具有温度补偿特性的光频率转换装置、方法及血氧仪制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种具有温度补偿特性的光频率转换装置、方法及血氧仪，包括光电二极管、震荡器、跨阻放大器、跨导放大器和电流减法器；光电二极管分别为接收光信号的第一光电二极管以及不接收光信号的第二光电二极管；跨阻放大器分别为第一跨阻放大器和第二跨阻放大器；跨导放大器分别为第一跨导放大器和第二跨导放大器；第一光电二极管的输出端通过第一跨阻放大器连接第一跨导放大器，第二光电二极管的输出端通过第二跨阻放大器连接第二跨导放大器；第一跨导放大器和第二跨导放大器的输出端分别连接电流减法器输入端；电流减法器的输出端连接震荡器的输入端。本发明专利技术能抵消温度对光电二极管暗电流的影响，保证光电转换装置的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电转换
，特别涉及一种具有温度补偿特性的光频率转换装置、方法及血氧仪。
技术介绍
光电技术是将传统的光学技术与现代电子技术相结合的一种高新技术，以光电转换电路为核心的光电转换技术已经被广泛应用到军事、工业、农业、环境科学、医疗和航天等诸多领域，所谓的光电转换是以半导体材料光电二极管为基础器件，通过将照射于光电二极管上光通量改变量转换为相应的电流信号，在经过前置放大、主放大等后续电路进一步优化为有用的信号，以便后续电路对信号进行处理。光频率转换装置是一种光电转换装置，能根据检测到的光强度产生相应频率的脉冲信号，广泛应用于血氧仪等医疗器械中。目前市场上大部分低端血氧仪由分立器件组成，如通过光电二极管、灵敏放大器、ADC/DAC、基准稳压源、微处理器以及LED的显示与驱动等来构成，这种血氧仪体积大功耗高，而且精度的一致性难以保证。高端的血氧仪采用光传感器芯片替代了光电二极管，有些也采用光转频率等专用器件。总体的发展趋势是将多个模拟功能模块以及光电传感器进行集成，最终实现小巧、轻便、省电的血氧仪产品。但目前还没把光电传感器、微弱信号采集、模数转换等模块集成在一起的专用于血氧仪的光电检测模拟集成芯片。其中光频率转换电路为光电检测模拟集成芯片中的关键部分之一。光频率转换电路利用了光电二极管将光信号转换成电流信号，但光电二极管输出中的暗电流部分受温度影响较大，因此影响了光频率转换电路的精度。因此，为了保证转换精度，光频率转换电路还需要有一个机制负责抵消温度对光电二极管暗电流的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种具有温度补偿特性的光频率转换装置，该装置抵消温度对光电二极管暗电流的影响，保证光电转换装置的精度。本专利技术的第二目的在于，提供一种通过上述具有温度补偿特性的光频率转换装置实现的光频率转换方法。本专利技术的第三目的在于，提供一种血氧仪。本专利技术的第一目的通过下述技术方案实现：一种具有温度补偿特性的光频率转换装置，包括光电二极管和震荡器，还包括跨阻放大器、跨导放大器和电流减法器；所述光电二极管的个数为两个，分别为接收光信号根据光强度产生相应电流信号的第一光电二极管D1以及不接收光信号根据温度产生相关电流信号的第二光电二极管D2；所述跨阻放大器的个数为两个，分别为第一跨阻放大器和第二跨阻放大器；所述跨导放大器的个数为两个，分别为第一跨导放大器和第二跨导放大器；所述第一光电二极管D1的输出端通过第一跨阻放大器连接第一跨导放大器，所述第二光电二极管D2的输出端通过第二跨阻放大器连接第二跨导放大器；第一跨导放大器和第二跨导放大器的输出端分别连接电流减法器的两个输入端；电流减法器的输出端连接震荡器的输入端。