具有温度补偿特性的光频率转换装置、方法及血氧仪.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201510369161.2 (22)申请日 2015.06.26 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 105030254 A (43)申请公布日 2015.11.11 (73)专利权人 华南理工大学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号 (72)发明人 贺小勇 何俊良 蔡敏 陈冽 (74)专利代理机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 44245 代理人 罗观祥 (51)Int.Cl. A61B 5/1455(2006.01) (56)对比文件 C。

2、N 204813899 U,2015.12.02, CN 1404348 A,2003.03.19, CN 102331297 A,2012.01.25, CN 103142237 A,2013.06.12, US 2001035503 A1,2001.11.01, GB 2176962 A,1987.01.07, 审查员 赵实 (54)发明名称 具有温度补偿特性的光频率转换装置、 方法 及血氧仪 (57)摘要 本发明公开了一种具有温度补偿特性的光 频率转换装置、 方法及血氧仪， 包括光电二极管、 震荡器、 跨阻放大器、 跨导放大器和电流减法器； 光电二极管分别为接收光信号的第一光电二极 管以。

3、及不接收光信号的第二光电二极管； 跨阻放 大器分别为第一跨阻放大器和第二跨阻放大器； 跨导放大器分别为第一跨导放大器和第二跨导 放大器； 第一光电二极管的输出端通过第一跨阻 放大器连接第一跨导放大器， 第二光电二极管的 输出端通过第二跨阻放大器连接第二跨导放大 器； 第一跨导放大器和第二跨导放大器的输出端 分别连接电流减法器输入端； 电流减法器的输出 端连接震荡器的输入端。 本发明能抵消温度对光 电二极管暗电流的影响， 保证光电转换装置的精 度。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 105030254 B 2017.12.01 CN 105030254 B 1.一种具有温度补偿特性的光。

4、频率转换装置， 包括光电二极管和震荡器， 其特征在于， 还包括跨阻放大器、 跨导放大器和电流减法器； 所述光电二极管的个数为两个， 分别为接收光信号根据光强度产生相应电流信号的第 一光电二极管D1以及不接收光信号根据温度产生相关电流信号的第二光电二极管D2； 所述跨阻放大器的个数为两个， 分别为第一跨阻放大器和第二跨阻放大器； 所述跨导放大器的个数为两个， 分别为第一跨导放大器和第二跨导放大器； 所述第一光电二极管D1的输出端通过第一跨阻放大器连接第一跨导放大器， 所述第二 光电二极管D2的输出端通过第二跨阻放大器连接第二跨导放大器； 第一跨导放大器和第二 跨导放大器的输出端分别连接电流减法器。

5、的两个输入端； 电流减法器的输出端连接震荡器 的输入端。 2.根据权利要求1所述的具有温度补偿特性的光频率转换装置， 其特征在于， 所述第一 跨阻放大器包括电阻R1和运算放大器A1； 第一光电二极管D1的阳极接地， 阴极与所述运算 放大器A1的反相输入端连接； 所述运算放大器A1的反相输入端通过电阻R1和运算放大器A1 的输出端连接， 运算放大器A1的同相输入端接地； 运算放大器A1的输出端作为第一跨阻放 大器的输出端连接第一跨导放大器的输入端； 所述第二跨阻放大器包括电阻R2和运算放大器A2； 第二光电二极管D2的阳极接地， 阴 极与所述运算放大器A2的反相输入端连接； 所述运算放大器A2的。

6、反相输入端通过电阻R2和 运算放大器A2的输出端连接， 运算放大器A2的同相输入端接地； 运算放大器A2的输出端作 为第二跨阻放大器的输出端连接第二跨导放大器的输入端。 3.根据权利要求1所述的具有温度补偿特性的光频率转换装置， 其特征在于， 所述第一 跨导放大器包括运算放大器A3、 电阻R3和PMOS管P1， 所述第一跨阻放大器的输出端连接运 算放大器A3的反相输入端， 运算放大器A3的输出端连接PMOS管P1的栅极， 运算放大器A3的 同相输入端连接PMOS管P1的漏极， PMOS管P1的漏极通过电阻R3接地， PMOS管P1的源极接电 源； 运算放大器A3的输出端作为第一跨导放大器的输出。

