一種雙極性恆流源電路及應用該電路的電刺激治療儀的製作方法
2023-07-15 19:40:41 1
專利名稱：一種雙極性恆流源電路及應用該電路的電刺激治療儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電路結構，尤其涉及一種雙極性恆流源電路及應用該電路的電刺激治療儀。
背景技術：
電刺激治療是近年興起的治療方式，其通過體表電極將電流有效加載到體表對應部位，既保證對患者的電氣安全，又不會對體表皮膚產生刺痛感，使患者在舒適的感覺中進行治療。所述電刺激治療儀內部具有恆流源電路，該恆流源電路是一種能向負載提供恆定電流的電路。但是，由於人體阻抗差異較大，使得現有技術中的恆流源工作於不同負載時其負載調整率非常低。而且，由於採用固定的電路結構，因此，種類型的電刺激治療儀只能針 對性的治療一種病症，無法根據病情而調整輸出以適應不同的病症。
實用新型內容本實用新型針對現有技術的弊端，提供一種雙極性恆流源電路及應用該電路的電刺激治療儀。本實用新型所述的雙極性恆流源電路，包括輸入電路、恆流電路和負載電路，其中，所述輸入電路包括第一輸入電壓及第二輸入電壓，所述第一輸入電壓通過第一電阻接入恆流電路中第一集成運算放大器的反相端，所述第二輸入電壓通過第三電阻接入恆流電路中第一集成運算放大器的同相端；所述恆流電路包括第一集成運算放大器和第二集成運算放大器；其中，所述第一集成運算放大器的反相端與輸出端之間連接有第二電阻，該第一集成運算放大器的輸出端還連接第八電阻的一端，該第八電阻的另一端連接第二集成運算放大器的同相端；所述第二集成運算放大器的輸出端通過第四電阻接入第一集成運算放大器的同相端，該第二集成運算放大器的反相端與其輸出端直接連接；所述負載電路包括第三集成運算放大器，該第三集成運算放大器的輸出端通過負載電阻連接於第八電阻的另一端，所述第三集成運算放大器的同相端通過第七電阻連接電平信號輸入，該第三集成運算放大器的反相端通過第五電阻連接電源VDD輸入，同時，該反相端還通過第六電阻接地；所述第一集成運算放大器、第二集成運算放大器和第三集成運算放大器的兩個電源輸入引腳分別連接正電源VCC和負電源-VCC。本實用新型還提供一種應用雙極性恆流源電路的電刺激治療儀，包括單片機、電源模塊和數模轉換模塊，還包括雙極性恆流源電路，所述雙極性恆流源電路包括輸入電路、恆流電路和負載電路；其中，所述輸入電路包括第一輸入電壓及第二輸入電壓，所述第一輸入電壓通過第一電阻接入恆流電路中第一集成運算放大器的反相端，所述第二輸入電壓通過第三電阻接入恆流電路中第集成運算放大器的同相端；所述恆流電路包括第一集成運算放大器和第二集成運算放大器；其中，所述第一集成運算放大器的反相端與輸出端之間連接有第二電阻，該第一集成運算放大器的輸出端還連接第八電阻的一端，該第八電阻的另一端連接第二集成運算放大器的同相端；所述第二集成運算放大器的輸出端通過第四電阻接入第一集成運算放大器的同相端，該第二集成運算放大器的反相端與其輸出端直接連接；所述負載電路包括第三集成運算放大器，該第三集成運算放大器的輸出端通過負載電阻連接於第八電阻的另一端，所述第三集成運算放大器的同相端通過第七電阻連接電平信號輸入，該第三集成運算放大器的反相端通過第五電阻連接電源VDD輸入，同時，該反相端還通過第六電阻接地； 所述第一集成運算放大器、第二集成運算放大器和第三集成運算放大器的兩個電源輸入引腳分別連接正、負電源輸入；所述單片機通過數模轉換模塊為輸入電路提供第一輸入電壓及第二輸入電壓，以及為第七電阻提供電平信號輸入；所述電源模塊為第五電阻提供電源VDD輸入，以及為第一集成運算放大器、第二集成運算放大器、第三集成運算放大器提供正負電源輸入。