生物肌電數據採集系統的高共模抑制比前置放大電路的製作方法
2023-08-02 04:37:06 2
生物肌電數據採集系統的高共模抑制比前置放大電路的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種生物肌電數據採集系統的高共模抑制比前置放大電路，其輸入端連接第一電極和第二電極，包括第一電阻～第十四電阻、第一電容～第四電容、第一放大器～第六放大器，這些元件組成以下四部分電路：高通網絡、並聯型雙運放放大器、帶有積分反饋電路的高通差分放大器和共模信號取樣驅動電路。本發明採用雙電極輸入，並將高通網絡置於放大器的前端且不接地，若輸入一個共模電壓，高通網絡中沒有電流流過，高通網絡中各點電位相等，不會變共模信號為差模信號，可以實現高共模抑制比；另外，本放大電路的放大倍數都做在前級放大即並聯型雙運放放大器上，可以在抑制直流幹擾的情況下，無需刻意匹配便可以提供極高的共模抑制比。
【專利說明】生物肌電數據採集系統的高共模抑制比前置放大電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種生物肌電數據採集系統的放大電路，尤其涉及一種生物肌電數據採集系統的高共模抑制比前置放大電路。
【背景技術】
[0002]生物肌體的活動狀態如收縮/擴張頻率、收縮/擴張幅度等，會以生物電(在生命活動過程中在生物體內產生的各種電位或電流，包括細胞膜電位、動作電位、心電、腦電等)的形式反應出來，所以，通過對生物肌體的生物電信號的數據採集可以了解生物肌體的活動狀態，從而獲取相關病理參數或健康參數等。比如:本世紀初，用電流計首次從體表記錄了人的妊娠子宮的電活動，後來，相關學者將這一信號定義為體表子官電信號。自此之後，人們開始了對體表子宮電信號的深入研究。體表子官電信號能夠反映肌肉纖維興奮的原始過程，提供有關子宮肌肉活動的輔助信息，是妊娠和分娩監護的有效手段。
[0003]生物肌電數據採集系統包括電極、前置放大電路、後置放大濾波電路、單片機和PC機，電極用於與肌體接觸採集生物電信號，兩級放大電路用於將生物電信號放大並濾除幹擾信號，PC機用於用戶直觀了解相關信號採集狀態。現有的生物肌電數據採集系統中的前置放大電路，為了避免電極電壓使高增益的前置放大電路進入飽和狀態，所以在輸入端加上隔直電容，但由於信號源的內阻很高，而且兩個電極不平衡，隔直電容使共模幹擾轉變為差模幹擾，降低了共模抑制比，嚴重損害了前置放大電路的性能。
【發明內容】
[0004]本發明的目的就在於為了解決上述問題而提供一種生物肌電數據採集系統的高共模抑制比前置放大電路。
[0005]本發明通過以下技術方案來實現上述目的:
[0006]本發明所述生物肌電數據採集系統的高共模抑制比前置放大電路，其輸入端連接第一電極和第二電極，包括第一電阻?第十四電阻、第一電容?第四電容、第一放大器?第六放大器，所述第一電極分別與所述第一電阻的第一端和所述第一電容的第一端連接，所述第一電阻的第二端分別與所述第三電阻的第一端、所述第四電阻的第一端和所述第五放大器的正極信號輸入端連接，所述第二電極分別與所述第三電阻的第二端和所述第二電容的第一端連接，所述第一電容的第二端分別與所述第二電阻的第二端和所述第一放大器的正極信號輸入端連接，所述第二電容的第二端分別與所述第四電阻的第二端和所述第二放大器的正極信號輸入端連接，所述第一放大器的負極信號輸入端分別與所述第五電阻的第一端和所述第六電阻的第一端連接，所述第五電阻的第二端分別與所述第二放大器的負極信號輸入端和所述第七電阻的第一端連接，所述第一放大器的輸出端分別與所述第六電阻的第二端和所述第九電阻的第一端連接，所述第二放大器的輸出端分別與所述