微電流激勵的生物阻抗測量方法在生物醫(yī)學(xué)中具有廣泛應(yīng)用前景,其中能夠驅(qū)動生物負載的電壓控制電流源是生物阻抗測量的前提條件。本文提出一種具有高帶寬、高輸出阻抗、能驅(qū)動較大容性負載的電流源電路拓撲結(jié)構(gòu)。首先,根據(jù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)分析系統(tǒng)不穩(wěn)定的原因并引入容性負載對系統(tǒng)的影響;接著,使用雙通道反饋補償?shù)姆椒◤浹a了系統(tǒng)高頻不穩(wěn)定的缺陷,并在反饋通路使用簡單的阻容網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)容性負載的補償;然后,仿真分析得出電流源在100 Hz～1.2 MHz的帶寬范圍內(nèi)具有較好的恒流特性,在1 MHz的輸出阻抗達到為160.756 kΩ,并且當(dāng)負載的復(fù)阻抗越大時,系統(tǒng)穩(wěn)定裕度越高。最后,使用該電流源激勵生物組織進行實驗驗證,在不同的頻率下對比傳統(tǒng)增強型Howland和三運放電流源,結(jié)果表明在800 KHz以上,其它兩種電流源無法成像時該電流源仍具有很好的成像效果,也驗證了該電流源在測量生物組織時的實用性。 

【文章來源】：儀器儀表學(xué)報. 2020,41(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

電壓控制電流源電路拓撲結(jié)構(gòu)

考慮生物阻抗的容性負載,本文引入兩種生物阻抗的等效模型進行分析,其等效電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。兩種等效網(wǎng)絡(luò)等價于在前向通道中串聯(lián)了一個環(huán)節(jié),兩種等效電路的傳遞函數(shù)分別為:

當(dāng)系統(tǒng)不存在第二條反饋通道FB#2、容性負載、容性補償網(wǎng)絡(luò),并短路電阻R1。假設(shè)負載為純阻性,并在100 Ω～10 KΩ之間遞增。系統(tǒng)的開環(huán)增益曲線、1/β曲線如圖3所示。根據(jù)閉合速度判別法,在圖3中只有RL=10 kΩ的1/β曲線與開環(huán)增益曲線交點的夾角等于20 dB每十倍量程,系統(tǒng)穩(wěn)定,其它較小負載的情況下系統(tǒng)均不穩(wěn)定。系統(tǒng)在截止頻率處的相位裕度如表1所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于電阻抗成像圖像重建[J]. 吳陽,劉凱,陳柏,李芳,姚佳烽.  儀器儀表學(xué)報. 2020(06)
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