[实用新型]一种低噪声高动态范围光电转换装置

说明书

本实用新型公开了一种低噪声高动态范围光电转换装置，设置跨阻放大电路、差分放大电路和输出偏置调节电路，通过调整输出偏置电路，将有用信号的范围扩大，这样后级的差分电路就要进行压缩。确保输出到AD采样电路的幅值不变，这样就会把噪音信号进行衰减，调整后的电路信号动态范围更大，信噪比更高。提高了信号的放大比例，原先4V的输出信号，如果将直流电平平移到2.5V，则信号的范围就变为6.5V。就能够实现小信号也可以识别出来，大信号也不会饱和，提高了动态范围。

技术领域

本实用新型属于流式光电转换电子电路技术领域，具体涉及一种低噪声高动态范围光电转换装置。

背景技术

流式细胞仪（Flow cytometer）是对细胞进行自动分析和分选的装置。它可以快速测量、存贮、显示悬浮在液体中的分散细胞的一系列重要的生物物理、生物化学方面的特征参量，并可以根据预选的参量范围把指定的细胞亚群从中分选出来。多数流式细胞计是一种零分辨率的仪器，它只能测量一个细胞的诸如总核酸量，总蛋白量等指标，而不能鉴别和测出某一特定部位的核酸或蛋白的多少。也就是说，它的细节分辨率为零。

流式细胞仪主要由四部分组成。它们是：流动室和液流系统；激光源和光学系统；光电管和检测系统；计算机和分析系统。

光电管和检测系统

经荧光染色的细胞受合适的光激发后所产生的荧光是通过光电转换器转变成电信号而进行测量的。光电倍增管（PMT）最为常用。PMT的响应时间短，仅为ns数量级；光谱响应特性好，在200～900nm的光谱区，光量子产额都比较高。光电倍增管的增益从10到10可连续调节，因此对弱光测量十分有利。光电管运行时特别要注意稳定性问题，工作电压要十分稳定，工作电流及功率不能太大。一般功耗低于0.5W；最大阳极电流在几个毫安。此外要注意对光电管进行暗适应处理，并注意良好的磁屏蔽。在使用中还要注意安装位置不同的PMT，因为光谱响应特性不同，不宜互换。也有用硅光电二极管的，它在强光下稳定性比PMT好。

从PMT输出的电信号仍然较弱，需要经过放大后才能输入分析仪器。流式细胞计中一般备有两类放大器。一类是输出信号辐度与输入信号成线性关系，称为线性放大器。线性放大器适用于在较小范围内变化的信号以及代表生物学线性过程的信号，例DNA测量等。另一类是对数放大器，输出信号和输入信号之间成常用对数关系。在免疫学测量中常使用对数放大器。因为在免疫分析时常要同时显示阴性、阳性和强阳性三个亚群，它们的荧光强度相差1～2个数量级；而且在多色免疫荧光测量中，用对数放大器采集数据易于解释。此外还有调节便利、细胞群体分布形状不易受外界工作条件影响等优点。

在传统的流式光电转换电路中电压利用不足，电路信号动态范围更小，信噪比低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中流式光电转换电路中电压利用不足，电路信号动态范围更小，信噪比低的不足，提供一种低噪声高动态范围光电转换装置，电压利用率高，电路信号动态范围更大，信噪比更高。

为解决现有技术问题，本实用新型公开了一种低噪声高动态范围光电转换装置，包括跨阻放大电路、差分放大电路、输出偏置调节电路和传感器PD1，所述传感器PD1连接所述跨阻放大电路，所述输出偏置调节电路连接所述跨阻放大电路，所述跨阻放大电路连接所述差分放大电路，所述跨阻放大电路包括跨阻放大器U1，所述差分放大电路包括差分放大器U2，所述输出偏置调节电路包括电阻R10和电阻R11，所述跨阻放大器U1的反向输入端连接传感器PD1，所述电阻R10一端连接电压输入端，另一端连接跨阻放大器U1的正向输入端，所述电阻R11一端连接电阻R10，另一端接地，所述跨阻放大器U1的输出端连接所述差分放大器U2的反向输入端，所述差分放大器U2的正向输入端接地，所述差分放大器U2的输出端连接电压输出端。

进一步地，所述跨阻放大电路还包括电容C1和电阻R1，所述电阻R1一端连接跨阻放大器U1的反向输入端，另一端连接跨阻放大器U1的输出端，所述电容C1连接所述电阻R1。