用于医疗小信号采集放大的有源电源滤波器的制作方法

1.本发明涉及滤波器，特别涉及电治疗医疗器械上用到的有源电源滤波器，属于电子电路技术领域。


背景技术：

2.在医疗电子器械制造中，用到小信号采集放大电路，如心电、肌电、脑电的信号采集和信号放大电路，这种小信号采集放大时，对其所需供电电源的要求相当高，尤其是肌电，心电的采集放大电路，即要求稳定度比较高，又要保证纹波足够足够小。这样就使得电源部分设计复杂滤波电路选用元件要求非常高。现有的电源部分采用的滤波方式一般为在电源滤波稳压后再加一级lc滤波，而后再用高纹波抑制比的ldo稳压以达到低纹波的效果。这种方式电效率低，lc滤波电路要达到较高滤波能力不易小型化，主要是电感体积比较大，这造成设备的体积较大，不便于即成幻，再有高纹波抑制比的ldo稳压器件基本依赖于进口，成本极高，而且效果也不是太理想。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服目前的小信号采集放大电路中的电源滤波器存在的上述问题，提供一种用于医疗小信号采集放大的有源电源滤波器。
4.为实现本发明的目的，采用了下述的技术方案：用于医疗小信号采集放大的有源电源滤波器，包括输入滤波电容c3，主储能电容c1，输出滤波电容c2，输入滤波电容c3一端连接在vin上、另一端接地，开关mos管q1的漏极连接在vin上，主储能电容c1的一端连接在开关mos管q1的源极上、另一端接地，开关mos管q1的栅极通过电阻r1连接在vin上，npn型三极管q4的基极通过电阻r4连接pw+、发射极接地、集电极连接开关mos管q1的栅极；开关mos管q1的源极与开关mos管q2的漏极相连；开关mos管q2的源极连接输出滤波电容c2一端，vout连接在输出滤波电容c2与开关mos管q2的源极的连接端，输出滤波电容c2的另一端接地，开关mos管q2的栅极通过电阻r1连接vin，npn型三极管q3的基极通过电阻r3连接pw+、发射极接地、集电极连接开关mos管q2的栅极。
5.进一步的；vin为3.6v至15v。
6.进一步的；pw+、pw-为两个相位相反的方波脉冲。
7.进一步的；所述pw+和pw-由外部单片机产生或由振荡器产生，pw+和pw-占空比≤50%。
8.本发明的积极有益技术效果在于：本滤波器全部元件均可以采用小型微型表贴元件，除电容外均可集成到一片集成电路内部（包括在硬件振荡器的情况下），这样极大的减小体积，降低成本，提高可靠性，由于输出和输入不是直接相连所以该电路等同于隔离无耦合供电，所以输出纹波极低。
附图说明
9.图1是本发明的滤波器电路图。
10.图2是实施例一的单片机电路图。
11.图3是图2单片机的外围电路图。
12.图4是实施例一的的电源部分电路图。
13.图5是实施例一的小信号放大的电路图。
具体实施方式
14.为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的实施实例。这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。
15.如图1所示，用于医疗小信号采集放大的有源电源滤波器，包括输入滤波电容c3，主储能电容c1，输出滤波电容c2，输入滤波电容c3一端连接在vin上、另一端接地，vin为3.6至15v，开关mos管q1的漏极连接在vin上，主储能电容c1的一端连接在开关mos管q1的源极上、另一端接地，开关mos管q1的栅极通过电阻r2连接在vin上，npn型三极管q4的基极通过电阻r4连接pw+、发射极接地、集电极连接开关mos管q1的栅极；开关mos管q1的源极与开关mos管q2的漏极相连；开关mos管q2的源极连接输出滤波电容c2一端，vout连接在输出滤波电容c2与开关mos管q2的源极的连接端，输出滤波电容c2的另一端接地，开关mos管q2的栅极通过电阻r1连接vin，npn型三极管q3的基极通过电阻r3连接pw-、发射极接地、集电极连接开关mos管q2的栅极。pw+、pw-两个相位相反的方波脉冲。所述pw+和pw-由外部单片机产生或由振荡器产生，pw+和pw-占空比≤50%。
16.图1中，在pw+和pw
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加上俩两个相位相反的方波脉冲经q4和q3 驱动q1和q2交替导通。当q1导通时输入滤波电容c3对主储能电容c1进行充电，然后关闭q1打开q2此时主储能电容c1对输出滤波电容c2充电，同时c2对外电路进行能量输出，而此时c2对于c3是隔离的。c3上的纹波不会耦合到输出电容c2上。然后q1导通输入滤波电容c3对主储能电容c1再次进行充电如此往复交替，在输出电容c2上就得到稳定不间断的低纹波供电。如上所述pw+和pw-为相位相反占空比≤50% ，所述pw+和pw-可以由外部单片机产生，这样有利于电磁兼容，当然也可以由硬件振荡器产生。所述pw+和pw-的震荡频率为10khz到2mhz 如图vin 为3.6v到15v ，vout对应输出为3.6v到15v。
17.图2、图3、图4、图5是采用本发明的一个实施例一的示意图，实施例一是本有源电源滤波器用于小信号放大电路供电上的具体实施例。
18.图5为一个直流小信号采集电路方案，其主要功能是将微弱的信号采集之后由串口传送到上位机然后处理显示，小信号采集方案为现有技术，并非本发明的创新之处，本发明的创新的创新之处在于为小信号采集电路提供电源。
19.图2、图3主要核心单片机及其外围电路，程序下载口swd，232通讯部分，指示灯组成，单片机及其外围电路为现有技术。
20.图4为供电部分，输入电源为24v经开关变换输出为5v， 3.3v，由于开关变换产生的5v干扰比较大，不能直接供给模拟小信号放大使用。所以采用本发明的有源滤波器滤波输出专供模拟小信号放大部分使用。有源滤波器的pw+、pw-由图1单片机17、29脚送出。
21.图5中，小信号经portvin输入电阻r10 、电阻r20送入u1a前置放大器放大，放大后
的信号经电阻r30送入u2程控放大器放大输出由ad送往单片机。程控放大器增益受图2单片机控制，控制接口引线由图5中g0、g1、g2条引入图2单片机。图5的前置放大器和程控放大器俩级放大的供电均由图4的有源电源滤波器（即本发明的有源电源滤波器）提供。最后单片机将采集到的数据通过串口发送到上位机。
22.在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。


