用于人体表生物电信号采集的主动电极的芯片的制作方法_2

文档序号:8401399阅读:来源:国知局
理图;
[0023]图4为放大电路的原理图。
【具体实施方式】
[0024]如图1所示,为用于人体表生物电信号采集的主动电极的芯片模块图。
[0025]—种用于人体表生物电信号米集的主动电极的芯片,包括右腿驱动105、用于跟随传输采集的人体表生物电信号的缓冲器101及用于滤除人体表生物电信号中的工频噪声的陷波器102 ;还包括用于将人体表生物信号转换为180°相位差的输出信号的单端转差分模块103及用于抑制直流偏置的放大电路104。
[0026]所述缓冲器101的输入端接人体表面,用于采集人体表生物电信号,所述缓冲器101的输出端接所述陷波器102的输入端,所述陷波器102的输出端接所述单端转差分模块103的输入端,所述单端转差分模块103的第一输出端和第二输出端对应接所述放大电路104的第一输入端和第二输入端,所述放大电路104输出端输出人体表生物电信号;所述右腿驱动电路105的输入端用于与所述缓冲器101的输出端连接;所述右腿驱动105的输出端同时接人体表面。
[0027]所述缓冲器101采集的人体表生物电信号经过叠加求平均,再由所述右腿驱动105推回人体表形成负反馈,同时所述缓冲器101将人体表生物电信号输出给所述陷波器102 ;所述陷波器102滤除人体表生物电信号中的工频噪声,所述单端转差分模块103将滤除工频噪声的人体表生物电信号转换为180°相位差的输出信号,所述放大电路104将180°相位差的输出信号放大后输出。
[0028]缓冲器101采用了简单的放大倍数为I的放大器,由于人体体表阻抗很大,为了能够采集微弱的信号,人体表面信号被直接接到晶体管的栅极,晶体管栅极电阻要远大于人体表面电阻,同时缓冲器101的输出电阻很低,提高了后级电路的驱动能力。当被采集到的信号经过缓冲器101以后,所得到的信号叠加后求平均值,通过右腿驱动105被推回到人体,形成了一个负反馈。
[0029]陷波器102为50Hz陷波器。
[0030]由于生物电信号中最大的干扰是50Hz工频噪声的干扰,因而一个50Hz陷波器被加在每一路缓冲器的后端。
[0031]如图2 Ca)所示,为50Hz陷波器的电路原理图。
[0032]50Hz陷波器包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C1、电容Cl、电容C2、电容C3、放大器AMP5、放大器AMP6及两个组合电路a。其中,组合电路a中的电路包括晶体管M3和晶体管M4。电阻RlO —端为陷波器的输入端,另一端接组合电路a的输入端。组合电路a的输出端接比较器U2的反相输入端,比较器U2的正相输入端接地,所述电容ClO连接于比较器U2的反相输入端和输出端之间,比较器U2的输出端接单位增益反相器的输入端。单位增益反相器的输出端接电阻R12,电阻R12的另一端接组合电路a的输入端,组合电路a的输出端接放大器AMP5的反相输入端,放大器AMP5的正相输入端接地,电容C3连接于放大器AMP5的反相输入端和输出端之间,放大器AMP5为陷波器的输出端。电容C2连接于陷波器的输入端和放大器AMP5的反相输入端之间。电容Cl连接于电阻RlO与组合电路a的公共连接点和陷波器的输出端之间,电阻Rll与电容Cl并联。
[0033]组合电路a中的晶体管M3的漏极与晶体管M4的漏极公共连接点为组合电路a的输入端,晶体管M3的源极为组合电路a的输出端。晶体管M3的栅极输入电压VB1,晶体管M4的栅极输入电压VB2,晶体管M4的源极接地。
[0034]由于主要的放大电路结构为普通的差分对输入,因而单端信号需要转换成差分电路,并且保证人体交流信号的相位差经过这个模块以后为180度,为了保证这个相位差为严格的180度。
[0035]如图3所示,为单端转差分模块的电路原理图。
