用于便携式电阻抗成像系统的电流激励装置制造方法及图纸

本公开描述一种用于便携式电阻抗成像系统的电流激励装置，电流激励装置包括信号发生模块、滤波模块和电压电流转换模块，信号发生模块用于生成幅度可调和频率可调的方波信号，滤波模块用于将方波信号转换成正弦信号，电压电流转换模块用于基于正弦信号生成电流激励，信号发生模块包括高频时钟单元、分频器、精密数模转换器和模拟开关，滤波模块包括一阶高通滤波器和二阶有源低通滤波器，电压电流转换模块包括第一转换模块与第二转换模块，根据本公开，提供一种具有较低功耗且电路结构较为简单的用于便携式电阻抗成像系统的电流激励装置。

【技术实现步骤摘要】
用于便携式电阻抗成像系统的电流激励装置
本公开大体涉及电阻抗成像领域，具体涉及一种用于便携式电阻抗成像系统的电流激励装置。
技术介绍
电阻抗成像技术在工业、生物等领域有着广泛的应用。电阻抗成像技术通常是指通过被测物体表面安装的电极组，向被测物体施加一定频率和幅度的电流，并同时测量响应电压，最后利用相应的成像算法得到能够反映被测物体内部电阻抗分布信息的图像。然而，随着电子科学技术的突飞猛进，电阻抗成像技术也趋于小型化和便携化的方向发展；因此，对其数据采集系统，特别是对生成电流激励源的电流激励装置提出了更高更新的要求。传统的电阻抗成像系统中，一般只能对成像目标施加正弦电流激励信号，通常采用现场可编程逻辑门阵列(FieldProgrammableGateArray，FPGA)和高速数模转换器(DigitaltoAnalogConversion，DAC)的方案来产生所需正弦电压激励信号，并使用运算放大器等元件构建电压电流转换电路。其中，现场可编程逻辑门阵列FPGA、高速数模转换器DAC和运算放大器等芯片都具有较大功耗，且电路结构较为复杂，因此不适合应用于需要低功耗设计的便携式电阻抗成像系统。
技术实现思路
本公开有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于提供一种具有较低功耗且电路结构较为简单的用于便携式电阻抗成像系统的电流激励装置。为此，本公开第一方面提供一种用于便携式电阻抗成像系统的电流激励装置，其包括信号发生模块、滤波模块和电压电流转换模块，所述信号发生模块用于生成幅度可调和频率可调的方波信号，所述滤波模块用于将所述方波信号转换成正弦信号，所述电压电流转换模块用于基于所述正弦信号生成电流激励，所述信号发生模块包括高频时钟单元、分频器、精密数模转换器和模拟开关，所述模拟开关具有第一输入端，第二输入端和第一公共输出端，所述精密数模转换器的输出端与所述第一输入端连接，所述第二输入端接地，所述高频时钟单元的输出端与所述分频器的输入端连接，所述精密数模转换器用于生成幅度可调的稳定电压信号，所述高频时钟单元包括用于生成高频时钟的高精度晶振电路，所述分频器基于所述高频时钟进行分频从而控制所述第一公共输出端与所述第一输入端或所述第二输入端之间的通断以实现所述第一公共输出端输出频率可调的所述方波信号，所述滤波模块的输入端连接所述第一公共输出端，所述滤波模块的输出端连接所述电压电流转换模块，所述滤波模块包括一阶高通滤波器和二阶有源低通滤波器，所述一阶高通滤波器用于滤除所述方波信号中的直流成分获得中间信号，所述二阶有源低通滤波器用于滤除所述中间信号中的高次谐波成分获得正弦信号，所述电压电流转换模块包括第一转换模块与第二转换模块，所述第一转换模块包括第一低功耗运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述第一电阻的一端连接所述第一低功耗运算放大器的负相输入端，所述第一低功耗运算放大器的负相输入端与输出端通过所述第二电阻连接，所述第三电阻的一端连接所述第一低功耗运算放大器的输出端，所述第三电阻的另一端为电流激励正输出端，所述第四电阻连接所述第一低功耗运算放大器的正相输入端与所述电流激励正输出端，所述第五电阻的一端连接所述第一低功耗运算放大器的正相输入端，所述第五电阻的另一端连接所述滤波模块，所述第二转换模块包括第二低功耗运算放大器、第六电阻和第七电阻，所述第六电阻连接所述第一低功耗运算放大器的输出端和所述第二低功耗运算放大器的负相输入端，所述第二低功耗运算放大器的负相输入端与输出端通过所述第七电阻连接，所述第二低功耗运算放大器的输出端为电流激励负输出端，所述第二低功耗运算放大器的正相输入端接地。