优选的，所述第一跨阻放大器包括电阻R1和运算放大器A1；第一光电二极管D1的阳极接地，阴极与所述运算放大器A1的反相输入端连接；所述运算放大器A1的反相输入端通过电阻R1和运算放大器A1的输出端连接，运算放大器A1的同相输入端接地；运算放大器A1的输出端作为第一跨阻放大器的输出端连接第一跨导放大器的输入端；所述第二跨阻放大器包括电阻R2和运算放大器A2；第二光电二极管D2的阳极接地，阴极与所述运算放大器A2的反相输入端连接；所述运算放大器A2的反相输入端通过电阻R2和运算放大器A2的输出端连接，运算放大器A2的同相输入端接地；运算放大器A2的输出端作为第二跨阻放大器的输出端连接第二跨导放大器的输入端。优选的，所述第一跨导放大器包括运算放大器A3、电阻R3和PMOS管P1，所述第一跨阻放大器的输出端连接运算放大器A3的反相输入端，运算放大器A3的输出端连接PMOS管P1的栅极，运算放大器A3的同相输入端连接PMOS管P1的漏极，PMOS管P1的漏极通过电阻R3接地，PMOS管P1的源极接电源；运算放大器A3的输出端作为第一跨导放大器的输出端连接电流减法器的其中一个输入端；所述第二跨导放大器包括运算放大器A4、电阻R4和PMOS管P2，所述第二跨阻放大器的输出端连接运算放大器A4的反相输入端，运算放大器A4的输出端连接PMOS管P2的栅极，运算放大器A4的同相输入端连接PMOS管P2的漏极，PMOS管P2的漏极通过电阻R4接地，PMOS管P2的源极接电源；运算放大器A4的输出端作为第二跨导放大器的输出端连接电流减法器的另一个输入端。优选的，所述电流减法器包括PMOS管P3、PMOS管P4、NMOS管N1、NMOS管N2和NMOS管N3，所述第一跨导放大器的输出端连接PMOS管P3的栅极，第二跨导放大器的输出端连接PMOS管P4的栅极；PMOS管P3的源级和PMOS管P4的源级均接电源；PMOS管P3的漏极分别连接NMOS管N2的漏极、NMOS管N3的漏极以及NMOS管N3的栅极；PMOS管P4的漏极分别连接NMOS管N1的漏极和NMOS管N1的栅极；NMOS管N1的栅极和NMOS管N2的栅极连接，NMOS管N1的源极、NMOS管N2的源极以及NMOS管N3的源极均接地，其中NMOS管N3的栅极作为电流减法器的输出端连接震荡器的输入端。优选的，所述震荡器包括PMOS管P5、PMOS管P6、PMOS管P7、NMOS管N4、NMOS管N5、NMOS管N6、电容C1、电容C2、反相器I1、反相器I2、反相器I3、反相器I4和反相器I5；NMOS管N4的栅极连接电流减法器的输出端，PMOS管P5和PMOS管P6的源极分别接电源，PMOS管P5的漏极和栅极分别与PMOS管P6的栅极连接，PMOS管P5的漏极连接NMOS管N4的漏极，NMOS管N4的源极接地；PMOS管P6的漏极分别连接NMOS管N5的漏极、NMOS管N5的栅极和NMOS管N6的栅极，NMOS管N5的源极接地；PMOS管P7的栅极连接PMOS管P6的栅极，PMOS管P7的漏极和NMOS管N6的漏极连接，反相器I1的输入端连接PMOS管P7的漏极，反相器I1的输出端连接反相器I2和反相器I3的输入端，反相器I2的输出端通过电容C1连接PMOS管P7的漏极，反相器I3的输出端分别连接反相器I4和反相器I5的输入端，反相器I4的输出端连接PMOS管P7和NMOS管N6的源极，PMOS管P7的漏极通过电容C2接地；反相器I5的输出端作为震荡器的输出端输出相应频率的脉冲信号。本专利技术的第二目的通过下述技术方案实现：一种基于上述所述的具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有温度补偿特性的光频率转换装置，包括光电二极管和震荡器，其特征在于，还包括跨阻放大器、跨导放大器和电流减法器；所述光电二极管的个数为两个，分别为接收光信号根据光强度产生相应电流信号的第一光电二极管D1以及不接收光信号根据温度产生相关电流信号的第二光电二极管D2；所述跨阻放大器的个数为两个，分别为第一跨阻放大器和第二跨阻放大器；所述跨导放大器的个数为两个，分别为第一跨导放大器和第二跨导放大器；所述第一光电二极管D1的输出端通过第一跨阻放大器连接第一跨导放大器，所述第二光电二极管D2的输出端通过第二跨阻放大器连接第二跨导放大器；第一跨导放大器和第二跨导放大器的输出端分别连接电流减法器的两个输入端；电流减法器的输出端连接震荡器的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种具有温度补偿特性的光频率转换装置，包括光电二极管和震荡器，