[0036]单端转差分模块103包括栅极电阻Rgl、栅极电阻Rg2、反馈电阻Rf!、反馈电阻Rf2 及芯片 THS4509。
[0037]所述栅极电阻Rgl —端为所述单端转差分模块103的输入端,另一端与所述芯片THS4509的正相输入端连接,所述栅极电阻Rg2 —端接地,另一端接所述芯片THS4509的反相输入端,所述反馈电阻Rfl连接于所述芯片THS4509的正相输入端和负输出端之间,所述反馈电阻Rf2连接于所述芯片THS4509的反相输入端和正输出端之间,所述芯片THS4509的正输出端和负输出端对应为所述单端转差分模块103的第一输出端和第二输出端。
[0038]栅极电阻Rg和反馈电阻Rf为匹配的电阻,经过THS4509模块以后,变成相位差为180的差分信号。其中,Rgl=Rg2,Rfl=Rf2。
[0039]如图4所示,为放大电路的原理图。
[0040]放大电路104包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、放大器AMP1、放大器AMP2、晶体管Ml、晶体管M2、电容CO、虚电阻Re及晶体管MO。
[0041]所述电阻Rl的一端为所述放大电路的第一输入端,另一端接所述放大器AMPl的反相输入端,所述电阻R5的一端为所述放大电路的第二输入端,另一端接所述放大器AMPl的正相输入端,所述电阻R2的一端接所述放大器AMPl的反相输入端,另一端接所述放大器AMP2的输出端,所述电容CO连接于所述放大器AMP2的输出端和反相输入端之间,所述晶体管Ml的源极接所述放大器AMP2的反相输入端,所述晶体管Ml的漏极同时接所述晶体管Ml的栅极、所述晶体管M2的漏极及所述晶体管M2的栅极,所述晶体管M2的源极输入参考电压;所述电阻R3和所述电阻R4串联于所述晶体管M2的源极和所述放大器AMPl的输出端之间;所述电阻R3和所述电阻R4的公共连接点接所述放大器AMP2的正相输入端;所述虚电阻Re的一端接所述放大器AMP2的反相输入端,另一端接所述晶体管MO的源极,所述放大器AMPl的输出端和所述电阻R4的公共连接点为所述放大电路104的输出端。
[0042]放大器AMPl为差分放大器。
[0043]用于人体表生物电信号米集的主动电极的芯片还包括电容Ce、二极管Dl、二极管D2、比较器Ul、比较器U1、电阻R7、电阻R8及电阻R9。
[0044]所述电阻R7、所述电阻R8、所述电阻R9依次串联于输入电源和接地之间,所述电阻R7和所述电阻R8的公共连接点接所述比较器Ul的反相输入端;所述电阻R8和所述电阻R9的公共连接点接所述比较器U2的正相输入端;所述比较器Ul的正相输入端接所述比较器U2的反相输入端;所述比较器Ul的输出端接所述二极管Dl的正极,所述比较器U2的输出端接所述二极管D2的正极,所述二极管Dl的负极、所述二极管D2的负极和所述电容Ce的一端同时接所述晶体管MO的栅极,所述电容Ce的另一端接地。
[0045]放大器AMPl为主要的放大器,它采用的是标准的差分放大电路,放大器AMPl采用了斩波结构,斩波结构的输入控制端由一个双向非交叠时钟电路所控制。由于芯片供电电压为O?1.8V,Vref为参考电压被定义为0.9V。Vinl和Vin2为被转化后的差分输入。放大电路104的放大倍数由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5控制,其中,R1=R5。放大器AMP2为另外一个放大器,整体构成了放大器AMPl的一个负反馈。正如之前所提到,人体生物电信号的高通截至频率很低,虚电阻Re和电容CO构成了一个极低的截止频率。Deblocking (解块)技术解决了极低截至频率的响应时间的较长的延迟问题。晶体管Mo为一个N型的晶体管,它决定了虚电阻Re的开关,由一对比较器Ul和U
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1