輸入保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于保護(hù)核磁共振前置放大器免受輸入大信號(hào)影響的輸入保護(hù)電路。該輸入保護(hù)電路連接于輸入端口和后續(xù)前置放大器之間，包括兩級(jí)保護(hù)電路。第一保護(hù)電路由交叉二極管組成，當(dāng)輸入信號(hào)高于工作范圍時(shí)，二極管導(dǎo)通，電流通過二極管迅速分流而不流入后續(xù)前置放大器。第二保護(hù)電路采用電阻、電容、穩(wěn)壓二極管、電壓比較器和MOS晶體管組成，通過電壓比較器輸出高、低電平信號(hào)控制MOS晶體管的導(dǎo)通和截止，當(dāng)輸入信號(hào)高于工作范圍時(shí)，MOS晶體管斷開，輸入信號(hào)不能進(jìn)入后續(xù)前置放大器。從而通過兩級(jí)電路保護(hù)核磁共振前置放大器免受輸入大信號(hào)的干擾。
【專利說明】輸入保護(hù)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種輸入保護(hù)電路，尤其涉及一種用于保護(hù)核磁共振前置放大器免受輸入大信號(hào)影響的電路。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，核磁共振前置放大器會(huì)受到輸入大信號(hào)的干擾而不能正常工作，瞬間輸入的大幅度信號(hào)會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)形成干擾甚至損壞電路。這種保護(hù)電路通常采用普通二極管并聯(lián)或串聯(lián)構(gòu)成，它連接于輸入信號(hào)與后續(xù)電路之間，雖簡單而實(shí)用，但可靠性比較差。缺點(diǎn)一是普通二極管存在一定的響應(yīng)時(shí)間，當(dāng)二極管未能及時(shí)響應(yīng)時(shí)，輸入大信號(hào)進(jìn)入后續(xù)前置放大器將損壞電路板。缺點(diǎn)二是二極管保護(hù)電路采用電流分流的方法，當(dāng)輸入信號(hào)遠(yuǎn)超出工作范圍時(shí)，仍有較大電流信號(hào)進(jìn)入后續(xù)前置放大器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]因此，本發(fā)明被應(yīng)用于解決存在現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，并且本發(fā)明的目的是提供一種用于保護(hù)核磁共振前置放大器免受輸入大信號(hào)的影響而設(shè)計(jì)的一種輸入保護(hù)電路。
[0004]本發(fā)明的基本構(gòu)思是設(shè)計(jì)兩級(jí)保護(hù)電路以克服大幅度輸入信號(hào)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)形成干擾。
[0005]電路由兩級(jí)保護(hù)電路組成，第一保護(hù)電路連接在輸入端口與第二保護(hù)電路輸入端之間，關(guān)鍵設(shè)計(jì)在于該電路是由快速響應(yīng)時(shí)間交叉二極管組成，二極管一端連接輸入信號(hào)，另一端接地。二極管具有開啟電壓，輸入信號(hào)高于二極管開啟電壓時(shí)，二極管導(dǎo)通，電流通過二極管迅速分流而不流入后續(xù)前置放大器。
[0006]第二保護(hù)電路由電壓比較電路和開關(guān)電路組成，電壓比較器同相輸入端通過電阻網(wǎng)絡(luò)形成參考電壓，反相輸入端通過穩(wěn)壓二極管、電阻、普通二極管后連接第一保護(hù)電路輸出端，通過電壓比較器輸出高、低電平控制MOS晶體管的導(dǎo)通和截止，從而控制輸入信號(hào)與后續(xù)前置放大器的連通與斷開。
[0007]本發(fā)明的特點(diǎn)是第一保護(hù)電路利用交叉二極管對(duì)輸入大信號(hào)分流，第二保護(hù)電路利用電壓比較器控制MOS晶體管，當(dāng)輸入信號(hào)超出工作范圍時(shí)，MOS晶體管斷開，輸入信號(hào)不能進(jìn)入后續(xù)前置放大器。
[0008]如上所述，本發(fā)明通過兩級(jí)保護(hù)電路對(duì)后續(xù)內(nèi)部電路形成雙重保護(hù)，電路簡單、可
O
[0009]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的發(fā)明目的是如何實(shí)現(xiàn)的:
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1示出了適用本發(fā)明的一種傳統(tǒng)的保護(hù)電路。
[0011]圖2示出了本發(fā)明的第一保護(hù)電路結(jié)構(gòu)。