7、端连接电流减法器的其中一个输入 端； 所述第二跨导放大器包括运算放大器A4、 电阻R4和PMOS管P2， 所述第二跨阻放大器的 输出端连接运算放大器A4的反相输入端， 运算放大器A4的输出端连接PMOS管P2的栅极， 运 算放大器A4的同相输入端连接PMOS管P2的漏极， PMOS管P2的漏极通过电阻R4接地， PMOS管 P2的源极接电源； 运算放大器A4的输出端作为第二跨导放大器的输出端连接电流减法器的 另一个输入端。 4.根据权利要求1所述的具有温度补偿特性的光频率转换装置， 其特征在于， 所述电流 减法器包括PMOS管P3、 PMOS管P4、 NMOS管N1、 NMOS管N2和NMOS。

8、管N3， 所述第一跨导放大器的 输出端连接PMOS管P3的栅极， 第二跨导放大器的输出端连接PMOS管P4的栅极； PMOS管P3的源级和PMOS管P4的源级均接电源； PMOS管P3的漏极分别连接NMOS管N2的漏极、 NMOS管N3的漏极以及NMOS管N3的栅极； PMOS管P4的漏极分别连接NMOS管N1的漏极和NMOS管N1的栅极； NMOS管N1的栅极和NMOS管N2 的栅极连接， NMOS管N1的源极、 NMOS管N2的源极以及NMOS管N3的源极均接地， 其中NMOS管N3 的栅极作为电流减法器的输出端连接震荡器的输入端。 5.根据权利要求1所述的具有温度补偿特性的光频率转换装置。

9、， 其特征在于， 所述震荡 权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 105030254 B 2 器包括PMOS管P5、 PMOS管P6、 PMOS管P7、 NMOS管N4、 NMOS管N5、 NMOS管N6、 电容C1、 电容C2、 反 相器I1、 反相器I2、 反相器I3、 反相器I4和反相器I5； NMOS管N4的栅极连接电流减法器的输出端， PMOS管P5和PMOS管P6的源极分别接电源， PMOS管P5的漏极和栅极分别与PMOS管P6的栅极连接， PMOS管P5的漏极连接NMOS管N4的漏 极， NMOS管N4的源极接地； PMOS管P6的漏极分别连接NMOS管N5的漏极、 NMOS。

10、管N5的栅极和 NMOS管N6的栅极， NMOS管N5的源极接地； PMOS管P7的栅极连接PMOS管P6的栅极， PMOS管P7的漏极和NMOS管N6的漏极连接， 反相 器I1的输入端连接PMOS管P7的漏极， 反相器I1的输出端连接反相器I2和反相器I3的输入 端， 反相器I2的输出端通过电容C1连接PMOS管P7的漏极， 反相器I3的输出端分别连接反相 器I4和反相器I5的输入端， 反相器I4的输出端连接PMOS管P7和NMOS管N6的源极， PMOS管P7 的漏极通过电容C2接地； 反相器I5的输出端作为震荡器的输出端输出相应频率的脉冲信 号。 6.一种基于权利要求1所述的具有温度补偿。

11、特性的光频率转换装置实现的光频率转换 方法， 其特征在于， 步骤如下： S1、 第一光电二极管D1接收光信号并根据光强度将其转换成相应的电流信号， 然后传 送给第一跨阻放大器； 第一光电二极管D2未接收光信号， 根据温度产生相关电流信号， 然后 传送给第二跨阻放大器； S2、 第一跨阻放大器接收到电流信号后， 将电流信号转换成电压信号， 然后传送给第一 跨导放大器； 第二跨阻放大器接收到电流信号后， 将电流信号转换成电压信号， 然后传送给 第二跨导放大器； S3、 第一跨导放大器接收到电压信号后， 按照比例将电压信号转换成电流信号， 并且传 送给电流减法器的其中一个输入端， 第二跨导放大器接收。

