[发明专利]一种生物电检测中的前置级电路

说明书

技术领域

本申请涉及一种生物电检测中的前置级电路。 

生物体都是带电的，测量生物体的电活动有利于对生物体的生命活动进行评估。生物电都是弱信号，如传导至人体表的心电信号一般只是毫伏级，脑电更弱、一般只是十微伏百微伏级，因此，检测生物电时往往需要先放大，以减小后端数字化中的量化误差。放大的生物电，一般在模数转换(ADC)前还应该进行模拟抗混滤波，也有先进行过采样再进行数字抗混滤波和重采样的；不管怎样，不妨将抗混滤波前的模拟放大电路称为生物电检测中的前置级电路。 

由于50Hz或60Hz的共模干扰经常很大、可能大至十几个伏特，近似直流的差模极化电压也可能大至二三百个毫伏，因此，生物电检测中的前置级电路设计不容易，既要追求足够大的放大倍数，又要解决好由此可能带来的整个放大器的饱和失效问题。 

本申请将提出一种生物电检测中的前置级电路方案。 

背景技术

早期的生物电检测中的前置级电路，由于种种制约因素的存在，往往又分好几级，从前往后依次包括：仪表放大器、高通滤波器、50Hz或60Hz模拟陷波器、二级放大器等。其中，仪表放大器指一个以仪表运放为核心配之以外围电路构成的放大电路模块，它利用仪表运放的高共模抑制比，在实现10倍以内生物电信号差模放大的同时，最大限度地抑制50Hz或60Hz共模干扰；高通滤波器的目的是哀减极化电压及其他低频干扰，以解决经仪表放大器后作为主要矛盾的极化电压问题；50Hz或60Hz模拟陷波器可以对残留的和新引入的50Hz或60Hz成分进行进一步陷波，为最后上百倍大增益的二级放大器做好准备。 

以上早期前置级电路方案存在的问题是：最前列的仪表放大器的差模增益较低，差模增益主要靠后端的二级放大器贡献，造成整个电路的底噪不能做小。随着仪表运放集成电路水平的提高，仪表放大器的高共模抑制比已足以将50Hz或60Hz干扰成分衰减得足够小，生物电检测中可以不用再安排专门的50Hz或60Hz模拟陷波器。生物电检测中的前置级电路的新趋势是：简化掉模拟陷波器和二级放大器，并将高通滤波器融进前端的仪表放大器来实现高增益。如此以来，抗混滤波前的前置级电路就变成名副其实的前置级电路。 

完整的生物电检测中的前置级电路还应该包括右腿驱动电路，又叫参考电极电路或无关电极电路，不妨也可叫抑制共模干扰的闭合反馈电路，它是将取自前置级电路中的共模电位经反相放大反馈至生物体表，或者将前置级电路中的仪表运放的双极性电源的参考地连至生物体表。生物电检测中的前置级电路，做得再讲究一点，还可包括屏蔽驱动电路，即将导线及电路的屏蔽层与双极性电源的参考地相连。这里，不妨将抑制共模干扰的闭合反馈电路和屏蔽驱动电路之外的前置级电路部分，称为前置级电路的基本模块。更确切地说，生物电检测中前置级电路基本模块的趋势是将高通滤波器融进前端的仪表放大器来实现高增益。 

有文献提出了一种生物电检测中前置级电路基本模块的方案，就是将高通滤波器与仪表放大器相融合来实现高增益，具体地在仪表放大器的变增益电阻R_G处串联一个电容C，详见附图2所示。易推得，图2所示电路有传输函数：