[0012]圖3示出了本 發(fā)明的第二保護(hù)電路結(jié)構(gòu)。[0013]圖4示出了本發(fā)明保護(hù)電路結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]圖1示出了適用本發(fā)明的一種傳統(tǒng)的輸入保護(hù)電路。如圖所示，該保護(hù)電路中101為交叉二極管保護(hù)電路，102為受保護(hù)的電子器件。
[0015]圖2示出了按照本發(fā)明實(shí)施例的輸入保護(hù)電路的第一保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)。
[0016]結(jié)合附圖2可以看出第一保護(hù)電路包括四個(gè)二極管D1、D2、D3、D4。圖2中Dl和D2、D3和D4分別組成兩組交叉二極管。交叉二極管指彼此并聯(lián)且具有相反極性的二極管。
[0017]二極管是一種具有單向?qū)щ娞匦缘碾娮悠骷?。正向偏置時(shí)，二極管導(dǎo)通，電流通過二極管，反向偏置時(shí)，二極管截止，阻斷電流通過二極管。通常，二極管在正向偏置時(shí)具有一定的開啟電壓，本發(fā)明的第一保護(hù)電路采用多個(gè)二極管的開啟電壓可以相同的或不同的。
[0018]當(dāng)輸入信號(hào)高于二極管開啟電壓時(shí)，電流通過二極管迅速分流而不流入后續(xù)前置放大器。實(shí)際保護(hù)電路中，采用彼此并聯(lián)設(shè)置且電流極性相反的二極管可以防止任何極性的大電流信號(hào)。
[0019]二極管可看作一個(gè)理想二極管和一個(gè)電阻串聯(lián)，限制第一保護(hù)電路能力的一個(gè)方面在于二極管具有串聯(lián)電阻，串聯(lián)電阻值越高，二極管分流能力越弱，更多的電流將通過后續(xù)前置放大器。
[0020]第一保護(hù)電路中采用的二極管具有相同的特性。多個(gè)二極管并聯(lián)組成第一保護(hù)電路可以降低整個(gè)電路的二極管串聯(lián)電阻，圖2中Dl、D2、D3、D4等四個(gè)二極管彼此并聯(lián)，可減小串聯(lián)電阻。這樣，多數(shù)電流將通過二極管電路。
[0021]此外，本發(fā)明采用的二極管具有快速的響應(yīng)時(shí)間。理想地，響應(yīng)時(shí)間小于10ns，以在輸入信號(hào)高于二極管開啟電壓時(shí)快速分流。
[0022]圖3出了按照本發(fā)明實(shí)施例的輸入保護(hù)電路的第二護(hù)電路的結(jié)構(gòu)。由電壓比較電路301、302和開關(guān)電路303組成。
[0023]根據(jù)圖3中所示的本實(shí)施例的電壓比較電路同相輸入端302包括:電阻5和電阻6組成電阻網(wǎng)絡(luò)，一端連接-5V電源，另一端接地，為電壓比較器提供參考電壓，電容10并聯(lián)在電阻5兩端，濾除高頻干擾脈沖。
[0024]根據(jù)圖3中所示的本實(shí)施例的電壓比較電路同相輸入端301包括:二極管1、電阻
2、穩(wěn)壓二極管3、電阻4、電容8、電容9。
[0025]穩(wěn)壓二極管3是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的二極管，反向擊穿時(shí)，在一定的電流范圍內(nèi)，端電壓幾乎不變。本發(fā)明電壓比較電路采用穩(wěn)壓值為3.3V的
穩(wěn)壓管。
[0026]第一保護(hù)電路的輸出依次通過二極管I和電阻2后接地。二極管I與電阻2的節(jié)點(diǎn)與穩(wěn)壓管3的負(fù)極相連，穩(wěn)壓管3的正極與電壓比較器7的反向輸入端㈠連接。電阻
4一端與穩(wěn)壓管3的正極連接，另一端與電源連接，電阻4用于為穩(wěn)壓管3的陽極提供端電壓。電容8、電容9分別與電阻1、穩(wěn)壓管3并聯(lián)，其用于濾除輸入信號(hào)中的高頻干擾脈沖。
[0027]根據(jù)圖3中所示的本實(shí)施例的開關(guān)電路303由電阻11和MOS晶體管12組成。
[0028]保護(hù)電阻11與MOS晶體管12柵極G連接，用于保護(hù)MOS晶體管免于過電壓等的損害。MOS晶體管12的源極S與第一保護(hù)電路輸出端連接，漏極D連接后續(xù)前置放大器。[0029]圖4示出了按照本發(fā)明實(shí)施例的輸入保護(hù)電路，包括第一保護(hù)電路401和第二保護(hù)電路402。
[0030]本發(fā)明采用的電壓比較器7為AD8561，采用-5V電源供電。
[0031]根據(jù)圖4所示的本發(fā)明第二保護(hù)電路結(jié)構(gòu)，電壓比較器7同相輸入端⑴參考電壓為Vw約為-2.2V。
[0032]輸入信號(hào)小于二極管I開啟電壓時(shí)，二極管I截止，穩(wěn)壓二極管3的陰極與陽極之間的端電壓小于3.3V，穩(wěn)壓管截止，電壓比較器反相輸入端電壓Vh小于同相輸入端電壓V(+),電壓比較器輸出高電平信號(hào)。
