一种宽量程电流频率转换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微弱电流前端读出电路技术领域，尤其是涉及一种检测宽量程电流信 号并将其转换成频率输出的转换器电路。
【背景技术】
[0002] 在重离子治癌装置中，剂量监测是影响该治疗系统的关键因素。通常在高精度的 点扫描治疗系统中，用于剂量监测的积分电离室输出的微弱电流信号跨度能达到六个数量 级，常规的电流电压转换电路无法处理这么宽的量程范围，并且其后续还需要对电压信号 进行采集和处理，这样大大影响到整个治疗系统的精度、稳定性及时效性，同时还增加了治 疗成本，影响治疗效果。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种宽量程电流频率转换器。从而解 决现有技术不能快速读出宽量程照射剂量的问题。
[0004] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所述的一种宽量程电流频率转换器， 其特点包括与输入的电流信号I inffl连接的积分器，积分器的输出端与幅度甄别器的一个 输入端相连接，幅度甄别器的输出端与脉冲生成器A的输入端相连接；脉冲生成器A的输出 分为两路，其中一路输出为转换器电路的输出端Output，脉冲生成器A的另一路输出与计 数器的输入端相连接；计数器的数据输出端与数模转换器的输入端相连接，计数器的溢出 位输出端与脉冲生成器B的输入端相连接；数模转换器的输出端与幅度甄别器的阈值电压 输入端相连接；脉冲生成器B的输出端与积分器的泄放开关相连接。
[0005] 所述的积分器由运放A1、积分电容Cl和泄放开关511连接构成，运放Al的反相输 入端与输入电流信号I inffl连接；运放的正相输入端与地相连接；运放Al的反相输入端与 积分电容Cl的一端相连接；运放Al的输出端与积分电容Cl的另一端相连接；运放Al的 反相输入端与泄放开关-端相连接；运放Al的输出端与泄放开关S h的另一端相连接； 积分电容Cl与泄放开关S1^成并联电路；泄放开关S亦控制端与脉冲生成器B中的D触 发器U7正相输出端Q相连接；运放Al的输出端与幅度甄别器中的比较器Ul正相输入端相 连接。
[0006] 所述的幅度甄别器包括比较器U1，比较器Ul的正相输入端与积分器中的运放Al 的输出端相连接；比较器Ul的反相输入端与数模转换器中的DAC器件U6电压输出端相连 接；比较器Ul的输出端与脉冲生成器A中的D触发器U2时钟输入端相连接。
[0007] 所述的脉冲生成器A由D触发器U2、与门U3、与门U4、电阻Rl和电容C2组成，D 触发器U2的时钟输入端与幅度甄别器中的比较器Ul正相输入端相连接，D触发器U2的D 端与高电平&。相连接；D触发器U2的SET端与高电平V。。相连接；D触发器U2的正相输出 端Q为该电流频率转换器的输出端Output，并且D触发器U2的正相输出端Q还与计数器中 的器件U5的信号输入端相连接；D触发器U2的反相输出端Q与与门U3的一个输入端相连 接；与门U3的另外一个输入端与高电平\^相连接；与门U3的输出端与电阻Rl的一端相连 接；电阻Rl的另外一端与电容C2的一端相连接，并且与与门U4的一个输入端相连接；电容 C2的另外一端与地相连接；与门U4的另外一个输入端与高电平^相连接；与门U4的输出 端与D触发器U2的清零端CLR相连接。
[0008] 所述的计数器包括器件U5,器件U5的信号输入端与脉冲生成器A中的D触发器 U2的正相输出端Q相连接；器件U5的数据输出端Bl~Bi与数模转换器中的DAC器件U6 的数据输入端Dl~Di相连接，其中i代表二进制位数；器件U5的溢出标志位输出端CO与 脉冲生成器B中的D触发器U7的时钟输入端相连接。
[0009] 所述的数模转换器包括器件DAC器件U6, DAC器件U6的数据输入端Dl~Di与计 数器中的器件U5的数据输出端Bl~Bi相连接；DAC器件U6的电压输出端与幅度甄别器 中的比较器Ul的反相输入端相连接。
[0010] 所述的脉冲生成器B由D触发器U7、与门U8、与门U9、电阻R2和电容C3组成，D 触发器U7的时钟输入端与计数器中的器件U5的溢出标志位输出端CO相连接；D触发器U7 的D端与高电平Vcc相连接；D触发器U7的SET端与高电平V 相连接；D触发器U7的正相 输出端Q与积分器中的泄放开关Sh的控制端相连接；D触发器U7的反相输出端G与与门U8 的一个输入端相连接；与门U8的另外一个输入端与高电平Vrc相连接；与门U8的输出端与 电阻R2的一端相连接；电阻R2的另外一端与电容C3的一端相连接，并且与与门U9的一个 输入端相连接；电容C3的另外一端与地相连接；与门U9的另外一个输入端与高电平V cc相 连接；与门U9的输出端与D触发器U7的清零端CLR相连接。