第七電阻的第二端和所述第八電阻的第一端連接，所述第九電阻的第二端分別與所述第三放大器的負極信號輸入端和所述第十電阻的第一端連接，所述第八電阻的第二端分別與所述第三放大器的正極信號輸入端和所述第十三電阻的第一端連接，所述第三放大器的輸出端分別與所述第十電阻的第二端和所述第十四電阻的第一端連接並作為所述前置放大電路的信號輸出端，所述第十四電阻的第二端分別與所述第四電容的第一端和所述第六放大器的負極信號輸入端連接，所述第六放大器的正極信號輸入端接地，所述第六放大器的輸出端分別與所述第十三電阻的第二端和所述第四電容的第二端連接，所述第五放大器的輸出端分別與所述第五放大器的負極信號輸入端和所述第十二電阻的第一端連接，所述第十二電阻的第二端分別與所述第三電容的第一端和所述第四放大器的負極信號輸入端連接，所述第四放大器的正極信號輸入端接地，所述第三電容串聯所述第十一電阻後與所述第四放大器的輸出端連接。
[0007]上述結構中，第一電阻?第四電阻、第一電容和第二電容共同組成高通網絡，第一放大器、第二放大器和第五電阻?第九電阻共同組成並聯型雙運放放大器，第十一電阻、第十二電阻、第三電容、第四放大器和第五放大器共同組成帶有積分反饋電路的高通差分放大器，第十電阻、第十三電阻、第十四電阻、第三放大器、第六放大器和第四電容共同組成共模信號取樣驅動電路。
[0008]本發明的有益效果在於:
[0009]本發明採用雙電極輸入，並將高通網絡置於放大器的前端且不接地，若輸入一個共模電壓，高通網絡中沒有電流流過，高通網絡中各點電位相等，不會變共模信號為差模信號，可以實現高共模抑制比；另外，本放大電路的放大倍數都做在前級放大即並聯型雙運放放大器上，可以在抑制直流幹擾的情況下，無需刻意匹配便可以提供極高的共模抑制比。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明所述生物肌電數據採集系統的結構框圖；
[0011]圖2是本發明所述高共模抑制比前置放大電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖對本發明作進一步說明:
[0013]如圖1所示，生物肌電數據採集系統包括電極、前置放大電路、後置放大濾波電路、單片機、RAM和PC機，電極用於與肌體接觸採集生物電信號，本例中電極為第一電極和第二電極，兩級放大電路用於將生物電信號放大並濾除幹擾信號，單片機用於將生物電信號進行數據轉換得到如曲線、表格等直觀信號，RAM是存儲器，PC機用於用戶直觀了解相關信號採集狀態。
[0014]如圖2所示，本發明所述高共模抑制比前置放大電路，其輸入端連接第一電極BI和第二電極B2，包括第一電阻Rl?第十四電阻R14、第一電容Cl?第四電容C4、第一放大器Al?第六放大器A6,第一電極BI分別與第一電阻Rl的第一端和第一電容Cl的第一端連接，第一電阻Rl的第二端分別與第三電阻R3的第一端、第四電阻R4的第一端和第五放大器A5的正極信號輸入端連接，第二電極B2分別與第三電阻R3的第二端和第二電容C2的第一端連接，第一電容Cl的第二端分別與第二電阻R2的第二端和第一放大器Al的正極信號輸入端連接，第二電容C2的第二端分別與第四電阻R4的第二端和第二放大器A2的正極信號輸入端連接，第一放大器Al的負極信號輸入端分別與第五電阻R5的第一端和第六電阻R6的第一端連接,第五電阻R5的第二端分別與第二放大器A2的負極信號輸入端和第七電阻R7的第一端連接,第一放大器Al的輸出端分別與第六電阻R6的第二端和第九電阻R9的第一端連接，第二放大器A2的輸出端分別與第七電阻R7的第二端和第八電阻R8的第一端連接，第九電阻R9的第二端分別與第三放大器A3的負極信