一种实时荧光定量采集信号滤波放大电路制造技术

本发明专利技术提出了一种实时荧光定量采集信号滤波放大电路，包括：硅光电传感器、多阶滤波放大电路和ADC模数转换电路，输出的数字信号能反应出特定DNA序列并进行定量分析；所述多阶滤波放大电路包括多个滤波放大电路，所述滤波放大电路的输出端连接下一个滤波放大电路的输入端，下一个滤波放大电路的输出端连接下下一个滤波放大电路的输入端，以此类推构成多阶滤波放大电路；每个所述滤波放大电路的输出端均连接至ADC模数转换电路，采用本发明专利技术的滤波放大电路，在扩增DNA的不同阶段，可根据荧光信号的强弱，自动调节放大倍数和滤波效果，便于后续数据分析。

【技术实现步骤摘要】
一种实时荧光定量采集信号滤波放大电路
本专利技术属于电子电路
，具体涉及一种实时荧光定量采集信号滤波放大电路。
技术介绍
实时荧光定量PCR(QuantitativeReal-timePCR)是一种在DNA扩增反应中，以荧光化学物质测每次聚合酶链式反应(PCR)循环后产物总量，通过内参或者外参法对待测样品中的特定DNA序列进行定量分析的方法。Real-timePCR是在PCR扩增过程中，通过荧光信号，对PCR进程进行实时检测。PCR技术的基本原理类似于DNA的天然复制过程，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。PCR由变性-退火-延伸三个基本反应步骤构成：①模板DNA的变性：模板DNA经加热至93℃左右一定时间后，使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离，使之成为单链，以便它与引物结合，为下轮反应作准备；②模板DNA与引物的退火(复性)：模板DNA经加热变性成单链后，温度降至55℃左右，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合；③引物的延伸：DNA模板-引物结合物在72℃、DNA聚合酶(如TaqDNA聚合酶)的作用下，以dNTP为反应原料，靶序列为模板，按碱基互补配对与半保留复制原理，合成一条新的与模板DNA链互补的半保留复制链，重复循环变性-退火-延伸三过程就可获得更多的“半保留复制链”，而且这种新链又可成为下次循环的模板。由于荧光定量PCR需要采集微弱的荧光信号，在采集信号时，有许多干扰信号，把有效的荧光信号埋没在其中，会造成荧光采集不准确，导致后续分析不准确，而且采集的效率不高，所需时间很长。在扩增的不同阶段，荧光值大小变化范围很大，对信号的放大和滤波有很高的要求。目前，常采用的弱电信号的放大采集电路为：两阶放大滤波电路，其包括：前级放大电路、高通滤波器、后级放大电路，前级放大电路的输出端连接高通滤波器的输入端，高通滤波器的输出端连接后级放大电路，但该滤波放大电路存在以下缺点：(1)对弱信号的放大滤波效果并不显著；(2)荧光信号的采集效率不高，所需时间很长；(3)无法根据荧光信号的强弱来调节放大倍数和滤波效果。
技术实现思路
专利技术目的：为解决现有技术中荧光信号采集不准确、荧光信号采集效率不高、无法根据荧光信号的强弱来调节放大倍数和滤波效果等问题，提出了一种实时荧光定量采集信号滤波放大电路。技术方案：本专利技术公开了一种实时荧光定量采集信号滤波放大电路，包括：光电传感器，用于采集荧光信号，并将采集到的荧光信号转换为电信号；多阶滤波放大电路，用于根据进入该多阶滤波放大电路的电信号自动调整信号放大倍数，输出放大电信号；ADC模数转换电路，用于将满足要求的放大电信号转换成数字信号，使数字信号能反应出特定DNA序列并进行定量分析；所述多阶滤波放大电路包括多个滤波放大电路，所述滤波放大电路的输出端连接下一个滤波放大电路的输入端，下一个滤波放大电路的输出端连接下下一个滤波放大电路的输入端，以此类推构成多阶滤波放大电路；每个所述滤波放大电路的输出端均连接至ADC模数转换电路。进一步的，还包括用于消除背景和电路噪声的IV转换及二阶压控滤波电路，该IV转换及二阶压控滤波电路的输入端连接硅光电传感器的正极，该IV转换及二阶压控滤波电路的输出端连接多阶滤波放大电路的输入端。进一步的，所述IV转换及二阶压控滤波电路包括：负载电阻R1、电容C5和运算放大器U1A；所述负载电阻R1用于将硅光电传感器输出的电流信号转换为电压信号，其一端连接所述运算放大器U1A的负输入端和连接负载电阻R1的一端，另一端连接运算放大器U1A的输出端。进一步的，所述多阶滤波放大电路包括第一阶滤波放大电路、第二阶滤波放大电路、第三阶滤波放大电路和第四阶滤波放大电路，所述第一阶滤波放大电路的输出端连接所述第二滤波放大电路的输入端，所述第二阶滤波放大电路的输出端连接所述第三滤波放大电路的输入端，所述第三阶滤波放大电路的输出端连接所述第四滤波放大电路的输入端；所述ADC模数转换电路包括四个放大倍数不同的通道，根据放大倍数，所述第一阶滤波放大电路、第二阶滤波放大电路、第三阶滤波放大电路和第四阶滤波放大电路的输出端分别通过对应的通道与ADC模数转换电路连接。进一步的，所述ADC模数转换电路包括ADC芯片，所述ADC芯片采用AD7175-2芯片。