肌电信号的快速恢复电路的制作方法

本实用新型涉及肌电信号电路，特别涉及肌电生物反馈仪肌电信号的快速恢复电路。

背景技术：

肌电信号是众多肌纤维中运动单元动作电位在时间和空间上的叠加。在现有的肌电生物反馈治疗仪中，由于高通滤波器建立时间的影响，肌电信号采集和电刺激输出是分开进行的，一般是先采集肌电信号，当信号达到一定阈值后，开始输出一个固定时长的电刺激序列。肌电信号只能控制电刺激开始，不能控制其结束。导致使用效果不理想。

以输出20Hz的电刺激为例，输出间隔为50ms，要在50ms内正确的检测到肌电信号，需要缩短电路的信号建立时间，达到肌电信号实时控制电刺激输出的效果。但是现有技术中，肌电采集电路的通频带低通频率通常很低，比如为10Hz或更低时，电路的信号建立时间可能长达几百毫秒甚至数秒。意味着当输入信号接在人体上后，要等待相当长的时间后才能正确的采集到肌电信号。由于电路信号建立时间较长，导致肌电信号无法实时控制电刺激输出的效果，用户体验较差。

技术实现要素：

本实用新型的目的是要提供一种肌电信号的快速恢复电路，可以解决上述现有技术问题中的一个或多个。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种肌电信号的快速恢复电路，包括：仪表放大器、运算放大器积分电路和高通滤波器，

仪表放大器连接于采集信号输入端和采集信号输出端之间，运算放大器积分电路对经由仪表放大器传输的信号输入端的输入信号进行积分并反馈至仪表放大器，仪表放大器对反馈的信号进行处理并输出至高通滤波器，高通滤波器对输出的信号进行滤波处理并输出至采集信号输出端；

运算放大器积分电路由运算放大器、与运算放大器并联的第一电容以及与运算放大器串联的第一电阻构成；

其中，本实用新型的快速恢复电路还包括与第一电阻并联的第二电阻和第一开关，第一开关与第二电阻串联，以通过第一开关的闭合和断开控制第二电阻的接入与否。

在一些实施方式中，本实用新型的快速恢复电路的高通滤波器由第二电容和与第二电容串联的第三电阻构成。其中，本实用新型的快速恢复电路还包括与第二电容并联的第二开关，第二开关的断开和闭合控制第二电容的接入与否。由此，第二开关闭合后，高通滤波器变成了由第二开关的内阻和第三电阻串联组成的分压电路，由于第二开关的内阻远小于第三电阻的阻值，信号直接通过第二开关全部到达第三电阻上面，从而可以避免高通滤波过长的建立时间。

在一些实施方式中，本实用新型的快速恢复电路的采集信号输入端包括第一信号输入端和第二信号输入端，其中，第一信号输入端和第二信号输入端分别与第三开关和第四开关串联接地，第三开关和第四开关的闭合和断开控制第一信号输入端和第二信号输入端是否接地短路。由此，可以避免仪表放大器悬空造成输出饱和。

在一些实施方式中，本实用新型的快速恢复电路的第一开关、第二开关、第三开关和第四开关均为电子开关或光耦继电器。由此，可以通过开关的电控，从而可以实现精准快速地控制电路的变化。

在一些实施方式中，本实用新型的快速恢复电路的第一开关、第二开关、第三开关和第四开关分别与处理器相连，以通过处理器控制各开关的通断。由此，可以利用处理器更好地控制各开关。

在一些实施方式中，本实用新型的快速恢复电路的处理器与连接至采集信号输入端的输出电刺激相连，并根据输出电刺激的断开与闭合控制各开关的通断，

其中，初始时，第一开关、第二开关、第三开关和第四开关均断开；当处理器检测到输出电刺激断开与采集信号输入端的连接时，处理器控制第三开关和第四开关闭合，以避免仪表放大器悬空造成输出饱和；当处理器检测到输出电刺激将采集信号输入端接入到人体时，处理器控制第一开关和第二开关闭合，并控制第三开关和第四开关断开。由此，可以根据输出电信号与采集信号的连接与否，精准地控制各开关的闭合和断开。

