一種快電容補償電路的設計的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于生物醫學領域，特別是設計了一種快電容補償電路。
【背景技術】
[0002]納米孔核酸測序技術作為第三代基因測序技術，克服了現有核酸測序技術測量時間長、價格昂貴、測序工藝復雜等缺點，是一種讀取速度快、成本低、操作簡單的基因測序技術。其基本原理是通過測量單鏈DNA通過加有偏置電壓的納米孔時引起的電流變化，來區分不同的DNA堿基，進而完成測序。當DNA與納米孔接觸時，所測得的電流會出現一個表現為容性主導、持續時間極短的尖峰干擾信號，引起該信號的干擾源一般被稱為快電容，其主要來源是納米孔與DNA的接觸電容和電極電容等，該尖峰信號的存在會給系統帶來極大的干擾，影響系統測量的準確性。為了消除該影響，一般需要設計相應的補償通道和補償算法，即快電容補償技術。
[0003]膜片鉗技術是一種先進的電生理技術，通過測量PA級微弱的細胞離子通道電流來研究細胞離子通道及其調控機制。當測量電極與細胞膜形成高阻封裝時，由于探頭端和測量電極電容的存在，同樣需要快電容補償。
[0004]中國發明專利“一種用于固態納米孔核酸測序電信號的檢測”(專利號:201310158083.2)提供了一種用于固態納米孔核酸測序電信號的檢測和采集系統，針對四種不同的堿基，采用彼此相互獨立的檢測通道和不同的增益，從而實現對核酸序列的快速檢測，但未能給出具體針對快電容干擾的補償機制。
[0005]中國實用新型專利“用于膜片鉗儀的前置放大器”(專利號:CN02279113.2)提供了一種體積小、調試方便、成本低的膜片鉗系統前置放大器，能夠實現對PA級細胞電流的檢測，但未能給出對于檢測過程中產生的快電容干擾的處理機制。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種快電容補償電路，旨在解決納米孔核酸測序技術和膜片鉗技術等在測量過程中產生的快電容干擾，針對快電容干擾中的有時間延遲分量和無時間延遲分量分別進行補償的快電容補償電路。
[0007]本發明的技術方案是:一種快電容補償電路的設計，其特征在于，包括通過增益為I的加法器連接的補償通路I和補償通道2，分別實現對于快電容干擾中無時間延遲分量和有時間延遲分量的補償。其中所述補償通道I實現對快電容干擾中的無時間延遲分量的補償，根據不同的無時間延遲分量，所述補償通道I通過選擇不同的增益可編程放大器的放大倍數實現補償。所述補償通道2實現對快電容干擾中的有時間延遲分量進行補償，根據不同的時間延遲，所述補償通道2通過選擇可編程電容的不同電容值和增益可編程放大器的不同放大倍數實現補償。通過加法器得到的能夠補償快電容干擾中有時間延遲分量和無時間延遲分量的最終輸出在通過注入電容后得到最終的快電容補償電流。
[0008]一種快電容補償電路的設計，由于采用了增益可編程放大器，使得對于系統補償通路I和補償通路2的放大倍數的調節更加方便快捷，同時簡化了系統的電路設計。
[0009]一種快電容補償電路的設計，由于采用了基于變容二極管的可編程電容器，使得補償通路2能夠補償更大范圍的快電容干擾的有時間延遲分量，在提高了可編程電容器的調節精度和調節范圍的同時減小了可編程電容器的體積。
[0010]本發明的快電容補償電路的設計，能夠實現對于快電容干擾的準確快速的補償，同時整體電路設計體積更小，更易于調節。
【附圖說明】
[0011]附圖1本發明的原理框圖
[0012]附圖2本發明具體實施方案
[0013]附圖3可編程電容具體實施方案
[0014]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0015]1:補償通道I ; 2:補償通道2 ；
[0016]3:放大器2; 4:電容；
[0017]5:放大器I; 6:加法器；
[0018]7:電阻O; 8:注入電容
【具體實施方式】
[0019]一種快電容補償電路的設計，包括通過增益為I的加法器連接的補償通路I和補償通道2，分別實現對于快電容干擾中無時間延遲分量和有時間延遲分量的補償，補償通道I和補償通道2通過增益為I的加法器連接并經過注入電容得到最終的快電容補償電流。下面結合附圖對本發明做出詳細說明。
[0020]如圖1所示，本系統主要由補償通道1、補償通道2、加法器和注入電容四部分構成。其中補償通道I如圖2所示，由增益可編程放大器I組成，其目的是實現對于補償通道I的放大倍數的調節，通過不同的放大倍數的選擇，實現對于快電容干擾中無時間延遲分量的補償。
