[實用新型]用于生理電勢信號檢測的放大器

有效

• 申請號: 201720356002.3
• 申請日: 2017-04-06
• 公開（公告）號: CN206611389U
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 陳鋮穎;陳綱
• 申請（專利權）人: 高科創芯(北京)科技有限公司
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45;H03F1/14;A61B5/04
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司11471
• 代理人: 江娟

技術領域

本實用新型涉及涉及CMOS模擬集成電路設計領域，具體涉及一種用于生理電勢信號檢測的放大器。

背景技術

在穿戴式生理電勢信號檢測設備中，為了提取微弱的生理電勢信號，位于檢測芯片前端的放大器在設計上需要重點關注噪聲和功耗兩方面的需求。首先，由于放大器位于信號提取的第一級，其等效輸入噪聲必須低于背景噪聲5-10μVrms，才能完成高動態范圍的信號輸出；其次，當電路散發的熱量大于80mW/cm²時，芯片就有可能灼傷周圍的組織細胞，所以放大器同時也必須進行低功耗設計以滿足數千量級檢測陣列的應用要求。而在模擬集成電路理論中，電路的功耗反比于等效輸入噪聲的功率譜密度，因此還需要著重進行噪聲和功耗的折中設計；此外，生理電勢信號都包含有一定的直流電壓分量，為了消除直流電壓分量，通常需要在芯片外加入一個大容值的隔直流電容，從而獲得很低的截止頻率。該電容值處于微法量級，面積極大，無法實現電容與芯片的單片集成；同時目前的放大器設計還采用單端輸出結構，限制了輸出信號的動態范圍。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種用于生理電勢信號檢測的放大器，以解決現有技術中：1)由于使用隔直流電容而無法實現電容與芯片的單片集成問題；2)放大器采用單端輸出結構，限制了輸出信號動態范圍的問題；3)由于噪聲和功耗之間的矛盾導致電路魯棒性不強的問題。

為實現以上目的，本實用新型采用如下技術方案：

用于生理電勢信號檢測的放大器，包括：跨導放大器100、輸入電容Cin1、輸入電容Cin2、共模通路1001a、共模通路1001b、輸入通路1002a、輸入通路1002b、輸出通路1003a、輸出通路1003b、反饋通路1004a和反饋通路1004b，其中，

其中，輸入電容Cin1通過輸入通路1002a與跨導放大器100的正相輸入端連接，輸入電容Cin2通過輸入通路1002b與跨導放大器100的反相輸入端連接；輸出通路1003a連接在跨導放大器100的反相輸出端，輸出通路1003b連接在跨導放大器100的正相輸出端；

共模通路1001a連接在輸入電容Cin1與輸入通路1002a之間，共模通路1001b連接在輸入電容Cin2與輸入通路1002b之間；反饋通路1004a一端與輸入通路1002a相連，另一端與輸出通路1003a相連；反饋通路1004b一端與輸入通路1002b相連，另一端與輸出通路1003b相連。

優選地，所述共模通路1001a包括電容Cb1、場效應管M1a和M2a，其中，場效應管M1a和M2a串聯，串聯后的電路與電容Cb1并聯。

優選地，所述共模通路1001b包括電容Cb2、場效應管M1b和M2ab，其中，場效應管M1b和M2b串聯，串聯后的電路與電容Cb2并聯。

優選地，所述反饋通路1004a包括電容Cf1、場效應管M3a和M4a，其中，場效應管M3a和M4a串聯，串聯后的電路與電容Cf1并聯。

優選地，所述反饋通路1004b包括電容Cf2、場效應管M3b和M4b，其中，場效應管M3b和M4b串聯，串聯后的電路與電容Cf2并聯。

優選地，所述跨導放大器100包括主放大器，所述主放大電路包括第一增益放大電路和第二增益放大電路，其中，

所述第一增益放大電路包括：第一PMOS管PM0、第二PMOS管PM1、第三PMOS管PM2、第一NMOS管NM1和第二NMOS管NM2；其中，第一NMOS管NM1和第二NMOS管NM2的源極皆接地，柵極皆與共模反饋控制信號Vcmfb相連，漏極分別與所述第二PMOS管PM1和第三PMOS管PM2的漏極相連；第二PMOS管PM1和第三PMOS管PM2的柵極分別接差分輸入信號Vin和Vip，源極皆與第一PMOS管PM0的漏極相連；第一PMOS管PM0的柵極接偏置電壓Vbias1，源極接電源；

所述第二增益放大電路包括：第四PMOS管PM3、第五PMOS管PM4、第三NMOS管NM3和第四NMOS管NM4，其中，第三NMOS管NM3和第四NMOS管NM4的源極皆接地，柵極分別與所述第一NMOS管NM1和第二NMOS管NM2的漏極相連，漏極分別與第四PMOS管PM3和第五PMOS管PM4的漏極相連；第四PMOS管PM3和第五PMOS管PM4的柵極皆接偏置電壓Vbias1，源極接電源；