[發明專利]可變增益混頻放大器、生物信號采集與處理芯片及系統

有效

• 申請號: 201710375510.0
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107212877B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 劉簾曦;張怡;宋宇;沐俊超;朱樟明;楊銀堂
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: A61B5/04
• 分類號: A61B5/04;A61B5/0428
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 閆家偉

1.一種生物信號采集與處理芯片(10)，其特征在于，包括可變增益混頻放大器(11)、本振信號產生電路(12)、能量獲取單元(13)、第一電容(C1)和第一電阻(R1)；其中，

所述可變增益混頻放大器(11)的生物信號輸入端(Vin)接收生物信號，其電源輸入端(VDD)電連接能量獲取單元(13)，其本振信號輸入端(LO)電連接本振信號產生電路(12)，其接地端(GND)用于獲取外部共地信號，其輸出端(Vout)電連接所述第一電容(C1)的第一端且所述第一電容(C1)的第二端用于輸出經調制后的音頻信號；

所述本振信號產生電路(12)用于接收交流電信號并經處理后為所述可變增益混頻放大器(11)提供本振信號；

所述能量獲取單元(13)用于接收交流電信號并經處理后為所述可變增益混頻放大器(11)提供直流電源；

所述第一電阻(R1)串接于所述可變增益混頻放大器(11)的接地端(GND)與所述第一電容(C1)的第二端之間；

所述可變增益混頻放大器(11)包括低噪聲前置混頻放大器(111)、可編程增益放大器(112)、帶通濾波器(113)及輸出緩沖器(114)，其中，所述低噪聲前置混頻放大器(111)、所述可編程增益放大器(112)、所述帶通濾波器(113)及所述輸出緩沖器(114)依次串接于所述生物信號輸入端(Vin)與所述第一電容(C1)之間，且所述低噪聲前置混頻放大器(111)電連接所述本振信號輸入端(LO)；

所述低噪聲前置混頻放大器(111)包括AM調制模塊(1111)和前置放大器模塊(1112)，其中，所述AM調制模塊(1111)和所述前置放大器模塊(1112)依次串接于所述生物信號輸入端(Vin)與所述可編程增益放大器(112)之間，且所述AM調制模塊(1111)電連接所述本振信號輸入端(LO)。

2.根據權利要求1所述的芯片(10)，其特征在于，所述本振信號產生電路(12)包括偏置電路(121)和信號整形電路(122)，所述偏置電路(121)和所述信號整形電路(122)依次串接至所述可變增益混頻放大器(11)的本振信號輸入端(LO)，且所述偏置電路(121)的輸入端接收所述交流電信號。

3.根據權利要求2所述的芯片(10)，其特征在于，所述信號整形電路(122)包括：第五晶體管(M5)、第六晶體管(M6)、第七晶體管(M7)、第一反相器(INV1)、第二反相器(INV2)、第三反相器(INV3)、第四反相器(INV4)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)；其中，

所述第二電阻(R2)、所述第五晶體管(M5)和所述第七晶體管(M7)依次串接于直流電源和接地端之間，所述第五晶體管(M5)的控制端輸入耦合信號(VSIN)，所述第七晶體管(M7)的控制端輸入偏置電壓(VBIAS)；

所述第三電阻(R3)和第六晶體管(M6)依次串接于所述直流電源與所述第五晶體管(M5)和所述第七晶體管(M7)串接形成節點(G)之間，所述第六晶體管(M6)的控制端輸入參考電壓(VREF)；

所述第一反相器(INV1)與所述第二反相器(INV2)依次串接至所述第二電阻(R2)和第五晶體管(M5)串接形成的節點(E)處，且所述第一反相器(INV1)的輸出端電連接所述可變增益混頻放大器(11)的本振信號輸入端(LO)以輸出第一本振信號；

所述第四反相器(INV4)與所述第三反相器(INV3)依次串接至所述第三電阻(R3)和第六晶體管(M6)串接形成的節點(F)處，且所述第四反相器(INV4)電連接所述可變增益混頻放大器(11)的本振信號輸入端(LO)以輸出第二本振信號。

4.根據權利要求1所述的芯片(10)，其特征在于，所述能量獲取單元(13)包括整流器(131)、過壓保護電路(132)及LDO(133)；其中，所述整流器(131)、所述過壓保護電路(132)及所述LDO(133)依次串接至所述可變增益混頻放大器(11)的電源輸入端(VDD)以提供直流電源，且所述整流器(131)接收所述交流電信號。