是一种具有低通截止频率特性的电路。该积分电路，主要由积分电阻R1、积分电容C、运算放大器A2和积分时间常数控制α模块电路组成。积分时间常数控制α模块电路，包括MOS管Ml和MOS管M2，可以实现对积分电路的积分时间常数的控制，其控制原理是通过控制流过积分电容C的电流大小，实现积分时间常数的调节。
[0053]本发明提供的用于光电容积描记信号的光电流处理模拟前端电路，包括光电传感器；跨阻放大器电路，由运算放大器Al、跨阻电阻Rf，补偿电容Cf组成；积分电路，由积分电阻R1、积分电容C、运算放大器Α2和积分时间常数控制α模块电路组成，积分时间常数控制α模块电路包括MOS管Ml和MOS管M2;跨导电路，由MOS管Metrt构成。积分电路和跨导电路构成跨阻放大器电路的负反馈回路。积分电路中的积分时间常数控制α模块电路是利用MOS管Ml和MOS管M2进行电流分流，实现对积分电容的积分电流的控制。积分时间常数控制α模块电路的具体连接方式是:M0S管Ml和MOS管M2连接在积分电阻Rl和运算放大器A2的负输入端之间，MOS管Ml和MOS管M2的漏极连在一起，并共同接在积分电阻Rl的另一端，MOS管M2的源极连接在一参考电压源V,ef端上，MOS管Ml的源极连接在运算放大器A2的负输入端，MOS管Ml和MOS管M2的栅极分别受不同的外部控制电压控制。通过控制MOS管Ml和MOS管M2的栅极电压，可以控制流过积分电容C的电流大小。
[0054]积分电路的具体工作过程如下:流过积分电容C的电流，等于流过MOS管Ml的电流。流过MOS管Ml和MOS管M2的电流分别为IDjP ID2，同时假定MOS管Ml与MOS管M2的电流之比为α。于是，
[0055]a = ID1/ID2.....................................................................(I)
[0056]Ic= I Di= α (I di+Id2) / (1+ α )......................................................(2)
[0057]对于积分电路，在其他电路参数固定不变的情况下，流过积分电容C的电流减小贝IJ会引起积分电路的积分时间常数的正比例增加。因此，在积分时间常数控制α模块电路的控制下，积分电路的时间常数增大为:
[0058]τ = (?+α ) T(|/a，其中，τ。= RC......................................................(3)
[0059]在积分电路中，截止频率的大小与积分时间常数成反比，从公式(3)可以得出，为了实现积分电路具有超大的积分时间常数，MOS管Ml与MOS管M2的电流的比值α通常会被设置为远小于I的值，这样，积分电路的积分时间常数τ就能够变成很大的数值。所以，积分电路就能够实现极低的截止频率《^(c^p= I/ τ )。
[0060]跨阻放大器电路的增益为Rf，积分电路的运算放大器Α2的直流增益为ADe2，M0S管Mrtrt的跨导SGm，则本发明实施例的用于光电容积描记信号的光电流处理模拟前端电路的高通截止频率为《HP=RfADe2c^pGm。为了得到一个极低的高通截止频率，可以通过积分电路极低截止频率Ouj来实现。该模拟前端处理电路的高通截止频率ω ΗΡ的大小，是实现交流分量、直流分量分离的重要电路设计参数，通过具有超大积分时间常数的积分电路的负反馈网络，跨阻放大器电路输出端的直流分量直接反馈回光电传感器的输入端，于是可以实现光电传感器所产生的光电流直流分量在MOS管Ml的漏极取得，交流分量在跨阻放大器电路的输出端转换成电压信号，从而有效地实现光电流信号的交流分量、直流分量的分离。
[0061]光电容积脉搏波信号的直流分量，不是固定不变的。直流分量的差异性，会造成本发明模拟前端处理电路的高通截止频率ωΗΡ的发生改变，这对本发明模拟前端处理电路有效地的实现交流分量、直流分量的分离造成了不利的影响。本发明实施例中，反馈网络的积分电路，其积分时间常数τ = (1+α) τ/α是可调节的。在积分时间常数控制α模块电路的MOS管Ml与MOS管M2的栅极电压的控制下，可以实现α值的调节。通过控制α值，进一步控制本发明模拟前端处理电路的高通截止频率ωΗΡ，即在电路实现技术上，可以通过控制反馈网络的积分电路的积分时间常数，补偿直流分量的差异性对用于光电容积描记信号的光电流处理模拟前端电路的高通截止频率的影响。
[0062]当光电流的直流分量增加，MOS管Metal的跨导Gm会增大，本发明模拟前端处理电路的高通截止频率ωΗΡ(ωΗΡ= RfADC2?LpGm)也会因此而升高，本发明模拟前端处理电路实现的交流分量、直流分量的分离也会因此受到一定的制约。但是通过调节MOS管Ml与MOS管M2的栅极电压，以降低α值，可以增大反馈网络中的积分时间常数，实现降低反馈网络的低通截止频率，从而补偿直流分量的差异性对高通截止频率ωΗΡ造成的变化。这种通过外部电压调节的技术，能够有效地降低光电容积描记信号直流分量的差异性对交流分量、直流分量分离所造成的不利影响。
[0063]一种应用于上述用于光电容积描记信号的光电流处理模拟前端电路的控制方法，包括:
[0064]控制电压控制Vbi端的电压输入值和电压控制V Β2端的电压输入值，使流过MOS管Ml的电流值Idi和流过MOS管M2的电流值ID2的比值α远小于1，以便补偿直流分量信号的差异性对所述用于光电容积描记信号的光电流处理模拟前端电路的高通截止频率的影响。
[0065]该应用于上述用于光电容积描记信号的光电流处理模拟前端电路的控制方法，降低光电容积描记信号直流分量的波动对交流分量、直流分量分离的准确性所造成的不利影响。
[0066]该应用于上述用于光电容积描记信号的光电流处理模拟前端电路的控制方法，通过控制电压，能实现模拟前端处理的高通截止频率的可调节性，为补偿信号的直流分量的差异性提供了一种有效的控制方法，实现模拟前端处理电路的极低高通截止频率，同时调节电压控制Vbi端的电压值，可以实现极低高通截止频率的可调性，从而补偿了信号的直流分量的差异性对所述光电容积描记信号模拟前端处理电路的高通截止频率的影响，降低光电容积描记信号的直流分量的差异性对交流分量、直流分量分离的准确性所造成的不利影响。
[0067]本发明涉及一种用于光电容积描记信号的光电流模拟前端处理电路，电路设计的关键创新点如下所述:
[0068]本发明所涉及的光电容积脉搏波信号模拟前端处理电路，由光电传感器、跨阻放大器电路、积分电路和跨导电路构成。
[0069]积分电路和跨导电路组成跨导放大电路的负反馈回路。所述的负反馈回路，积分电路具有极低的截止频率特性，通过反馈机制，控制信号的直流分量不流经跨导放大电路，实现跨导放大电路主要对电流信号的交流分量响应。
[0070]所述负反馈回路包括的积分电路，