电阻抗断层成像系统驱动电路的研究

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电阻抗断层成像技术(Electrical Impedance Tomography,EIT)是近三十年发展起来的一种新型成像技术。该技术通过在人体表面放置电极阵列,注入电流信号,测量电压信号,进而提取和人体生理、病理状态相关的组织或器官的电特性信息,不但能够反映解剖学结构,而且能够得到功能性图像。这是目前多数临床成像技术难以做到的,因而电阻抗断层成像技术越来越受到人们的重视。论文分析了EIT系统的构成,重点研究了EIT中的驱动电路,并对驱动电路进行了设计。驱动电路是由恒流源和多路开关选择电路两个部分组成,本文中的恒流源特指幅度有效值恒定的电流。恒流源是由直接数字频率合成(Direct Digital Synthesis, DDS)、D/A转换电路、放大电路、滤波电路和电压控制电流源(Voltage Controlled Current Source, VCCS)几个部分组成,其中DDS为恒流源的主要组成部分。DDS主要是由相位累加器、相位调制器、ROM查找表和DAC组成,其核心组成部分是相位累加器。本文在详细地分析了恒流源中的DDS和VCCS后,设计了单频和双频的DDS,仿真并分析了VCCS电路。最终完成了恒流源的原理图和PCB设计和制作,实现了频率、幅值和相位的可调。多路开关选择电路则主要采用单片机进行控制。分别对不同的驱动模式进行了介绍,编写了相应的控制程序,完成了多路开关系统的原理图和PCB设计及制作。经测试所设计的恒流源达到了EIT系统的要求,多路开关选择电路实现了对电路的控制作用。
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