在本公开中，电流激励装置包括信号发生模块、滤波模块和电压电流转换模块，电路结构较为简单；利用精密数模转换器能够获得幅度可调的稳定电压信号，以便在第一公共输出端生成幅度可调和频率可调的方波信号，另外，利用滤波模块获得正弦类型的激励电流，电压电流转换模块包括第一低功耗运算放大器和第二低功耗运算放大器，由此能够降低电流激励装置的功耗。由此，能够获得具有较低功耗且电路结构较为简单的电流激励装置。另外，在本公开第一方面所涉及的电流激励装置中，可选地，所述电流激励装置还包括跟随模块和切换开关模块，所述滤波模块和所述跟随模块通过所述切换开关模块实现与所述电压电流转换模块的连通或断开，所述切换开关模块包括第一连接端、第二连接端和第二公共输出端，所述滤波模块的输出端连接所述第一连接端，所述跟随模块的输入端连接所述第一公共输出端，所述跟随模块的输出端连接所述第二连接端，所述第二公共输出端经所述第五电阻连接所述电压电流转换模块的所述第一低功耗运算放大器的正相输入端。由此，能够便于选择生成正弦和方波两种类型的激励电流。另外，在本公开第一方面所涉及的电流激励装置中，可选地，所述一阶高通滤波器包括第一电容和第八电阻。由此，能够利用第一电容和第八电阻滤除方波信号中的直流成分。另外，在本公开第一方面所涉及的电流激励装置中，可选地，所述二阶有源低通滤波器包括第三低功耗运算放大器、第二电容、第三电容、第一数字电位器和第二数字电位器。由此，能够利用第三低功耗运算放大器、第二电容、第三电容、第一数字电位器和第二数字电位器滤除中间信号中的高次谐波成分。另外，在本公开第一方面所涉及的电流激励装置中，可选地，所述第三低功耗运算放大器的正相输入端通过所述第三电容接地，所述第三低功耗运算放大器的负相输入端与所述第三低功耗运算放大器的输出端连接，所述第三低功耗运算放大器的正相输入端与所述第二数字电位器的一端连接，所述第二数字电位器的另一端连接所述第一数字电位器的一端和所述第二电容的一端，所述第一数字电位器的另一端通过所述第八电阻接地，所述第二电容的另一端连接所述第三低功耗运算放大器的输出端。由此，能够滤除中间信号中的高次谐波成分。另外，在本公开第一方面所涉及的电流激励装置中，可选地，所述二阶有源低通滤波器的截止频率通过所述第一数字电位器和所述第二数字电位器进行调节。由此，能够基于需求调节二阶有源低通滤波器的截止频率。为此，本公开第二方面提供一种用于便携式电阻抗成像系统的电流激励装置，其包括信号发生模块、跟随模块和电压电流转换模块，所述信号发生模块用于生成幅度可调和频率可调的方波信号，所述跟随模块用于对所述信号发生模块和所述电压电流转换模块进行阻抗匹配，所述电压电流转换模块用于基于所述方波信号生成电流激励，所述信号发生模块包括高频时钟单元、分频器、精密数模转换器和模拟开关，所述模拟开关具有第一输入端，第二输入端和第一公共输出端，所述精密数模转换器的输出端与所述第一输入端连接，所述第二输入端接地，所述高频时钟单元的输出端与所述分频器的输入端连接，所述精密数模转换器用于生成幅度可调的稳定电压信号，所述高频时钟单元包括用于生成高频时钟的高精度晶振电路，所述分频器基于所述高频时钟进行分频从而控制所述第一公共输出端与所述第一输入端或所述第二输入端之间的通断以实现所述第一公共输出端输出频率可调的所述方波信号，所述跟随模块的输入端连接所述第一公共输出端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于便携式电阻抗成像系统的电流激励装置，其特征在于，所述电流激励装置包括信号发生模块、滤波模块和电压电流转换模块，所述信号发生模块用于生成幅度可调和频率可调的方波信号，所述滤波模块用于将所述方波信号转换成正弦信号，所述电压电流转换模块用于基于所述正弦信号生成电流激励，所述信号发生模块包括高频时钟单元、分频器、精密数模转换器和模拟开关，所述模拟开关具有第一输入端，第二输入端和第一公共输出端，所述精密数模转换器的输出端与所述第一输入端连接，所述第二输入端接地，所述高频时钟单元的输出端与所述分频器的输入端连接，所述精密数模转换器用于生成幅度可调的稳定电压信号，所述高频时钟单元包括用于生成高频时钟的高精度晶振电路，所述分频器基于所述高频时钟进行分频从而控制所述第一公共输出端与所述第一输入端或所述第二输入端之间的通断以实现所述第一公共输出端输出频率可调的所述方波信号，所述滤波模块的输入端连接所述第一公共输出端，所述滤波模块的输出端连接所述电压电流转换模块，所述滤波模块包括一阶高通滤波器和二阶有源低通滤波器，所述一阶高通滤波器用于滤除所述方波信号中的直流成分获得中间信号，所述二阶有源低通滤波器用于滤除所述中间信号中的高次谐波成分获得正弦信号，所述电压电流转换