[实用新型]一种可变增益放大器和生物信号处理芯片

说明书

本实用新型公开了一种可变增益放大器和生物信号处理芯片，所述可变增益放大器包括可变增益放大电路和检测控制电路，其中所述可变增益放大电路，包括第一可变增益控制单元、第二可变增益控制单元和运算放大电路，用于放大输入信号并输出放大信号；所述检测控制电路，用于检测所述放大信号，根据所述放大信号的峰值和预设范围进行比对、并输出调整所述第一可变增益控制单元和第二可变增益控制单元的增益控制信号以调整所述可变增益放大器的增益。本实用新型提供的实施例通过可变增益放大电路和检测控制电路有效提高开关电容滤波器的响应速度，减少电路进入稳定工作所需时间。

技术领域

本实用新型涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种可变增益放大器和生物信号处理芯片。

背景技术

近年来，随着健康穿戴设备的普及，用于检测和处理生物信号的芯片有着广泛的发展前景。为了更好地从生物信号中分析人体的健康状况，减小信号失真、增强抗干扰能力，成为了该类型芯片的重要设计要求。一般传感器所采集的生物信号包含了大量的非期望分量，而有效的生物信号分量占总信号的比例通常很小。以PPG检测法所采集的心率信号为例，有效分量占总信号量的10％以下。因此，有必要对所提取的生物信号进行放大。由于不同人群的信号强度差异较大，采用固定放大增益的放大器可能不具有普遍应用范围。若增益偏小，不利于采样电路精确采集细微的生物信号特征点；若增益偏大，则有可能导致饱和失真。

同时，很多测量情况发生在人体运动的时候，比如在跑步过程中测量心率值，若此时对信号的放大增益偏大，则使得运动带来的通带内噪音发生饱和现象，该现象将淹没有效的心率信号分量。

因此，为了适应更广泛的应用人群，增强抗运动干扰的能力，需要在生物信号处理芯片中加入可变增益放大器电路。

实用新型内容

为了解决上述问题至少之一，本实用新型第一方面提供一种可变增益放大器，包括可变增益放大电路和检测控制电路，其中

所述可变增益放大电路，包括第一可变增益控制单元、第二可变增益控制单元和运算放大电路，用于放大输入信号并输出放大信号；

所述检测控制电路，用于检测所述放大信号，根据所述放大信号的峰值和预设范围进行比对、并输出调整所述第一可变增益控制单元和第二可变增益控制单元的增益控制信号以调整所述可变增益放大器的增益。

进一步的，所述可变增益放大电路还包括反馈电容。

进一步的，所述第一可变增益控制单元包括采样可变电容和四个采样开关；

所述第二可变增益控制单元包括反馈可变电容和四个反馈开关。

进一步的，所述采样开关和反馈开关的时钟频率相对于所述输入信号的时钟频率满足过采样。

进一步的，所述检测控制电路包括峰值检测电路和增益控制器，其中

所述峰值检测电路，用于检测所述放大信号并输出放大信号的峰值；

所述增益控制器，用于根据所述峰值和所述预设范围进行比对，并根据比对的结果输出所述增益控制信号以调整所述可变增益放大器的增益。

进一步的，所述增益控制器包括第一比较器、第二比较器和选通控制器，其中

所述第一比较器，用于将所述峰值与预设置的第一阈值进行比对并输出第一比对结果；

所述第二比较器，用于将所述峰值与预设置的第二阈值进行比对并输出第二比对结果；

所述选通控制器，用于根据第一比对结果和第二比对结果输出所述增益控制信号以调整所述可变增益放大器的增益。

本实用新型第二方面提供一种生物信号处理芯片，包括第一方面所述的可变增益放大器。

本实用新型的有益效果如下：