[发明专利]一种用于生物电阻抗成像的激励电流源

摘要

本发明提供一种用于生物电阻抗成像的激励电流源，包括DDS模块、幅值控制模块、D/A转换模块、差分放大模块、低通滤波模块、电压控制电流源模块、通用阻抗转换模块，其中通用阻抗转换模块，包括多路模拟开关(16)和多路通用阻抗转换器，通过FPGA控制通断，选通与激励频率相匹配的通用阻抗转换器；各路通用阻抗转换器能够分别适用于0～100kHz，100～500kHz，500～800kHz，800kHz～1MHz四个频率范围，且每个频率范围具有不同的等效电感值。本发明可以提高提高电阻抗成像系统的成像精度。

主权项

1.一种用于生物电阻抗成像的激励电流源，包括DDS模块、幅值控制模块、D/A转换模块、差分放大模块、低通滤波模块、电压控制电流源模块、通用阻抗转换模块，其中，所述的DDS模块，通过硬件语言在FPGA内部构造，产生的正弦数字信号输入到D/A转换模块的数据输入端；所述的幅值控制模块，用于接收FPGA输出的数字量，为D/A转换模块提供参考电压，能够调节激励电流源的幅值，以满足EIT系统对安全电流的要求；所述的D/A转换模块，能够将DDS模块输入的正弦数字信号转换为模拟差分电流信号IOUTA和IOUTB输入到差分放大模块；所述的差分放大模块，用于将D/A转换模块输入的差分电流信号IOUTA和IOUTB转换为差分电压信号VOUTA和VOUTB，并通过运算放大器将差分电压信号VOUTA和VOUTB转换为单端电压信号VOUTA输入到低通滤波模块；所述的低通滤波模块，由巴特沃兹二阶有源低通滤波器组成，滤去差分放大模块输入的高频噪声，并将滤波后的电压信号输入到电压控制电流源模块；所述的电压控制电流源模块，用于将低通滤波模块输入的电压信号转换为电流信号Io输出；所述的通用阻抗转换模块，包括多路模拟开关(16)和多路通用阻抗转换器，模拟开关(16)中的每一路的一端与电压控制电流源模块的电流输出端相连，另一端与多路通用阻抗转换器其中的一个相连到地，其各个控制信号与FPGA的I/O端口相连，通过FPGA控制其通断，用于选通与激励频率相匹配的通用阻抗转换器；各路通用阻抗转换器能够分别适用于0～100kHz，100～500kHz，500～800kHz，800kHz～1MHz四个频率范围，且每个频率范围具有不同的等效电感值；每个通用阻抗转换器(17)，包括第一和第二运算放大器A4和A5，依次相连的第一、第二和第三固定电阻R4、R5、R6，固定电容C3以及可调电阻R7；可调电阻R7的的一端与地相连，另一端与e点相连；电容C3一端和e点相连，另一端与d点相连；第三固定电阻R6一端与d点相连，另一端与c点相连；第二固定电阻R5一端与c点相连，另一端与b点相连；第一固定电阻R4一端与b点相连，另一端与a点相连；第一运算放大器A4的同相输入端与a点相连，反向输入端与c点相连，输出端与d点相连；第二运算放大器A5的同相输入端与e点相连，反向输入端与d点相连，输出端与b点相连；可调电阻R7用于调节通用阻抗转换器等效电感L的大小；四路通用阻抗转换器的设计方法为：根据预先设定的包括100kHz，500kHz，800kHz和1MHz在内的四个频率点的等效电感的估计值，计算和匹配四个通用阻抗转换器中每个通用阻抗转换器的电阻和电容值，使四个通用阻抗转换器能够分别适用于0～100kHz，100～500kHz，500～800kHz，800kHz～1MHz四个频率范围，且每个频率范围具有不同的等效电感值，调节幅度的变化范围在±50％；根据激励频率，首先确定该激励频率属于0～100kHz，100～500kHz，500～800kHz，800kHz～1MHz四个频率的哪个频率范围，最后调节可调电阻R7使其输出阻抗达到最大。