一種生物微弱信號檢測與處理電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種采用程控濾波分檔來檢測不同量級的微弱信號電流，以提高 信噪比，同時采用差分放大濾除共模信號再濾波，以提高微弱信號的幅值的生物微弱信號 檢測與處理電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 微弱信號的檢測處理主要包括兩個方面，一是在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前端采用硬件措 施，濾掉噪聲，使微弱信號所占成分增大，便于后續(xù)的信號提??；另一方面采用軟件處理，在 采集系統(tǒng)的前端進(jìn)行一些簡單的濾波處理后，將采集到的信號送入單片機(jī)系統(tǒng)，再經(jīng)過一 些軟件濾波處理，使微弱信號被檢測出來。這兩種檢測手段都是提高微弱信號的信噪比。 而對于像血糖、血脂等生物微弱電流的檢測，通過相應(yīng)的傳感器將其轉(zhuǎn)換為微電流或低電 壓，再經(jīng)放大器放大，使其幅值足以反映被測量的大小，再經(jīng)過單片機(jī)軟件處理。但是，由于 被測量的信號很微弱，傳感器的本底噪聲、放大電路及測量儀器的固有噪聲以及外界的干 擾噪聲往往比有用信號的幅值還大的多。只有在有效地抑制噪聲的條件下增大微弱信號 的幅值，才能提取出有用信號。血糖血脂酶電極檢測的主要參數(shù)主要有血糖（GLU)、總膽固 醇（TC)、甘油三酯（TG)、高密度脂蛋白膽固醇（HDL)等，各參數(shù)的酶電極反應(yīng)靈敏度差別較 大，基本上不在一個量級。為此，我們研發(fā)了一種采用程控濾波分檔來檢測不同量級的微弱 信號電流，以提高信噪比，同時采用差分放大濾除共模信號再濾波，以提高微弱信號的幅值 的生物微弱信號檢測與處理電路。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 針對上述存在的技術(shù)問題，本實用新型的目的是：提出了一種采用程控濾波分檔 來檢測不同量級的微弱信號電流，以提高信噪比，同時采用差分放大濾除共模信號再濾波， 以提高微弱信號的幅值的生物微弱信號檢測與處理電路。
[0004] 本實用新型的技術(shù)解決方案是這樣實現(xiàn)的：一種生物微弱信號檢測與處理電 路，包含程控濾波電路、差分放大電路、低通濾波器LPF;所述程控濾波電路由運算放大器 AMP_1與由電阻與電容并聯(lián)形成的低通濾波器形成；所述程控濾波電路用于微弱電流分量 程檢測與濾波；所述差分放大電路與程控濾波電路相連，可完成對已轉(zhuǎn)換的電壓小信號的 差分放大和去除差分共模電壓，以達(dá)到輸出電壓軌到軌的功能；所述低通濾波器LPF連接 差分放大電路以濾除工頻干擾和高頻噪聲。
[0005] 優(yōu)選的，所述程控濾波電路中的低通濾波器有多個，每個所述低通濾波器分別由 模擬開關(guān)控制。
[0006] 優(yōu)選的，所述程控濾波電路中的低通濾波器有4個。
[0007] 優(yōu)選的，所述差分放大電路，包含運算放大器AMP_2 ;所述運算放大器AMP_2的同 向輸入端分別與電阻R5、R6的一端相連，電阻R6的另一端與參考地相連，電阻R5的另一端 與程控濾波電路的運算放大器AMP_1的輸出端相連；運算放大器AMP_2的反向輸入端分別 與電阻R7、R8的一端相連，電阻R8的另一端與運算放大器AMP_2的輸出端相連，電阻R7的 另一端與單片機(jī)輸出的參考偏置電壓PI N5端口相連；電阻R5、R7相等，電阻R6、R8相等 且是電阻R5、R7的倍數(shù)。
[0008] 優(yōu)選的，所述低通濾波器LPF的輸入端連接差分運算放大器AMP_2的輸出端，完 成對工頻和高頻的干擾的濾波。
