一种医学压力传感器的微弱差分信号放大电路及装置的制作方法

本发明涉及一种医学传感器信号采集，具体涉及一种医学压力传感器的微弱差分信号放大电路及装置。

背景技术：

医学检测领域，常常用到各式各样的传感器，特别是压力传感器，因医学压力传感器检测的信号常常极其微弱，且信号变化剧烈，传统信号放大电路无法满足医学检测的要求。

另一方面，医学压力传感器在传统的医院临床应用中，常常需要很多人手来进行检测操作，不同的病例、不同的检测时间对检测精度和检测部位都不同。传统的方法采用医生和护士根据经验对传感器检测的数据进行一个判断，同时需要时刻看护患者状态；不仅过度依赖医生和护士的经验，同时限制医护人员的工作方式，降低医疗资源的使用效率。

对此，目前急需对一种新型的医学压力传感器的微弱差分信号放大电路及装置。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提出的一种医学压力传感器的微弱差分信号放大电路，采用两级放大电路与加法电路，实现医学压力传感器差分信号的放大，对医学传感器微弱信号实时检测提供坚实的基础，实现医学压力信号的微伏检测。

本发明提供一种医学压力传感器的微弱差分信号放大电路，包括第一级放大电路、第二级放大电路、加法电路；其中，

所述第一级放大电路用于接收医学压力传感器差分信号，并对医学压力传感器差分信号进行第一级放大，得到第一次放大信号；

所述第二级放大电路用于接收所述第一次放大信号，并对所述第一次放大信号滤波后进行第二级放大，得到第二次放大信号；

所述加法电路用于接收所述第二次放大信号，并对所述第二次放大信号叠加一恒定直流电压，以使得所述加法电路输出可被数模转换的正值电压信号。

优选地，所述第一级放大电路之前还包括低通滤波电路，用于滤除高频杂波。

优选地，所述第一级放大电路采用前置放大器u12；所述第二级放大电路采用前置放大器u13，所述前置放大器u12、u13的放大增益为1-1000倍。

优选地，所述第一级放大电路与所述第二级放大电路之间、所述加法电路后都配置有二阶无源滤波电路。

优选地，所述加法电路采用电位器p11，所述电位器p11的第二引脚的输出电压大于等于-5v且小于等于5v；所述前置放大器u12、u13、所述电位器p11的负压通过负压芯片lm2662提供。

一种医学压力传感器的微弱差分信号放大装置，包括主控单元、转换模块、信号放大模块、无线通讯模块；所述主控单元与所述转换模块、所述无线通讯模块电性连接，所述信号放大模块与所述转换模块电性连接；其中，

所述信号放大模块内配置有如权利要求1所述的医学压力传感器的微弱差分信号放大电路：所述信号放大模块用于接收医学压力传感器差分信号，并进行信号放大输入至所述转换模块；所述转换模块用于接收放大信号，并将信号转换为数字信号输入至所述主控单元；所述主控单元将数字信号解析后并通过所述无线通讯模块发送至外部通讯设备。

优选地，所述主控单元采用stm32单片机；所述转换模块为adc数模转换电路。

优选地，还包括显示模块；所述显示模块与所述主控单元电性连接；所述显示模块包括oled显示模块或lcd显示模块。

优选地，所述无线通讯模块包括蓝牙通讯模块或wifi通讯模块或zigbee模块。

优选地，还包括存储模块，所述存储模块与所述主控单元电性连接，用于存储数字信号；所述存储模块包括u盘、cf卡、sd卡、sdhc卡、mmc卡、sm卡、记忆棒、xd卡。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供一种医学压力传感器的微弱差分信号放大电路，包括第一级放大电路、第二级放大电路、加法电路；其中，第一级放大电路用于接收医学压力传感器差分信号，并对医学压力传感器差分信号进行第一级放大，得到第一次放大信号；第二级放大电路用于接收第一次放大信号，并对第一次放大信号滤波后进行第二级放大，得到第二次放大信号；加法电路用于接收第二次放大信号，并对第二次放大信号叠加一恒定直流电压，以使得加法电路输出可被数模转换的正值电压信号。本发明还涉及医学压力传感器的微弱差分信号放大装置。本发明采用两级放大电路与加法电路，实现医学压力传感器差分信号的放大，对医学传感器微弱信号实时检测提供坚实的基础，实现医学压力信号的微伏检测。本发明采用无线通信，在医学护理的应用中提高护理效率，减少护理工作量，并作为临床和学术研究的有利工具；同时实现对数据的实时存储，为医学研究提供数据支持。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的一种医学压力传感器的微弱差分信号放大电路组成结构示意图；

图2为本发明的一种医学压力传感器的微弱差分信号放大装置模块化示意图；

图3为本发明在一实施例中的医学压力传感器的微弱差分信号放大电路图；

图4为本发明在一实施例中的医学压力传感器的微弱差分信号放大电路的负压电路图；

图5为本发明在一实施例中的医学压力传感器的微弱差分信号放大装置的电源电路图一；

图6为本发明在一实施例中的医学压力传感器的微弱差分信号放大装置的电源电路图二；

图7为本发明在一实施例中的adc数模转换电路的基准电源电路图；

图8为本发明在一实施例中的主控单元的电路图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

一种医学压力传感器的微弱差分信号放大电路，如图1所示，包括第一级放大电路、第二级放大电路、加法电路；其中，

第一级放大电路用于接收医学压力传感器差分信号，并对医学压力传感器差分信号进行第一级放大，得到第一次放大信号；

第二级放大电路用于接收第一次放大信号，并对第一次放大信号滤波后进行第二级放大，得到第二次放大信号；

加法电路用于接收第二次放大信号，并对第二次放大信号叠加一恒定直流电压，以使得加法电路输出可被数模转换的正值电压信号。

在本实施例中，医学压力传感器差分信号为微伏信号，由于信号变化范围大，采用传统的放大电路放大级数多，且存在信号失真与信号畸变。在本实施例中，采用两级放大实现，如图3所示，信号从p6的第二与第三引脚引出，微弱差分信号通过一阶低通滤波，滤除高频杂波；如图3所示，一阶低通滤波电路包括电阻r41、r46、电容c41、c42、c47；