12、到电压信号后， 按照比例将电压 信号转换成电流信号， 并且传送给电流减法器的另一个输入端； S4、 电流减法器将两个输入端接收到的电流信号进行相减处理， 相减处理后得到温度 补偿的电流信号， 然后传送给到震荡器； S5、 震荡器根据电流减法器输出的温度补偿电流信号产生相应频率的脉冲信号。 7.根据权利要求6所述的光频率转换方法， 其特征在于， 所述步骤S3中第一跨导放大器 输出的电流信号通过电流减法器PMOS管P3的栅极输入到电流减法器中； 所述第二跨导放大 器输出的电流信号通过电流减法器PMOS管P4的栅极输入到电流减法器中。 8.根据权利要求6所述的光频率转换方法， 其特征在于， 所述步骤。

13、S4中， 电流减法器通 过NMOS管N3的栅极输出温度补偿的电流信号到震荡器的输入端。 9.根据权利要求6所述的光频率转换方法， 其特征在于， 所述步骤S5中， 所述震荡器通 过NMOS管N4的栅极输入温度补偿电流信号。 10.一种血氧仪， 其特征在于， 包括权利要求1至5中任一项所述的具有温度补偿特性的 光频率转换装置。 权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 105030254 B 3 具有温度补偿特性的光频率转换装置、 方法及血氧仪 技术领域 0001 本发明涉及光电转换技术领域， 特别涉及一种具有温度补偿特性的光频率转换装 置、 方法及血氧仪。 背景技术 0002 光电技术是将传统的。

14、光学技术与现代电子技术相结合的一种高新技术， 以光电转 换电路为核心的光电转换技术已经被广泛应用到军事、 工业、 农业、 环境科学、 医疗和航天 等诸多领域， 所谓的光电转换是以半导体材料光电二极管为基础器件， 通过将照射于光电 二极管上光通量改变量转换为相应的电流信号， 在经过前置放大、 主放大等后续电路进一 步优化为有用的信号， 以便后续电路对信号进行处理。 光频率转换装置是一种光电转换装 置， 能根据检测到的光强度产生相应频率的脉冲信号， 广泛应用于血氧仪等医疗器械中。 0003 目前市场上大部分低端血氧仪由分立器件组成， 如通过光电二极管、 灵敏放大器、 ADC/DAC、 基准稳压源、。

15、 微处理器以及LED的显示与驱动等来构成， 这种血氧仪体积大功耗 高， 而且精度的一致性难以保证。 高端的血氧仪采用光传感器芯片替代了光电二极管， 有些 也采用光转频率等专用器件。 总体的发展趋势是将多个模拟功能模块以及光电传感器进行 集成， 最终实现小巧、 轻便、 省电的血氧仪产品。 但目前还没把光电传感器、 微弱信号采集、 模数转换等模块集成在一起的专用于血氧仪的光电检测模拟集成芯片。 其中光频率转换电 路为光电检测模拟集成芯片中的关键部分之一。 光频率转换电路利用了光电二极管将光信 号转换成电流信号， 但光电二极管输出中的暗电流部分受温度影响较大， 因此影响了光频 率转换电路的精度。 0。

16、004 因此， 为了保证转换精度， 光频率转换电路还需要有一个机制负责抵消温度对光 电二极管暗电流的影响。 发明内容 0005 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足， 提供一种具有温度补偿特性的光 频率转换装置， 该装置抵消温度对光电二极管暗电流的影响， 保证光电转换装置的精度。 0006 本发明的第二目的在于， 提供一种通过上述具有温度补偿特性的光频率转换装置 实现的光频率转换方法。 0007 本发明的第三目的在于， 提供一种血氧仪。 0008 本发明的第一目的通过下述技术方案实现： 一种具有温度补偿特性的光频率转换 装置， 包括光电二极管和震荡器， 还包括跨阻放大器、 跨导放大器和电流。

17、减法器； 0009 所述光电二极管的个数为两个， 分别为接收光信号根据光强度产生相应电流信号 的第一光电二极管D1以及不接收光信号根据温度产生相关电流信号的第二光电二极管D2； 0010 所述跨阻放大器的个数为两个， 分别为第一跨阻放大器和第二跨阻放大器； 0011 所述跨导放大器的个数为两个， 分别为第一跨导放大器和第二跨导放大器； 0012 所述第一光电二极管D1的输出端通过第一跨阻放大器连接第一跨导放大器， 所述 说 明 书 1/7 页 4 CN 105030254 B 4 第二光电二极管D2的输出端通过第二跨阻放大器连接第二跨导放大器； 第一跨导放大器和 第二跨导放大器的输出端分别连接。

