采样电路的制作方法

1.本技术涉及光谱分析领域，尤其涉及一种采样电路。


背景技术：

2.原子吸收分光光度计是一种利用原子蒸汽对特征线谱的吸收比例来进行元素定量、定性分析的光谱分析器。
3.原子吸收分光光度计通常使用空心阴极灯作为激发光源，并且空心阴极灯处于脉冲发光状态。受空心阴极灯余晖、火焰发光以及pmt暗电流的影响，在非激发周期，也会有一定幅值的信号。在这种采样信号的背景与被测元素、火焰状态、元素灯质量均有关系，无法采用电位器调节匹配等常规手段消除。一种常用的方式是在电路中额外加入一个数模转换器dac 以输出一个可调的补偿值。
4.常见的采集方式是采用大动态范围的模数转换器或者动态改变采样周期然后用数字滤波器进行数据处理，但是这些方法的控制比较复杂。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术提出了一种采样电路，其通过的采样的信号采集通过采样保持器进行完成，并通过简单的时序控制，即可实现信号背景补偿以及大动态范围的数据采集，且其控制简单。
6.根据本技术的一方面，提供了一种采样电路，包括：
7.光电倍增管、初级放大电路、基线缓冲器、采样保持器、次级放大电路和模数转换器；
8.所述光电倍增管电连接在所述初级放大电路的输入端，所述初级放大电路的输出端与所述采样保持器的输入端电连接；
9.所述基线缓冲器的输入端与所述初级放大电路的输出端电连接，所述基线缓冲器的输出端与所述初级放大电路的输入端电连接；
10.所述采样保持器的一端电连接在所述初级放大电路的输出端与所述次级放大电路的输入端之间，所述采样保持器的另一端接地；
11.所述次级放大电路的输出端与所述模数转换器电连接，用于输出采样信号。
12.在一种可能的实现方式中，所述初级放大电路包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一电容；
13.其中，所述第一电阻电连接在所述第一运算放大器的反向端上；
14.所述光电倍增管和所述第二电阻串联后电连接在所述第一运算放大器的同相端；
15.所述第三电阻电连接在所述第一运算放大器的输出端上，所述基线缓冲器的输入端和所述采样保持电阻的输入端合并后与所述第三电阻电连接；
16.所述第四电阻和所述第一电容并联在所述第一运算放大器的反向端和所述第一运算放大器的输出端上。
17.在一种可能的实现方式中，所述基线缓冲器包括第二运算放大器、第五电阻、第一模拟开关、第二模拟开关和第二电容；
18.所述第一模拟开关、所述第五电阻串联后电连接在所述第二运算放大器的输出端和所述初级放大电路的输入端之间，所述第一模拟开关的一端与所述第二运算放大器的输出端电连接；
19.所述第二电容电连接在所述第二运算放大器的反向端和所述第二运算放大器的输出端之间，所述第二运算放大器的同相端接地；
20.所述第二模拟开关的一端与所述初级放大电路的输出端电连接，所述第二模拟开关的另一端电连接在所述第二运算放大器的反向端上。
21.在一种可能的实现方式中，所述采样保持器包括第三模拟开关和采样器支路；
22.所述第三模拟开关电连接在所述初级放大电路的输出端和所述次级放大电路的输入端之间；
23.所述采样器支路设有两组以上，两组以上的所述采样器支路的一端接地，另一端并联设置在所述第三模拟开关和所述次级放大电路之间。
24.在一种可能的实现方式中，所述采样器支路包括支路开关、支路电阻和支路电容；
25.所述支路开关、所述支路电阻和所述支路电容依次串联设置，且所述支路开关的与所述第三模拟开关电连接，所述支路电容接地。
26.在一种可能的实现方式中，所述采样器支路设有四路。
27.在一种可能的实现方式中，所述次级放大电路包括第三运算放大器、第六电阻、第七电阻和第八电阻；
28.所述第六电阻电连接在所述第三运算放大器的同相端和所述基线缓冲器之间，所述第七电阻电连接在所述第三运算放大器的反向端上；
29.所述第三运算放大器的输出端与所述模数转换器电连接；
30.所述第八电阻电连接在所述第三运算放大器的反向端和所述第三运算放大器的输出端之间。
31.在一种可能的实现方式中，所述第二运算放大器为低偏置电流运算放大器。
32.在一种可能的实现方式中，所述支路电容为低漏电流电容。
33.本技术实施例采样电路在进行工作时，首先光电倍增管对原子吸收分光光度计进行信号的探测，探测的信号经过初级放大电路对基线缓冲器进行充电，充电一定时间后，基线缓冲器的输出电压即为采样信号的方向背景。且当基线缓冲器的输出加到初级放大电路时，实现采样信号的背景补偿。同时初级放大电路会对采样保持器进行充电，且采样保持器根据信号的特性设定充电的时长，在采样保持器充电结束时，采样保持器上的电压即可表征采样信号的强度。且在采样保持器充电结束时，采样保持器的电量会输出至模数转换器中进行转换，将采样信号转换成为数字信息直观的输出。本技术实施例采样电路基线的采集通过的采样的信号采集通过采样保持器进行完成，并通过简单的时序控制，即可实现信号背景补偿以及大动态范围的数据采集，且其控制简单。