[0021]補償通道2如圖2所示，由電阻2、增益可編程放大器3、可編程電容4構成。其中，電阻2和可編程電容4針對快電容干擾中有時間延遲分量的時間延遲參數進行調節；針對不同的時間延遲參數，系統通過選擇不同的可編程電容的容值，實現補償，再根據補償的效果通過增益可編程放大器3實現對輸出的調節。
[0022]可編程電容器4如圖3所示，由固定容值電容Cl?C4、可控開關Pl?P8、變容二極管Dl?D4構成。其功能是實現對電容容值的可編程調節，具體工作方式為:通過可控開關Pl?P4選擇連入電路的電容的個數，通過對連入電路中電容個數的調節實現對可編程電容容值的調節。同時，電容容值可以通過變容二極管Dl?D4進行更精確的調節，具體為:變容二極管Dl?D4可以通過可控開關P5?P8選擇是否連入可編程電容器中，若選擇將變容二極管連入電路，則變容二極管Dl?D4的容值可通過VCl?VC4端所施加的模擬電壓進行調節。可編程電容器4的容值可以通過可控開關Pl?P8和變容二極管Dl?D4進行容值的調節。
[0023]加法器如圖2所示，由三個等值電阻和一個高輸入阻抗、低偏置電流的運放構成，將補償通道I和補償通道2的輸出相加形成最終的快電容補償的輸出。
[0024]注入電容8如圖2所示，其作用是將最終的快電容補償輸出轉化為快電容補償所需的注入電流完成最終的快電容補償過程。
[0025]本領域技術人員可以理解附圖只是一個優選實施例的示意圖，上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。
[0026]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種快電容補償電路的設計，其特征在于，包括并行連接的補償通路I和補償通道2，其中所述補償通道I實現對快電容干擾中的無時間延遲分量的補償，其補償效果可以通道增益可編程放大器進行調節；所述補償通道2對快電容干擾中的有時間延遲分量進行補償，其補償效果可以通過增益可編程放大器和可編程電容進行調節； 所述補償通道I包括放大器1，通過對所述放大器I的放大倍數的調節，實現對快電容干擾中無時間延遲分量的補償； 所述補償通道2包括電阻、電容、放大器2，通過對所述電容容值的調節，實現對快電容干擾中有時間延遲分量的時間延遲參數的調節，通過對所述放大器2的放大倍數的調節，實現對快電容干擾中有時間延遲分量的補償； 所述補償通道I的輸出和補償通道2的輸出通過加法器得到最終的快電容補償的輸出； 所述的最終快電容補償的輸出在通過注入電容8后得到最終快電容補償所需的補償電流。
2.根據權利要求1所述的一種快電容補償電路的設計，其特征是，所述放大器I為增益可編程放大器。
3.根據權利要求1所述的一種快電容補償電路的設計，其特征是，所述放大器2為增益可編程放大器。
4.根據權利要求1所述的一種快電容補償電路的設計，其特征是，所述電容為容值可編程的可編程電容。
5.根據權利要求1所述的一種快電容補償電路的設計，其特征是，所述可編程電容由普通容值電容和變容二極管組成。
6.根據權利要求1所述的一種快電容補償電路的設計，其特征是，所述加法器增益應為I。
7.根據權利要求1所述的一種快電容補償電路的設計，其特征是，所述注入電容為固定容值電容。
【專利摘要】本發明適用于生物醫學領域，提供了一種快電容補償電路的設計方法，所述快電容補償電路包括補償通道1和補償通道2，補償通道1對快電容干擾中的無時間延遲分量進行補償；補償通道2對快電容干擾中的有時間延遲分量進行補償。補償通道1由增益可編程放大器1構成，通過調節增益可編程放大器的放大倍數實現對不同的快電容干擾的無時間延遲分量進行補償。補償通道2由電阻、增益可編程放大器2、可編程電容構成，通過調節可編程電容的容值和增益可編程放大器2的放大倍數對不同的快電容干擾的有時間延遲分量的補償。補償通道1和補償通道2的輸出通過一個增益為1的加法器后得到最終的快電容補償的輸出，并通過注入電容8得到最終的快電容補償電流。
【IPC分類】H03K19-003
【公開號】CN104579301
【申請號】CN201510053362
【發明人】熊慧, 董錕, 劉近貞
【申請人】天津工業大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年2月2日