[发明专利]用于感测表面EMG信号的双电源模拟电路

说明书

描述了用于放大表面EMG(sEMG)信号的双电源模拟电路。该电路包括被配置为由双电源电压供电的差分放大器。差分放大器的正输入端子被配置为DC耦合到干sEMG电极对的第一sEMG电极，且差分放大器的负输入端子被配置为DC耦合到干sEMG电极对的第二sEMG电极。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年11月17日提交的名称为“DUAL-SUPPLY ANALOG CIRCUITRY FORSENSING SURFACE EMG SIGNALS”的美国非临时专利申请序列号15/816,435的优先权，其全部内容通过引用并入文本。就美利坚合众国而言，本申请将被视为2017年11月17日提交的美国专利申请第15/816,435号的延续。

背景

高质量的表面肌电(sEMG)信号通常是在实验室环境中使用皮肤准备(skinpreparation)从湿电极获取的，该皮肤准备需要在电极-皮肤界面处施加凝胶或糊剂以改善皮肤和电极之间的导电性。用于sEMG记录的数据采集电路通常包括模拟前端放大器设计，其被配置为AC耦合(例如，电容耦合)的输入级，以在sEMG信号的放大之前去除源自电极-皮肤界面的DC偏移电压。AC耦合的输入级放大器通常由以地为基准的单电源电压供电，并且输入级通常向上偏置至放大器的中点电压，以实现最大输入动态范围。偏置通过在放大电路的输入级处包括电阻器来实现，其中电阻器具有的值通常比放大器的输入阻抗低得多。

概述

一些实施例针对sEMG系统。该sEMG系统包括一对干sEMG电极和放大电路，该放大电路包括被配置为由双电源电压供电的第一差分放大器，其中该一对干sEMG电极中的第一sEMG电极被DC耦合到第一差分放大器的正输入端子，并且该一对干sEMG电极中的第二sEMG电极被DC耦合到第一差分放大器的负输入端子。

一些实施例针对放大电路。放大电路包括被配置为由双电源电压供电的第一差分放大器，其中第一差分放大器还被配置为具有大约0伏的共模电压，其中第一差分放大器的输入阻抗至少为1千兆欧姆(Giga Ohm)，并且其中第一差分放大器的增益小于15。

应该认识到，前述概念和以下更详细讨论的另外概念的所有组合(假设这些概念不相互矛盾)被认为是本文公开的发明主题的一部分。特别地，出现在本公开的要求保护的主题的所有组合被认为是本文公开的发明主题的一部分。

附图简述

将参考以下附图来描述技术的各种非限制性实施例。应当认识到，附图不一定按比例绘制。

图1是根据本文描述的技术的一些实施例的sEMG系统的部件的示意图；

图2示出了根据本文描述的技术的一些实施例的腕带，该腕带具有在其上沿圆周布置的sEMG传感器；

图3示出了根据本文描述的技术的一些实施例的用户在键盘上打字时佩戴图2的腕带；

图4示出了可用于放大sEMG信号的AC耦合放大电路；

图5示出了根据本文描述的技术的一些实施例的单级双电源DC耦合放大电路；

图6示出了根据本文描述的技术的一些实施例的多级DC耦合放大电路；

图7示出了使用根据本文描述的技术的一些实施例设计的sEMG系统记录的sEMG波形；

图8示出了图7的sEMG波形的放大部分；以及

图9是根据本文描述的技术的一些实施例的包括至少一个电流隔离部件的sEMG系统的部件的示意图。

详细描述

使用sEMG电极和传统信号处理技术获得一致的高质量sEMG信号具有挑战性，部分原因是皮肤和电极之间的界面处的阻抗失配。对于需要对sEMG信号进行近实时分析的应用，获取一致的高质量信号对于能够对记录的数据进行快速迭代非常重要。