34.根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本技术的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
35.包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本技术的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本技术的原理。
36.图1示出本技术实施例的采样电路的电路图；
37.图2示出本技术实施例的采样电路的工作时序图。
具体实施方式
38.以下将参考附图详细说明本技术的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
39.其中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本新型或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本新型的限制。
40.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
41.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
42.另外，为了更好的说明本技术，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本技术同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本技术的主旨。
43.图1示出本技术实施例的采样电路的电路图。图2示出本技术实施例的采样电路的工作时序图。如图1或图2所示，该采样电路用于采集原子吸收分光光度计发出的信号，该采样电路包括：光电倍增管pmt、初级放大电路100、基线缓冲器200、采样保持器300、次级放大电路400和模数转换器 adc，其中，光电倍增管pmt电连接在初级放大电路100的输入端，初级放大电路100的输出端与采样保持器300的输入端电连接。基线缓冲器200的输入端与初级放大电路100的输出端电连接，基线缓冲器200的输出端与初级放大电路100的输入端电连接。采样保持器300的一端电连接在初级放大电路100的输出端与次级放大电路400的输入端之间，采样保持器300的另一端接地。次级放大电路400的输出端与模数转换器adc电连接，用于输出采样信号。
44.本技术实施例采样电路在进行工作时，首先光电倍增管pmt对原子吸收分光光度计进行信号的探测，探测的信号经过初级放大电路100对基线缓冲器200进行充电，充电一定时间后，基线缓冲器200的输出电压即为采样信号的方向背景。且当基线缓冲器200的输出加到初级放大电路100时，实现采样信号的背景补偿。同时初级放大电路100会对采样保持器300进行充电，且采样保持器300根据信号的特性设定充电的时长，在采样保持器300 充电结束时，采样保持器300上的电压即可表征采样信号的强度。且在采样保持器300充电
结束时，采样保持器300的电量会输出至模数转换器adc中进行转换，将采样信号转换成为数字信息直观的输出。本技术实施例采样电路基线的采集通过的采样的信号采集通过采样保持器300进行完成，并通过简单的时序控制，即可实现信号背景补偿以及大动态范围的数据采集，且其控制简单。
45.在一种可能的实现方式中，初级放大电路100包括第一运算放大器a1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4和第一电容c1，其中，第一电阻r1电连接在第一运算放大器a1的反向端上。光电倍增管pmt 和第二电阻r2串联后电连接在第一运算放大器a1的同相端。第三电阻r3电连接在第一运算放大器a1的输出端上，基线缓冲器200的输入端和采样保持电阻的输入端合并后与第三电阻r3电连接。第四电阻r4和第一电容c1并联在第一运算放大器a1的反向端和第一运算放大器a1的输出端上。
46.在一种可能的实现方式中，基线缓冲器200包括第二运算放大器a2、第五电阻r5、第一模拟开关s1、第二模拟开关s2和第二电容c2，其中，第一模拟开关s1、第五电阻r5串联后电连接在第二运算放大器a2的输出端和初级放大电路100的输入端之间，第一模拟开关s1的一端与第二运算放大器a2 的输出端电连接。第二电容c2电连接在第二运算放大器a2的反向端和第二运算放大器a2的输出端之间，第二运算放大器a2的同相端接地。第二模拟开关s2的一端与初级放大电路100的输出端电连接，第二模拟开关s2的另一端电连接在第二运算放大器a2的反向端上。