[0011] 所述的计数器中的器件U5、DAC器件U6的二进制位数i根据实际应用的要求进行 选择。
[0012] 本发明的有益效果是：所述的一种宽量程电流频率转换器，其结构简单、性能稳 定、精度高的测量电路，为宽量程微弱电流信号的检测提供了一种新型的方法与途径。该电 路还改善了宽量程电流信号处理的线性误差，从而对提高了重离子治疗系统的精度和时效 性、增加离子束的使用效率、降低患者的治疗成本等方面都具有重要的实际意义。本电路实 现了宽量程电流转换为频率输出的功能，为重离子治癌的剂量监测提供一种简单、稳定、精 确的前端处理测量方法和电路。可以广泛应用于粒子物理实验探测系统及其他相关核科学 与技术等领域，作为宽量程电流信号的测量。
【附图说明】：
[0013] 图1为根据本发明电路原理示意图；
[0014] 图2为根据本发明具体电路连接图。
【具体实施方式】
[0015] 以下结合附图所示之最佳实例作进一步详述：
[0016] 如图1和2所示，所述的一种宽量程电流频率转换器，其特点包括与输入的电流信 号Iinffl连接的积分器，积分器的输出端与幅度甄别器的一个输入端相连接，幅度甄别器的 输出端与脉冲生成器A的输入端相连接；脉冲生成器A的输出分为两路，其中一路输出为 转换器电路的输出端Output，脉冲生成器A的另一路输出与计数器的输入端相连接；计数 器的数据输出端与数模转换器的输入端相连接，计数器的溢出位输出端与脉冲生成器B的 输入端相连接；数模转换器的输出端与幅度甄别器的阈值电压输入端相连接；脉冲生成器 B的输出端与积分器的泄放开关相连接。
[0017] 所述的积分器由运放A1、积分电容Cl和泄放开关511连接构成，运放Al的反相输 入端与输入电流信号I inffl连接；运放的正相输入端与地相连接；运放Al的反相输入端与 积分电容Cl的一端相连接；运放Al的输出端与积分电容Cl的另一端相连接；运放Al的 反相输入端与泄放开关-端相连接；运放Al的输出端与泄放开关S h的另一端相连接； 积分电容Cl与泄放开关S1^成并联电路；泄放开关S亦控制端与脉冲生成器B中的D触 发器U7正相输出端Q相连接；运放Al的输出端与幅度甄别器中的比较器Ul正相输入端相 连接。
[0018] 所述的幅度甄别器包括比较器U1，比较器Ul的正相输入端与积分器中的运放Al 的输出端相连接；比较器Ul的反相输入端与数模转换器中的DAC器件U6电压输出端相连 接；比较器Ul的输出端与脉冲生成器A中的D触发器U2时钟输入端相连接。
[0019] 所述的脉冲生成器A由D触发器U2、与门U3、与门U4、电阻Rl和电容C2组成，D 触发器U2的时钟输入端与幅度甄别器中的比较器Ul正相输入端相连接，D触发器U2的D 端与高电平&。相连接；D触发器U2的SET端与高电平V。。相连接；D触发器U2的正相输出 端Q为该电流频率转换器的输出端Output，并且D触发器U2的正相输出端Q还与计数器中 的器件U5的信号输入端相连接；D触发器U2的反相输出端Q与与门U3的一个输入端相连 接；与门U3的另外一个输入端与高电平\^相连接；与门U3的输出端与电阻Rl的一端相连 接；电阻Rl的另外一端与电容C2的一端相连接，并且与与门U4的一个输入端相连接；电容 C2的另外一端与地相连接；与门U4的另外一个输入端与高电平^相连接；与门U4的输出 端与D触发器U2的清零端CLR相连接。
[0020] 所述的计数器包括器件U5,器件U5的信号输入端与脉冲生成器A中的D触发器 U2的正相输出端Q相连接；器件U5的数据输出端Bl~Bi与数模转换器中的DAC器件U6 的数据输入端Dl~Di相连接，其中i代表二进制位数；器件U5的溢出标志位输出端CO与 脉冲生成器B中的D触发器U7的时钟输入端相连接。
[0021] 所述的数模转换器包括器件DAC器件U6, DAC器件U6的数据输入端Dl~Di与计 数器中的器件U5的数据输出端Bl~Bi相连接；DAC器件U6的电压输出端与幅度甄别器 中的比较器Ul的反相输入端相连接。
[0022] 所述的脉冲生成器B由D触发器U7、与门U8、与门U9、电阻R2和电容C3组成，D