專利名稱：生物電檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物電檢測領(lǐng)域，尤其是應(yīng)用在醫(yī)療儀器上的生物電測量技術(shù)。
背景技術(shù)：
生物電的檢測在醫(yī)學(xué)研究和臨床診斷上具有重要的應(yīng)用價值。但由于生物電信號微弱，又常常存在許許多多的嚴(yán)重干擾信號，許多人仍然在進(jìn)行生物電信號的檢測方法和電路的研究。劉松等人提出了一種監(jiān)護(hù)儀用心電放大器(醫(yī)療衛(wèi)生裝備.1995年第2期，3～6)，A.C.MettingVan Riji等(High-quality recording of bio-electric events.Med.&Bio.Eng.&Comput.，1990，28389-397、D.W.McRobbie等(Rapid recovery physiological preamplifier withoutAC coupling capacitor.Med.&Bio.Eng.&Comput.，1990，28198-200等(I.A.Dotsinsky，et al.，Multi-channel DC amplifier for a microprocessor electrocardiograph.Med.&Bio.Eng.&Comput.，1991，29324-329)也提出了多種生物電信號檢測放大器或電路的設(shè)計。李剛等提出了多種生物電放大器(一種低噪聲前置放大器的設(shè)計，中國醫(yī)療器械雜志，第13卷第1期，198918-19；12導(dǎo)D/AC反饋型心電信號放大器的研究，儀器儀表學(xué)報，第21卷第5期，pp124-126，2000年10月；高性能多通道生物電放大器，天津大學(xué)學(xué)報，第33卷第5期，2000年9月；高共模抑制比前置放大器，中國專利，申請?zhí)?2129065.2)。
上述各種形式的生物電放大器在不同程度上存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝性差和性能尚不夠理想等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于∑-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的生物電檢測電路，電路簡單、動態(tài)范圍大、輸入阻抗高、不需調(diào)試、工藝性好、性能優(yōu)異。
為了解決上述技術(shù)問題是，本發(fā)明的生物電檢測電路包括通過導(dǎo)線依次連接的用于采集生物電信號的電極、具有過壓保護(hù)和簡單濾波功能的輸入保護(hù)電路、具有共模驅(qū)動的并聯(lián)差動放大器、∑-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器和存有數(shù)字頻譜補(bǔ)償程序的微處理器CPU，所述電極與所述并聯(lián)差動放大器之間連接有右腿驅(qū)動電路；所述∑-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于把模擬的生物電信號轉(zhuǎn)換成高分辨率的數(shù)字信號。
所述右腿驅(qū)動電路由運(yùn)算放大器A4、電阻R5、R6以及電容C3構(gòu)成，用于將所述并聯(lián)差動放大器的共模信號反相驅(qū)動公共電極，以進(jìn)一步抑制共模信號。
所述并聯(lián)差動放大器由運(yùn)算放大器A1和A2構(gòu)成，兩個相同阻值的電阻R1和R2以及運(yùn)算放大器A3構(gòu)成共模信號提取驅(qū)動電路，共模信號提取驅(qū)動電路的輸出信號輸出至所述右腿驅(qū)動電路。在所述并聯(lián)差動放大器與所述∑-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間連接有高通濾波器，高通濾波器由電容C1和C2、電阻R3和R4組成，用于抑制極化電壓和基線漂移的干擾；所述并聯(lián)差動放大器中共模信號提取驅(qū)動電路的輸出信號輸出至所述高通濾波器的電阻R3、R4的公共端。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果(一)本發(fā)明結(jié)構(gòu)極為簡單、不需調(diào)試、性能優(yōu)異和工藝性極好；(二)由于并聯(lián)差動放大器在差動輸出時理論上具有無窮大的共模抑制比，實際電路也具有很高的共模抑制比，而采用具有差動輸入的∑-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器也具有很高的共模抑制比，這樣兩者構(gòu)成完美的配合；(三)在并聯(lián)差動放大器與∑-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間加上高通濾波器，抑制了極化電壓和基線漂移等直流和超低頻干擾；(四)由電阻R1和R2以及運(yùn)算放大器A3構(gòu)成共模信號提取驅(qū)動電路，可以在電路匹配精度很差，甚至它們的容值或阻值相差幾倍的情況下都能夠保證很高的共模抑制比，降低了電路對元器件的要求和簡化了工藝。


圖1為本發(fā)明生物電檢測電路原理圖；附圖標(biāo)記1為電極 2為導(dǎo)聯(lián)線 3為輸入保護(hù)電路4為并聯(lián)差動放大器5為∑-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器 6為微處理器CPU 7為右腿驅(qū)動電路具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