模块包括第一转换模块与第二转换模块，所述第一转换模块包括第一低功耗运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述第一电阻的一端连接所述第一低功耗运算放大器的负相输入端，所述第一低功耗运算放大器的负相输入端与输出端通过所述第二电阻连接，所述第三电阻的一端连接所述第一低功耗运算放大器的输出端，所述第三电阻的另一端为电流激励正输出端，所述第四电阻连接所述第一低功耗运算放大器的正相输入端与所述电流激励正输出端，所述第五电阻的一端连接所述第一低功耗运算放大器的正相输入端，所述第五电阻的另一端连接所述滤波模块，所述第二转换模块包括第二低功耗运算放大器、第六电阻和第七电阻，所述第六电阻连接所述第一低功耗运算放大器的输出端和所述第二低功耗运算放大器的负相输入端，所述第二低功耗运算放大器的负相输入端与输出端通过所述第七电阻连接，所述第二低功耗运算放大器的输出端为电流激励负输出端，所述第二低功耗运算放大器的正相输入端接地。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于便携式电阻抗成像系统的电流激励装置，其特征在于，所述电流激励装置包括信号发生模块、滤波模块和电压电流转换模块，所述信号发生模块用于生成幅度可调和频率可调的方波信号，所述滤波模块用于将所述方波信号转换成正弦信号，所述电压电流转换模块用于基于所述正弦信号生成电流激励，所述信号发生模块包括高频时钟单元、分频器、精密数模转换器和模拟开关，所述模拟开关具有第一输入端，第二输入端和第一公共输出端，所述精密数模转换器的输出端与所述第一输入端连接，所述第二输入端接地，所述高频时钟单元的输出端与所述分频器的输入端连接，所述精密数模转换器用于生成幅度可调的稳定电压信号，所述高频时钟单元包括用于生成高频时钟的高精度晶振电路，所述分频器基于所述高频时钟进行分频从而控制所述第一公共输出端与所述第一输入端或所述第二输入端之间的通断以实现所述第一公共输出端输出频率可调的所述方波信号，所述滤波模块的输入端连接所述第一公共输出端，所述滤波模块的输出端连接所述电压电流转换模块，所述滤波模块包括一阶高通滤波器和二阶有源低通滤波器，所述一阶高通滤波器用于滤除所述方波信号中的直流成分获得中间信号，所述二阶有源低通滤波器用于滤除所述中间信号中的高次谐波成分获得正弦信号，所述电压电流转换模块包括第一转换模块与第二转换模块，所述第一转换模块包括第一低功耗运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述第一电阻的一端连接所述第一低功耗运算放大器的负相输入端，所述第一低功耗运算放大器的负相输入端与输出端通过所述第二电阻连接，所述第三电阻的一端连接所述第一低功耗运算放大器的输出端，所述第三电阻的另一端为电流激励正输出端，所述第四电阻连接所述第一低功耗运算放大器的正相输入端与所述电流激励正输出端，所述第五电阻的一端连接所述第一低功耗运算放大器的正相输入端，所述第五电阻的另一端连接所述滤波模块，所述第二转换模块包括第二低功耗运算放大器、第六电阻和第七电阻，所述第六电阻连接所述第一低功耗运算放大器的输出端和所述第二低功耗运算放大器的负相输入端，所述第二低功耗运算放大器的负相输入端与输出端通过所述第七电阻连接，所述第二低功耗运算放大器的输出端为电流激励负输出端，所述第二低功耗运算放大器的正相输入端接地。


2.如权利要求1所述的电流激励装置，其特征在于，
所述电流激励装置还包括跟随模块和切换开关模块，所述滤波模块和所述跟随模块通过所述切换开关模块实现与所述电压电流转换模块的连通或断开，所述切换开关模块包括第一连接端、第二连接端和第二公共输出端，所述滤波模块的输出端连接所述第一连接端，所述跟随模块的输入端连接所述第一公共输出端，所述跟随模块的输出端连接所述第二连接端，所述第二公共输出端经所述第五电阻连接所述电压电流转换模块的所述第一低功耗运算放大器的正相输入端。


3.如权利要求1或2所述的电流激励装置，其特征在于，
所述一阶高通滤波器包括第一电容和第八电阻。


4.如权利要求1或2所述的电流激励装置，其特征在于，
所述二阶有源低通滤波器包括第三低功耗运算放大器、第二电容、第三电容、第一数字电位器和第二数字电位器。

【专利技术属性】
技术研发人员：陆彧，
申请(专利权)人：点奇生物医疗科技北京有限公司，苏州赫尔茨医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11