18、电流减法器的两个输入端； 电流减法器的输出端连接震 荡器的输入端。 0013 优选的， 所述第一跨阻放大器包括电阻R1和运算放大器A1； 第一光电二极管D1的 阳极接地， 阴极与所述运算放大器A1的反相输入端连接； 所述运算放大器A1的反相输入端 通过电阻R1和运算放大器A1的输出端连接， 运算放大器A1的同相输入端接地； 运算放大器 A1的输出端作为第一跨阻放大器的输出端连接第一跨导放大器的输入端； 0014 所述第二跨阻放大器包括电阻R2和运算放大器A2； 第二光电二极管D2的阳极接 地， 阴极与所述运算放大器A2的反相输入端连接； 所述运算放大器A2的反相输入端通过电 阻R2和运算放大器。

19、A2的输出端连接， 运算放大器A2的同相输入端接地； 运算放大器A2的输 出端作为第二跨阻放大器的输出端连接第二跨导放大器的输入端。 0015 优选的， 所述第一跨导放大器包括运算放大器A3、 电阻R3和PMOS管P1， 所述第一跨 阻放大器的输出端连接运算放大器A3的反相输入端， 运算放大器A3的输出端连接PMOS管P1 的栅极， 运算放大器A3的同相输入端连接PMOS管P1的漏极， PMOS管P1的漏极通过电阻R3接 地， PMOS管P1的源极接电源； 运算放大器A3的输出端作为第一跨导放大器的输出端连接电 流减法器的其中一个输入端； 0016 所述第二跨导放大器包括运算放大器A4、 电阻。

20、R4和PMOS管P2， 所述第二跨阻放大 器的输出端连接运算放大器A4的反相输入端， 运算放大器A4的输出端连接PMOS管P2的栅 极， 运算放大器A4的同相输入端连接PMOS管P2的漏极， PMOS管P2的漏极通过电阻R4接地， PMOS管P2的源极接电源； 运算放大器A4的输出端作为第二跨导放大器的输出端连接电流减 法器的另一个输入端。 0017 优选的， 所述电流减法器包括PMOS管P3、 PMOS管P4、 NMOS管N1、 NMOS管N2和NMOS管 N3， 所述第一跨导放大器的输出端连接PMOS管P3的栅极， 第二跨导放大器的输出端连接 PMOS管P4的栅极； 0018 PMOS管P。

21、3的源级和PMOS管P4的源级均接电源； 0019 PMOS管P3的漏极分别连接NMOS管N2的漏极、 NMOS管N3的漏极以及NMOS管N3的栅 极； PMOS管P4的漏极分别连接NMOS管N1的漏极和NMOS管N1的栅极； NMOS管N1的栅极和NMOS 管N2的栅极连接， NMOS管N1的源极、 NMOS管N2的源极以及NMOS管N3的源极均接地， 其中NMOS 管N3的栅极作为电流减法器的输出端连接震荡器的输入端。 0020 优选的， 所述震荡器包括PMOS管P5、 PMOS管P6、 PMOS管P7、 NMOS管N4、 NMOS管N5、 NMOS管N6、 电容C1、 电容C2、 反相器。

22、I1、 反相器I2、 反相器I3、 反相器I4和反相器I5； 0021 NMOS管N4的栅极连接电流减法器的输出端， PMOS管P5和PMOS管P6的源极分别接电 源， PMOS管P5的漏极和栅极分别与PMOS管P6的栅极连接， PMOS管P5的漏极连接NMOS管N4的 漏极， NMOS管N4的源极接地； PMOS管P6的漏极分别连接NMOS管N5的漏极、 NMOS管N5的栅极和 NMOS管N6的栅极， NMOS管N5的源极接地； 0022 PMOS管P7的栅极连接PMOS管P6的栅极， PMOS管P7的漏极和NMOS管N6的漏极连接， 反相器I1的输入端连接PMOS管P7的漏极， 反相器I1。