本實用新型所述的應用雙極性恆流源電路的電刺激治療儀中，還包括鍵盤，所述鍵盤與單片機連接並向單片機輸出控制指令。本實用新型所述的應用雙極性恆流源電路的電刺激治療儀中，還包括顯示器，所述顯示器與單片機連接。本實用新型所述的雙極性恆流源電路與現有技術相比，在輸出電流相同的情況下，本實用新型所帶的負載更大；同時，由於溫度對集成運放參數的影響不如對電晶體或場效應管參數的影響顯著，因此，本實用新型中的恆流源電路具有穩定性更好、恆流性能更高的優點；通過對輸入差動電壓的控制，即可控制電流的雙極性，增加了控制的靈活性。所述應用該雙極性恆流源電路的電刺激治療儀，通過單片機編程控制差動電壓，可以靈活的控制輸出電流的大小及方向，確保輸出電流可編程性和多樣性，便於治療各類病症。
圖I為本實用新型所述雙極性恆流源電路的結構示意圖；圖2為本實用新型所述應用雙極性恆流源電路的電刺激治療儀的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。本實用新型所述的雙極性恆流源電路，包括輸入電路、恆流電路和負載電路三部分。如圖I所不,所述輸入電路包括第一輸入電壓Uoa及第二輸入電壓Uob,所述第輸入電壓Uoa通過第一電阻Rl接入恆流電路中第一集成運算放大器Ul的反相端，所述第二輸入電壓Uob通過第三電阻R3接入恆流電路中第一集成運算放大器Ul的同相端。所述恆流電路則包括第集成運算放大器Ul和第二集成運算放大器U2。其中，所述第一集成運算放大器Ul的反相端與輸出端之間連接有第二電阻R2，該第一集成運算放大器Ul的輸出端還連接有第八電阻R8，該第八電阻R8的另一端連接第二集成運算放大器U2的同相端。所述第二集成運算放大器U2的輸出端通過第四電阻R4接入第一集成運算放大器Ul的同相端，該第二集成運算放大器U2的反相端與其輸出端直接連接。所述負載電路包括第三集成運算放大器U3，該第三集成運算放大器U3的輸出端通過負載電阻RL連接於第八電阻R8的另一端，所述第三集成運算放大器U3的同相端通過第七電阻R7連接電平信號輸入TORTX (實際應用中，該電平信號輸入TORTX可連接單片機的I/O接口，以從單片機中獲取電平信號)，該第三集成運算放大器U3的反相端通過第五電阻R5連接VDD電源輸入，該VDD電源輸入為+5V ;同時，該反相端還通過第六電阻R6接地。所述第一集成運算放大器U1、第二集成運算放大器U2和第三集成運算放大器U3 的兩個電源輸入引腳分別連接正電源+VCC和負電源-VCC。下面對本實用新型所述的雙極性恆流源電路的恆流調節及帶大負載的情況進行分析說明Uo2為第二集成運算放大器U2的輸出端電壓，Upl為第二集成運算放大器U2的同相端電壓，Uol為第一集成運算放大器Ul的輸出端電壓，Up2為第一集成運算放大器Ul的同相端電壓，Io為流過負載電阻RL的電流，方向以圖I中參考方向為例。根據Ul虛短虛斷，則(Uol-Uoa)/(R1+R2) = (Up2_Uoa)/Rl ;(Uo2-Uob)/(R3+R4) = (Up2_Uob)/R3 ；根據U2虛短虛斷，則Uo2 = Upl ；Io = (Uol-Upl)/R8 = (Uol_Uo2)/R8 = (R2/R1-R4/R3)Up2/R8+(Uob-Uoa)(R2/Rl)/R8 ；當R2/R1 = R4/R3 時，Io = (Uob-Uoa)*R2/(R1*R8)；由於R8、R1、R2為固定值，所以Io的大小取決於(Uob-Uoa)所得數值的大小，而方向則取決於(Uob-Uoa)所得數值的正負；即通過控制Uob及Uoa，可控制電流具有雙極性，且可保持RL的負載電流為恆定值。