进一步的，所述运算放大器U1A采用ADA4528芯片。进一步的，所述光电传感器为硅光电传感器。有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：(1)采用本专利技术的滤波放大电路，在扩增DNA的不同阶段，可根据荧光信号的强弱，自动调节放大倍数和滤波效果，便于后续数据分析；(2)采用本专利技术的滤波放大电路，可有效滤除无用信号，保留有效荧光信号，其荧光信号采集效率高。附图说明图1为PD信号放大和采集电路框图；图2为IV转换以及二阶压控滤波电路示意图；图3为IV转换输出前两级输出波形图；图4为信号放大后4级输出波形图；图5为信号伯德图，通带频率0-1.62Khz；图6为荧光信号放大滤波及ADC电路图；图7为多通道ADC走线示意图。具体实施方式现结合附图和实施例进一步阐述本专利技术的技术方案。如图1所示，采用本专利技术的滤波放大电路，荧光信号的处理流程包括：首先通过硅光电传感器电路S1采集到荧光信号，并将荧光信号转换为电流信号，该电流信号依次经过IV转换前置放大电路和二阶压控低通滤波电路，消除背景和电路噪声；再通过多阶滤波放大电路，对进入该多阶滤波放大电路的信号自动调整信号放大倍数；最后通过高精度多通道的ADC模数转换电路将模拟信号转换成数字信号，使数字信号能反应出特定DNA序列并进行定量分析。本专利技术采用多通道变增益的方法提高ADC采样精度。现结合附图2对本专利技术的IV转换前置放大电路和二阶压控低通滤波电路S2做进一步的说明。IV转换前置放大电路，用于实现电流到电压信号的转换，并对电压信号进行初步放大，在一些实施例中，该IV转换前置放大电路可通过在输出电路上接入负载电阻的方法实现，微弱的荧光信号经过硅光电传感器D1后转换成微弱的电流信号，该电流信号经过负载电阻R1转换成电压信号，并实现R1倍数的放大，负载电阻R1的阻值数值越大，放大倍数就越大，信号放大倍数为A＝I*R1。在设计PD输出电路，即在设计IV转换前置放大电路和二阶压控低通滤波电路时，需要考虑光电倍增管的频响和输出线性度特性，因此负载电阻R1的阻值不能设置的太大。其中，二阶压控低通滤波电路包括低通滤波器和运算放大器U1A，在一些实施例中，由负载电阻R1与电容C5并联构成低通滤波器，其中，负载电阻R1用于信号放大，电容C5用于电流反馈。在一些实施例中，运算放大器U1A可选用ADA4528芯片，该芯片的关键参数包括：低噪声5.6nV/√Hz；高增益开环增益：130dB(最小值)；低漂移低失调电压漂移：0.015μV/℃(最大值)；低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实时荧光定量采集信号滤波放大电路，其特征在于：包括：/n光电传感器，用于采集荧光信号，并将采集到的荧光信号转换为电信号；/n多阶滤波放大电路，用于根据进入该多阶滤波放大电路的电信号自动调整信号放大倍数，输出放大电信号；/nADC模数转换电路，用于将满足要求的放大电信号转换成数字信号，使数字信号能反应出特定DNA序列并进行定量分析；/n所述多阶滤波放大电路包括多个滤波放大电路，所述滤波放大电路的输出端连接下一个滤波放大电路的输入端，下一个滤波放大电路的输出端连接下下一个滤波放大电路的输入端，以此类推构成多阶滤波放大电路；/n每个所述滤波放大电路的输出端均连接至ADC模数转换电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种实时荧光定量采集信号滤波放大电路，其特征在于：包括：
光电传感器，用于采集荧光信号，并将采集到的荧光信号转换为电信号；
多阶滤波放大电路，用于根据进入该多阶滤波放大电路的电信号自动调整信号放大倍数，输出放大电信号；
ADC模数转换电路，用于将满足要求的放大电信号转换成数字信号，使数字信号能反应出特定DNA序列并进行定量分析；
所述多阶滤波放大电路包括多个滤波放大电路，所述滤波放大电路的输出端连接下一个滤波放大电路的输入端，下一个滤波放大电路的输出端连接下下一个滤波放大电路的输入端，以此类推构成多阶滤波放大电路；
每个所述滤波放大电路的输出端均连接至ADC模数转换电路。


2.根据权利要求1所述的一种实时荧光定量采集信号滤波放大电路，其特征在于：还包括用于消除背景和电路噪声的IV转换及二阶压控滤波电路，该IV转换及二阶压控滤波电路的输入端连接硅光电传感器的正极，该IV转换及二阶压控滤波电路的输出端连接多阶滤波放大电路的输入端。


3.根据权利要求2所述的一种实时荧光定量采集信号滤波放大电路，其特征在于：所述IV转换及二阶压控滤波电路包括：负载电阻R1、电容C5和运算放大器U1A；所述负载电阻R1用于将硅光电传感器输出的电流信号转换为电压信号，其一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志图，
申请(专利权)人：无锡百泰克生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32