23、的输出端连接反相器I2和反相器I3的输 入端， 反相器I2的输出端通过电容C1连接PMOS管P7的漏极， 反相器I3的输出端分别连接反 相器I4和反相器I5的输入端， 反相器I4的输出端连接PMOS管P7和NMOS管N6的源极， PMOS管 说 明 书 2/7 页 5 CN 105030254 B 5 P7的漏极通过电容C2接地； 反相器I5的输出端作为震荡器的输出端输出相应频率的脉冲信 号。 0023 本发明的第二目的通过下述技术方案实现： 一种基于上述所述的具有温度补偿特 性的光频率转换装置实现的光频率转换方法， 步骤如下： 0024 S1、 第一光电二极管D1接收光信号并根据光强度将其转。

24、换成相应的电流信号， 然 后传送给第一跨阻放大器； 第一光电二极管D2未接收光信号， 根据温度产生相关电流信号， 然后传送给第二跨阻放大器； 0025 S2、 第一跨阻放大器接收到电流信号后， 将电流信号转换成电压信号， 然后传送给 第一跨导放大器； 第二跨阻放大器接收到电流信号后， 将电流信号转换成电压信号， 然后传 送给第二跨导放大器； 0026 S3、 第一跨导放大器接收到电压信号后， 按照比例将电压信号转换成电流信号， 并 且传送给电流减法器的其中一个输入端， 第二跨导放大器接收到电压信号后， 按照比例将 电压信号转换成电流信号， 并且传送给电流减法器的另一个输入端； 0027 S4、。

25、 电流减法器将两个输入端接收到的电流信号进行相减处理， 相减处理后得到 温度补偿的电流信号， 然后传送给到震荡器； 0028 S5、 震荡器根据电流减法器输出的温度补偿电流信号产生相应频率的脉冲信号。 0029 优选的， 所述步骤S3中第一跨导放大器输出的电流信号通过电流减法器PMOS管P3 的栅极输入到电流减法器中； 所述第二跨导放大器输出的电流信号通过电流减法器PMOS管 P4的栅极输入到电流减法器中。 0030 优选的， 所述步骤S4中， 电流减法器通过NMOS管N3的栅极输出温度补偿的电流信 号到震荡器的输入端。 0031 优选的， 所述步骤S5中， 所述震荡器通过NMOS管N4的栅极。

26、输入温度补偿电流信号。 0032 本发明的第三目的通过下述技术方案实现： 一种血氧仪， 包括上述所述的具有温 度补偿特性的光频率转换装置。 0033 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果： 0034 本发明装置包括两个光电二极管， 其中第一光电二极管用于接收光信号， 并且根 据光强度产生相应电流信号， 第二光电二极管为不接收光信号， 仅根据温度产生相关电流 信号， 两个光电二极管产生的电流信号分别对应传送到两个跨阻放大器进行阻抗变换， 通 过两个跨阻放大器将两个光电二极管输出的电流信号转换成电压信号， 然后再分别传送到 两个跨导放大器中， 两个跨导放大器分别将输入的电压信号按照比例转换成电。

27、流信号， 然 后分别传送到电流减法器的两个输入端， 电流减法器对输入的两路信号进行相减处理， 以 减去光电二极管因为温度产生的电流信号， 得到经过温度补偿的电流信号， 将温度补偿的 电流信号输入到震荡器中， 震荡器根据输入电流的大小产生相应频率的脉冲信号， 以实现 具有温度补偿的光频率转换， 抵消温度对光电二极管暗电流的影响， 保证光电转换装置的 精度。 附图说明 0035 图1是本发明光频率转换装置的结构组成框图。 0036 图2是本发明光频率转换装置的电路原理图。 说 明 书 3/7 页 6 CN 105030254 B 6 0037 图3是本发明光频率转换装置输出的脉冲信号图。 具体实施。