其特征在于，还包括跨阻放大器、跨导放大器和电流减法器；
所述光电二极管的个数为两个，分别为接收光信号根据光强度产生相应电
流信号的第一光电二极管D1以及不接收光信号根据温度产生相关电流信号的第
二光电二极管D2；
所述跨阻放大器的个数为两个，分别为第一跨阻放大器和第二跨阻放大器；
所述跨导放大器的个数为两个，分别为第一跨导放大器和第二跨导放大器；
所述第一光电二极管D1的输出端通过第一跨阻放大器连接第一跨导放大
器，所述第二光电二极管D2的输出端通过第二跨阻放大器连接第二跨导放大器；
第一跨导放大器和第二跨导放大器的输出端分别连接电流减法器的两个输入
端；电流减法器的输出端连接震荡器的输入端。
2.根据权利要求1所述的具有温度补偿特性的光频率转换装置，其特征在
于，所述第一跨阻放大器包括电阻R1和运算放大器A1；第一光电二极管D1的阳
极接地，阴极与所述运算放大器A1的反相输入端连接；所述运算放大器A1的反
相输入端通过电阻R1和运算放大器A1的输出端连接，运算放大器A1的同相输入
端接地；运算放大器A1的输出端作为第一跨阻放大器的输出端连接第一跨导放
大器的输入端；
所述第二跨阻放大器包括电阻R2和运算放大器A2；第二光电二极管D2的阳
极接地，阴极与所述运算放大器A2的反相输入端连接；所述运算放大器A2的反
相输入端通过电阻R2和运算放大器A2的输出端连接，运算放大器A2的同相输入
端接地；运算放大器A2的输出端作为第二跨阻放大器的输出端连接第二跨导放
大器的输入端。
3.根据权利要求1所述的具有温度补偿特性的光频率转换装置，其特征在
于，所述第一跨导放大器包括运算放大器A3、电阻R3和PMOS管P1，所述第一
跨阻放大器的输出端连接运算放大器A3的反相输入端，运算放大器A3的输出端
连接PMOS管P1的栅极，运算放大器A3的同相输入端连接PMOS管P1的漏极，
PMOS管P1的漏极通过电阻R3接地，PMOS管P1的源极接电源；运算放大器A3
的输出端作为第一跨导放大器的输出端连接电流减法器的其中一个输入端；
所述第二跨导放大器包括运算放大器A4、电阻R4和PMOS管P2，所述第二

\t跨阻放大器的输出端连接运算放大器A4的反相输入端，运算放大器A4的输出端
连接PMOS管P2的栅极，运算放大器A4的同相输入端连接PMOS管P2的漏极，
PMOS管P2的漏极通过电阻R4接地，PMOS管P2的源极接电源；运算放大器A4
的输出端作为第二跨导放大器的输出端连接电流减法器的另一个输入端。
4.根据权利要求1所述的具有温度补偿特性的光频率转换装置，其特征在
于，所述电流减法器包括PMOS管P3、PMOS管P4、NMOS管N1、NMOS管N2
和NMOS管N3，所述第一跨导放大器的输出端连接PMOS管P3的栅极，第二跨导
放大器的输出端连接PMOS管P4的栅极；
PMOS管P3的源级和PMOS管P4的源级均接电源；
PMOS管P3的漏极分别连接NMOS管N2的漏极、NMOS管N3的漏极以及
NMOS管N3的栅极；PMOS管P4的漏极分别连接NMOS管N1的漏极和NMOS管
N1的栅极；NMOS管N1的栅极和NMOS管N2的栅极连接，NMOS管N1...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺小勇，何俊良，蔡敏，陈冽，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44