在一些实施方式中，本实用新型的快速恢复电路，第二电阻的阻值远小于所述第一电阻的阻值。从而第二电阻与第一电阻并联时，相当于极大地减小了总的阻值，从而可以极大地缩短运算放大器积分电路的建立时间。

本实用新型的肌电信号的快速恢复电路的电路简单、成本低、可靠性高。通过加入简单的控制开关，可以极大地减少肌电信号采集电路中组成电路的建立时间，从而可以使肌电信号实时控制电刺激输出的效果，提升用户体验。

附图说明

图1为现有技术中的肌电采集电路的结构示意图。

图2为本实用新型一实施例的肌电信号的快速恢复电路的结构示意图。

图3为本实用新型一实施例的开关控制时序图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

图1示意性地示出了现有技术中的肌电采集电路的结构。

如图1所示，现有技术中的肌电采集电路，主要由仪表放大器U1(例如：品牌:ADI型号:AD620)和运放U2及外围电阻电容组成。仪表放大器U1共有八个引脚，如图中1,2,3,4,5,6,7,8所示。其中，AD620引脚功能如下：1. 增益设置电阻端；2.负极信号输入；3.正极信号输入；4.负电压供电；5.参考电压；6.信号输出；7.正电压供电；8.增益设置电阻端。需要说明的是，AD620 还可以用参数相近或更高的其他仪表放大器替换。

U2，R1，C1构成一个典型的运算放大器积分电路，对U1中IN_P,IN_N 输入端输入的肌电信号进行积分并反馈至U1的参考引脚(U1_5),该电路可以有效的消除低频交流和直流等干扰信号，实现对肌电信号的有效放大。电路参数由以下公式决定：

C2和R3构成一个无源高通滤波器，可以进一步滤除低频和直流信号。电路参数由以下公式决定:

由于上图两个电路的建立时间都是由RC(电阻和电容)常数决定，当肌电采集电路的通频带频率很低时，比如10Hz或更低时，电路的信号建立时间可能长达几百毫秒甚至数秒。意味着当输入信号IN_P，IN_N接在人体上后，要等待相当长的时间后才能正确的采集到肌电信号。导致用户体验差，使用效果不理想。

图2示意性地示出了本实用新型一种实施方式的肌电信号的快速恢复电路的结构。

在该实施例中，针对现有技术中存在的缺陷，作出了如下改进：

1.新增电路切换开关第一开关S1和第二开关S2：第一开关S1关闭时，第一电阻R1和第二电阻R2并联，当第二电阻R2比第一电阻R1阻值小很多时，相当与减小了RC常数值，会大大的缩短积分电路的建立时间；第二开关S2关闭时，第二电容C2和第三电阻R3组成的高通滤波器电路，变成由第二开关S2内阻和第三电阻R3串联组成的分压电路，由于第二开关S2 的内阻远小于第三电阻R3的阻值，信号直接通过第二开关S2全部到达第三电阻R3上面。避免了高通滤波过长的建立时间。

2.新增输入短路开关第三开关S3和第四开关S4，当在输出电刺激的时候，需要断开输入信号IN_P和IN_N，为了避免仪表放大器输入悬空造成输出饱和，此时将输入端通过第三开关S3、第四开关S4短路至参考地GND。

3.开关S1-S4控制时序如图3所示：时序总时长为50ms，总共分为3个状态。在状态1时，输出电刺激，此时输入信号IN_P、IN_N与人体是断开的。第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4都为短路状态，可以避免后级输出信号饱和；在状态2时，停止输出电刺激，开始恢复肌电信号，第一开关S1、第二开关S2短路，第三开关S3、第四开关S4断开，肌电信号会在短时间内恢复，但第一开关S1、第二开关S2短路的同时也会改变电路的通频带，所以在采集信号之前需要断开这两个开关，恢复通频带；在状态3时，开始采集肌电信号，第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4都为断开状态，由于肌电信号已经恢复，可以采集到正确的肌电信号了。

通过上述原理，能够在输出电刺激的间隔的短时间内实现肌电信号的采集。实时的控制电刺激的输出和停止。