28、方式 0038 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述， 但本发明的实施方式不限 于此。 0039 实施例 0040 如图1所示， 本实施例公开了一种具有温度补偿特性的光频率转换装置， 包括光电 二极管、 跨阻放大器、 跨导放大器、 电流减法器和震荡器； 0041 光电二极管的个数为两个， 分别为接收光信号根据光强度产生相应电流信号的第 一光电二极管D1和不接收光信号根据温度产生相关电流信号的第二光电二极管D2； 即第一 光电二极管D1用于接收光信号， 第二光电二极管不接收光信号， 只产生与温度有光的电流 信号。 0042 跨阻放大器的个数为两个， 分别为第一跨阻放大器11和第二跨阻放。

29、大器12； 0043 跨导放大器的个数为两个， 分别为第一跨导放大器21和第二跨导放大器22； 0044 第一光电二极管D1的输出端通过第一跨阻放大器11连接第一跨导放大器21， 第二 光电二极管D2的输出端通过第二跨阻放大器12连接第二跨导放大器22； 第一跨导放大器21 和第二跨导放大器22的输出端分别连接电流减法器3的两个输入端； 电流减法器3的输出端 连接震荡器4的输入端。 0045 如图2所示， 第一跨阻放大器11包括电阻R1和运算放大器A1； 第一光电二极管D1的 阳极接地， 阴极与所述运算放大器A1的反相输入端连接； 运算放大器A1的反相输入端通过 电阻R1和运算放大器A1的输出。

30、端连接， 运算放大器A1的同相输入端接地； 运算放大器A1的 输出端作为第一跨阻放大器11的输出端连接第一跨导放大器21的输入端； 通过第一跨阻放 大器11将第一光电二极管D1输出的电流进行转换成电压信号。 第一跨阻放大器11输出的电 压信号V11为： 0046 V11I11*R1； 0047 其中I11为第一光电二极管D1输出的电流。 0048 第二跨阻放大器12包括电阻R2和运算放大器A2； 第二光电二极管D2的阳极接地， 阴极与所述运算放大器A2的反相输入端连接； 运算放大器A2的反相输入端通过电阻R2和运 算放大器A2的输出端连接， 运算放大器A2的同相输入端接地； 运算放大器A2的输。

31、出端作为 第二跨阻放大器12的输出端连接第二跨导放大器22的输入端； 通过第二跨阻放大器12将第 二光电二极管D1输出的电流进行转换成电压信号。 第二跨阻放大器12输出的电压信号V12 为： 0049 V12I12*R2； 0050 其中I12为第二光电二极管D2输出的电流。 0051 第一跨导放大器21包括运算放大器A3、 电阻R3和PMOS管P1， 第一跨阻放大器11的 输出端连接运算放大器A3的反相输入端， 运算放大器A3的输出端连接PMOS管P1的栅极， 运 算放大器A3的同相输入端连接PMOS管P1的漏极， PMOS管P1的漏极通过电阻R3接地， PMOS管 P1的源极接电源； 运算。

32、放大器A3的输出端作为第一跨导放大器21的输出端连接电流减法器 的其中一个输入端； 通过第一跨导放大器21将第一跨阻放大器输出的电压信号按照比例转 说 明 书 4/7 页 7 CN 105030254 B 7 换成电流信号。 其中第一跨导放大器21转换比例关系如下： 0052 I21V11/R3； 0053 其中V11为第一跨阻放大器输出的电压信号。 0054 第二跨导放大器22包括运算放大器A4、 电阻R4和PMOS管P2， 第二跨阻放大器21的 输出端连接运算放大器A4的反相输入端， 运算放大器A4的输出端连接PMOS管P2的栅极， 运 算放大器A4的同相输入端连接PMOS管P2的漏极， 。

33、PMOS管P2的漏极通过电阻R4接地， PMOS管 P2的源极接电源； 运算放大器A4的输出端作为第二跨导放大器22的输出端连接电流减法器 3的另一个输入端。 通过第二跨导放大器22将第二跨阻放大器12输出的电压信号按照比例 转换成电流信号。 0055 其中第一跨导放大器21转换比例关系如下： 0056 I22V12/R4； 0057 其中V12为第二跨阻放大器输出的电压信号。 0058 电流减法器3包括PMOS管P3、 PMOS管P4、 NMOS管N1、 NMOS管N2和NMOS管N3； 第一跨导 放大器21的输出端连接PMOS管P3的栅极， PMOS管P3通过镜像PMOS管P1的电流获得第。