號輸入端和第十電阻RlO的第一端連接，第八電阻R8的第二端分別與第三放大器A3的正極信號輸入端和第十三電阻R13的第一端連接，第三放大器A3的輸出端分別與第十電阻RlO的第二端和第十四電阻R14的第一端連接並作為所述前置放大電路的信號輸出端Uo，第十四電阻R14的第二端分別與第四電容C4的第一端和第六放大器A6的負極信號輸入端連接,第六放大器A6的正極信號輸入端接地，第六放大器A6的輸出端分別與第十三電阻R13的第二端和第四電容C4的第二端連接，第五放大器A5的輸出端分別與第五放大器A5的負極信號輸入端和第十二電阻R12的第一端連接，第十二電阻R12的第二端分別與第三電容C3的第一端和第四放大器A4的負極信號輸入端連接，第四放大器A4的正極信號輸入端接地，第三電容C3串聯第十一電阻Rll後與第四放大器A4的輸出端連接。
[0015]如圖2所不，上述結構中，第一電阻Rl?第四電阻R4、第一電容Cl和第二電容C2共同組成高通網絡，第一放大器Al、第二放大器A2和第五電阻R5?第九電阻R9共同組成並聯型雙運放放大器，第十一電阻R11、第十二電阻R12、第三電容C3、第四放大器A4和第五放大器A5共同組成帶有積分反饋電路的高通差分放大器，第十電阻R10、第十三電阻R13、第十四電阻R14、第三放大器A3、第六放大器A6和第四電容C4共同組成共模信號取樣驅動電路。
【權利要求】
1.一種生物肌電數據採集系統的高共模抑制比前置放大電路，其輸入端連接第一電極和第二電極，其特徵在於:包括第一電阻?第十四電阻、第一電容?第四電容、第一放大器?第六放大器，所述第一電極分別與所述第一電阻的第一端和所述第一電容的第一端連接，所述第一電阻的第二端分別與所述第三電阻的第一端、所述第四電阻的第一端和所述第五放大器的正極信號輸入端連接，所述第二電極分別與所述第三電阻的第二端和所述第二電容的第一端連接，所述第一電容的第二端分別與所述第二電阻的第二端和所述第一放大器的正極信號輸入端連接，所述第二電容的第二端分別與所述第四電阻的第二端和所述第二放大器的正極信號輸入端連接，所述第一放大器的負極信號輸入端分別與所述第五電阻的第一端和所述第六電阻的第一端連接，所述第五電阻的第二端分別與所述第二放大器的負極信號輸入端和所述第七電阻的第一端連接，所述第一放大器的輸出端分別與所述第六電阻的第二端和所述第九電阻的第一端連接，所述第二放大器的輸出端分別與所述第七電阻的第二端和所述第八電阻的第一端連接，所述第九電阻的第二端分別與所述第三放大器的負極信號輸入端和所述第十電阻的第一端連接，所述第八電阻的第二端分別與所述第三放大器的正極信號輸入端和所述第十三電阻的第一端連接，所述第三放大器的輸出端分別與所述第十電阻的第二端和所述第十四電阻的第一端連接並作為所述前置放大電路的信號輸出端，所述第十四電阻的第二端分別與所述第四電容的第一端和所述第六放大器的負極信號輸入端連接，所述第六放大器的正極信號輸入端接地，所述第六放大器的輸出端分別與所述第十三電阻的第二端和所述第四電容的第二端連接，所述第五放大器的輸出端分別與所述第五放大器的負極信號輸入端和所述第十二電阻的第一端連接，所述第十二電阻的第二端分別與所述第三電容的第一端和所述第四放大器的負極信號輸入端連接，所述第四放大器的正極信號輸入端接地，所述第三電容串聯所述第十一電阻後與所述第四放大器的輸出端連接。
【文檔編號】A61B5/0488GK104467713SQ201310428583
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月18日 優先權日:2013年9月18日
【發明者】田野, 夏梅宸, 劉志才 申請人:成都英力拓信息技術有限公司