電阻抗成像系統(tǒng)中電壓控制電流源的設(shè)計(jì)
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測(cè)試得出輸出阻抗如圖7所示。
由圖8可以看出，改進(jìn)的Howland電路在500kHz以下時(shí)有著大于100 kΩ的輸出阻抗。但頻率提高以后，電路的輸出端與接地之間的分布電容所帶來(lái)的等效阻抗不斷降低，使得電路輸出阻抗降低。一個(gè)改進(jìn)的辦法是并聯(lián)通用阻抗轉(zhuǎn)換器(GIC)以提高電路性能。
GIC的結(jié)構(gòu)圖如圖8所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/186291.htm
GIC等效于一個(gè)負(fù)電阻與一個(gè)電感并聯(lián)，GIC的等效電路圖如圖9所示。
VCCS并聯(lián)GIC以后，VCCS的輸出阻抗為
通過(guò)調(diào)節(jié)-RG的大小，REQ可以接近于無(wú)窮大。
同時(shí)VCCS輸出端的分布電容可以被GIC的等效電感部分抵消?？墒沟肰CCS在高頻時(shí)依然擁有較高的性能。使用Pspice10．5進(jìn)行仿真，可仿真得VCCS并聯(lián)GIC后的輸出阻抗。
測(cè)量得VCCS的輸出阻抗以及并聯(lián)GIC后的輸出阻抗對(duì)比圖如圖11所示。
5 結(jié)論
本文分析了電阻抗層析成像系統(tǒng)中對(duì)電壓控制電流源的要求，通過(guò)分析比較已有的電壓控制電流源，選擇改進(jìn)的Howland電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于AD8610的改進(jìn)的Howland電路輸出電流幅值誤差小于0．5％，在500 KHz以下頻率時(shí)輸出阻抗大于100 kΩ，表現(xiàn)出了不錯(cuò)的性能。但由于此電路的輸出阻抗不能滿足醫(yī)用EIT系統(tǒng)1 MHz的頻率要求，本文提出了改進(jìn)思路。基于Pspice10．5仿真的結(jié)果，當(dāng)改進(jìn)的
Howland電路并聯(lián)GIC以后可以得到1 MHz頻率范圍內(nèi)高于1 MΩ的輸出阻抗，能很好的滿足醫(yī)用EIT系統(tǒng)的需要，同時(shí)并不影響線性度。
實(shí)際構(gòu)造GIC電路來(lái)提高VCCS電路性能時(shí)，應(yīng)采用高性能的運(yùn)算放大器，并采用高精度的電容以及可調(diào)電阻。再將VCCS電路與GIC電路的輸出端并聯(lián)在一起共同調(diào)試。可先調(diào)試得最優(yōu)的低頻輸出阻抗，再調(diào)整得最優(yōu)的相對(duì)接地電容，重復(fù)直至性能無(wú)法更優(yōu)。
評(píng)論