中Z为生物电阻抗值，k为根据测试网络得到的斜率值，〇为根据测试网络得到 的偏移值。
[0075] 如图11所示，在测试网络电路中，电容C36、电阻R49和电容C37串联。其中，R49 和C36连接点为RP1与电容C32相连，C32另一端与U1芯片28脚相连；R49和C37连接点 为RN1与电容C34相连，C34另一端与U1芯片30脚相连；C36另一端为VSENP_R1，与U1芯 片39脚相连；C37另一端为VSENM_R1，与U1芯片41脚相连。另外，电容C38、电阻R50和 电容C39串联。其中，R50和C38连接点为RP0与电容C33相连，C33另一端与U1芯片29 脚相连；R50和C39连接点为RN0与电容C35相连，C35另一端与U1芯片31脚相连；C38另 一端为VSENP_R0,与U1芯片40脚相连；C39另一端为VSENM_R0,与U1芯片42脚相连。
[0076]测试网络电路是用来给计算生物电阻抗时提供斜率k值和偏移量〇值的。电路中 R49阻值为固定的100Q，当通过RP1和RN1给其两端加入一个高频的正弦电流信号时，其 会在VSENP_R1和VSENM_R1两端会产生一个正弦的电压信号，之后U1芯片内部把这个产生 的正弦电压信号解调成直流电压信号I。同理，电路中R50阻值为固定的1000Q，当通过 RP0和RN0给其两端加入一个高频的正弦电流信号时，其会在VSENP_R0和VSENM_R0两端会 产生一个正弦的电压信号，之后U1芯片内部把这个产生的正弦电压信号解调成直流电压 信号V。。根据已知的R49、R50阻值和采样得到的VV。值，即可通过公式（6)计算得到斜 率k值和偏移量〇值：
[0077]
C53
[0078] 如图12所示，主功能芯片工作电路的主功能芯片采用U1芯片AFE4300。晶振 XTAL1为U1芯片AFE4300提供1MHZ的工作时钟。XTAL1的1脚置空；2脚接GND;3脚为CLK 输出，与U1芯片79脚之间串联电阻R10,同时其与GND之间串联电阻R35 ;4脚与AVDD相 连，同时4脚与地之间串联2个电容C12和C13,C12和C13起到滤除电源噪声的作用。U1 芯片80脚与AVDD相连，电容C6和C5并联，其一端与U1芯片80脚相连，另一端接GND，其 中C6和C5起到滤除电源噪声的作用。U1芯片7脚和8脚之间串联电阻Rl。R1默认阻值 为130K，根据公式（7)可得，U1芯片内部放大电路第一级放大倍数为2. 5倍。
[0079]
(7 )
[0080] 然后用户可以通过软件配置第二级放大倍数，第二级放大倍数在1、2、3、4之间可 选。U1芯片16脚为VLD0输出，其与电阻R2、电容C8相连，R2和C8另一端接GND。U1芯 片17脚为VREF输出，与电容C7串联至GND，C7起到滤除参考电压中噪声的作用。U1芯片 18脚接AVDD。U1芯片19脚与20脚之间串联电阻R3和电容C9,为U1芯片内部DAC提供 工作环境。U1芯片22脚与23脚之间串联电阻R36,起到保护管脚的作用。U1芯片24脚和 25脚之间串联电阻R37,起到保护管脚的作用。U1芯片26脚和27脚之间串联电阻38,起 到保护管脚的作用。U1芯片28脚和30脚之间串联电阻R45保护U1芯片管脚，29脚和31 脚之间串联电阻R46保护U1芯片管脚。U1芯片46脚与AVDD相连，电容C3和C4并联一端 接46脚，另一端接GND，C3和C4起到滤除电源中噪声的作用。U1芯片47脚和48脚之间 串联电阻R4、电容C10和电阻R5,为U1芯片内部解调装置提供工作环境。U1芯片49脚和 50脚之间串联电阻R6、电容C11和电阻R7,为U1芯片内部解调装置提供工作环境。U1芯 片53脚和AVDD之间串联电阻R8，59脚和AVDD之间串联电阻R9，这两个电阻起到上拉电阻 的作用。U1 芯片 1、6、9、14、21、32、60和76脚接6勵。1]1芯片43、44、52、55、61、62-75、77 脚都置空。