在一实施例中，如图3所示，第一级放大电路采用前置放大器u12；第二级放大电路采用前置放大器u13，前置放大器u12、u13的放大增益为1-1000倍。在本实施例中，前置放大器采用ad623，ad623是一个集成仪表前置放大器，在无外接电阻的条件下，ad623被设置为单位增益；外接电阻后，ad623可编程设置增益，其增益最高可达1000倍，将放大倍数调至100倍；例如，p6满量程输出电信号范围为-350uv～1700uv，经过前置放大器u12放大后得到范围为-35mv～170mv的第一次放大信号；第一次放大信号同样属于微弱信号，第二级放大电路使用仪表前置放大器ad623，经过二阶无源滤波后输入至第二级放大器ad623中，将第二级放大通过电阻调至10倍放大，经第二级放大后得到范围为-0.35v～1.7v第二次放大信号；如图3所示，二阶无源滤波电路包括电阻r42、r43、电容c51、c45、c46，滤除放大后的杂波。

在一实施例中，如图3所示，加法电路采用电位器p11，电位器p11的第二引脚的输出电压大于等于-5v且小于等于5v；前置放大器u12、u13、电位器p11的负压通过负压芯片lm2662提供。如图4所示，芯片u11为负压芯片lm2662，其中，u11的第二引脚与第四引脚间串联电容c39；负压输出为第五引脚，分别连接u12的第四引脚、u13的第四引脚、p11的第三引脚，作为负压输出。在一实施例中，加法电路中的vref电压通过电位器p11叠加一个1v的电压，将范围-0.35v～1.7v提升至范围0.65v～2.7v，此信号用于输入至转换模块中进行数模转换；在一优选实施例中，加法电路与转换模块间还设有二阶无源滤波电路，用于滤除提升电压后的杂波；如图3所示，二阶无源滤波电路包括电阻r44、r45、电容c43、c44、c50；从adcch1输出的信号为进入转换模块进行数模转换的信号。

一种医学压力传感器的微弱差分信号放大装置，如图2所示，包括主控单元、转换模块、信号放大模块、无线通讯模块；主控单元与转换模块、无线通讯模块电性连接，信号放大模块与转换模块电性连接；其中，

信号放大模块内配置有医学压力传感器的微弱差分信号放大电路：信号放大模块用于接收医学压力传感器差分信号，并进行信号放大输入至转换模块；转换模块用于接收放大信号，并将信号转换为数字信号输入至主控单元；主控单元将数字信号解析后并通过无线通讯模块发送至外部通讯设备。

在一实施例中，主控单元采用stm32单片机；转换模块为adc数模转换电路。主控单元采用stm32f103c8t6，如图8所示，包含主芯片、晶振电路、滤波电路和隔离电路；同时包含读取adc数模转换spi电路，oled显示spi电路，sd卡存储spi电路和蓝牙通信电路。在一优选实施例中，如图5、图6所示，为主控单元电源电路，图5中的dc-dc转换芯片mp2359将电压转换为dc5v，为主控单元提供5v直流电源；图6中的dc-dc芯片ams1117将5v直流电压转换成3.3v，为主控单元提供3.3v直流电源。

在一实施例中，adc数模转换电路的基准电源电路如图7所示，包含芯片adr03b和opa350；其中，adr03b将dc5v转换成dc2.5v；opa350构成一个电压跟随电路，电压跟随电路包括opa350、电容c52、c53、c54、c55、c56、电阻r50，接线情况如图7所示，最后为adc数模转换电路提供基准电源adcref。

在一实施例中，还包括显示模块；显示模块与主控单元电性连接；显示模块包括oled显示模块或lcd显示模块。采用可视化的方式，直观观察医学压力传感器的微弱差分信号放大装置工作情况，便于医护人员与患者使用。

在一实施例中，无线通讯模块包括蓝牙通讯模块或wifi通讯模块或zigbee模块。在医学护理的应用中提高护理效率，减少护理工作量，并且可以作为临床和学术研究的有利工具。特别地，医学压力传感器的微弱差分信号放大装置还配置有存储模块，存储模块与主控单元电性连接，用于存储数字信号；存储模块包括u盘、cf卡、sd卡、sdhc卡、mmc卡、sm卡、记忆棒、xd卡；实现对数据的实时存储，为医学研究提供数据支持。

本发明提供一种医学压力传感器的微弱差分信号放大电路，包括第一级放大电路、第二级放大电路、加法电路；其中，第一级放大电路用于接收医学压力传感器差分信号，并对医学压力传感器差分信号进行第一级放大，得到第一次放大信号；第二级放大电路用于接收第一次放大信号，并对第一次放大信号滤波后进行第二级放大，得到第二次放大信号；加法电路用于接收第二次放大信号，并对第二次放大信号叠加一恒定直流电压，以使得加法电路输出可被数模转换的正值电压信号。本发明还涉及医学压力传感器的微弱差分信号放大装置。本发明采用两级放大电路与加法电路，实现医学压力传感器差分信号的放大，对医学传感器微弱信号实时检测提供坚实的基础，实现医学压力信号的微伏检测。本发明采用无线通信，在医学护理的应用中提高护理效率，减少护理工作量，并作为临床和学术研究的有利工具；同时实现对数据的实时存储，为医学研究提供数据支持。

以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。