一种脉搏信号处理芯片的前置放大电路的制作方法

本发明归属于微电子学和医学电子学等领域，涉及到半导体集成电路与标准cmos工艺兼容的一种脉搏信号处理芯片的前置放大电路。

背景技术：

近年来，随着物联网技术，微电子技术，现代传感技术，射频与无线通讯技术和微处理智能技术的进步和广泛应用，医学监护设备向着微型化，无线化，集成化和智能化方向发展，开始实现随时随地为个人提供健康服务，如老年病与慢性病的监护，居家养老，运动健康跟踪和远程诊疗等。

然而研究可定位人体生命体征感知系统的关键技术及其相关理论，研究包括体温，脉搏，血氧饱和度等生理信息的人体生命体征传感器集成技术都需要对微小信号进行放大处理，以便进行下一步的后续滤波，二次放大和数据分析和计算提供基础信号源。

本发明通过提供一种用于对传感器接收到的微弱小信号进行放大的脉搏信号处理芯片的前置放大电路，以解决上述问题所存在的技术不足，满足市场需求，为可定位人体生命体征感知系统的关键技术及其相关理论提供信号放大的技术支持。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于对传感器接收到的微弱小信号进行放大的脉搏信号处理芯片的前置放大电路，对微小信号进行放大处理，以便进行下一步的后续滤波，二次放大和为数据分析和计算提供基础信号源，以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案：为实现上述目的，本发明涉及的用于脉搏信号处理芯片的前置放大电路，其特征在于包括第一差分放大器a1，第二差分放大器a2，第三差分放大器a3，第一电阻r1，第二电阻r2，第三电阻r3，第四电阻r4，第五电阻r5，第六电阻r6，以及可变电阻rw，其中三个放大器的电源端都连接vdd和gnd，第一差分放大器a1的输入端正极连接输入级vp，负极连接第一电阻r1和可变电阻rw的连接端，第一差分放大器a1的输出端连接第一电阻r1和第三电阻r3的连接端；第二差分放大器a2的输入端正极连接输入级vn，负极连接可变电阻rw的另一连接端，第二差分放大器a2的输出端连接第二电阻r2和第四电阻r4的连接端；第三差分放大器a3的输入端正极连接第三电阻r3和第五电阻r5的连接端，第五电阻r5另一端连接第三差分放大器a3的输出端，第三差分放大器a3的输入端负极连接第四电阻r4和第六电阻r6的连接端，第六电阻r6另一端连接gnd；其中，vdd表示模拟电源，为整体电路提供电源，gnd为模拟接地，为整体电路提供标准地，vp为输入信号的正极端，vn为输入信号的负极端，vout为输出信号端。

上述的具有两个结构相同的差分放大器a1和a2，其结构包括六个pmos管m1，m2，m5，m7，m8，m9和八个nmos管m3，m4，m6，m10，m11，m12，m13，m14，其中两个nmos管m3和m4的源极分别连接到gnd，其栅极互相连接并连接到nmos管m3的漏极，其漏极分别连接pmos管m1和m2的漏极，nmos管m4的漏极连接nmos管m14的源极和nmos管m6的栅极，pmos管m1和m2的栅极分别连接输入端vp和vn，其源极互相连接并连接到pmos管m5的漏极，m5的源极连接vdd，栅极连接pmos管m7，m8和m9的栅极，并与pmos管m8的漏极连接，pmos管m8和m9的源极分别连接到vdd，其漏极分别连接nmos管m10和m11的漏极，m10和m11的栅极互相连接并连接到nmos管m11的漏极，且m11的漏极与nmos管m14的栅极连接，其源极分别连接nmos管m12和m13的漏极，m12和m13的栅极互相连接并连接到nmos管m13的漏极，m13的源极连接到gnd，m12的源极连接电阻r的一端，r的另一端与gnd连接，pmos管m7的源极与vcc连接，漏极与电容cc的一端连接，输出端vout和nmos管m6的漏极连接，电容cc的另一端连接nmos管m14的漏极，nmos管m6的源极连接到gnd。

具有一个高增益的双端输入单端输出的放大器a3，其结构包括十个pmos管p1，p2，p3，p4，p5，p6，p7，p8，p9，p10和六个nmos管n1，n2，n3，n4，n5，n6，其中两个nmos管n1和n2的源极分别连接到gnd，其栅极互相连接且连接到nmos管n1的漏极，再连接到pmos管p3的漏极，nmos管n2的漏极连接到输出端vout，再连接到pmos管p4的漏极，pmos管p3和p4的栅极互相连接且连接到pmos管p4的漏极和pmos管p7和p8的栅极，pmos管p3和p4的源极互相连接且连接到pmos管p5的漏极和pmos管p7的源极，pmos管p3和p4的栅极分别连接输入端vp和vn，pmos管p5，p6，p9和p10的源极分别连接vdd，且pmos管p5，p6，p9和p10的栅极互相连接且连接pmos管p9的漏极，pmos管p6的漏极连接nmos管n4的漏极，nmos管n3和n4的栅极互相连接且连接到nmos管n4的漏极，nmos管n3和n4的源极分别连接gnd，nmos管n3的漏极连接pmos管p8的漏极，pmos管p8的源极连接pmos管p7的漏极，pmos管p9和p10的漏极分别连接nmos管n5和n6的漏极，nmos管n5和n6的栅极相互连接且连接到nmos管n6的漏极，nmos管n5和n6的源极分别连接电阻r的一端和gnd，电阻r的另一端连接gnd。