[0009] 優(yōu)選的，所述程控濾波電路包含實現(xiàn)電流/電壓的轉(zhuǎn)換的運算放大器AMP_1，所 述運算放大器AMP_1的同向輸入端接單片機(jī)輸出的參考偏置電壓PIN5端口，運算放大器 AMP_1的反向輸入端接被測生物傳感器的等效電阻R_TEST，電阻R_TEST另一端接參考地； 運算放大器AMP_1的輸出端與模擬開關(guān)SW1的一端相連，模擬開關(guān)SW1的另一端與并聯(lián)的 電阻R1和電容C1的一端相連，并聯(lián)的電阻R1和電容C1的另一端與運算放大器AMP_1的 反向輸入端相連；運算放大器AMP_1的輸出端與模擬開關(guān)SW2的一端相連，模擬開關(guān)SW2的 另一端與并聯(lián)的電阻R2和電容C2的一端相連，并聯(lián)的電阻R2和電容C2的另一端與運算 放大器AMP_1的反向輸入端相連；運算放大器AMP_1的輸出端與模擬開關(guān)SW3的一端相連， 模擬開關(guān)SW3的另一端與并聯(lián)的電阻R3和電容C3的一端相連，并聯(lián)的電阻R3和電容C3 的另一端與運算放大器AMP_1的反向輸入端相連；運算放大器AMP_1的輸出端與模擬開關(guān) SW4的一端相連，模擬開關(guān)SW4的另一端與并聯(lián)的電阻R4和電容(34的一端相連，并聯(lián)的電 阻R4和電容C4的另一端與運算放大器AMP_1的反向輸入端相連，所述模擬開關(guān)SW1-SW4 由單片機(jī)輸出控制信號PIN1-PIN4端口分別控制，以完成微弱電流分量程檢測與濾波。
[0010] 由于上述技術(shù)方案的運用，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：
[0011] 本實用新型的生物微弱信號檢測與處理電路采用程控濾波分檔來檢測不同量級 的微弱信號電流，以提高信噪比，同時采用差分放大濾除共模信號再濾波，以提高微弱信號 的幅值，檢測效果好。
【附圖說明】
[0012] 下面結(jié)合附圖對本實用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步說明：
[0013] 圖1為本實用新型所述的生物微弱信號檢測與處理電路的電路圖；
[0014] 圖2為本實用新型所述的生物微弱信號檢測與處理電路的程控濾波電路的工作 原理圖；
[0015] 圖3為圖2的程控濾波電路的電壓噪聲波形圖；
[0016] 圖4為本實用新型所述的生物微弱信號檢測與處理電路的差分放大電路的工作 原理圖；
[0017] 附圖5為附圖4的電壓波形圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖來說明本實用新型。
[0019] 如附圖1所示為本實用新型所述的生物微弱信號檢測與處理電路；包含程控濾波 電路、差分放大電路、低通濾波器LPF ;所述程控濾波電路包含實現(xiàn)電流/電壓的轉(zhuǎn)換的運 算放大器AMP_1，所述運算放大器AMP_1的同向輸入端接單片機(jī)輸出的參考偏置電壓PIN5 端口，運算放大器AMP_1的反向輸入端接被測生物傳感器的等效電阻R_TEST，電阻R_TEST 另一端接參考地；運算放大器AMP_1的輸出端0與模擬開關(guān)SW1的一端相連，模擬開關(guān)SW1 的另一端與并聯(lián)的電阻R1和電容Cl的一端相連，并聯(lián)的電阻R1和電容Cl的另一端與運算 放大器AMP_1的反向輸入端相連；運算放大器AMP_1的輸出端0與模擬開關(guān)SW2的一端相 連，模擬開關(guān)SW2的另一端與并聯(lián)的電阻R2和電容C2的一端相連，并聯(lián)的電阻R2和電容 C2的另一端與運算放大器AMP_1的反向輸入端相連；運算放大器AMP_1的輸出端0與模擬 開關(guān)SW3的一端相連，模擬開關(guān)SW3的另一端與并聯(lián)的電阻R3和電容C3的一端相連，并聯(lián) 的電阻R3和電容C3的另一端與運算放大器AMP_1的反向輸入端相連；運算放大器AMP_1 的輸出端〇與模擬開關(guān)SW4的一端相連，模擬開關(guān)SW4的另一端與并聯(lián)的電阻R4和電容(34 的一端相連，并聯(lián)的電阻R4和電容C4的另一端與運算放大器AMP_1的反向輸入端相連，單 片機(jī)輸出控制信號PIN1-PIN4端口分別控制單刀單擲模擬開關(guān)SW1-SW4,以完成微弱電流 分量程檢測與濾波；所述差分放大電路，包含運算放大器AMP_2 ;所述運算放大器AMP_2的 同向輸入端分別與電阻R5、R6的一端相連，電阻R6的另一端與參考地相連，電阻R5的另一 端與運算放大器AMP_1的輸出端0相連；運算放大器AMP_2的反向輸入端分別與電阻R7、 R8的一