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多功能细胞生理自动分析仪电路设计
中文名称: 多功能细胞生理自动分析仪电路设计
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论文编号: 3729691收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: Circuit Design of Mutifunction Cell Physiological Analysis Instrument
学位类型: 硕士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 生物医学工程
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 细胞传感器 集成芯片 微弱信号检测 锁相放大器 传感器 细胞生理 自动分析
简介目录: 点击此处 免费索取本论文简介和目录>>
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论文简介:本论文主要论述了基于实验室自主研究的胞外电生理监测集成芯片的多功能细胞生理自动分析仪的硬件设计与固件编写。 仪器需要对微电极阵列传感器(MEA),光寻址电位传感器(LAPS)和叉指型细胞-阻抗传感器(IDA)三种传感器的输出信号进行检测。由于细胞输出的生理电信号十分微弱,在检测中采用了锁相放大技术来完成微弱电流的检测,仪器中分别采用了模拟锁相和ASIC+MCU的数字锁相放大技术。 LAPS传感器电路检测主要采用了模拟锁相放大。在模拟锁相放大器中,采用了DDS技术来完成了频率可调高精度双路正交信号源。采用低偏置电流运放构成微电流采样系统,并分析了微弱电流采样技术。对于锁相放大器的核心部分--相敏检测电路使用高精度调制解调器完成乘法解调后利用低通滤波器滤出所需的直流信号。然后使用以高精度的∑-△ADC来完成信号由模拟到数字的转换。最后通过单片机将采集到的数据通过串口或者USB接口发送给上位机分析和显示,上位机也可通过串口或USB接口对单片机发送控制命令,设置刺激频率范围,频率步进等。对于LAPS传感器的输出检测我们还设计了专门的由高性能DAC和高速大电流缓冲放大器组成偏压稍描电路。在叉指型细胞一阻抗传感器信号检测中采用了ASIC+MCU的数字锁相放大技术。以ADI公司的AD5933集成阻抗转换芯片为核心,结合细胞-阻抗传感器需要微弱电压刺激的特点设计了专门的电压衰减电路。对于信号的放大则采用了与LAPS电路相似的微弱电流采样技术。MCU采用了TI公司生产的MSP430单片机来完成整个系统的控制及与PC机的通讯。 系统的固件编写采用了μC/OS-Ⅱ实时操作系统,在其基础上完成了DDS、ADC、DAC等外围器件的驱动编写和多任务下整个系统的数据采集、传送、通讯工作。 最后完成对了硬件系统的测试,结果表明达到了系统要求指标。
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