[發明專利]一種多導聯ECG信號調理與數據采集電路

在審

• 申請號: 201710343941.9
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107296599A
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 馮小平;梁俞明;陳志;程浩
• 申請（專利權）人: 武漢思創電子有限公司
• 主分類號: A61B5/0402
• 分類號: A61B5/0402
• 代理公司: 武漢市首臻知識產權代理有限公司42229
• 代理人: 王春嬌

技術領域

本發明涉及一種信號調理與數據采集電路，更具體地說涉及一種多導聯ECG信號調理與數據采集電路，屬于模擬信號調理與采集電路技術領域。

背景技術

ECG傳感器具有高阻抗、信號微弱、極化偏置差異以及易受干擾等特性，因此ECG信號調理電路中如何有效抑制各種噪聲、提高信噪比（SNR）、得到穩定的高精度的心電導聯信號是ECG信號調理電路設計的關鍵目標之一。

傳統的心電信號調理電路采用前后兩級放大、中間加電容交流耦合、后面再配合正常精度(通常是12bit)的AD轉換器的結構。該種結構利用電容交流耦合濾掉了信號中的直流偏置等等噪聲成分，后級放大可以采用較大的增益，從而得到相當高的信號總增益；但是，該種結構存在交流耦合器件價格高體積大、不便于小型化設計等缺陷。目前，隨著24bit Δ-Σ型ADC集成電路技術的成熟，心電信號調理電路出現了前級采用直流耦合、后面再加高精度ADC（通常是20bit以上）變換的結構；但是，該種結構存在以下缺陷：為了適應較大的抗極化電壓，進入ADC之前的增益通常只能設計為4~6倍，這樣一來，便抵消了使用高精度ADC帶來的優勢，不能使有用信號充分利用高精度ADC的轉換范圍，導致整體信噪比不高。

發明內容

本發明針對現有的心電信號調理電路不能充分利用高精度ADC的轉換范圍、整體信噪比不高等問題，提供一種多導聯ECG信號調理與數據采集電路。

為實現上述目的，本發明的技術解決方案是：一種多導聯ECG信號調理與數據采集電路，包括ADC轉換器電路、RAM MCU處理器，所述的ADC轉換器電路設置有多個模擬輸入通道，與ADC轉換器電路的模擬輸入通道相對應設置有多個心電模擬前端單元，還包括有控制鎖存器，所述的心電模擬前端單元包括保護與緩沖電路、導聯信號測量/校準切換電路、前置放大電路、高通濾波電路和末級放大濾波電路，所述ADC轉換器電路通過SPI-I接口與RAM MCU處理器相連接，所述的RAM MCU處理器通過SPI-II接口與控制鎖存器的輸入端相連接，ADC轉換器電路的輸出控制端分別與多個心電模擬前端單元中的導聯信號測量/校準切換電路的一個輸入端、高通濾波電路的一個輸入端相連接，所述的控制鎖存器輸出端與多個心電模擬前端單元中的末級放大濾波電路的一個輸入端相連接，同一個心電模擬前端單元中保護與緩沖電路的輸出端與導聯信號測量/校準切換電路的另一個輸入端相連接，該導聯信號測量/校準切換電路的輸出端與前置放大電路的輸入端相連接，該前置放大電路的輸出端與高通濾波電路的另一個輸入端相連接，該高通濾波電路的輸出端與末級放大濾波電路的另一個輸入端相連接，該末級放大濾波電路的輸出端與相對應的ADC轉換器電路的模擬輸入通道相連接。

所述的導聯信號測量/校準切換電路包括模擬開關ⅠU3、電阻R201和電阻R5，所述的模擬開關ⅠU3為雙路四選一開關，所述的電阻R201一端與LL左腿電極相連接，電阻R201另一端與模擬開關ⅠU3中X通道源的X1、X2相連接，所述的電阻R5一端接地，電阻R5另一端與模擬開關ⅠU3中Y通道源的Y0相連接，所述模擬開關ⅠU3中X通道的輸出端I_P與該心電模擬前端單元中的前置放大電路的正相輸入端相連接，模擬開關ⅠU3中Y通道的輸出端I_N與該心電模擬前端單元中的前置放大電路的反相輸入端相連接。

所述的前置放大電路包括儀表放大器U4、電阻R121、電阻R281、電阻R282、電容C170、電容C25和電容C28，所述電阻R121兩端分別連接到儀表放大器U4的2腳和3腳，所述電容C170兩端分別連接到儀表放大器U4的1腳和4腳，所述電阻R281一端作為前置放大電路的正相輸入端，電阻R281另一端連接到儀表放大器U4的1腳，所述電阻R282一端作為前置放大電路的反相輸入端，電阻R282另一端連接到儀表放大器U4的4腳，所述電容C25的兩端分別連接儀表放大器U4的5腳和地，所述電容C28的兩端分別連接儀表放大器U4的8腳和地，所述儀表放大器U4的輸出端I_INA_OUT作為前置放大電路的輸出端與該心電模擬前端單元中的高通濾波電路的輸入端相連接。