本發(fā)明生物電檢測電路的實施例一如圖1所示，生物電檢測電路包括電極1、導(dǎo)聯(lián)線2、輸入保護(hù)電路3、具有共模驅(qū)動的并聯(lián)差動放大器4、∑-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器5、微處理器6和右腿驅(qū)動電路7，上述組成部件通過導(dǎo)線依次連接。其中電極1的用于采集生物電信號，輸入保護(hù)電路3具有過壓保護(hù)和簡單濾波功能，具有共模驅(qū)動的并聯(lián)差動放大器由運(yùn)算放大器A1和A2構(gòu)成并聯(lián)差動放大器，有兩個相同阻值的電阻R1和R2以及運(yùn)算放大器A3構(gòu)成共模信號提取驅(qū)動電路，取出共模信號對差動高通濾波器(分別由C1和R3、C2和R4)的公共端進(jìn)行驅(qū)動，可以有效地避免由于C1和R3對C2和R4之間難以避免的不對稱所造成的共模變差模而引入的干擾?！?Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于把模擬的生物電信號轉(zhuǎn)換成高分辨率的數(shù)字信號，微處理器(CPU)存有數(shù)字頻譜補(bǔ)償程序，用于對∑-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號進(jìn)行頻率補(bǔ)償，以消除∑-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器本身在通帶內(nèi)的不平坦。由運(yùn)算放大器A4、R5和R6以及C3構(gòu)成的右腿驅(qū)動電路，將共模信號反相驅(qū)動公共電極，可以進(jìn)一步抑制共模信號。本發(fā)明的∑-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器和微處理器集成在一枚芯片上。
由于并聯(lián)差動放大器在差動輸出時理論上具有無窮大的共模抑制比，實際電路也具有很高的共模抑制比，而采用具有差動輸入的∑-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器也具有很高的共模抑制比，這樣兩者構(gòu)成完美的配合。為了抑制極化電壓和基線漂移等直流和超低頻干擾，在并聯(lián)差動放大器與∑-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間加上由C1和R3、C2和R4構(gòu)成的高通濾波器，通常情況下要求它們應(yīng)該具有極高的匹配精度，才能保證電路的共模抑制比性能，而電阻R1和R2以及運(yùn)算放大器A3構(gòu)成共模信號提取驅(qū)動電路可以在它們匹配精度很差，甚至它們的容值或阻值相差幾倍的情況下都能夠保證很高的共模抑制比，降低了電路對元器件的要求和簡化了工藝。
權(quán)利要求
1.一種生物電檢測電路，其特征在于，它包括通過導(dǎo)線依次連接的用于采集生物電信號的電極、具有過壓保護(hù)和簡單濾波功能的輸入保護(hù)電路、具有共模驅(qū)動的并聯(lián)差動放大器、∑-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器和微處理器CPU，所述電極與所述并聯(lián)差動放大器之間連接有右腿驅(qū)動電路；所述∑-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于把模擬的生物電信號轉(zhuǎn)換成高分辨率的數(shù)字信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物電檢測電路，其特征在于，所述右腿驅(qū)動電路由運(yùn)算放大器A4、電阻R5、R6以及電容C3構(gòu)成，用于將所述并聯(lián)差動放大器的共模信號反相驅(qū)動公共電極，以進(jìn)一步抑制共模信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物電檢測電路，其特征在于，所述并聯(lián)差動放大器由運(yùn)算放大器A1和A2構(gòu)成，兩個相同阻值的電阻R1和R2以及運(yùn)算放大器A3構(gòu)成共模信號提取驅(qū)動電路，共模信號提取驅(qū)動電路的輸出信號輸出至所述右腿驅(qū)動電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種生物電檢測電路，其特征在于，在所述并聯(lián)差動放大器與所述∑-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間連接有高通濾波器，高通濾波器由電容C1和C2、電阻R3和R4組成，用于抑制極化電壓和基線漂移的干擾；所述并聯(lián)差動放大器中共模信號提取驅(qū)動電路的輸出信號輸出至所述高通濾波器的電阻R3、R4的公共端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物電檢測電路及其檢測方法，屬于生物電檢測領(lǐng)域，尤其是應(yīng)用在醫(yī)療儀器上的生物電測量技術(shù)。生物電檢測電路包括通過導(dǎo)線依次連接的用于采集生物電信號的電極、具有過壓保護(hù)和簡單濾波功能的輸入保護(hù)電路、具有共模驅(qū)動的并聯(lián)差動放大器、右腿驅(qū)動電路、∑－Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器和微處理器(CPU)。本發(fā)明的生物電檢測電路同時利用具有共模驅(qū)動的并聯(lián)差動放大器的高共模抑制比與∑－Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的高共模抑制比和高分辨率高質(zhì)量檢測生物電，結(jié)構(gòu)簡單、不需調(diào)試、性能優(yōu)異。
文檔編號A61B5/04GK1608585SQ200410072789
公開日2005年4月27日 申請日期2004年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月18日
發(fā)明者林凌, 李剛 申請人:天津大學(xué)