[0033]輸入信號(hào)高于二極管I開啟電壓時(shí)，二極管I導(dǎo)通，穩(wěn)壓管3的陰極與陽極之間的電壓大于3.3V，穩(wěn)壓管導(dǎo)通，電壓比較器7反相端電壓大于同相端電壓，電壓比較器7輸出低電平信號(hào)。
[0034]MOS晶體管12的控制為:電壓比較器7輸出高電平信號(hào)，MOS晶體管12柵極電壓為高電平，MOS晶體管12的源級(jí)S和漏極D之間導(dǎo)通，輸入信號(hào)通過MOS晶體管進(jìn)入后續(xù)前置放大器。
[0035]電壓比較器7輸出低電平信號(hào)，MOS晶體管12柵極電壓為低電平，MOS晶體管12的源級(jí)S和漏極D之間斷開，輸入信號(hào)不能進(jìn)入后續(xù)前置放大器。
【權(quán)利要求】
1.一種用于保護(hù)核磁共振前置放大器的輸入保護(hù)電路，其特征在于，連接于輸入端口與核磁共振前置放大器之間，包括: 第一保護(hù)電路，其連接于輸入端口與第二保護(hù)電路輸入端之間，用于當(dāng)所述輸入信號(hào)高于工作范圍時(shí)，通過允許所述輸入信號(hào)的輸入電流流向地電勢(shì)，來保護(hù)所述前置放大器；以及 第二保護(hù)電路，其連接于第一保護(hù)電路輸出端與核磁共振前置放大器輸入端之間，用于在所述第一保護(hù)電路不能完全分流所述輸入信號(hào)時(shí)，通過斷開所述輸入信號(hào)與所述前置放大器之間的通路，來保護(hù)所述前置放大器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述輸入保護(hù)電路，其中，所述第一保護(hù)電路包括至少2個(gè)彼此并聯(lián)且電流極性相反的二極管；二極管具有相同的特性，一端與輸入端子相連，另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述輸入保護(hù)電路，其特征在于:當(dāng)工作范圍內(nèi)的電壓或電流通過所述第一保護(hù)電路時(shí)，二極管截止，電流通過所述前置放大器，當(dāng)高于工作范圍的電壓或電流通過該第一保護(hù)電路時(shí)，二極管導(dǎo)通，電流通過二極管迅速分流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述輸入保護(hù)電路，其中，所述第二保護(hù)電路由電壓比較電路和開關(guān)電路組成；電壓比較電路是由電阻、電容、普通二極管、穩(wěn)壓二極管、集成電壓比較器構(gòu)成；開關(guān)電路由MOS晶體管構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述電壓比較電路，其中，電壓比較器Ul具有同相端和反相端，其中，該同相端包括至少兩個(gè)彼此串聯(lián)的電阻用于提供參考電位；第一保護(hù)電路的輸出端依次通過第一二極管和第一電阻后接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述電壓比較電路，其中，所述穩(wěn)壓二極管管包括陽極和陰極，所述陽極與電壓比較器Ul反相端相連，所述陰極與第一二極管和第一電阻之間的節(jié)點(diǎn)相連；第二電阻一端接電源，另一端與電壓比較器反相端連接，第二電阻用于提供穩(wěn)壓二極管陽極端電壓；第一電容與第一電阻并聯(lián)，第二電容與穩(wěn)壓二極管并聯(lián)，用于濾除高頻脈沖干擾。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述開關(guān)電路，其中，所述MOS晶體管的柵極與電壓比較器Ul輸出端連接，源極與所述第一保護(hù)電路輸出端連接，漏極連接所述前置放大器。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述第二保護(hù)電路，其特征在于，所述電路的工作特性為:當(dāng)工作范圍內(nèi)的電流或電壓通過所述第二保護(hù)電路時(shí)，電壓比較器Ul同向輸入端電壓大于反向輸入端Vinw > Vin(_)，輸出高電平信號(hào)，當(dāng)高于工作范圍內(nèi)的電流或電壓通過該第二保護(hù)電路時(shí)，電壓比較器Ul同向輸入端電壓小于反向輸入端vin(+) < vin(_),輸出低電平信號(hào)；和 開關(guān)電路，在上述比較電路輸出上述高電平信號(hào)時(shí)導(dǎo)通，使更多電流通過所述前置放大器，在上述比較電路輸出上述低電平信號(hào)時(shí)截止，斷開輸入信號(hào)與前置放大器之間的通路。
【文檔編號(hào)】H03F1/52GK103973236SQ201310032387
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月28日
【發(fā)明者】王為民, 林先釵, 張俊寶, 歐德平 申請(qǐng)人:北京大學(xué)