技术特征：
1.用于医疗小信号采集放大的有源电源滤波器，包括输入滤波电容c3，主储能电容c1，输出滤波电容c2，其特征在于：输入滤波电容c3一端连接在vin上、另一端接地，开关mos管q1的漏极连接在vin上，主储能电容c1的一端连接在开关mos管q1的源极上、另一端接地，开关mos管q1的栅极通过电阻r2连接在vin上，npn型三极管q4的基极通过电阻r4连接pw+、发射极接地、集电极连接开关mos管q1的栅极；开关mos管q1的源极与开关mos管q2的漏极相连；开关mos管q2的源极连接输出滤波电容c2一端，vout连接在输出滤波电容c2与开关mos管q2的源极的连接端，输出滤波电容c2的另一端接地，开关mos管q2的栅极通过电阻r1连接vin，npn型三极管q3的基极通过电阻r3连接pw-、发射极接地、集电极连接开关mos管q2的栅极。2.根据权利要求1所述的用于医疗小信号采集放大的有源电源滤波器，其特征在于：vin为3.6v至15v。3.根据权利要求1所述的用于医疗小信号采集放大的有源电源滤波器，其特征在于：pw+、pw-为两个相位相反的方波脉冲。4.根据权利要求3所述的用于医疗小信号采集放大的有源电源滤波器，其特征在于：所述pw+和pw-由外部单片机产生或由振荡器产生，pw+和pw-占空比≤50%。

技术总结
用于医疗小信号采集放大的有源电源滤波器，输入滤波电容C3一端连接在Vin上、另一端接地，开关MOS管Q1的漏极连接在Vin上，主储能电容C1的一端连接在开关MOS管Q1的源极上、另一端接地，开关MOS管Q1的栅极通过电阻R1连接在Vin上，NPN型三极管Q4的基极通过电阻R4连接PW+、发射极接地、集电极连接开关MOS管Q1的栅极；开关MOS管Q1的源极与开关MOS管Q2的漏极相连；开关MOS管Q2的源极连接输出滤波电容C2一端，Vout连接在输出滤波电容C2与开关MOS管Q2的源极的连接端，输出滤波电容C2的另一端接地，开关MOS管Q2的栅极通过电阻R1连接Vin，NPN型三极管Q3的基极通过电阻R3连接PW+、发射极接地、集电极连接开关MOS管Q2的栅极。本滤波器输出纹波极低。纹波极低。纹波极低。


技术研发人员：何永正 杨泽 袁昕喆 袁红霞
受保护的技术使用者：河南翔宇医疗设备股份有限公司
技术研发日：2022.05.09
技术公布日：2022/8/2