[0081] 本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发 明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的 普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各 种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种超小型体温和生物电阻抗测量装置，其特征在于，包括FPC连接器JUFPC连接 器J2、供电电路、四通道桥式体温测量电路、三通道生物电阻抗测量电路、测试网络电路以 及主功能芯片工作电路；所述FPC连接器J1、供电电路、四通道桥式体温测量电路、三通道 生物电阻抗测量电路、测试网络电路分别与主功能芯片工作电路连接；所述FPC连接器Jl 与供电电路连接；所述FPC连接器J2与三通道生物电阻抗测量电路连接； 所述FPC连接器Jl用于把外部电源接入供电电路并传输对外的数字信号； 所述供电电路用于把外部的电源转换成额定电压； 所述测试网络电路用于接受来自主功能芯片工作电路的激励信号，然后输出反馈信号 给主功能芯片工作电路进行采样； 所述FPC连接器J2内部与三通道生物电阻抗测量电路中的电流通道和电压通道相连， 用于提供与位于人体的电极片相连的接口； 所述三通道生物电阻抗测量电路用于接收来自主功能芯片工作电路的激励信号，并通 过FPC连接器J2送入人体，然后接收来自人体的反馈信号，并将其送至主功能芯片工作电 路进行后续处理； 所述四通道桥式体温测量电路用于接收来自主功能芯片工作电路的VLDO激励信号， 同时其内部的温度传感器在与人体接触后输出一个反馈信号到主功能芯片工作电路中进 行后续处理； 所述主功能芯片工作电路包括调制电路、解调电路、数字电路、内部两级放大电路以及 ADC ;所述调制电路产生激励信号，为其他电路提供输入信号；所述解调电路对其他电路的 输出信号进行解调，然后把解调后的信号送至ADC进行模数转换；所述内部两级放大电路 放大四通道桥式体温测量电路输出的信号，然后送至ADC进行模数转换；所述ADC采样过后 得到的数据通过数字电路部分传输至FPC连接器Jl。2. 根据权利要求1所述的超小型体温和生物电阻抗测量装置，其特征在于，所述主功 能芯片工作电路的主功能芯片采用Ul芯片AFE4300。3. 根据权利要求1所述的超小型体温和生物电阻抗测量装置，其特征在于，所述FPC连 接器J2为20pin的0. 5_脚间距的FPC连接器。4. 根据权利要求1所述的超小型体温和生物电阻抗测量装置，其特征在于，所述FPC连 接器Jl为20pin的FPC连接器。5. 根据权利要求1所述的超小型体温和生物电阻抗测量装置，其特征在于，所述供电 电路使用U2芯片TLV71333为装置供电。6. 根据权利要求1所述的超小型体温和生物电阻抗测量装置，其特征在于，所述四通 道桥式体温测量电路的每个体温测量通道前端均有一个桥式电阻电路；所述每个桥式电阻 电路均包括3个1%。精度51K阻值的电阻与一个MF51E型NTC热敏电阻器；所述每个桥式 电阻电路正负输出端都分别接有1阶的RC滤波电路。7. 根据权利要求1所述的超小型体温和生物电阻抗测量装置，其特征在于，所述三通 道生物电阻抗测量电路的每个生物电阻抗测量通道都包括4路信号线和4个ESD二极管； 所述4路信号线中2路信号线为电流信号线，另外2路信号线为电压信号线。
【专利摘要】本发明公开了一种超小型体温和生物电阻抗测量装置，包括FPC连接器J1、FPC连接器J2、供电电路、四通道桥式体温测量电路、三通道生物电阻抗测量电路、测试网络电路以及主功能芯片工作电路。本发明体积较小、性能优异，在身体体温测量方面上误差不超过±0.05℃，在生物电阻抗测量方面误差不超过±2Ω，这方便了需要测量体温和生物电阻抗的可穿戴设备及其他设备的开发。
【IPC分类】A61B5/053, A61B5/01
【公开号】CN105054906
【申请号】CN201510543195
【发明人】陈超, 颜红梅, 陈伟强
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月31日