[發明專利]一種用于心電采集的電流反饋放大器

在審

• 申請號: 201611084362.9
• 申請日: 2016-12-01
• 公開（公告）號: CN106788277A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 東莞市維科應用統計研究所
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26;H03F1/30;H03F1/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于電子放大器領域，尤其涉及了一種用于心電采集的電流反饋放大器。

背景技術

心電信號廣泛應用于臨床醫學診斷。傳統的心電、心電信號采集儀器體積大、功耗高，只能應用于醫院和診所?？纱┐餍碾?、心電信號采集系統是未來的發展趨勢，而低功耗、低噪聲的放大器是其中必不可少的模塊。

用于實現心電、心電信號采集的低功耗、低噪聲儀表放大器通常有三種結構，一是三運放儀表放大器，它具有輸入阻抗高、共模抑制比高等優點。但是，由于３個跨導放大器共同貢獻噪聲，三運放儀表放大器的噪聲性能較差，且占用的芯片面積也較大。二是電容耦合型放大器，利用反饋電容與偽電阻形成的高通濾波器，有效地濾除了DC失配。但是，偽電阻阻值會隨兩端電壓的變化而變化，且由于阻值較大，電路的啟動時間很長。三是斬波放大器，利用斬波調制器將低頻的1/f噪聲調制到高頻處濾除，從而實現低噪聲設計，但斬波器會引入輸出紋波干擾。

綜上所述，心電信號采集的放大器，既要滿足低噪聲的要求，又要降低電路功耗。

發明內容

本發明所要解決的主要技術問題是提供一種用于心電采集的電流反饋放大器，同時滿足低功耗和低噪聲的技術要求。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種用于心電采集的電流反饋放大器，包括：

電平轉換電路，以小于１的增益將輸出端電壓衰減到合適的范圍內，使得在輸出軌到軌的情況下M4管能夠正常工作，用于實現了軌到軌輸出；

后臺數字失配校準電路，對差分電極失配進行校準，使放大器增益不受差分電極失配的限制，降低了對ADC精度的要求。

相較于現有技術，本發明的技術方案具備以下有益效果：本發明提供了一種用于心電采集的電流反饋放大器，在不顯著增加制造成本的同時，降低了電路的功耗，有效地改善了電路的噪聲。本發明的裝置可滿足心電采集系統的技術要求。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的一種用于心電采集的電流反饋放大器的電路框圖；

圖2是本發明實施例提供的一種用于心電采集的電流反饋放大器的電平轉換電路圖。

圖3是本發明實施例提供的一種用于心電采集的電流反饋放大器的數字失配校準原理圖。

圖4是本發明實施例提供的一種用于心電采集的電流反饋放大器的等效輸入噪聲頻譜圖。

圖5是本發明實施例提供的一種用于心電采集的電流反饋放大器的電平轉換電路前后輸出范圍對比圖。

圖6是本發明實施例提供的一種用于心電采集的電流反饋放大器的采用后臺數字失配校準前后輸出波形對比圖。

具體實施方式

下文結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。

參考圖1，一種用于心電采集的電流反饋放大器，包括：

電平轉換電路，如圖２所示，包含兩個電阻和一個電壓跟隨器，在輸出端和M4管輸入端之間增加電平轉換電路來實現輸出軌到軌；通過電阻分壓，將軌到軌的輸出衰減到較小的電壓范圍內；電壓跟隨器將電壓轉換到適合M4管的范圍內；Ｖ_ＯＵＴ和Ｖ_ｂ之間的關系為：

（1）

在輸出軌到軌的情況下，為了使M4管工作在強反型區，設計R_a的值遠大于R_b。V_b電壓范圍小，意味著M4管的跨導保持相對恒定，可以減小由于M3和M4管的跨導值變化而帶來的諧波失真。通過將輸出端的直流電壓調節到VDD/2，可以使輸出交流波形軌到軌。為了降低靜態電流消耗，設計Ｒ_ａ和Ｒ_ｂ的值較大，不必增大OTA 功耗來驅動Ｒ_ａ和Ｒ_ｂ。通過降低電壓跟隨器的偏置電流，電平轉換電路的功耗僅為50nA，相比儀表放大器整體功耗，可以忽略不計。