本发明具有的优点：1.低噪声高共模抑制比；2.运放增益大，增益可调，可通过调节rw的阻值进而调节增益；3.适用性广，可用于放大人体生命体征的微小信号，如脉搏信号和心电信号。

附图说明

图1是本发明所涉及的一种脉搏信号处理芯片的前置放大电路的基本结构电路图；

图2是本发明所涉及的一种脉搏信号处理芯片的前置放大电路的前置缓冲级差分放大器a1和a2的电路图；

图3是一种脉搏信号处理芯片的前置放大电路的差分放大器a3的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明

一种脉搏信号处理芯片的前置放大电路如图1所示，包括第一差分放大器a1，第二差分放大器a2，第三差分放大器a3，第一电阻r1，第二电阻r2，第三电阻r3，第四电阻r4，第五电阻r5，第六电阻r6，以及可变电阻rw，其中三个放大器的电源端都连接vdd和gnd，第一差分放大器a1的输入端正极连接输入级vp，负极连接第一电阻r1和可变电阻rw的连接端，第一差分放大器a1的输出端连接第一电阻r1和第三电阻r3的连接端；第二差分放大器a2的输入端正极连接输入级vn，负极连接可变电阻rw的另一连接端，第二差分放大器a2的输出端连接第二电阻r2和第四电阻r4的连接端；第三差分放大器a3的输入端正极连接第三电阻r3和第五电阻r5的连接端，第五电阻r5另一端连接第三差分放大器a3的输出端，第三差分放大器a3的输入端负极连接第四电阻r4和第六电阻r6的连接端，第六电阻r6另一端连接gnd；其中，vdd表示模拟电源，为整体电路提供电源；gnd为模拟接地，为整体电路提供标准地；vp为输入信号的正极端；vn为输入信号的负极端；vout为输出信号端。

一种脉搏信号处理芯片的前置放大电路具有两个结构相同的差分放大器a1和a2如图2所示，其结构包括六个pmos管m1，m2，m5，m7，m8，m9和八个nmos管m3，m4，m6，m10，m11，m12，m13，m14，其中两个nmos管m3和m4的源极分别连接到gnd，其栅极互相连接并连接到nmos管m3的漏极，其漏极分别连接pmos管m1和m2的漏极，nmos管m4的漏极连接nmos管m14的源极和nmos管m6的栅极，pmos管m1和m2的栅极分别连接输入端vp和vn，其源极互相连接并连接到pmos管m5的漏极，m5的源极连接vdd，栅极连接pmos管m7，m8和m9的栅极，并与pmos管m8的漏极连接，pmos管m8和m9的源极分别连接到vdd，其漏极分别连接nmos管m10和m11的漏极，m10和m11的栅极互相连接并连接到nmos管m11的漏极，且m11的漏极与nmos管m14的栅极连接，其源极分别连接nmos管m12和m13的漏极，m12和m13的栅极互相连接并连接到nmos管m13的漏极，m13的源极连接到gnd，m12的源极连接电阻r的一端，r的另一端与gnd连接，pmos管m7的源极与vcc连接，漏极与电容cc的一端连接，输出端vout和nmos管m6的漏极连接，电容cc的另一端连接nmos管m14的漏极，nmos管m6的源极连接到gnd。

一种脉搏信号处理芯片的前置放大电路具有一个高增益的双端输入单端输出的放大器a3如图3所示，其结构包括十个pmos管p1，p2，p3，p4，p5，p6，p7，p8，p9，p10和六个nmos管n1，n2，n3，n4，n5，n6，其中两个nmos管n1和n2的源极分别连接到gnd，其栅极互相连接且连接到nmos管n1的漏极，再连接到pmos管p3的漏极，nmos管n2的漏极连接到输出端vout，再连接到pmos管p4的漏极，pmos管p3和p4的栅极互相连接且连接到pmos管p4的漏极和pmos管p7和p8的栅极，pmos管p3和p4的源极互相连接且连接到pmos管p5的漏极和pmos管p7的源极，pmos管p3和p4的栅极分别连接输入端vp和vn，pmos管p5，p6，p9和p10的源极分别连接vdd，且pmos管p5，p6，p9和p10的栅极互相连接且连接pmos管p9的漏极，pmos管p6的漏极连接nmos管n4的漏极，nmos管n3和n4的栅极互相连接且连接到nmos管n4的漏极，nmos管n3和n4的源极分别连接gnd，nmos管n3的漏极连接pmos管p8的漏极，pmos管p8的源极连接pmos管p7的漏极，pmos管p9和p10的漏极分别连接nmos管n5和n6的漏极，nmos管n5和n6的栅极相互连接且连接到nmos管n6的漏极，nmos管n5和n6的源极分别连接电阻r的一端和gnd，电阻r的另一端连接gnd。

所涉及的一种脉搏信号处理芯片的前置放大电路的具体工作过程如下：传感器接收到的粗糙信号通过vp和vn进入到电路中，通过a1和a2运算放大器缓冲输入电压，对输入的差模信号进行放大，再将信号输入到a3的输入端，抑制其共模信号，实现对脉搏等微小信号的放大。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围；凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。