一種生物電檢測中的前置級(jí)電路的制作方法
【專利摘要】一種生物電檢測中的前置級(jí)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)抑制共模干擾的閉合反饋電路模塊，等等，其特征是，所述基本電路模塊(1)不僅在儀表放大器的變?cè)鲆骐娮鑂G處串聯(lián)了一個(gè)電容C，而且將儀表放大器的輸出vo積分反饋至儀表運(yùn)放的原接地參考端vf，儀表運(yùn)放的原接地參考端vf不再接地。此方案在保證前置級(jí)電路高增益的同時(shí)，進(jìn)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(jí)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請(qǐng)涉及一種生物電檢測中的前置級(jí)電路。
[0002]生物體都是帶電的，測量生物體的電活動(dòng)有利于對(duì)生物體的生命活動(dòng)進(jìn)行評(píng)估。生物電都是弱信號(hào)，如傳導(dǎo)至人體表的心電信號(hào)一般只是毫伏級(jí)，腦電更弱、一般只是十微伏百微伏級(jí)，因此，檢測生物電時(shí)往往需要先放大，以減小后端數(shù)字化中的量化誤差。放大的生物電，一般在模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)前還應(yīng)該進(jìn)行模擬抗混濾波，也有先進(jìn)行過采樣再進(jìn)行數(shù)字抗混濾波和重采樣的；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(jí)電路。
[0003]由于50Hz或60Hz的共模干擾經(jīng)常很大、可能大至十幾個(gè)伏特，近似直流的差模極化電壓也可能大至二三百個(gè)毫伏，因此，生物電檢測中的前置級(jí)電路設(shè)計(jì)不容易，既要追求足夠大的放大倍數(shù)，又要解決好由此可能帶來的整個(gè)放大器的飽和失效問題。
[0004]本申請(qǐng)將提出一種生物電檢測中的前置級(jí)電路方案。
【背景技術(shù)】
[0005]早期的生物電檢測中的前置級(jí)電路，由于種種制約因素的存在，往往又分好幾級(jí)，從前往后依次包括:儀表放大器、高通濾波器、50Hz或60Hz模擬陷波器、二級(jí)放大器等。其中，儀表放大器指一個(gè)以儀表運(yùn)放為核心配之以外圍電路構(gòu)成的放大電路模塊，它利用儀表運(yùn)放的高共模抑制比，在實(shí)現(xiàn)10倍以內(nèi)生物電信號(hào)差模放大的同時(shí)，最大限度地抑制50Hz或60Hz共模干擾；高通濾波器的目的是哀減極化電壓及其他低頻干擾，以解決經(jīng)儀表放大器后作為主要矛盾的極化電壓問題；50Hz或60Hz模擬陷波器可以對(duì)殘留的和新引入的50Hz或60Hz成分進(jìn)行進(jìn)一步陷波，為最后上百倍大增益的二級(jí)放大器做好準(zhǔn)備。
`[0006]以上早期前置級(jí)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，差模增益主要靠后端的二級(jí)放大器貢獻(xiàn)，造成整個(gè)電路的底噪不能做小。隨著儀表運(yùn)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干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(jí)電路的新趨勢是:簡化掉模擬陷波器和二級(jí)放大器，并將高通濾波器融進(jìn)前端的儀表放大器來實(shí)現(xiàn)高增益。如此以來，抗混濾波前的前置級(jí)電路就變成名副其實(shí)的前置級(jí)電路。
[0007]完整的生物電檢測中的前置級(jí)電路還應(yīng)該包括右腿驅(qū)動(dòng)電路，又叫參考電極電路或無關(guān)電極電路，不妨也可叫抑制共模干擾的閉合反饋電路，它是將取自前置級(jí)電路中的共模電位經(jīng)反相放大反饋至生物體表，或者將前置級(jí)電路中的儀表運(yùn)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(jí)電路，做得再講究一點(diǎn)，還可包括屏蔽驅(qū)動(dòng)電路，即將導(dǎo)線及電路的屏蔽層與雙極性電源的參考地相連。這里，不妨將抑制共模干擾的閉合反饋電路和屏蔽驅(qū)動(dòng)電路之外的前置級(jí)電路部分，稱為前置級(jí)電路的基本模塊。更確切地說，生物電檢測中前置級(jí)電路基本模塊的趨勢是將高通濾波器融進(jìn)前端的儀表放大器來實(shí)現(xiàn)聞增益。
[0008]有文獻(xiàn)提出了一種生物電檢測中前置級(jí)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(shí)現(xiàn)高增益，具體地在儀表放大器的變?cè)鲆骐娮鑂e處串聯(lián)一個(gè)電容C，詳見附圖2所示。易推得，圖2所示電路有傳輸函數(shù):
【權(quán)利要求】
1.一種生物電檢測中的前置級(jí)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)抑制共模干擾的閉合反饋電路模塊，等等，其特征是，所述基本電路模塊(1)不僅在儀表放大器的變?cè)鲆骐娮鑂c處串聯(lián)了一個(gè)電容C，而且將儀表放大器的輸出V。積分反饋至儀表運(yùn)放的原接地參考端vf，儀表運(yùn)放的原接地參考端Vf不再接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物電檢測中的前置級(jí)電路，其特征是，所述基本電路模塊(I)在與所述抑制共模干擾的閉合反饋電路模塊(2)相連接時(shí)，可在ReC電路旁并聯(lián)一個(gè)由兩等值電阻R串接的電路，并將兩等值電阻R的串接點(diǎn)即共模電位點(diǎn)V?！放c所述模塊(2)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物電檢測中的前置級(jí)電路，其特征是，所述基本電路模塊(I)在與所述抑制 共模干擾的閉合反饋電路模塊(2)相連接時(shí)，可將前置級(jí)電路中的儀表運(yùn)放的雙極性電源的參考地連至生物體表形成閉合反饋回路，以抑制生物體表面的共模干擾電壓。
【文檔編號(hào)】A61B5/04GK103705230SQ201410014383
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】劉紅星, 肇瑩, 黃曉林, 李萍, 司峻峰, 汪瑞, 余晗卿, 寧新寶 申請(qǐng)人:南京大學(xué)