一種生物電檢測中的前置級電路的製作方法

2023-09-24 00:30:10

一種生物電檢測中的前置級電路的製作方法
【專利摘要】一種生物電檢測中的前置級電路，包括：(1)高通濾波器與儀表放大器相融合的基本電路模塊，(2)抑制共模幹擾的閉合反饋電路模塊，等等，其特徵是，所述基本電路模塊(1)不僅在儀表放大器的變增益電阻RG處串聯了一個電容C，而且將儀表放大器的輸出vo積分反饋至儀表運放的原接地參考端vf，儀表運放的原接地參考端vf不再接地。此方案在保證前置級電路高增益的同時，進一步提高了其阻帶的衰減能力。
【專利說明】—種生物電檢測中的前置級電路
【技術領域】
[0001 ] 本申請涉及一種生物電檢測中的前置級電路。
[0002]生物體都是帶電的，測量生物體的電活動有利於對生物體的生命活動進行評估。生物電都是弱信號，如傳導至人體表的心電信號一般只是毫伏級，腦電更弱、一般只是十微伏百微伏級，因此，檢測生物電時往往需要先放大，以減小後端數位化中的量化誤差。放大的生物電，一般在模數轉換(ADC)前還應該進行模擬抗混濾波，也有先進行過採樣再進行數字抗混濾波和重採樣的；不管怎樣，不妨將抗混濾波前的模擬放大電路稱為生物電檢測中的前置級電路。
[0003]由於50Hz或60Hz的共模幹擾經常很大、可能大至十幾個伏特，近似直流的差模極化電壓也可能大至二三百個毫伏，因此，生物電檢測中的前置級電路設計不容易，既要追求足夠大的放大倍數，又要解決好由此可能帶來的整個放大器的飽和失效問題。
[0004]本申請將提出一種生物電檢測中的前置級電路方案。
【背景技術】
[0005]早期的生物電檢測中的前置級電路，由於種種制約因素的存在，往往又分好幾級，從前往後依次包括:儀表放大器、高通濾波器、50Hz或60Hz模擬陷波器、二級放大器等。其中，儀表放大器指一個以儀表運放為核心配之以外圍電路構成的放大電路模塊，它利用儀表運放的高共模抑制比，在實現10倍以內生物電信號差模放大的同時，最大限度地抑制50Hz或60Hz共模幹擾；高通濾波器的目的是哀減極化電壓及其他低頻幹擾，以解決經儀表放大器後作為主要矛盾的極化電壓問題；50Hz或60Hz模擬陷波器可以對殘留的和新引入的50Hz或60Hz成分進行進一步陷波，為最後上百倍大增益的二級放大器做好準備。
`[0006]以上早期前置級電路方案存在的問題是:最前列的儀表放大器的差模增益較低，差模增益主要靠後端的二級放大器貢獻，造成整個電路的底噪不能做小。隨著儀表運放集成電路水平的提高，儀表放大器的高共模抑制比已足以將50Hz或60Hz幹擾成分衰減得足夠小，生物電檢測中可以不用再安排專門的50Hz或60Hz模擬陷波器。生物電檢測中的前置級電路的新趨勢是:簡化掉模擬陷波器和二級放大器，並將高通濾波器融進前端的儀表放大器來實現高增益。如此以來，抗混濾波前的前置級電路就變成名副其實的前置級電路。
[0007]完整的生物電檢測中的前置級電路還應該包括右腿驅動電路，又叫參考電極電路或無關電極電路，不妨也可叫抑制共模幹擾的閉合反饋電路，它是將取自前置級電路中的共模電位經反相放大反饋至生物體表，或者將前置級電路中的儀表運放的雙極性電源的參考地連至生物體表。生物電檢測中的前置級電路，做得再講究一點，還可包括屏蔽驅動電路，即將導線及電路的屏蔽層與雙極性電源的參考地相連。這裡，不妨將抑制共模幹擾的閉合反饋電路和屏蔽驅動電路之外的前置級電路部分，稱為前置級電路的基本模塊。更確切地說，生物電檢測中前置級電路基本模塊的趨勢是將高通濾波器融進前端的儀表放大器來實現聞增益。
[0008]有文獻提出了一種生物電檢測中前置級電路基本模塊的方案，就是將高通濾波器與儀表放大器相融合來實現高增益，具體地在儀表放大器的變增益電阻Re處串聯一個電容C，詳見附圖2所示。易推得，圖2所示電路有傳輸函數:
【權利要求】
1.一種生物電檢測中的前置級電路，包括:(1)高通濾波器與儀表放大器相融合的基本電路模塊，(2)抑制共模幹擾的閉合反饋電路模塊，等等，其特徵是，所述基本電路模塊(1)不僅在儀表放大器的變增益電阻Rc處串聯了一個電容C，而且將儀表放大器的輸出V。積分反饋至儀表運放的原接地參考端vf，儀表運放的原接地參考端Vf不再接地。
2.根據權利要求1所述的一種生物電檢測中的前置級電路，其特徵是，所述基本電路模塊(I)在與所述抑制共模幹擾的閉合反饋電路模塊(2)相連接時，可在ReC電路旁並聯一個由兩等值電阻R串接的電路，並將兩等值電阻R的串接點即共模電位點V。》與所述模塊(2)相連。
3.根據權利要求1所述的一種生物電檢測中的前置級電路，其特徵是，所述基本電路模塊(I)在與所述抑制 共模幹擾的閉合反饋電路模塊(2)相連接時，可將前置級電路中的儀表運放的雙極性電源的參考地連至生物體表形成閉合反饋迴路，以抑制生物體表面的共模幹擾電壓。
【文檔編號】A61B5/04GK103705230SQ201410014383
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月14日 優先權日:2014年1月14日
【發明者】劉紅星, 肇瑩, 黃曉林, 李萍, 司峻峰, 汪瑞, 餘晗卿, 寧新寶 申請人:南京大學