47.此处，应当指出的是，在一种可能的实现方式中，第五电阻r5的一端电连接在第二电阻r2和第二运算放大器a2的同相端之间。第二模拟开关s2 的一端与第四电阻r4电连接，另一端与第二运算放大器a2的反向端电连接。
48.在一种可能的实现方式中，采样保持器300包括第三模拟开关s3和采样器支路，第三模拟开关s3电连接在初级放大电路100的输出端和次级放大电路400的输入端之间。采样器支路设有两组以上，两组以上的采样器支路的一端接地，另一端并联设置在第三模拟开关s3和次级放大电路400之间。
49.更进一步的，在一种可能的实现方式中，采样器支路包括支路开关、支路电阻和支路电容，支路开关、支路电阻和支路电容依次串联设置，且支路开关的与第三模拟开关s3电连接，支路电容接地。
50.在一种可能的实现方式中，采样器支路设有四路。
51.在一种可能的实现方中，次级放大电路400包括第三运算放大器a3、第六电阻r6、第七电阻r7和第八电阻r8，第六电阻r6电连接在第三运算放大器a3的同相端和基线缓冲器200之间，第七电阻r7电连接在第三运算放大器a3的反向端上。第三运算放大器a3的输出端与模数转换器adc电连接。第八电阻r8电连接在第三运算放大器a3的反向端和第三运算放大器a3的输出端之间。
52.在一种可能的实现方式中，采样器支路包括第一支路、第二支路、第三支路和第四支路，其中，第一支路包括第四模拟开关s44、第九电阻r9和第三电容c3，第二支路包括第五模拟开关s5、第十电阻r10和第四电容c4，第三支路包括第六模拟开关s6、第十一电阻r11和第五电容c5，第四支路包括第七模拟开关s7、第十二电阻r12和第六电容c6。
53.其中，第四模拟开关s44的一端电连接在第三模拟开关s3和第六电阻r6 之间，第四模拟开关s44的另一端与第九电阻r9的一端电连接，第九电阻r9的另一端与第三电容c3
的一端电连接，第三电容c3的另一端接地。第五模拟开关s5的一端电连接在第三模拟开关s3和第六电阻r6之间，第五模拟开关s5的另一端与第十电阻r10的一端电连接，第十电阻r10的另一端与第四电容c4的一端电连接，第四电容c4的另一端接地。第六模拟开关s6的一端电连接在第三模拟开关s3和第六电阻r6之间，第六模拟开关s6的另一端与第十一电阻r11的一端电连接，第十一电阻r11的另一端与第五电容c5的一端电连接，第五电容c5的另一端接地。第七模拟开关s7的一端电连接在第三模拟开关s3和第六电阻r6之间，第七模拟开关s7的另一端与第十二电阻r12的一端电连接，第十二电阻r12的另一端与第六电容c6的一端电连接，第六电容c6的另一端接地。
54.在一种可能的实现方式中，第二运算放大器a2为低偏置电流运算放大器。
55.在一种可能的实现方式中，支路电容为低漏电流、高稳定性电容。
56.在一种可能的实现方式中，第二电容c2也为低漏电流、高稳定性电容。
57.此处，应当指出的是，高稳定性能为电压无降额，且在宽温范围内，温漂几乎为零。低漏电流是指漏电标准≤0.1cv。此处，应当指出的是，在一种可能的实现方式中，支路电容和第二电容c2可以为sl低漏电系列铝电解电容。
58.如图2所示，分析时光源工作在脉冲状态，在t0周期点亮，在t1周期熄灭，与之相对应的pmt输出。
59.如图1或图2所示，在t1周期，第一模拟开关s1和第三模拟开关s3断开，第二模拟开关s2延时一段时间等光电倍增管pmt输出稳定后闭合。这时光电倍增管pmt探测到的信号第一运算放大器a1通过第三电阻r3对基线缓冲器200充电，一段时间后第二模拟开关s2断开，此时基线缓冲器200的输出电压即为采样信号的反向背景。在t0周期，第一模拟开关s1闭合，第二模拟开关s2断开，基线缓冲器200的输出加到第一运算放大器a1的同相端，实现采样信号的背景补偿。
60.在t0周期，第三模拟开关s3延时后闭合。同时依据不同的测试元素、测试方法、扣背景方式，闭合某一采样器支路的模拟开关，本实施方式以第一支路为例。第四模拟开关s44闭合后，第一运算放大器a1的输出通过第三电阻r3、第九电阻r9对第三电容c3进行充电。根据信号的特性，第四模拟开关s44的闭合一段时间后断开，此时第三电容c3两端的电压即可表征采样信号的强度。在t1周期，第三模拟开关s3断开，第四模拟开关s44闭合，模数转换器adc开始对第一支路的输出进行转换，完成信号采集。
61.综上所述，本技术实施例采样电路基线的采集通过积分的方式完成，具有一定的噪声抑制能力，并且可以通过积分时长控制补偿的强度。同样，采样的信号的采集通过采样保持器300完成，通过简单的时序控制，即可适应不同输出电压等级的信号，操作简单，采集精度也比较高。
62.以上已经描述了本技术的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。