下面對輸出帶載能力強進行說明。其中，TORTX為輸入的電平信號，Uo3為第三集成運算放大器U3的輸出端電壓。當R5 = R6 時，TORTX為高電平5V時，Uo3輸出高電平，接近於VCC。TORTX為低電平OV時，Uo3輸出低電平，接近於-VCC。當Uob > Uoa, TORTX為低電平OV時，Io為正方向，當Uob < Uoa, TORTX為高電平5V時，Io為負方向，Uol最大電壓+VCC，Uol最小電壓-VCC，當設定電流輸出電流I1，則最大帶負載RL = ZVCC/Ii-RS，而現有技術中則為只能為VCC/I「R8，可見，其所帶負載能力得到了加強，在相同輸出電流時本實用新型帶負載能力更強。本實用新型還提供一種應用上述雙極性恆流源電路的電刺激治療儀。如圖2所示，所述電刺激治療儀包括單片機、電源模塊和數模轉換模塊，還包括雙極性恆流源電路，所述雙極性恆流源電路包括輸入電路、恆流電路和負載電路。鑑於前面已對雙極性恆流源電路進行了詳細描述，在此就不贅敘，僅就該電路涉及到單片機、電源模塊和數模轉換模塊等部分做重點描述。所述單片機通過數模轉換模塊為輸入電路提供第一輸入電壓Uoa及第二輸入電壓Uob，以及為第七電阻R7提供電平信號輸入T0RTX，該電平信號輸入TORTX可自單片機的I/O接口獲得。通過控制Uoa、Uob的大小和TORTX的高低電平，即可控制電流的波形。所述電源模塊為第五電阻R5提供VDD電源輸入，該電源為+5V，以及為第一集成運算放大器U1、第二集成運算放大器U2、第三集成運算放大器U3提供正電源+VCC和負電源-VCC輸入，該電源為±9V ±15V。進一步的，還可設置鍵盤，所述鍵盤與單片機連接，並可向單片機輸出控制指令，以控制輸出電流的大小和正負。或者，還可進一步設置顯示器，該顯示器與單片機連接，從而對單片機的數據處理結果進行顯示。本實用新型所述的雙極性恆流源電路與現有技術相比，在輸出電流相同的情況下，本實用新型所帶的負載更大；同時，由於溫度對集成運放參數的影響不如對電晶體或場效應管參數的影響顯著，因此，本實用新型中的恆流源電路具有穩定性更好、恆流性能更高的優點；通過對輸入差動電壓的控制，即可控制電流的雙極性，增加了控制的靈活性。所述應用該雙極性恆流源電路的電刺激治療儀，通過單片機編程控制差動電壓，可以靈活的控制輸出電流的大小和方向，確保輸出電流可編程性和多樣性，不僅便於治療失眠、抑鬱、焦慮等病症，還可通過控制單片機的輸出波形而治療其他病症。儘管本實用新型的實施方案已公開如上，但其並不僅僅限於說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用於各種適合本實用新型的領域，對於熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同範圍所限定的一般概念下，本實用新型並不限於特定的細節和這裡示出與描述的圖例。
