[发明专利]专用于电针治疗仪专用多参数信号检测电路及方法

权利要求书

1.专用于电针治疗仪专用多参数信号检测电路，包括电源模块、信号处理模块和波形显示模块；所述的电源模块供电给信号处理模块和波形显示模块，电针信号经过信号处理模块得到各时刻电针治疗仪关键参数检测值，波形显示模块将电针治疗仪输出的波形实时显示；

其特征在于：

所述的电源模块包括电源、电源稳压模块、电源滤波模块和电源转换模块，电源经过电源稳压模块和电源滤波模块，输出稳定的12V电压，电源转换模块把12V电压分别转换成+3.3V和±5V电源，±5V电源给信号处理模块供电，+3.3V电源给波形显示模块供电；

信号处理模块包括负载阻抗、无源衰减电路、阻抗匹配电路、压控放大电路和电平位移电路，电针信号经过负载阻抗后先进行无源衰减，通过阻抗匹配隔离干扰后进行压控放大和电平移位得到输出脉冲电压幅值和电流有效值；

波形显示模块包括单片机以及LCD显示模块，单片机采用内部晶振经过下位机软件程序设定测得电针治疗仪的工作时间，单片机通过ADC模块采集电针信号，经过LCD显示模块实时显示电针治疗仪输出的波形；

所述的信号处理模块中电阻R1为负载阻抗，所述的无源衰减电路通过电阻网络R2、R3、R4分压实现信号的衰减，衰减倍数有1和1／50两种，通过单片机控制继电器K1，实现对两种衰减倍数的切换利用，继电器K1的型号为HK4100F-DC5V，继电器K1供电电压为+5V，继电器K1外接元件包括5个电阻，继电器K1的1脚和6脚短接，作为常开与常闭点的公共点，公共点与电阻R5连接输出检测信号，检测信号与阻抗匹配电路的运算放大器U1的3脚连接，继电器K1的2脚和5脚分别接+5V、PA5，继电器K1的4脚通过电阻R4与AGND连接，与公共点构成常开触点，继电器K1的3脚通过电阻R1与AGND连接，与公共点构成常闭触点，AD/DC信号与继电器K1的3脚相连，继电器K1的4脚与3脚通过电阻R2和R3连接；

所述的阻抗匹配电路包括运算放大器U1、双二极管U2和两只电容，运算放大器U1的型号为OPA656，运算放大器U1的7脚接+5V电源和一个电容C1，运算放大器U1的4脚接地和一个电容C2，电压跟随作为隔离级，减小后级电路对前级电路的影响，运算放大器U1的3脚前接两个二极管BAT54S，使输入信号幅值范围控制在-5~+5V之间保护电路，运算放大器U1的6脚接压控可变增益放大器U2的3脚；

所述的压控放大电路包括压控可变增益放大器U3、集成运算放大器U4、参考电压基准芯片U5、运算放大器U6、8个电容和7个电阻；压控可变增益放大器U3的型号为VCA822，压控可变增益放大器U3的供电电压为±5V，压控可变增益放大器U3的 1脚和14脚同时接+5V电源和两个电容C3、C4，压控可变增益放大器U3的7脚和8脚同时接-5V电源和两个电容C5、C6，压控可变增益放大器U3的2脚接集成运算放大器U4的1脚，压控可变增益放大器U3的10脚与12脚用电阻R6相连、10脚接集成运算放大器U4的1脚，压控可变增益放大器U3的4脚和5脚用电阻R7连接，压控可变增益放大器U3的6脚接地，压控可变增益放大器U3的13脚空接，压控可变增益放大器U3的9脚和11脚用电阻R8相连、11脚接地；集成运算放大器U4的型号为AD8065，集成运算放大器U4的供电电压为±5V，集成运算放大器U4的5脚接+5V电源和一个电容C7，集成运算放大器U4的2脚接-5V电源和一个电容C8，集成运算放大器U4的1脚和4脚用电阻R9相连、4脚接电阻R10、电阻R10接参考电压基准芯片U5的2脚，集成运算放大器U4的3脚接两个电阻R11和R12、电阻R11接运算放大器U6的6脚，将单片机PA4输出0.25~2.25V下移至-1~+1V，参考电压基准芯片U5的型号为REF3012，参考电压基准芯片U5的供电电压为+5V，参考电压基准芯片U5的1脚接+5V电源，参考电压基准芯片U5的3脚接地，参考电压基准芯片U5生成稳定的1.25V电压；

所述的电平移位电路包括一个集成运算放大器U7、一个参考电压基准芯片U8、4个电阻和2个电容，集成运算放大器U7的型号为AD8065，集成运算放大器U7的供电电压为±5V，集成运算放大器U7的5脚接+5V电源和一个电容C11，集成运算放大器U7的2脚接-5V电源和一个电容C12，集成运算放大器U7的1脚和4脚用电阻R13相连、4脚接电阻R14，电阻R14接单片机引脚PA6，集成运算放大器U7的3脚接两个电阻R15和R16、电阻R15接参考电压基准芯片U8的2脚，将压控放大电路的输出-1~+1V上移至0.25~2.25V；参考电压基准芯片U8的型号为REF3012，参考电压基准芯片U8的供电电压为+5V，参考电压基准芯片U5的1脚接+5V电源，参考电压基准芯片U8的3脚接地，参考电压基准芯片U5生成稳定的1.25V电压。

2.如权利要求1所述信号检测电路的设计方法，其特征在于：所述的无源衰减模块中R1为负载阻抗用于模拟人体阻抗，通过电阻网络R2、R3、R4分压实现信号的衰减，衰减倍数有1和1／50两种，通过单片机控制继电器K1，实现对两种衰减倍数的切换；

所述的阻抗电路起电压跟随作用作为隔离级，减小后级电路对前级电路的影响，运算放大器U1的3脚前接两个二极管U2，使输入信号幅值范围控制在-5~+5V之间保护电路；

所述的压控放大电路中压控可变增益放大器U3的2脚在控制电压的作用下，压控可变增益放大器U3可提供精确增益，且按线性变化，对无源衰减后的微弱信号进行可控放大，压控可变增益放大器U3的增益由外围电阻Rf、Rg和控制电压Vg共同决定，通过单片机的DAC模块输出控制电压VG，其位数为12位，即可通过更改控制电压VG为±1V，以获得0~10V/V的增益；集成运算放大器U4将单片机PA4输出0.25~2.25V下移至-1~+1V，参考电压基准芯片U5为集成运算放大器U4生成稳定的1.25V电压；所述的电平移位电路将压控放大电路的输出-1~+1V上移至0.25~2.25V，达到单片机AD模块的输入范围。