34、一跨导 放大器21输出的电流信号； 第二跨导放大器22的输出端连接PMOS管P4的栅极， PMOS管P4通 过镜像PMOS管P2的电流获得第二跨导放大器22输出的电流信号； 0059 PMOS管P3的源级和PMOS管P4的源级均接电源； 0060 PMOS管P3的漏极分别连接NMOS管N2的漏极、 NMOS管N3的漏极以及NMOS管N3的栅 极； PMOS管P4的漏极分别连接NMOS管N1的漏极和NMOS管N1的栅极； NMOS管N1的栅极和NMOS 管N2的栅极连接， NMOS管N1的源极、 NMOS管N2的源极以及NMOS管N3的源极均接地， 其中NMOS 管N3的栅极作为电流减法器3的输。

35、出端连接震荡器4的输入端。 输入到电流减法器3中的两 路电流信号经过电流减法器进行相减处理后， 通过电流减法器3的NMOS管N3的栅极输出， 通 过电流减法器3获取到两路信号相减后的电流信号， 即通过相减处理抵消温度对光电二极 管暗电流的影响， 得到温度补偿后的电流信号。 0061 本实施例电流减法器3中， PMOS管P3的漏极与NMOS管N2和漏极和NMOS管N3的漏极 连在一起， 故流过PMOS管P3的电流一部分流进NMOS管N2， 另一部分流进NMOS管N3。 而NMOS管 N1和PMOS管P4处于同一支路， 流过它们的电流相等； 又NMOS管N2镜像NMOS管N1的电流， 即流 过NM。

36、OS管N2的电流与流过PMOS管P4的电流相等。 所以， PMOS管P3流过的电流中与PMOS管P4 电流大小相同的一部分通过NMOS管N2流走后， 剩余的流入NMOS管N3， 从而实现电流相减的 目的。 0062 震荡器4包括PMOS管P5、 PMOS管P6、 PMOS管P7、 NMOS管N4、 NMOS管N5、 NMOS管N6、 电容 C1、 电容C2、 反相器I1、 反相器I2、 反相器I3、 反相器I4和反相器I5； 0063 NMOS管N4的栅极连接电流减法器3的输出端， PMOS管P5和PMOS管P6的源极分别接 电源， PMOS管P5的漏极和栅极分别与PMOS管P6的栅极连接， 。

37、PMOS管P5的漏极连接NMOS管N4 的漏极， NMOS管N4的源极接地； PMOS管P6的漏极分别连接NMOS管N5的漏极、 NMOS管N5的栅极 和NMOS管N6的栅极， NMOS管N5的源极接地； 0064 PMOS管P7的栅极连接PMOS管P6的栅极， PMOS管P7的漏极和NMOS管N6的漏极连接， 反相器I1的输入端连接PMOS管P7的漏极， 反相器I1的输出端连接反相器I2和反相器I3的输 入端， 反相器I2的输出端通过电容C1连接PMOS管P7的漏极， 反相器I3的输出端分别连接反 说 明 书 5/7 页 8 CN 105030254 B 8 相器I4和反相器I5的输入端， 。

38、反相器I4的输出端连接PMOS管P7和NMOS管N6的源极， PMOS管 P7的漏极通过电容C2接地； 反相器I5的输出端作为震荡器4的输出端输出相应频率的脉冲 信号。 如图3所示为本实施例震荡器4输出的脉冲信号。 0065 在本实施例震荡器4中， 假设震荡器4此时输出高电平， 即此时反相器I4输出高电 平， 反相器I1输入端为低电位。 此时PMOS管P7导通， NMOS管N6截止， 电容C1及电容C2通过 PMOS管P7输入电流充电， 反相器I1输入端电位不断升高。 当反相器I1输入端电位升高超过 反相器I1的正向阈值电压后， 反相器I1、 反相器I2、 反相器I3、 反相器I4及反相器I5。

