由积分电阻Rl、MOS管Ml、MOS管M2、积分电容C和运算放大器A2组成。积分电路的积分时间常数与α值成反比，α值越小，积分时间常数就越大。积分电路的积分时间常数和积分电路的截止频率成反比，积分时间常数越大，积分电路截止频率就越低。所述的积分电路，可以通过控制极小的α值得到极低的截止频率。
[0071]所述负反馈回路包括的积分电路，其积分时间常数能够通过对积分时间常数控制α模块电路加以控制而进行调节。α值大小受外部电压的控制，主要控制原理是利用外部调节电压，控制模块α中的MOS管栅极电压。
[0072]本发明所涉及的光电容积脉搏波信号模拟前端处理电路，能够通过对积分时间常数的调节，来补偿光电容积脉搏波信号直流分量的差异性对模拟前端电路的高通截止频率的影响。光电流的直流分量增加时，模拟前端电路的高通截止频率会因此升高，可以通过控制积分时间常数控制α模块电路，减小α值以增大积分时间常数，降低反馈网络的低通截止频率C^p，从而补偿直流分量的差异性所造成的高通截止频率的变化。
[0073]本发明提供的光电容积脉搏波信号模拟前端处理电路，经过了电路模拟仿真，理论验证了上述的电路功能的实现。
[0074]请参考图5，其是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的光电流交流分量、直流分量分离的仿真结果图。
[0075]仿真输入的光电流信号由直流分量为6 μ Α、交流分量为0.5 μ A组成，跨阻放大器电路的增益为Rf= 10ΚΩ，交流分量在跨阻放大器电路的输出端以电压的形式获得，直流分量在MOS管Mrtrt的漏极获得。可见，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，实现了光电流的交流分量、直流分量的有效分离。
[0076]请参考图6，其是是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的高通截止频率与MOS管Ml栅极电压关系的仿真曲线图。
[0077]MOS管Ml栅极电压，从1.20V减少到1.05V，模拟前端处理电路的高通截止频率ωΗΡ从9.3Hz降低到0.06Hz。仿真结果证明，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，利用积分时间常数控制α模块电路的MOS管Ml栅极电压，可以调节模拟前端电路的高通截止频率。
[0078]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主要具有以下两点优点:
[0079]第一，本发明是利用一种具有超大时间常数的积分电路，实现极低的高通截止频率，避免现有技术所使用的大电容值的补偿电容。
[0080]第二，本发明所提出的用于光电容积描记信号的光电流处理模拟前端电路，直流信号的差异性对模拟前端处理电路的高通截止频率的影响可以得到有效的补偿，有效地实现交流分量、直流分量的分尚。
[0081]一种积分电路及其控制方法、光电容积描记信号模拟前端处理电路及其控制方法，利用小电容值的积分电容实现了超大时间常数和模拟前段处理电路的极低高通截止频率，通过控制电压，能实现模拟前段处理的高通截至频率可调节性，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，同时也优化了电路的集成度和芯片面积
[0082]—种用于光电容积描记信号的光电流处理模拟前端电路，利用小电容值的积分电容实现超大时间常数和极低截止频率。
[0083]以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种用于光电容积描记信号的光电流处理模拟前端电路，其特征在于，包括光电传感器、跨阻放大器电路、跨导电路和积分电路； 所述光电传感器的一端接地，所述光电传感器的另一端分别连接跨阻放大器电路的一端、跨导电路的一端，所述跨阻放大器电路的另一端连接所述积分电路的一端，所述跨导电路的另一端连接所述积分电路的另一端； 所述积分电路，包括积分电阻Rl、MOS管Ml、MOS管M2、积分电容C和运算放大器A2 ； 所述积分电阻Rl的一端连接所述积分电路的输入端，所述积分电阻Rl的另一端分别连接MOS管Ml的漏极、MOS管M2的漏极，MOS管Ml的栅极连接电压控制Vbi端，MOS管M2的栅极连接电压控制Vb2端，MOS管M2的源极连接参考电压源V ref端，MOS管Ml的源极分别连接积分电容C的一端、运算放大器A2的负输入端，运算放大器A2的正输入端连接参考电压源VMf端，积分电容C的另一端和运算放大器A2的输出端均连接所述积分电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的用于光电容积描记信号的光电流处理模拟前端电路，其特征在于，所述积分电容C的电容值为l-10pF。
3.根据权利要求1所述的用于光电容积描记信号的光电流处理模拟前端电路，其特征在于，所述光电传感器为光电二极管，所述跨阻放大器电路包括运算放大器Al、跨阻电阻Rf、补偿电容Cf: 所述运算放大器Al的正输入端连接参考电压源VMf端，所述运算放大器Al的负输入端分别连接跨阻电阻Rf的一端、补偿电容Cf的一端、光电二极管的负极、跨导电路的一端，所述运算放大器Al的输出端分别连接跨阻电阻Rf的另一端、补偿电容Cf的另一端、所述积分电路的输入端。
4.根据权利要求3所述的用于光电容积描记信号的光电流处理模拟前端电路，其特征在于，所述运算放大器Al的输出端还连接交流分量电压信号采样端。
5.根据权利要求1所述的用于光电容积描记信号的光电流处理模拟前端电路，其特征在于，所述跨导电路包括MOS管Metal，所述MOS管Metal的漏极连接所述光电传感器的另一端，所述MOS管1。&1的栅极连接所述积分电路的输出端。
6.—种应用于权利要求1-5任意一项所述的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，其特征在于，包括: 控制电压控制Vbi端的电压输入值和电压控制V B2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光电容积描记信号的模拟前端处理电路的高通截止频率的影响。
【专利摘要】本发明涉及一种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、跨导电路和积分电路；所述积分电路，包括积分电阻R1、MOS管M1、MOS管M2、积分电容C和运算放大器A2；该用于光电容积描记信号的光电流处理模拟前端电路，利用小电容值的积分电容实现超大时间常数和极低的高通截止频率，有效地实现光电容积描记信号的交流分量、直流分量的分离。
【IPC分类】A61B5-0295
【公开号】CN104545873
【申请号】CN201410854901
【发明人】陆云, 董子刚, 周小林, 吴万庆, 张元亭
【申请人】中国科学院深圳先进技术研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月31日