一种微弱信号放大系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及感应器领域，尤其设及一种微弱信号放大系统。
【背景技术】
[0002] 由于生物微弱信号具有信号弱、噪声强、频率范围低、随机性强的特性，对于生物 医学电信号由于受到生物体诸多因素的影响，该些特点尤其突出，如蛙类坐骨神经干的复 合动作电位只有mv级，耳蜗内的电诱发复合动作电位也只有几十个yV的量级，而脑干听 觉诱发响应信号小于1yV;生物电信号弱，加之生物体又是一个复杂的整体，因此信号易 受噪声的干扰，对于测量装置本身也带有较强的本底噪声的干扰，需要采取有效的去除本 底噪声的方法；电生理信号的频谱一般都较低，如脑电的频谱分布范围为1-30化，因此对 生物电信号的获取、放大、测量时要充分考虑信号的低频响应特性；生物医学电信号不但是 随机的，而且是非平稳的。生物微弱医学信号的该些特点，使得生物医学信号测量和放大处 理成为信号处理技术发挥其威力的一个重要领域。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了放大输入的微弱生物电信号，从而提供一种微弱信号的放大 系统，可测量得到mV级及yv级的微弱生物电信号。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供了一种微弱信号的放大系统。该系统包括输入级电 路，用于接收输入的微弱生物电信号，所述微弱生物电信号为mV或yv级；自动调零电路， 用于降低输入级电路输出的微弱生物电信号中失调电压，抑制零点漂移W控制总的零位输 出；中间级电路，用于将经自动调零电路处理后的输入级电路输出的微弱生物电信号进行 放大后发送至输出级电路；输出级电路，用于进一步放大中间级电路的微弱生物电信号后 输出；其中，所述输入级电路、中间级电路、输出级电路分别设有输入级复合开关电路、中间 级复合开关电路、输出级复合开关电路，通过=级的复合开关电路闭合动作组合，实现多种 放大倍数，W对不同幅度的微弱生物电信号进行放大。
[0005] 优选地，所述输入级电路、中间级电路和输出级电路采用具有较小输入偏置电压、 较大共模抑制比的对称结构仪表放大器。
[0006] 优选地，所述复合开关电路包括至少一个复合开关，所述复合开关采用低功耗、低 阻抗的复合开关，通过复合开关闭合动作组合，W调节放大倍数。
[0007] 优选地，所述输入级电路放大倍数设置为20倍，中间级电路放大倍数设置为1倍 或10倍，输出级电路放大倍数设置为1倍或5倍或20倍。
[000引本发明通过在多级运算放大器的每级放大器设置复合开关电路的形式实现了多 种放大倍数，可对不同幅度的mV级及yV级的微弱生物电信号进行放大测量；并且采用对 称结构的仪表放大器及输出级电路采用对称结构的差分输入模式，可有效抑制了微弱信号 检测中的环境噪声、元器件工作时的本底噪声及电源供电时的工频噪声；采用自动调零系 统有效的解决了信号检测时的零点漂移问题。
【附图说明】
[0009] 图1是根据本发明实施例的微弱信号的放大系统的结构框图；
[0010] 图2是根据本发明实施例的微弱信号的放大系统的电路原理图。
【具体实施方式】
[0011] 为了使本技术领域的人员更好的理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实 施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过附图和实施例，对本发明的技术 方案做进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一电路实施例，而不是全部 的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所 获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0012] 生物电信号是一种微弱信号，在微弱信号的检测中，由于信号极易淹没在环境噪 声、元器件自身的本底噪声和电源的工频噪声中，因此在生物微弱信号的测量中，要求前置 放大测量系统具有高放大倍数、高精度、低噪声、低漂移等的特点。