与输入信号在加法器中合成后回零输出；S5：处理器延时，通过数模转换器采样获取回零补偿后的回零输出信号；S6：判断回零输出信号是否低于零电平值，若是则更新回零补偿最小值为当前回零补偿值；若否则更新回零补偿最大值为当前回零补偿值；S7：异常计数器计数减一；S8：判断异常计数器是否为零，若是，则转S10；否则，转S9；S9：判断回零补偿最大值是否小于或等于零，若是则转S10；否则转S3；S10：计算回零补偿最大值与回零补偿最小值的平均值并作为回零补偿值输出。本专利技术方法的核心思想为“二分法”方法，但是有别于一般的二分法，本方法结合实际情况，增加了异常计数器。由于无论ADC或是DAC，电路都存在电路噪声（包括电路系统噪声和外部干扰），也就是说对于同一电路其先后两次的二分法求解都会是不同的结果。由于外部干扰的存在，会造成二分法求解的过程会进入到死循环分支，造成程序假死的情况。它可以使程序避开死循环，根据情况选择新进行求解过程。本专利技术还可用于其他信号回零电路。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.微电极放大器回零电路，其特征在于，包括：信号跟随器，用于对输入的微电极信号进行阻抗变换；加法器，将信号跟随器的输出信号与数模转换器的输出信号相加，并输出回零的微电极电位信号；数模转换器，将处理器输出的数字回零补偿值转换成模拟量；处理器，根据加法器的输出，计算回零补偿值；模数转换器，将加法器输出的模拟信号转换成数字信号至处理器。

【技术特征摘要】
1.微电极放大器回零电路，其特征在于，包括：信号跟随器，用于对输入的微电极信号进行阻抗变换；加法器，将信号跟随器的输出信号与数模转换器的输出信号相加，并输出回零的微电极电位信号；数模转换器，将处理器输出的数字回零补偿值转换成模拟量；处理器，根据加法器的输出，计算回零补偿值；模数转换器，将加法器输出的模拟信号转换成数字信号至处理器。2.根据权利要求1所述微电极放大器回零电路，其特征在于，还包括信号调理器A，所述信号调理器A的输入与数模转换器的输出连接，信号调理器A的输出与加法器的一个输入连接。3.根据权利要求1所述微电极放大器回零电路，其特征在于，还包括信号调理器B，所述信号调理器B的输入与加法器的输出连接，信号调理器B的输出与处理器的一个输入端口连接。4.根据权利要求1所述微电极放大器回零电路，其特征在于，所述处理器为微控制单元MCU或数字信号处理器DSP。5.根据权利要求1所述微电极放大器回零电路，其特征在于，还包括异常计数器，用于限制回零补偿调节次数。6.基于权利要求1所述微电极放大器回零电路的实现快速回零的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志明，
申请(专利权)人：成都泰盟软件有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51