一种PPG信号调理电路

本技术专利涉及微弱信号处理领域，特别针对微小ppg信号进行调理，最终输出0-5v符合标准电压信号的ppg信号。

背景技术：

1、心脏运动可以反映生物体健康状态、生活方式、甚至是情绪状态和疾病信息，传统监测心脏活动是通过心电描记术(ecg)完成的，需要将电极连接到身体进行监测。光体积变化描记图法(ppg)是一种借助光电手段无创检测血液容积变化的方法，其利用心跳产生作用于血管的压力波，每次心跳时血管的收缩和扩张都会影响光的透射，成为了监测心脏活动的另一种方法。ppg信号含有丰富生物信息，对ppg信号的调理可以帮助人们方便有效获取蕴含在ppg信号中的血压、血氧等生物信息。

技术实现思路

1、本实用新型提出一种ppg信号调理电路，电路由7个部分组成，分别为隔离器电路、低通滤波电路、高通滤波电路、带阻滤波电路、同相比例放大电路、反相器电路和偏置电路。电路通过低通滤波器和高通滤波器对输入的微弱ppg信号进行滤波，作用相当于带通滤波器，提取0.5hz～5hz频率的ppg信号。通过可调增益同相比例放大电路对ppg信号进行合适的放大并应用偏置电路向信号中加入直流偏置使调理后的ppg信号为标准电压信号，获取清晰完整的ppg信号。

2、本实用新型通过以下技术方案实现。一种ppg信号调理电路其电路组成包括隔离器电路、低通滤波电路、高通滤波电路、带阻滤波电路、同相比例放大电路、反相器电路和偏置电路，7级电路依次相连。通过对原始信号进行放大、滤波等处理提高信号幅值和信噪比。

3、进一步，本实用新型所述隔离器电路为一个电压跟随器，主要起隔离作用，方便后续电路对信号的放大、滤波等处理。

4、进一步，本实用新型所述低通滤波器和高通滤波器电路，主要作用是提取信号源中0.5hz～5hz的ppg信号，滤除高频干扰，提高信号的信噪比。阻带在50hz附近的带阻滤波器用于抑制电源产生的工频干扰，进一步提高信号信噪比。

5、进一步，本实用新型所述同相比例放大电路为可调增益同相比例放大电路，可以根据具体输入信号选择合适的放大倍数，将放大后信号峰峰值控制在5v以内，在加入偏置后即可将信号变为标准电压信号。

6、进一步，本实用新型所述反相器电路，将经滤波放大后的ppg信号相位调整至与初始信号相位相同。

7、进一步，本实用新型所述偏置电路向ppg信号中加入直流偏置，未加入偏置ppg信号中含有负电压，难以处理，需要加入偏置电压使输出ppg信号整体为正电压，获取一个完整清晰的ppg信号。

技术特征：

1.一种ppg信号调理电路，其特征在于：该信号调理电路由隔离器电路、低通滤波电路、高通滤波电路、带阻滤波电路、同相比例放大电路、反相器电路和偏置电路组成。

2.根据权利要求1所述的一种ppg信号调理电路，其特征在于：原始信号首先通过隔离器电路，减少电路对原始信号的影响。

3.根据权利要求1所述的一种ppg信号调理电路，其特征在于：ppg信号的频率属于0.5hz～5hz,经过隔离器的信号通过下限截止频率为0.5hz的低通滤波电路和上限截止频率为5hz的高通滤波电路，两者相当于带通滤波电路，从信号中提取0.5hz～5hz的ppg信号，滤除干扰信号。

4.根据权利要求1所述的一种ppg信号调理电路，其特征在于：信号经过50hz带阻滤波器抑制电源带来的工频干扰，提高信号的信噪比。

5.根据权利要求1所述的一种ppg信号调理电路，其特征在于：经过滤波后信号经过可调增益同相比例放大电路将信号合理放大。

6.根据权利要求1所述的一种ppg信号调理电路，其特征在于：经过滤波后的ppg信号相位与原始信号相位相比相差180°，反相器电路将信号相位调整至与原始信号相同。

7.根据权利要求1所述的一种ppg信号调理电路，其特征在于：放大后的ppg信号通过偏置电路，向信号中加入直流偏置使最终输出为0-5v、完整清晰的ppg信号。

技术总结
光体积变化描记图法(Photoplethysmography)，简称PPG，是通过光电手段检测血液容积的无创检测方法。使用此方法产生的PPG信号含有多种有价值的生物信息。本技术提供一种PPG信号调理电路，包括隔离器电路、低通滤波电路、高通滤波电路、带阻滤波电路、同相比例放大电路、反相器电路和偏置电路，7级电路按顺序依次相连，对原始输入信号隔离后进行滤波，低通滤波器和高通滤波器相当于带通滤波器提取频率为0.5Hz到5Hz的PPG信号，带阻滤波器用于抑制电源产生的工频干扰，电路可对原始信号进行几十倍到几百倍放大，使信号为波形完整清晰、信噪比高的PPG信号，最后对PPG信号加入直流偏置使经过本电路后最终输出信号整体为正电压，方便后续微处理器对信号进行处理，进而提取PPG信号中的生物信息。

技术研发人员：刘秋阳,颜颐欣,彭熙
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：20221105
技术公布日：2024/1/15