39、输出发 生翻转， 震荡器4输出低电平。 即此时反相器I4输出低电平， 反相器I1输入端为高电位。 此时 PMOS管P7截止， NMOS管N6导通， 电容C1及电容C2通过NMOS管N6流出电流放电， 反相器I1输入 端电位不断降低。 当反相器I1输入端电位降低超过反相器I1的反向阈值电压后， 反相器I1、 反相器I2、 反相器I3、 反相器I4及反相器I5输出发生翻转， 震荡器4再次输出高电平， 重新进 入上述周期， 从而产生震荡， 输出脉冲信号。 本实施例中震荡器4得到的脉冲信号的震荡频 率fclk为： 0066 0067 其中Vt,r为反相器I1正向阈值电压， Vt,f为反相器I1反向阈值。

40、电压， I4为反相器I4 的输入电压大小， VDD为电源电压。 0068 本实施例还公开了一种由上述具有温度补偿特性的光频率转换装置实现的光频 率转换方法， 步骤如下： 0069 S1、 第一光电二极管D1接收光信号并根据光强度将其转换成相应的电流信号， 然 后传送给第一跨阻放大器； 第一光电二极管D2未接收光信号， 根据温度产生相关电流信号， 然后传送给第二跨阻放大器； 0070 S2、 第一跨阻放大器接收到电流信号后， 将电流信号转换成电压信号， 然后传送给 第一跨导放大器； 第二跨阻放大器接收到电流信号后， 将电流信号转换成电压信号， 然后传 送给第二跨导放大器； 0071 本实施例中第。

41、一跨阻放大器11输出的电压信号V11为： 0072 V11I11*R1； 0073 其中I11为第一光电二极管D1输出的电流。 0074 本实施例中第二跨阻放大器12输出的电压信号V12为： 0075 V12I12*R2； 0076 其中I12为第二光电二极管D2输出的电流。 0077 S3、 第一跨导放大器接收到电压信号后， 按照比例将电压信号转换成电流信号， 并 且传送给电流减法器的其中一个输入端， 第二跨导放大器接收到电压信号后， 按照比例将 电压信号转换成电流信号， 并且传送给电流减法器的另一个输入端； 本步骤中第一跨导放 大器输出的电流信号通过电流减法器PMOS管P3的栅极输入到电流。

42、减法器中； 第二跨导放大 器输出的电流信号通过电流减法器PMOS管P4的栅极输入到电流减法器中。 0078 本实施例中第一跨导放大器的电压信号转换成电流信号的转换比例为： 0079 I21V11/R3； 0080 其中V11为第一跨阻放大器输出的电压信号。 说 明 书 6/7 页 9 CN 105030254 B 9 0081 本实施例中第二跨导放大器的电压信号转换成电流信号的转换比例为： 0082 I22V12/R4； 0083 其中V12为第二跨阻放大器输出的电压信号。 0084 S4、 电流减法器将两个输入端接收到的电流信号进行相减处理， 相减处理后得到 温度补偿的电流信号， 然后传送给。

43、到震荡器； 本步骤中电流减法器通过NMOS管N3的栅极输 出温度补偿的电流信号到震荡器的输入端。 0085 S5、 震荡器根据电流减法器输出的温度补偿电流信号产生相应频率的脉冲信号。 本步骤中震荡器通过NMOS管N4的栅极输入温度补偿电流信号。 本实施例中震荡器得到的脉 冲信号的震荡频率fclk为： 0086 0087 其中Vt,r为震荡器中反相器I1正向阈值电压， Vt,f为震荡器中反相器I1反向阈值电 压， I4为震荡器中反相器I4的输入电压大小， VDD为电源电压。 0088 本实施例还公开了一种血氧仪， 包括上述具有温度补偿特性的光频率转换装置。 0089 上述实施例为本发明较佳的实施方式， 但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制， 其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、 修饰、 替代、 组合、 简化， 均应为等效的置换方式， 都包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 7/7 页 10 CN 105030254 B 10 图1 图2 说 明 书 附 图 1/2 页 11 CN 105030254 B 11 图3 说 明 书 附 图 2/2 页 12 CN 105030254 B 12 。