用于人体小信号采集设备的直流偏置消除电路的制作方法

本实用新型涉及了一种用于人体小信号采集设备的直流偏置消除电路。

背景技术：

人体小信号采集如体表心电、心内信号、脑电信号等，由于数量级很小需要运算放大器进行放大处理，而放大器本身就会产生一定的直流偏置，采样数据由于直流偏置的影响，在输出显示界面上会表现为信号不在基线的问题。实际中这个问题通常通过高通滤波器进行消除，但是由于高通滤波器有其固有的时间常数，信号需要一定的时间才能被拉回到基线位置，高通滤波器截止频率越低，时间常数就会越大，实际使用中对产品的时效性影响很大。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、实用性强、结构简单、使用方便的用于人体小信号采集设备的直流偏置消除电路。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于人体小信号采集设备的直流偏置消除电路，包括低通滤波差分电路、模式选择电路、运算放大器、模数转换单元和CPU单元，所述低通滤波差分电路的输入端接收人体采样信号，所述低通滤波差分电路的输出端通过所述模式选择电路连接所述运算放大器的输入端，所述运算放大器的输出端通过所述模数转换单元连接所述CPU单元。

基于上述，所述低通滤波差分电路包括钳位二极管U1、钳位二极管U2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2、电容C3和电容C4，所述模式选择电路包括继电器K1和继电器K2，所述CPU单元分别控制连接所述继电器K1的线圈和所述继电器K2的线圈；所述电阻R2的一端通过所述电阻R1接收人体采样信号，所述电阻R2的另一端连接所述继电器K1的一个动端，所述继电器K1的静端连接所述运算放大器的一个输入端，所述电阻R2的一端通过所述电容C1接地，所述电阻R2的另一端通过所述电容C2接地，所述电阻R2的另一端还通过所述钳位二极管U1连接电源；所述电阻R4的一端通过所述电阻R3接收人体采样信号，所述电阻R4的另一端连接所述继电器K2的一个动端，所述继电器K2的静端连接所述运算放大器的另一个输入端，所述电阻R4的一端通过所述电容C3接地，所述电阻R4的另一端通过所述电容C4接地，所述电阻R4的另一端还通过所述钳位二极管U2连接电源，所述继电器K1的另一个动端连接所述继电器K2的另一个动端。

基于上述，还包括电极脱落检测电路，所述继电器K1的一个动端还通过所述电阻R5连接电源AVDD，所述继电器K2的一个动端还通过电阻R6连接电源AVSS。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型通过模式选择电路切换采样外部输入信号和直流偏置信号，CPU单元根据采样的直流偏置信号对外部输入信号进行校准，其具有设计科学、实用性强、结构简单、使用方便的优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意框图。

图2是本实用新型的电路结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

如图1和图2所示，一种用于人体小信号采集设备的直流偏置消除电路，包括低通滤波差分电路、模式选择电路、运算放大器、模数转换单元和CPU单元，所述低通滤波差分电路的输入端接收人体采样信号，所述低通滤波差分电路的输出端通过所述模式选择电路连接所述运算放大器的输入端，所述运算放大器的输出端通过所述模数转换单元连接所述CPU单元。

使用时，通过模式选择电路切换采样模式，先切换短接模式以采样运算放大器自身的直流偏置电压，经模数转换后存储入CPU单元内。再切换外部信号输入采样模式，接收人体采样信号，CPU单元将接收到的人体采样信号去除所存储的直流偏置分量即可得到校准的人体采样信号，实际中CPU单元将转换后的数字信号传输到显示设备，显示设备将校准的人体采样信号输出显示。

具体的，所述低通滤波差分电路包括钳位二极管U1、钳位二极管U2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2、电容C3和电容C4，所述模式选择电路包括继电器K1和继电器K2，所述CPU单元分别控制连接所述继电器K1的线圈和所述继电器K2的线圈；所述电阻R2的一端通过所述电阻R1接收人体采样信号，所述电阻R2的另一端连接所述继电器K1的一个动端，所述继电器K1的静端连接所述运算放大器的一个输入端，所述电阻R2的一端通过所述电容C1接地，所述电阻R2的另一端通过所述电容C2接地，所述电阻R2的另一端还通过所述钳位二极管U1连接电源；所述电阻R4的一端通过所述电阻R3接收人体采样信号，所述电阻R4的另一端连接所述继电器K2的一个动端，所述继电器K2的静端连接所述运算放大器的另一个输入端，所述电阻R4的一端通过所述电容C3接地，所述电阻R4的另一端通过所述电容C4接地，所述电阻R4的另一端还通过所述钳位二极管U2连接电源，所述继电器K1的另一个动端连接所述继电器K2的另一个动端。先将所述继电器K1的另一个动端连接所述继电器K2的另一个动端，运算放大器短接，采集运算放大器自身的直流偏置电压，经模数转换后存储入CPU单元内。再将继电器K1的静端连接继电器K1的一个动端，将继电器K2的静端连接继电器K2的一个动端，通过低通滤波接收人体采样信号以滤除频带之外的干扰信号，通过差分型输入经运算放大器放大后，再经模数转换传输至CPU单元，CPU单元将接收到的人体采样信号去除所存储的直流偏置分量即可得到校准的人体采样信号。本实施例中，CUP单元为通用的单片机，如51单片机系列。钳位二极管型号为BAV199。在其他实施例中，继电器可替换为模拟开关。

优选地，用于人体小信号采集设备的直流偏置消除电路还包括电极脱落检测电路，所述继电器K1的一个动端还通过所述电阻R5连接电源AVDD，所述继电器K2的一个动端还通过电阻R6连接电源AVSS。AVDD为正电压，AVSS为负电压，电极脱落时电阻R1和/或电阻R2的输入端悬空，通过ADC采样分量与预设阈值比较，判断电极是否脱落。实际中在电极脱落检测电路确定的情况下，由脱落检测部分引起的直流偏置的数值为一个常量，将该常量存储入CPU单元内，CPU单元将接收到的人体采样信号去除所存储的运放直流偏置分量和脱落检测直流偏置分量即可得到校准的人体采样信号。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。