權利要求1.一種雙極性恆流源電路，包括輸入電路、恆流電路和負載電路，其特徵在於 所述輸入電路包括第一輸入電壓及第二輸入電壓，所述第一輸入電壓通過第一電阻接入恆流電路中第一集成運算放大器的反相端，所述第二輸入電壓通過第三電阻接入恆流電路中第一集成運算放大器的同相端； 所述恆流電路包括第一集成運算放大器和第二集成運算放大器；其中，所述第一集成運算放大器的反相端與輸出端之間連接有第二電阻，該第一集成運算放大器的輸出端還連接第八電阻的一端，該第八電阻的另一端連接第二集成運算放大器的同相端；所述第二集成運算放大器的輸出端通過第四電阻接入第一集成運算放大器的同相端，該第二集成運算放大器的反相端與其輸出端直接連接； 所述負載電路包括第三集成運算放大器，該第三集成運算放大器的輸出端通過負載電阻連接於第八電阻的另一端，所述第三集成運算放大器的同相端通過第七電阻連接電平信號輸入，該第三集成運算放大器的反相端通過第五電阻連接電源VDD輸入，同時，該反相端還通過第六電阻接地；所述第一集成運算放大器、第二集成運算放大器和第三集成運算放大器的兩個電源輸入引腳分別連接正電源VCC和負電源-VCC。
2.一種應用雙極性恆流源電路的電刺激治療儀，包括單片機、電源模塊和數模轉換模塊，其特徵在於還包括雙極性恆流源電路，所述雙極性恆流源電路包括輸入電路、恆流電路和負載電路； 其中，所述輸入電路包括第一輸入電壓及第二輸入電壓，所述第一輸入電壓通過第一電阻接入恆流電路中第一集成運算放大器的反相端，所述第二輸入電壓通過第三電阻接入恆流電路中第集成運算放大器的同相端； 所述恆流電路包括第一集成運算放大器和第二集成運算放大器；其中，所述第一集成運算放大器的反相端與輸出端之間連接有第二電阻，該第一集成運算放大器的輸出端還連接第八電阻的一端，該第八電阻的另一端連接第二集成運算放大器的同相端；所述第二集成運算放大器的輸出端通過第四電阻接入第一集成運算放大器的同相端，該第二集成運算放大器的反相端與其輸出端直接連接； 所述負載電路包括第三集成運算放大器，該第三集成運算放大器的輸出端通過負載電阻連接於第八電阻的另一端，所述第三集成運算放大器的同相端通過第七電阻連接電平信號輸入，該第三集成運算放大器的反相端通過第五電阻連接電源VDD輸入，同時，該反相端還通過第六電阻接地； 所述第一集成運算放大器、第二集成運算放大器和第三集成運算放大器的兩個電源輸入引腳分別連接正電源VCC和負電源-VCC輸入； 所述單片機通過數模轉換模塊為輸入電路提供第輸入電壓及第二輸入電壓，以及為第七電阻提供電平信號輸入； 所述電源模塊為第五電阻提供電源VDD輸入，以及為第一集成運算放大器、第二集成運算放大器、第三集成運算放大器提供正負電源輸入。
3.如權利要求2所述的電刺激治療儀，其特徵在於還包括鍵盤，所述鍵盤與單片機連接並向單片機輸出控制指令。
4.如權利要求2所述的電刺激治療儀，其特徵在於還包括顯示器，所述顯示器與單片機連接。
專利摘要本實用新型公開了一種雙極性恆流源電路及應用該電路的電刺激治療儀。所述雙極性恆流源電路包括輸入電路、恆流電路和負載電路。所述電刺激治療儀包括單片機、電源模塊、數模轉換模塊和雙極性恆流源電路。本實用新型所述的雙極性恆流源電路與現有技術相比，在輸出電流相同的情況下，本實用新型所帶的負載更大。本實用新型中的恆流源電路具有穩定性更好、恆流性能更高的優點；通過對輸入差動電壓的控制，即可控制電流的雙極性，增加了控制的靈活性。所述應用該雙極性恆流源電路的電刺激治療儀，通過單片機編程控制差動電壓，可以靈活的控制輸出電流的大小及方向，確保輸出電流可編程性和多樣性，便於治療各種病症。
文檔編號A61N1/36GK202505990SQ20122015041
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月11日 優先權日2012年4月11日
發明者邵志梅, 郭春喜, 郭琪 申請人:太原恆業科生醫療器械有限公司