生物超弱发光采集系统及控制电路设计
2．2．1 压控恒流源
压控恒流源是LED驱动电路的重要组成部分，它的功能是通过调节控制电压来达到对电流的控制，它的性能决定了LED亮度的稳定程度。压控恒流源的电路如图4所示，U1B和R8，R9构成电压跟随器，运放的高输入阻抗，近似可以认为U1B没有分流作用，则流经V2的电流全部流入负载RL，并且有V3=V2。U1C和电阻R10，R11，R12构成反相器，有V4=-V3=-V2。U1A和电阻R1，R2，R3，R13构成反向加法器电路，输入信号分别为Vi和V4，输出电压V1=-(Vi+V4)，又因为V4=-V2，所以输出电压V1=-(Vi-V2)。运放UB1并无分流作用，因此电阻Rm两端的电压为Vm=V1-V2=-Vi，流经Rm和负载RL的电流相等，都为I=Vm／Rm=-Vi／Rm。可以看出，负载上的电流由输入电压Vi和电阻Rm共同决定，只要这两个量不变，电流就会保持恒定。通过改变数模转换器的输出电压，即可调节负载RL上的电流。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/195126.htm
负载RL是大功率的LED，所需要的驱动电流一般在0～300 mA，为了保证恒流电路的功率输出，加入了电流扩展电路。该扩展电路采用简单常用的图腾柱式电流扩展方法。功率三极管使用大功率的2N1346，同时连接散热片并加装散热风扇，以保证电路稳定工作。
2．2．2 差动放大电路
输出电流经采样电阻Rm采样，接入差动放大电路的输入端。在电流源电路中，采样电阻的精确程度和温度稳定性直接关系到电流输出的稳定性。因此系统中采样电阻使用精密金属膜电阻，该电阻温漂小于5x10-5℃-1，阻值为2 Ω，额定功率为10 W。
差动放大电路使用较常用的仪用放大器，电路原理如图5所示。
仪用放大电路具有较高的输入阻抗，能够避免采样电路对电流源的影响；同时又具有较大的共模抑制比，保证采样的准确性，避免干扰。由于采样电阻Rm上流经的电流变化范围是0～300 mA，范围较大，所以将差动放大电路的放大倍数设置为1。
2．2．3 数／模和模／数转换
数／模转换采用C8051F021单片机内部集成的DAC1，DAC的输出在每次中断时根据A／D的采样值计算后进行更新。
模／数转换采用单片机内部集成的12位逐次逼近寄存器型ADC。A／D和D／A的电压基准VREF由片外的LM336基准稳压源提供。
2．3 快门控制
为了防止LED光强对PMT造成损伤，在样品室与PMT之间加装了电子快门来保护PMT。开启LED时，快门关闭；激发光源照射样品结束时，LED熄灭，快门打开，PMT开始采集样品的发光。由于延迟发光快速衰减，为了保证能够及时采集延迟发光，该系统采用的电子快门的响应时间为1μs，快门驱动电压为(12±O．1)V，电路接通则快门开启，断开则快门自动关闭，控制简单。但电子快门对电压稳定度要求较高，需要采用单独的稳压电源供电，否则有可能因电压波动造成快门意外关闭。
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