首先应考虑抑制系统的 本底噪声，组成测量放大系统的元器件选择尤为重要。应选用具有较小输入偏置电压，较大 共模抑制比的放大器。放大器通常通过改变反馈电阻的大小调节放大倍数，反馈电阻由复 合开关控制，为了抑制本底噪声，复合开关应选择时应考虑低功耗、低阻抗。工频噪声通过 电源系统传到电路的，为了减小工频噪声的影响，可W在电源处增加隔离电源交流噪声的 电容。在微弱信号的测量过程中容易产生零点漂移，而漂移电压和有效信号电压无法分辨， 甚至漂移电压会将有效信号电压淹没，使放大电路无法正常工作，因此需要在微弱生物电 信号的测量过程中需要设计自动调零系统来克服零点漂移的问题。不同的生物微弱电信号 幅度不同，为了测量得到不同的生物电信号，设计的系统需要具有不同的放大倍数，可W采 用多级放大器级联的方式实现不同放大倍数的组合。
[0013] 图1是根据本发明实施例的微弱信号的放大系统的结构框图。
[0014] 如图1所示，本发明实施例的微弱信号的放大系统包括；低通滤波电路、输入级电 路、中间级电路、输出级电路、自动调零电路和参考电源。其中，输入级电路设有输入级复合 开关电路、中间级电路设有中间级复合开关电路、输出级电路设有输出级复合开关电路。参 考电源与输入级电路、中间级电路、输出级电路和自动调零电路相电连接，用于提供各级电 路稳定的工作电压。
[0015] 低通滤波电路与输入级电路相连接，其采用RC组成的二阶低通滤波器，输入的微 弱电信号经过RC组成的二阶低通滤波器进行低通滤波处理后，再将信号送入输入级电路。
[0016] 输入级电路与自动调零电路相连接，可用于将低通滤波电路滤波处理后的微弱生 物电信号降噪、减小温飘和放大后发送至自动调零电路，所述微弱生物电信号为mV或yv 级。由于电刺激诱发的生物电信号非常微弱，极易受到噪声的污染，所W输入级电路采用仪 表放大器完成放大功能。为了提高仪表放大器差分输入的对称性，及满足零漂、输入偏置电 流、输入偏置电压的要求，可选用性能参数较好，巧片中含有2个运算放大器的仪表放大器 MAX9914。MAX9914具有较小输入偏置电压、较大共模抑制比，适用于低功耗、便携式医疗设 备中。
[0017] 自动调零电路与中间级电路相连接，是为了降低输入级电路输出的微弱生物电信 号中失调电压，抑制零点漂移w控制总的零位输出。即若输入级电路输出的电压超出中间 级电路放大器的工作电压，则自动调零电路对输入级电路输出电压进行调整，然后再输出 至中间级电路。由于本发明实施例的微弱信号放大系统由3级运放级联组成，多级运放中 每级的零位电压对总的零位输出的影响也各不同，输入级放大器的输出要经过后面几级放 大送至输出端，因此对输入级放大器设置调零电路，可达到控制总的零位输出的效果。本发 明实施例中的自动调零电路可通过开关控制其2种工作状态，如；在进行微弱信号的测量 时，通过外接的单片机控制自动调零电路的开关闭合，达到抑制零点漂移的作用；不进行测 量工作时，开关断开，自动调零电路不工作。
[0018] 中间级电路与输出级电路相连接，用于将经自动调零电路处理后的输入级电路输 出的微弱生物电信号进行放大后发送至输出级电路，优选地，中间级电路采用单端输入模 式，由仪表放大器MAX9914完成放大功能。
[0019] 输出级电路用于进一步放大中间级电路的微弱生物电信号后输出。优选地，输出 级电路采用单端输入模式，由仪表放大器MAX9914完成放大功能。
[0020] 其中，输入级电路、中间级电路、输出级电路分别设有输入级复合开关电路、中间 级复合开关电路、输出级复合开关电路，通过=级的复合开关电路闭合动作组合，实现多种 放大倍数，W对不同幅度的微弱生物电信号进行放大，微弱生物电信号为